- 数列
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设等差数列{an}的前n项和为Sn.已知a3=12,S12>0,S13<0.
(1)求公差d的取值范围.
(2)指出S1,S2,…,S12中哪一个值最大,并说明理由.
正确答案
(1)依题意,有S12=12a1+•d>0,
S13=13a1+•d<0
即
由a3=12,得a1=12-2d③,
将③式分别代①、②式,得
∴-<d<-3.
(2)由d<0可知a1>a2>a3>…>a12>a13.
因此,若在1≤n≤12中存在自然数n,使得an>0,an+1<0,
则Sn就是S1,S2,…,S12中的最大值.
⇒,
∴a6>0,a7<0,
故在S1,S2,…,S12中S6的值最大.
数列{bn}的通项公式bn=2n-49,则{bn}的前n项和取得最小值时,n等于______.
正确答案
∵数列{bn}的bn=2n-49,
∴数列{bn}为等差数列,
且b1=-47,b2=-45.∴d=2,sn=nb1+=-47n+n(n-1)=n2-48n
当n=24时sn取得最小值.
故答案为24
设数列{an}的前n项和为Sn,且2an=Sn+2n+1(n∈N*).
(Ⅰ)求a1,a2,a3;
(Ⅱ)求证:数列{an+2}是等比数列;
(Ⅲ)求数列{n•an}的前n项和Tn.
正确答案
(本小题满分13分)
(I)由题意,当n=1时,得2a1=a1+3,解得a1=3.
当n=2时,得2a2=(a1+a2)+5,解得a2=8.
当n=3时,得2a3=(a1+a2+a3)+7,解得a3=18.
所以a1=3,a2=8,a3=18为所求.…(3分)
(Ⅱ)证明:因为2an=Sn+2n+1,所以有2an+1=Sn+1+2n+3成立.
两式相减得:2an+1-2an=an+1+2.
所以an+1=2an+2(n∈N*),即an+1+2=2(an+2).…(5分)
所以数列{an+2}是以a1+2=5为首项,公比为2的等比数列.…(7分)
(Ⅲ)由(Ⅱ) 得:an+2=5×2n-1,即an=5×2n-1-2(n∈N*).
则nan=5n•2n-1-2n(n∈N*).…(8分)
设数列{5n•2n-1}的前n项和为Pn,
则Pn=5×1×20+5×2×21+5×3×22+…+5×(n-1)•2n-2+5×n•2n-1,
所以2Pn=5×1×21+5×2×22+5×3×23+…+5(n-1)•2n-1+5n•2n,
所以-Pn=5(1+21+22+…+2n-1)-5n•2n,
即Pn=(5n-5)•2n+5(n∈N*).…(11分)
所以数列{n•an}的前n项和Tn=(5n-5)•2n+5-2×,
整理得,Tn=(5n-5)•2n-n2-n+5(n∈N*).…(13分)
已知a1,a2,…,a8是首项为1,公比为2的等比数列,对于1≤k<8的整数k,数列b1,b2,…,b8由bn=确定.记C=
anbn.
(I)求k=3时C的值(求出具体的数值);
(Ⅱ)求C最小时k的值.
正确答案
(I)显然an=2n-1(1≤n≤8).
∴k=3,∴bn=
∴C=anbn=
anan+3+
anan-5=
22n+1+
22n-6
=(23+25+27+29+211)+(25+27+29)
=3400.
(II)∵bn=
∴C=anbn=
anan+k+
anan+k-8=
22n+k-2+
22n+k-10,
=+
=
(216-k-2k+28+k-28-k)
=(212-24)(24-k+2k-4)≥
(212-24)
=2720.
∴当且仅当24-k=2k-4时,C的值最小,此时解得k=4.
设数列{an}{bn}的各项都是正数,Sn为数列{an}的前n项和,且对任意n∈N*.都有an2=2Sn-an,b1=e,bn+1=bn2.cn=an•lnbn(e是自然对数的底数,e=2.71828…)
(1)求数列{an}、{bn}的通项公式;
(2)求数列{cn}的前n项和Tn;
(3)试探究是否存在整数λ,使得对于任意n∈N*,不等式<λ<
恒成立?若存在,求出λ的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)因为an>0,an2=2Sn-an,①
当n=1时,a12=2S1-a1,解得a1=1;
当n≥2时,有=2Sn-1-an-1,②
由①-②得,an2-=2(Sn-Sn-1)-(an-an-1)=an+an-1.
即(an+an-1)(an-an-1)=an+an-1.
因为an>0,所以an-an-1=1(n≥2),即数列{an}是等差数列,
所以an=a1+(n-1)d=1+n-1=n.
又因为bn+1=bn2,且bn>0,取自然对数得lnbn+1=2lnbn,
由此可知数列{lnbn}是以lnb1=lne=1为首项,以2为公比的等比数列,
所以lnbn=lnb1×2n-1=2n-1,
所以bn=e2n-1.
(2)由(1)知,cn=an•lnbn=n•2n-1,
所以Tn=1×20+2×21+3×22+…+(n-1)×2n-2+n×2n-1 ③
2×Tn=1×21+2×22+3×23+…+(n-1)×2n-1+n×2n ④
由③-④得-Tn=1+2+22+…+2n-1-n×2n,
所以Tn=(n-1)2n+1.
(3)由an=n,an2=2Sn-an得Sn=,
由<λ<
可得
<λ<
,
即使得对于任意n∈N*且n≥2,不等式<λ<
恒成立等价于使得对于
任意n∈N*且n≥2,不等式<λ<
恒成立.
∵=
=
≤1,当n=2时取最大值是1.
又令g(n)=,
由
可得,
化简得:,
解得2≤n≤3,所以当n=2或3时,g(n)取最小值,最小值为g(2)=g(3)=,
所以λ=2时,原不等式恒成立.
已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2an-2,(n=1,2,3,…);数列{bn}中,b1=1 点P(bn,bn+1)在直线x-y+2=0上.
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
(2)求数列{an•bn}的前n和为Tn.
正确答案
(1)当n=1时,a1=S1=2a1-2,解得a1=2.
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2an-2-(2an-1-2),
化为an=2an-1,
∴数列{an}是以2为首项,2为公比的等比数列.
∴an=2n.
∵点P(bn,bn+1)在直线x-y+2上,∴bn-bn+1+2=0,
∴bn+1-bn=2,
∴数列{bn}是以b1=1为首项,2为公差的等差数列.
∴bn=1+(n-1)×2=2n-1.
(2)由(1)可得:anbn=(2n-1)•2n.
∴Tn=1×2+3×22+…+(2n-1)•2n,
2Tn=1×22+3×23+…+(2n-3)•2n+(2n-1)•2n+1,
∴-Tn=1×2+2×22+2×23+…+2×2n-(2n-1)•2n+1
=2×(2+22+…+2n)-2-(2n-1)•2n+1
=2×-2-(2n-1)•2n+1
=2n+2-6-(2n-1)•2n+1
=(3-2n)•2n+1-6,
∴Tn=(2n-3)•2n+1+6.
设集合W是满足下列两个条件的无穷数列{an}的集合:①≤an+1;②an≤M,其中n∈N*,M是与n无关的常数.
(1)若{an}是等差数列,Sn是其前n项的和,a3=4,S3=18,证明:{Sn}∈W
(2)设数列{bn}的通项为bn=5n-2n,且{bn}∈W,求M的取值范围;
(3)设数列{cn}的各项均为正整数,且{cn}∈W,证明:cn<cn+1.
正确答案
(1)设等差数列{an}的公差是d,则a1+2d=4,3a1+3d=18,解得a1=8,d=-2,
所以Sn=na1+d=-n2+9n(2分)
由-Sn+1=
[(-n2+9n)-(n+2)2+9(n+2)+2(n+1)2-18(n+1)]=-1<0
得<Sn+1,适合条件①;
又Sn=-n2+9n=-(n-
9
2
)2+,所以当n=4或5时,Sn取得最大值20,即Sn≤20,适合条件②
综上,{Sn}∈W(4分)
(2)因为bn+1-bn=5(n+1)-2n+1-5n+2n=5-2n
所以当n≥3时,bn+1-bn<0,此时数列{bn}单调递减;
当n=1,2时,bn+1-bn>0,即b1<b2<b3,因此数列{bn}中的最大项是b3=7
所以M≥7(8分)
(3)假设存在正整数k,使得ck>ck+1成立
由数列{cn}的各项均为正整数,可得ck+1≤ck-1
因为≤ck+1,所以ck+2≤2ck+1-ck≤2(ck-1)-ck=ck--2
由ck+2≤2ck+1-ck及ck>ck+1,得ck+2<2ck+2-ck+1=ck+1,故ck+2≤ck+1-1
因为≤ck+2,所以ck+3≤2ck+2-ck+1≤2(ck+1-1)-ck+1=ck+1-2≤ck-3
依此类推,可得ck+m≤ck-m(m∈N*)
设ck=p(p∈N*),则当m=p时,有ck+p≤ck-p=0
这显然与数列{cn}的各项均为正整数矛盾!
所以假设不成立,即对于任意n∈N*,都有cn≤cn+1成立.(16分)
已知数列,
,其中
是方程
的两个根.
(1)证明:对任意正整数,都有
;
(2)若数列中的项都是正整数,试证明:任意相邻两项的最大公约数均为1;
(3)若,证明:
。
正确答案
解:(1 )是方程
的两个根,
故对任意正整数,
故;
(2)由(1)与更相减损术可得:对任意正整数,
故命题成立;
(3)是方程
的两个根且
,故
由可得:
故
设数列{an}的前n项和为Sn,已知Sn=2an-2n+1(n∈N*).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=logann+12,数列{bn}的前n项和为Bn,若存在整数m,使对任意n∈N*且n≥2,都有B3n-Bn>成立,求m的最大值;
正确答案
(1)由Sn=2an-2n+1,得Sn-1=2an-1-2n(n≥2).
两式相减,得an=2an-2an-1-2n,即an-2an-1=2n(n≥2).
于是-
=1,所以数列{
}是公差为1的等差数列.
又S1=2a1-22,所以a1=4.
所以=2+(n-1)=n+1,
故an=(n+1)•2n.
(2)因为bn=logann+12=log2n2=,则B3n-Bn=
+
++
.
令f(n)=+
++
,则f(n+1)=
+
++
+
+
+
.
所以f(n+1)-f(n)=+
+
-
=
+
-
>
+
-
=0.
即f(n+1)>f(n),所以数列{f(n)}为递增数列.
所以当n≥2时,f(n)的最小值为f(2)=+
+
+
=
.
据题意,<
,即m<19.又m为整数,
故m的最大值为18.
已知数列{an}中,a1=-,an+1-an=
(n∈N*)
(Ⅰ)求a2、a3的值;
(Ⅱ)求an;
(Ⅲ)设bn=(1+2+3+…+n)an,求bn的最小值.
正确答案
(Ⅰ)∵a1=-,an+1-an=
,
∴a2=-,a3=
…(2分)
(Ⅱ)a2-a1=1-,a3-a2=
-
,…,an-an-1=
-
,
∴an=-
=
…(9分)
(Ⅲ)bn=(1+2+3+…+n)an=(n+1)(3n-8)
∵y=(n+1)(3n-8)的对称轴为n=
,
所以当n=1时,b1最小,b1=-. …(16分)
已知数列{an}的前n项和Sn=2n+3,则an=______.
正确答案
解析
解:n≥2时,an=Sn-Sn-1=(2n+3)-(2n-1+3)=2n-1,
n=1时,a1=S1=21+3=5,
∴an=
故答案为:
已知数列{an}的通项为an,前n项的和为Sn,且有Sn=2-3an.
(1)求an;
(2)求数列{nan}的前n项和.
正确答案
(1)n=1时,s1=2-3a1
∴a1=
当n≥2时3an=2-Sn①
3an-1=2-Sn-1②
①-②得 3(an-an-1)=-an,
∴4an=3an-1⇒=
∵{an}是公比为,首项为
的等比数列,an=
(
)n-1
(2)∵an=(
)n-1=
•
(
)n-1=
•(
)n
Tn=[1•(
)+2•(
)2+…+n•(
)n]①
Tn=
[1•(
)2+2•(
)3+…+n•(
)n+1]②
①-②得 Tn=
[1•(
)+(
)2+…+(
)n-n•(
)n+1]
∴Tn=[
-n•(
)n+1]=8[1-(
)n]-
n•(
)n+1
=8-8()n-
n(
)n+1=8-(
)n[8+
n•
]=8-(
)n(8+2n)
在数列{an}中,若a1,a2是正整数,且an=|an-1-an-2|,n=3,4,5,…,则称{an}为“绝对差数列”,
(Ⅰ)举出一个前五项不为零的“绝对差数列”(只要求写出前十项);
(Ⅱ)若“绝对差数列”{an}中,a20=3,a21=0,数列{bn}满足bn=an+an+1+an+2,n=1,2,3,…,分别判断当n→∞时,an与bn的极限是否存在,如果存在,求出其极限值;
(Ⅲ)证明:任何“绝对差数列”中总含有无穷多个为零的项。
正确答案
(Ⅰ)解: (答案不惟一);
(Ⅱ)解:因为在绝对差数列{an}中,a20=3,a21=0,
所以自第20项开始,该数列是
,
即自第20项开始,每三个相邻的项周期地取值3,0,3,
所以当n→∞时,an的极限不存在;
当n≥20时,,所以
。
(Ⅲ)证明:根据定义,数列{an}必在有限项后出现零项。
证明如下:假设{an}中没有零项,由于,
所以对于任意的n,都有,
从而当时,
;
当时,
;
即an的值要么比an-1至少小1,要么比an-2至少小1,
令,n=1,2,3,…,
则2,3,4,…),
由于c1是确定的正整数,这样减少下去,必然存在某项c1<0,这与cn>0(n=1,2,3,…)矛盾,
从而{an}必有零项,
若第一次出现的零项为第n项,记,则自第n项开始,每三个相邻的项周期地取值0,A,A,
即,
所以绝对差数列{an}中有无穷多个为零的项。
已知数列{f(n)}满足nf2(n)-(n-1)f2(n-1)+f(n)f(n-1)=0且f(n)>0
(1)求{f(n)}的通项公式;
(2)令an=31/f(n),bn=4/f(n)+1(n∈N*),若在数列{an}的前100项中,任取一项an,问an同
时也在数列是的某项的概率为多少?为什么?
(3)若将(2)中的前100项推广到前n项(n∈N*),且记上述概率为Pn,试猜测Pn(不必证明).
正确答案
(1)由已知(nf(n)-(n-1)f(n-1))(f(n)+f(n-1))=0且f(n)>0
∴nf(n)=(n-1)f(n-1),
∴nf(n)=(n-1)f(n-1)=…=1•f(1)=1∴f(n)=
(2)an=3n,bn=4n+1,当n=2m,∴an=9m=(8+1)m=…=8Q+1=4(2Q)+1∈{bn}
当n=2m+1,∴an=3(8+1)m=…=4(6Q)+3∉{bn}∴在{an}中前100项中,所求的概率P==
(3)∵Pn=∴
Pn=
已知数列{an}的通项公式是an=n2+kn+2,若对于n∈N*,都有an+1>an成立,则实数k的取值范围是
[ ]
正确答案
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