- 数列
- 共33563题
设数列{an}是公差为d的等差数列,其前n项和为Sn.
(1)已知a1=1,d=2,
(ⅰ)求当n∈N*时,的最小值;
(ⅱ)当n∈N*时,求证:;
(2)是否存在实数a1,使得对任意正整数n,关于m的不等式am≥n的最小正整数解为3n-2?若存在,则求a1的取值范围;若不存在,则说明理由.
正确答案
解:(1)(ⅰ)解:,
∴,
当且仅当即n=8时,上式取等号,
故的最大值是16。
(ⅱ)证明:由(ⅰ)知,
当n∈N*时,,
∴。
(2)对N*,关于m的不等式
的最小正整数解为
,
当n=1时,;
当n≥2时,恒有,即
,
从而,
当时,对
N*,且n≥2时,
当正整数时,有
所以,存在这样的实数,且
的取值范围是
。
已知数列{an}的前n项和为Sn,且a2an=S2+Sn对一切正整数n都成立.
(1)求a1,a2的值;
(2)设a1>0,数列的前n项和为Tn,当n为何值时,Tn最大?并求出Tn的最大值.
正确答案
解:(1)当n=1时,a2a1=S2+S1=2a1+a2①
当n=2时,得②
②-①得,a2(a2-a1)=a2③
若a2=0,则由①得a1=0,若
a2≠0,则a2-a1=1④
①④联立可得或
综上可得,a1=0,a2=0或或
。
(2)当a1>0,由(1)可得
当n≥2时,,
∴
∴(n≥2)
=
令
由(1)可知=
=
∴{bn}是单调递减的等差数列,公差为-lg2
∴b1>b2>…>b7=
当n≥8时,
∴数列的前7项和最大,
=
=7-
。
已知等差数列{an}的公差d=2,首项a1=5
(1)求数列{an}的前n项和Sn;
(2)设Tn=n(2an-5),求S1,S2,S3,S4,S5;T1,T2,T3,T4,T5,并归纳出Sn与Tn的大小规律。
正确答案
解:(1)Sn=5n+×2=n(n+4)。
(2)Tn=n(2an-5)=n[2(2n+3)-5],
∴Tn=4n2+n
∴T1=5,T2=4×22+2=18,T3=4×32+3=39,
T4=4×42+4=68,T5=4×52+5=105
S1=5,S2=2×(2+4)=12,S3=3×(3+4)=21,
S4=4×(4+4)=32,S5=5×(5+4)=45
由此可知S1=T1,当n≥2时,Sn<Tn归纳猜想:当n≥2,n∈N时,Sn<Tn。
已知数列{an}满足:a1=1,,n=2,3,4,…,
(Ⅰ)求a3,a4,a5的值;
(Ⅱ)设,n=1,2,3,…,求证:数列{bn}是等比数列,并求出其通项公式;
(Ⅲ)对任意的m≥2,m∈N*,在数列{an}中是否存在连续的2m项构成等差数列?若存在,写出这2m项,并证明这2m项构成等差数列;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)因为a1=1,
所以a2=1+2a1=3,,a4=1+2a2=7,
;
(Ⅱ)证明:由题意,对于任意的正整数n,,
所以,
又,
所以,
又,
所以{bn}是首项为2,公比为2的等比数列,
所以bn=2n;
(Ⅲ)存在。
事实上,对任意的m≥2,k∈N*,
在数列{an}中,这连续的2m项就构成一个等差数列。
我们先来证明:“对任意的n≥2,n∈N*,k∈(0,2n-1),k∈N*,有”,
由(Ⅱ),得,
所以,
当k为奇数时,,
当k为偶数时,,
记,
因此要证,
只需证明,
其中,k1∈N*,
(这是因为若,则当
时,则k一定是奇数)
有
;
当时,则k一定是偶数,
有
,
如此递推,要证,
只要证明,
其中,k2∈N*,
如此递推下去,我们只需证明,
即,
由(Ⅱ)可得,所以对n≥2,n∈N*,k∈(0,2n-1),k∈N*,
有,
对任意的m≥2,m∈N*,
,其中i∈(0,2m-1),i∈N*,
所以,
又,
所以,
所以这连续的2m项,是首项为
,公差为
的等差数列。
已知数列{an}满足a1=2,10a n+1﹣9an﹣1=0, .
(1)求证:数列{an﹣1}是等比数列;
(2)当n取何值时,bn取最大值;
(3)若 对任意m∈N*恒成立,求实数t的取值范围.
正确答案
(1)证明:∵a10an+1﹣9an﹣1=0,
∴ .
∴ ,
∵a1=2,
∴{an﹣1}是以a1﹣1=1为首项,公比为 的等比数列.
(2)解:由( 1),可知an﹣1= (n∈N*). ∴
,
.当n=7时,
,b8=b7;
当n<7时, ,bn+1>bn;
当n>7时, ,bn+1<bn.
∴当n=7或n=8时,bn取最大值,最大值为 .
(3)解:由 ,得
.(*)
依题意,(*)式对任意m∈N*恒成立,
①当t=0时,(*)式显然不成立,因此t=0不合题意.
②当t<0时,由 ,可知tm<0(m∈N*),而当m是偶数时tm>0,因此t<0不合题意.
③当t>0时,由tm>0(m∈N*),
∴ ,∴
(m∈N*).
设 (m∈N*), ∵
=
,
∴h(1)>h(2)>…>h(m﹣1)>h(m)>….
∴h(m)的最大值为 .
所以实数t的取值范围是 .
设实数数列{an}的前n项和Sn满足Sn+1=an+1Sn(n∈ N*)。
(1)若a1,S2,-2a2成等比数列,求S2和a3;
(2)求证:对k≥3有0≤ak+1≤ak≤。
正确答案
解:(1)由题意
得
由S2是等比中项知S2≠0
因此S2=-2
由
解得。
(2)由题设条件有
故Sn≠1,an+1≠1且
从而对k≥3有
①
因且
,由①得ak≥0
要证
由①只要证
即证
即(ak-1-2)2≥0,此式明显成立
因此(k≥3)
最后证
若不然
又因ak≥0,故
即(ak-1)2<0,矛盾
因此ak+1≤ak(k≥3)。
若数列{an}的前n项和Sn=n2-10n(n=1,2,3,…),则此数列的通项公式为( );数列{nan}中数值最小的项是第( )项。
正确答案
;3
已知数列{an}满足:a1=3,,n∈N*。
(1)证明数列为等比数列,并求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=an(an+1-2),数列{bn}的前n项和为Sn,求证:Sn<2;
(3)设cn=n2(an-2),求cncn+1的最大值。
正确答案
解:(1)∵,
又,
∴等比数列,且公比为2,
∴,解得
。
(2)证明:,
∴当n≥2时,
=
=。
(3)
令,
∴[(n+2)2-4n2]2n>(n+2)2-n2,
∴(3n+2)(2-n)2n>4n+4,解n=1
.
所以:c1c2<c2c3>c3c4>…
故。
已知数列{an}满足:(n∈N*,a∈R,a为常数),数列{bn}中,
.
(1)求a1,a2,a3;
(2)证明:数列{bn}为等差数列;
(3)求证:数列{bn}中存在三项构成等比数列时,a为有理数.
正确答案
解:(1)由已知 ,得
,
,
.
(2) ,
∴bn+1﹣bn=1,又b1=a3=a,
∴数列{bn}是首项为a,公差为1的等差数列.
(3)证明:由(2)知bn=a+n﹣1,
若三个不同的项a+i,a+j,a+k成等比数列,
i、j、k为非负整数,且i<j<k,
则(a+j)2=(a+i)(a+k),得a(i+k﹣2j)=j2﹣ik,
若i+k﹣2j=0,则j2﹣ik=0,得i=j=k,这与i<j<k矛盾.
若i+k﹣2j≠0,则 ,
∵i、j、k为非负整数,
∴a是有理数.
各项均为正数的等比数列,1=1,
=16,单调增数列
的前项和为
,
,且
(
).
(1)求数列、
的通项公式;
(2)令(
),求使得
的所有的值,并说明理由.
(3) 证明中任意三项不可能构成等差数列.
正确答案
解:(1)∵=
,
∴=4,
∵,
∴=2,
∴
∴3==8.
∵+2①
当n≥2时,+2 ②
①-②得
即
∵
∴=3,
∴是公差为3的等差数列.
当=1时,+2,解得
=1或
=2,
当=1时,
,此时
=7,与
矛盾;
当时
,此时此时
=8=
,
∴.
(2)∵,
∴=
,
∴=2>1,
=
>1,
=2>1,
>1,
<1,
下面证明当5时,
事实上,当5时,=
<0即
,
∵<1
∴当5时,,
故满足条件的所有的值为1,2,3,4.
(3)假设中存在三项,, (<<,,,∈*)使,,构成等差数列,
∴ 2=+即2·2q-1=2p-1+2r-1.
∴2q-p+1=1+2.
因左边为偶数,右边为奇数,矛盾.
∴假设不成立,
故不存在任意三项能构成等差数列.
设{an}是等比数列,公比q=,Sn为{an}的前n项和,记
,设
为数列{Tn}的最大项,则n0=( )。
正确答案
4
我们用部分自然数构造如下的数表:用aij(i≥j)表示第i行第j个数(i、j为正整数),使aij=aii=i;每行中的其余各数分别等于其“肩膀”上的两个数之和(第一、二行除外,如图),设第n(n为正整数)行中各数之和为bn。
(1)试写出b2-2b1,b3-2b2,b4-2b3,b5-2b4,并推测bn+1和bn的关系(无需证明);
(2)证明数列{bn+2}是等比数列,并求数列{bn}的通项公式bn。
正确答案
解:(1);
可见:,
猜测:。
(2)由(1),
所以{bn+2}是以b1+2=3为首项,2为公比的等比数列,
∴。
对于数列{an},若存在一个常数M,使得对任意的n∈N*,都有|an|≤M,则称{an}为有界数列,
(1)判断an=2+sinn是否为有界数列,并说明理由;
(2)是否存在正项等比数列{an},使得{an}的前n项和Sn构成的数列{Sn}是有界数列?若存在,求数列{an}的公比q的取值范围;若不存在,请说明理由;
(3)判断数列(n≥2)是否为有界数列,并证明.
正确答案
解:(1)因为1≤an=2+sinn≤3,所以{an}为有界数列;
(2)设公比为q,当0<q<1时,,
则正数数列{Sn}满足,故为有界数列;
当q=1时,Sn=na1,故为无界数列;
当q>1时,Sn=a1+a2+…+an>na1,此时为无界数列;
综上,当且仅当0<q<1时,{Sn}为有界数列。
(3){an}为无界数列,证明如下:
,
∴,
∴
,
∴,
故当n无限增大时,an也无限增大,所以{an}为无界数列。
已知数列{an}中,a1=1,a1+2a2+3a3+…+nan=an+1(n∈N*),
(Ⅰ)求数列{an}的通项an;
(Ⅱ)求数列{n2an}的前n项和Tn;
(Ⅲ)若存在n∈N*,使得an≥(n+1)λ成立,求实数λ的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)因为,
所以,
两式相减得,
所以,
因此数列{nan}从第二项起,是以2为首项,以3为公比的等比数列,
所以,
故;
(Ⅱ)由(Ⅰ)可知当n≥2时,,
当n≥2时,,
∴,
两式相减得,
又∵T1=a1=1也满足上式,
所以;
(Ⅲ)an≥(n+1)λ等价于,
由(Ⅰ)可知当n≥2时,,
设(n≥2,n∈N+),
则f(n+1)-f(n)=,
∴,
又,
∴所求实数λ的取值范围为。
在数列{an}与{bn}中,a1=1,b1=4,数列{an}的前n项和Sn满足nSn+1-(n+3)Sn=0,2an+1为bn与bn+1的等比中项,n∈N*,
(Ⅰ)求a2,b2的值;
(Ⅱ)求数列{an}与{bn}的通项公式;
(Ⅲ)设,n∈N*,证明|Tn|<2n2,n≥3。
正确答案
(Ⅰ)解:由题设有,a1=1,解得
,
由题设又有,b1=4,解得
;
(Ⅱ)解:由题设,a1=1,b1=4,及
,
,
进一步可得,
猜想,
,n∈N*,
先证,n∈N*,
当n=1时,,等式成立;
当n≥2时用数学归纳法证明如下:
(1)当n=2时,,等式成立;
(2)假设n=k时等式成立,即,k≥2,
由题设,, ①
,②
①的两边分别减去②的两边,整理得,
从而.
这就是说,当n=k+1时等式也成立.
根据(1)和(2)可知,等式对任何的n≥2成立.
综上所述,等式对任何的n∈N*都成立;
再用数学归纳法证明,n∈N*。
(1)当n=1时,,等式成立;
(2)假设当n=k时等式成立,即,那么
,
这就是说,当n=k+1时等式也成立.
根据(1)和(2)可知,等式对任何的n∈N*都成立.
(Ⅲ)证明:,
当n=4k,k∈N*时,,
注意到,
故
,
当n=4k-1,k∈N*时,
;
当n=4k-2,k∈N*时,
;
当n=4k-3,k∈N*时,
;
所以;
从而n≥3时,有,
总之,当n≥3时,有,即
。
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