- 数列
- 共33563题
设数列{an}满足a1=a,an+1=an2+a1,M={a∈R|n∈N*,|an|≤2},
(Ⅰ)当a∈(-∞,-2)时,求证:aM;
(Ⅱ)当a∈(0,]时,求证:a∈M;
(Ⅲ)当a∈(,+∞)时,判断元素a与集合M的关系,并证明你的结论。
正确答案
解:(Ⅰ)如果a<-2,则|a1|=|a|>2,aM。
(Ⅱ)当0<a≤时,|an|≤
(n≥1)。
事实上,①当n=1时,|an|=|a|≤;
②设n=k时成立(k∈N*),
则当n=k+1时,,
由①,②可知,对任意n∈N*,,所以,a∈M。
(Ⅲ)当时,a
M,证明如下:
对于任意n≥1,且
,
对于任意n≥1,
,
则,
所以,,
当时,
,
即,因此a
M。
如图展示了一个由区间(0,1)到实数集R的映射过程:区间(0,1)中的实数m对应数轴上的点M,如图1;将线段AB围成一个圆,使两端点A,B恰好重合,如图2;再将这个圆放在平面直角坐标系中,使其圆心在y轴上,点A的坐标为(0,1),如图3.图3中直线AM与x轴交于点N(n,0),则m的像就是n,记作f(m)=n.则在下列说法中正确命题的个数为( )
①f()=1;②f(x)为奇函数;③f(x)在其定义域内单调递增;④f(x)的图象关于点(
,0)对称.
正确答案
函数y=x2(x>0)的图象在点(ak,ak2)处的切线与x轴交点的横坐标为ak+1( k为正整数),其中a1=16.设正整数数列{bn}满足:,当n≥2时,有
.
(Ⅰ)求b1,b2,b3,b4的值;
(Ⅱ)求数列{bn}的通项;
(Ⅱ)记,证明:对任意n∈N*,
.
正确答案
解:(Ⅰ)在点(ak,ak2)处的切线方程为:y﹣ak2=2ak(x﹣ak),
当y=0时,解得,所以
,
又∵a1=16,
∴a2=8,a3=4,a4=2
n=2时,,
由已知b1=2,b2=6,得|36﹣2a3|<1,
因为b3为正整数,所以b3=18,同理b4=54
(Ⅱ)由(Ⅰ)可猜想:bn=2·3n﹣1证明:①n=1,2时,命题成立;
②假设当n=k﹣1与n=k(k≥2且k∈N)时成立,即bk=2·3k﹣1,bk﹣1=2·3k﹣2.
于是,整理得:
由归纳假设得:
因为bk+1为正整数,所以bk+1=2·3k即当n=k+1时命题仍成立.
综上:由知①②知对于n∈N*,有bn=2·3n﹣1成立
(Ⅲ)证明:由③
得④
③式减④式得⑤
⑥
⑤式减⑥式得
=﹣1+2
=1+2
=
=
则.
已知首项为x1的数列{xn}满足(a为常数).
(1)若对于任意的x1≠﹣1,有xn+2=xn对于任意的n∈N*都成立,求a的值;
(2)当a=1时,若x1>1,数列{xn}是递增数列还是递减数列?请说明理由;
(3)当a确定后,数列{xn}由其首项x1确定,当a=2时,通过对数列{xn}的探究,写出“{xn}是有穷数列”的一个真命题(不必证明).
正确答案
解:(1)∵xn+2==
=
=xn∴a2xn=(a+1)xn2+xn,
当n=1时,由x1的任意性得,
∴a=﹣1.
(2)数列{xn}是递减数列.
∵x1>0.
∴xn>0,n∈N*
又xn+1﹣xn=﹣xn=﹣
<0,n∈N*,
故数列{xn}是递减数列.
(3)满足条件的真命题为:数列{xn}满足xn+1=,若x1=﹣
,则{xn}是有穷数列.
已知函数f(x)=a×bx的图象过点A(4,)和B(5,1),
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)记an=log2f(n),n是正整数,Sn是数列{an}的前n项和,解关于n的不等式anSn≤0;
(3)对于(2)中的an与Sn,整数96是否为数列{anSn}中的项?若是,则求出相应的项数;若不是,则说明理由。
正确答案
解:(1)由,得
,
故;
(2)由题意,
由得
,即
,
故n=5,6,7,8,9;
(3),
当时,
;
当n≥10时,,
因此,96不是数列{anSn}中的项。
设函数f(x)=x2-1+cosx(a>0),
(1)当a=1时,证明:函数y=f(x)在(0,+∞)上是增函数;
(2)若y=f(x)在(0,+∞)上是单调增函数,求正数a的范围;
(3)在(1)的条件下,设数列{an}满足:0<a1<1,且an+1=f(an),求证:0<an+1<an<1。
正确答案
解:(1)当a=1时,,
恒成立,
∴y=g(x)在(0,+∞)上是增函数,g(x)>g(0)=0,
即函数y=f(x)在(0,+∞)上是增函数;
(2)由,得h(x)=f′(x)=ax-sinx,
若y=f(x)在(0,+∞)上是单调增函数,则f′(x)=ax-sinx≥0恒成立,
当a≥1,恒有ax≥x≥sinx,此时f′(x)=ax-sinx≥0,
∴y=f(x)在(0,+∞)上是单调增函数;
当0<a<1时,h′(x)=a-cosx=0,得cosx=a,在上存在x0,使得cosx0=a;
当x∈(0,x0)时,h′(x)=a-cosx<0,h(x)在(0,x0)上是减函数,
h(x)=f′(x)<f′(0)=0,
这与,f′(x)=ax-sinx≥0恒成立矛盾,
∴a≥1;
(3)由(1)当0<x<1,0=f(0)<f(x)<f(1)=,
当0<a1<1,a=f(a1)∈(0,1),
假设0<ak<1,
则ak+1=,
又,
∵,
∴,即
,
∴。
已知实数a≥,函数y=ex-ax是区间[-ln3,0)上的增函数,设函数f(x)=ax3-
x,
,
(Ⅰ)求a的值并写出g(x)的表达式;
(Ⅱ)求证:当x>0时,;
(Ⅲ)设,其中n∈N* ,问数列{an}中是否存在相等的两项?若存在,求出所有相等的两项;若不存在,请说明理由。
正确答案
(Ⅰ)解:∵函数y=ex-ax是区间[-ln3,0)上的增函数,
∴在[-ln3,0)上恒成立,
∴在x∈[-ln3,0)上恒成立,
即,∴
,
又∵a≥,
∴,
∴。
(Ⅱ)证明:当x>0时,原不等式等价于,
两边取对数,即证:,
即证:,
设,即证
,
事实上,设,
则,
∴在
上单调递减,
∴,∴
,
∴原不等式成立。
(Ⅲ)解:∵,由(Ⅱ)可知,
,
令,由
且n∈N*,得n≥4,
即n≥4时,,得
,
∴,
又,
∴,且
,
∴中只可能是
与后面的项相等,
又,
,
∴数列中存在唯一的两项相等
。
已知函数f(x)=ln(1+x)-ax的图象在x=1处的切线与直线x+2y-1=0平行.
(Ⅰ)求实数a的值;
(Ⅱ)若方程在[2,4]上有两个不相等的实数根,求实数m的取值范围;
(Ⅲ)设常数p≥1,数列{an}满足an+1=an+ln(p-an)(n∈N+),a1=lnp,求证:an+1≥an
正确答案
解:(I )∵f ′(x)=,
∴f ′(1)=.
由题知,
解得a=1 .
(II )由(I )有f (x )=ln (1+x )-x ,
∴原方程可整理为4ln (1+x )-x=m .
令g (x )=4ln (1+x )-x ,
得g ′(x)=,
∴当3 <x ≤4 时g' (x )<0 ,
当2 ≤x <3 时g' (x )>0 ,g' (3 )=0 ,
即g (x )在[2 ,3] 上是增函数,在[3 ,4] 上是减函数,
∴在x=3 时g (x )有最大值4ln4-3 .
∵g (2 )=4ln3-2 ,
g (4 )=4ln5-4 ,
∴g (2 )-g (4 )=.
由9e ≈24.46 <25 ,
于是
∴g (2 )<g(4 ).
∴a 的取值范围为[4ln5-4 ,4ln4-3 )
(III )由f (x )=ln (1+x )-x (x >-1 )
有f ′(x)=,
显然f' (0 )=0 ,
当x ∈(0 ,+ ∞)时,f' (x )<0 ,
当x ∈(-1 ,0 )时,f' (x )>0 ,
∴f (x )在(-1 ,0 )上是增函数,在[0 ,+ ∞)上是减函数.
∴f (x )在(-1 ,+ ∞)上有最大值f (0 ),
而f (0 )=0 ,
∴当x ∈(-1 ,+ ∞)时,f (x )≤0 ,
因此ln (1+x )≤x(* )
由已知有p >an ,
即p-an >0 ,
所以p-a n-1 >-1 .
∵an+1-an=ln (p-an )=ln (1+p-1-an ),
∴由(* )中结论可得a n+1-an ≤p-1-an ,
即an+1 ≤p-1 (n ∈N* ).
∴当n ≥2 时,an+1-an=ln (p-an )≥ln[p- (p-1 )]=0 ,
即an+1≥an .
当n=1 ,a2=a1+ln (p-lnp ),
∵lnp=ln (1+p-1 )≤p-1 ,
∴a2 ≥a1+ln[p- (p-1 )]=a1,
结论成立.
∴对n ∈N* ,an+1≥an。
设函数f(x)=x-xlnx,数列{an}满足0<a1<1,an+1=f(an)。
(1)证明:函数f(x)在区间(0,1)是增函数;
(2)证明:an<an+1<1;
(3)设b∈(a1,1),整数k≥。证明:ak+1>b。
正确答案
解:(1)当0<x<1时,f'(x)=1-lnx-1=-ln-x>0
所以函数f(x)在区间(0,1)是增函数;
(2)当0<x<1时,f(x)=x-xlnx>x,
又由(1)及f(x)在x=1处连续知,
当0<x<1时,f(x)<f(1)=1,
因此,当0<x<1时,0<x<f(x)<1 ①
下面用数学归纳法证明: ②
(i)由0<a1<1,a2=f(a1),应用式①得0<a1<a2<1,即当n=1时,不等式②成立;
(ii)假设n=k时,不等式②成立,即
则由①可得
即
故当n=k+1时,不等式②也成立
综合(i)(ii)证得
;
(3)由(2)知,{an}逐项递增,故若存在正整数m≤k,使得
,则
否则若am<b(m≤k),则由0<a1≤am<n<1(m≤k)知
由③知
于是。
删去正整数数列1,2,3,……中的所有完全平方数,得到一个新数列,这个新数列的第2003项是
[ ]
正确答案
一辆邮政车自A城驶往B城,沿途有n个车站(包括起点站A和终点站B),每停靠一站便要卸下前面各站发往该站的邮袋各一个,同时又要装上该站发往后面各站的邮袋各一个,设该车从各站出发时邮政车内的邮袋数构成一个有穷数列{ak},(k=1,2,3,…,n)试求:
(1)a1,a2,a3;
(2)邮政车从第k站出发时,车内共有邮袋数是多少个?
(3)求数列{ak}的前k项和Sk,并证明:Sk<n3。
正确答案
解:(1)由题意得,a1=n-1,a2=(n-1)+(n-2)-1, a3=(n-1)+(n-2)+(n-3)-1-2;
(2)在第k站出发时,前面放上的邮袋共:(n-1)+(n-2)+…+(n-k)个; 而从第二站起,每站放下的邮袋共:1+2+3+…+(k-1)个,
故ak=(n-1)+(n-2)+…+(n-k)-[1+2+…+(k -1)]=(k=1,2,…n)
即邮政车从第k站出发时,车内共有邮袋数(kn-k2)(k =1,2,…n)个;
(3)∵ak=kn-k2∴
∵k≠k+1
∴ 等号不成立
∴。
数列{an}满足.
(Ⅰ)求a2,a3;
(Ⅱ) 求证:a1+a2+…+an=;
(Ⅲ)求证:.
正确答案
(Ⅰ)解:∵数列{an}满足.
∴,
(Ⅱ)证明:由知
,
. (1)
所以,即
.
从而 a1+a2+…+an=
=.
(Ⅲ) 证明:等价于证明
,即
. (2)
当n=1时,,
,即n=1时,(2)成立.
设n=k(k≥1)时,(2)成立,即 .
当n=k+1时,由(1)知;
又由(1)及知
均为整数,
从而由 有
即
,
所以 ,即(2)对n=k+1也成立.
所以(2)对n≥1的正整数都成立,
即对n≥1的正整数都成立.
已知数列{an}满足:a1=a,an+1=1+,不难发现,当a取不同的值时,可以得到不同的数列,例如,当a=1时,得到无穷数列:1,2,
,
,…;当a=-
时,得到有穷数列:-
,-1,0。
(1)当a为何值时,a4=0;
(2)设数列{bn}满足:b1=-1,bn+1=(n∈N*)求证:a取数列{bn}中的任何一个数,都可得到一个有穷数列{an};
(3)若对任意n∈N*且n≥5,都有<an<2成立,试求a 的取值范围。
正确答案
解:(1)∵
∴,
由a4=0,得3a+2=0
∴a=-
故当a=-时,a4=0。
(2)∵b1=-1,
∴
a取数列{bn}中的任何一个数,不妨设a=bn
∵
∴
∴
故a取数列{bn}中的任何一个数,都可得到一个有穷数列{an}。
(3)要使
即使
∴
这表明:要使当且仅当它的前一项
满足
2
∴
∴只需当时,对n∈N*,且n≥5,必有
∵
由
解得a>0
故a的取值范围是(0,+∞)。
在数列{an}中,,且前n项的算术平均数等于第n项的2n﹣1倍(n∈N*).
(1)写出此数列的前5项;
(2)归纳猜想{an}的通项公式,并用数学归纳法证明.
正确答案
解:(1)由已知,
=(2n﹣1)an,
分别取n=2,3,4,5, 得
,
,
,
;
所以数列的前5项是:,
,
,
,
;
(2)由(1)中的分析可以猜想(n∈N*).
下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,猜想显然成立.
②假设当n=k(k≥1且k∈N*)时猜想成立,即.
那么由已知,得,
即a1+a2+a3+…+ak=(2k2+3k)a k+1.
所以(2k2﹣k)ak=(2k2+3k)a k+1, 即(2k﹣1)ak=(2k2+3)a k+1,
又由归纳假设,得,
所以,即当n=k+1时,猜想也成立.
综上①和②知,对一切n∈N*,都有成立.
已知数列 {an},其中a2=6且 =n.
(1)求a1,a3,a4;
(2)求数列{an}的通项公式;
(3)求(
+
+…+
).
正确答案
解:(1)∵a2=6且 =n,
∴=1,
=2,
=3,
解得a1=1,a3=15,a4=28,
(2)由此猜想an=n(2n﹣1)
下面用数学归纳法加以证明:
①当n=1时,a1=1×(2×1﹣1)=1,结论正确;
当n=2时,a2=2×(2×2﹣1)=6,结论正确;
②假设n=k(k≥2)时结论正确,即ak=k(2k﹣1),则当n=k+1时,
∵=k,∴(k﹣1)a k+1=(k+1)ak﹣(k+1)=(k+1)k(2k﹣1)﹣(k+1)=(k+1)(2k2﹣k﹣1)=(k+1)(2k+1)(k﹣1),
∵k﹣1≠0,∴a k+1=(k+1)(2k+1)=(k+1)[2(k+1)﹣1],
即当n=k+1时,结论正确
由①②可知,数列{an}的通项公式为:an=n(2n﹣1)
(3)∵=
=
[
﹣
]
∴(
+
+…+
)=
(1﹣
)=
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