- 数列
- 共33563题
已知f(x)=ax++2-2a(a>0)在图象在点(1,f(1))处的切线与直线y=2x+1平行.
(1)求a,b满足的关系式;
(2)若f(x)≥2lnx在[1,+∞)上恒成立,求a的取值范围;
(3)若a=1,数列{an}满足a1=2,an+1=f(an)+2-an(n∈N*),求证:a1•a2•a3…an=n+1.
正确答案
(1)求导函数可得f′(x)=a-,根据题意f′(1)=a-b=2,即b=a-2;
(2)由(1)知,f(x)=ax++2-2a,
令g(x)=f(x)-2lnx=ax++2-2a-2lnx,x∈[1,+∞)
则g(1)=0,g′(x)=
①当0<a<1时,>1,若1<x<
,则g′(x)<0,g(x)在[1,+∞)减函数,所以g(x)<g(1)=0,即f(x)<2lnx在[1,+∞)上恒成立;
②a≥1时,≤1,当x>1时,g′(x)>0,g(x)在[1,+∞)增函数,又g(1)=0,所以f(x)≥2lnx.
综上所述,所求的取值范围是[1,+∞);
(3)证明:取a=1得f(x)=x-,所以an+1=f(an)+2-an=2-
∴an+1-1=,∴
=
+1
∴{}是等差数列,首项为
=1,公差为1,
∴=n,∴an=
∴a1•a2•…an=•
•…•
=n+1.
对于数列{an},若存在确定的自然数T>0,使得对任意的自然数n∈N*,都有:an+T=an成立,则称数列{an}是以T为周期的周期数列.
(1)记Sn=a1+a2+a3+…+an,若{an}满足an+2=an+1-an,且S2=1007,S3=2010,求证:数列{an}是以6为周期的周期数列,并求S2009;
(2)若{an}满足a1=p∈[0, ),且an+1=-2an2+2an,试判断{an}是否为周期数列,且说明理由;
(3)由(1)得数列{an},又设数列{bn},其中bn=an+2n+,问是否存在最小的自然数n(n∈N*),使得对一切自然数m≥n,都有bm>2009?请说明理由.
正确答案
(1)an+6=an+5-an-4=an+4-an+3-an-4=-an+3=-an+2+an+1=-(an+1-an)+an+1=an,
得T=6
所以,数列{an}是以6为周期的周期数列,
周期为任意正整数--(2分)
又由 ,
得a1=2,a2=1005,a3=1003,a4=-2,a5=-1005,a6=-1003S6=0,
且数列{an}是以6为周期的周期数列,
所以,S6n=0,
所以 S2009=S5=a3=1003--(3分)
(2)当p=0时,a1=a2=0,an+1=-2an2+2an=0,
即{an}是周期数列--(5分)
当p≠0,p∈(0,)时,
an+1=-2+2an═-2(an-
)2+
∈(0,
)
由已知a1=p∈[0, ),
且an+1=-2an2+2an,
可得a2∈[0,),
依此类推可得a_∈[0,)(n∈N*)
所以 an+1-an=-2an2+an=an(1-2an)>0,所以an+1>an
即数列{an}是递增数列,非周期数列;--(8分)
(3)由(1)知,S2=a1+a2=a1+1005=1007,
所以a1=2,a2=1005,a3=1003,a4=-2,a5=-1005,a6=-1003,
且数列{an}是周期为6的周期数列,
所以(an)max=1005(n∈N*),(an)min=-1005,
且 a6n+1=2,a6n+2=1003,a6n+3=1005,a6n+4=-2,
a6n+5=-1005,a6n+6=-1003,--(9分)
而当n≥12时,∈(0,
),
bn=an+2n+≥2n-1005+
>2009,
即2n≥2009+1005=30142n+≥1004,
得n≥1507,即 n≥1507时,
都有bn>2009;--(12分)
又b1506=a1506+2×1506+=2009+
>2009b1505=a1505+2×1505+
=2007+
<2009--(13分)
综上,存在最小的自然数n=1506,
对一切自然数m,当m≥n=1506,
都有bm>2009.--(14分)
函数f(x)=,数列{an}满足:an>0,a1=1,an+1=f(an),n∈N*.
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)若bn=+1,对任意正整数n,不等式
-
≤0恒成立,求正数k的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)∵f(x)=,∴an+1=
,∴
-
=1
∴数列{}是首项
=1,公差d=1的等差数列,
=1+(n-1)=n
∴an=.
(Ⅱ)由已知得k≤
设cn=
则=
>1,所以数列{cn}递增,
∴cn的最小值为c1=,
∴只需0<k≤
已知f (x)是定义在R上的不恒为零的函数,且对于任意的a、b∈R都满足f(a•b)=af(b)+bf(a).
(1)求f(0),f(1)的值;
(2)判断f (x)的奇偶性,并证明你的结论;
(3)若f()=-
,令bn=
,Sn表示数列{bn}的前n项和.试问:是否存在关于n的整式g (n),使得S1+S2+S3+…+Sn-1=(Sn-1)•g (n)对于一切不小于2的自然数n恒成立?若存在,写出g(n)的解析式,并加以证明;若不存在,试说明理由.
正确答案
(1)令a=b=0,得f(0)=0•f(0)+0•f(0)=0.
令a=b=1,得f(1)=1•f(1)+1•f(1),∴f(1)=0.(2分)
(2)令a=b=-1,得f(1)=f[(-1)•(-1)]=-f(-1)-f(-1)=-2f(-1),∴f(-1)=0.
令a=-1,b=x,得f(-x)=f(-1•x)=-1•f(x)+x•f(-1)=-f(x)+0=-f(x).∴f(x)是奇函数.(5分)
(3)当ab≠0时,=
+
.
令g(x)=,则g(a•b)=g(a)+g(b),∴g(an)=ng(a).(7分)
∴f(an)=an•g(an)=n•an•g(a)=n•an-1•f(a).
∵f(1)=f(2•)=2f(
)+
f(2)=0,f(
)=-
∴f(2)=2,
∴bn==
(9分)
∴Sn=1++
+…+
,
∴Sn-Sn-1=(n≥2)
即nSn-(n-1)Sn-1=Sn-1+1,(11分)
∴(n-1)Sn-1-(n-2)Sn-2=Sn-2+1,…,2S2-S1=S1+1,
∴nSn-S1=S1+S2+…+Sn-1+n-1,
∴S1+S2+…Sn-1=nSn-n=(Sn-1)•n(n≥2)
∴g(n)=n.
故存在关于n的整式g (n)=n,使等式对于一切不小于2的自然数n恒成立 (13分)
等差数列{an}的首项a1=23,公差d为整数,且第6项为正数,从第7项起为负数.
(1)求此数列的公差d;
(2)设前n项和为Sn,指出S1,S2,…Sn中哪一个值最大,并说明理由.
(3)当前n项和Sn是正数时,求n的最大值.
正确答案
(1)由得
⇔-
<d<-
∵d∈Z∴d=-4
(2)设前n项和为Sn,指出S1,S2,…Sn中哪一个值最大,并说明理由.Sn=23n+•(-4)=-2n2+25n=-2(n-
)2+
∴n=6时,S6最大
(3)当前n项和Sn是正数时,求n的最大值.
Sn=23n+•(-4)=-2n2+25n>0∴0<n<12.5
∴n的最大值为12
一列火车从重庆驶往北京,沿途有n个车站(包括起点站重庆和终点站北京).车上有一邮政车厢,每停靠一站便要卸下火车已经过的各站发往该站的邮袋各1个,同时又要装上该站发往以后各站的邮袋各1个,设从第k站出发时,邮政车厢内共有邮袋ak个(k=1,2,…,n).
(I)求数列{ak}的通项公式;
(II)当k为何值时,ak的值最大,求出ak的最大值.
正确答案
(I)a1=n-1,考察相邻两站ak,ak-1之间的关系,
由题意知ak=ak-1-(k-1)+(n-k),
∴ak-ak-1=(n+1)-2k(k≥2).
依次让k取2,3,4,…,k得k-1个等式,
将这k-1个等式相加,得
ak=nk-k2(n,k∈N+,1≤k≤n).
(II)ak=-(k-)2+
,
当n为偶数时,
取k=,ak取得最大值
;
当n为奇数时,取k=或
,
ak取得最大值.
已知数列{an}中,已知a1=1,an+1=,
(1)求证数列{}是等差数列;
(2)求数列{an}的通项公式;
(3)若对一切n∈N*,等式a1b1+a2b2+a3b3+…+anbn=2n恒成立,求数列{bn}的通项公式.
正确答案
(1)由an+1=,
得an+1+2anan+1=an,
即an-an+1=2anan+1
两边同除以anan+1,得,-
=2,
又=1,
所以数列{}是首项为1,公差为2的等差数列.
(2)由(1)=1+2(n-1)=2n-1,
所以数列{an}的通项公式an=
(3)因为对一切n∈N*,
有a1b1+a2b2+a3b3+…+anbn=2n①
所以当n≥2时,a1b1+a2b2+a3b3+…+an-1bn-1=2n-1②
①-②得,当n≥2时,
anbn=2n-1,
又an=,
所以bn=(2n-1)2n-1
又n=1时,a1b1=21,a1=1,
所以b1=2;
综上得bn=.
已知数列{an}满足8an+1=an2+m(n,m∈N*),且a1=1.
(1)求证:当m=12时,1≤an<an+1<2;
(2)若an<4对任意的n≥1(n∈N)恒成立,求m的最大值.
正确答案
证明:(1)①当n=1时,a1=1,又8a2=12+a12,a2=,
∴1=a1<a2<2.
②假设n=k时,1≤ak<ak+1<2成立,
当n=k+1时,有8ak+2=12+ak+12<12+22=16,
∴ak+2<2成立,
由假设ak2<ak+12有8(ak+2-ak+1)=ak+12-ak2>0,
∴ak+2>ak+1≥ak≥1,
∴1≤ak+1<ak+2<2.
故由①,②知,对任意n∈N*都有1≤an<an+1<2成立.
(2)由于an+1-an=+
(
-8an)=
(an-4)2+
≥
,an≥a1+(n-1)
=1+
(n-1),
①当m>16时,显然不可能使an<4对任意n∈N*成立,
②当m≤16时,an<4对任意n∈N*有可能成立,
当m=16时,a1<4,
假设ak<4,由8ak+1=16+ak2<16+42,ak+1<4.
所以m=16时,对任意n∈N*都有an<4成立,
所以m≤16时,an<4,
故m的最大值是16.
已知二次函数f(x)=x2+bx+c(x∈R),同时满足以下条件:
①存在实数m,使得f(m)=0,且对任意实数x,恒有f(x)≥0成立;
②存在实数k (k≠0),使得f(1-k)=f(1+k)成立.
(1)求函数y=f(x)的解析式;
(2)设数列{an}的前n项和为Sn,Sn=f(n),数列{bn}满足关系式bn=an+2+,问数列{bn}中是否存在不同的3项,使之成为等比数列?若存在,试写出任意符合条件的3项;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)由①得,二次函数有最小值0,故=0(2分)
二次函数的对称轴为直线x=1,故-=1,(4分)
即b=-2,c=1f(x)=x2-2x+1
(6分)
(2)Sn=n2-2n+1(n∈N*)∴an=(2分)
∴bn=(4分)
设数列的p、q、r(p<q<r)项使得bp、bq、br成等比数列.
(ⅰ)若p=1时,b1=2+bq=(2q-1)+
,br=(2r-1)+
则bq2=b1•br∴[(2q-1)+]2=(2+
)[(2r-1)+
]∴(2q-1)2+2+2
(2q-1)=2(2r-1)+2+(2r-1)•
+2
∴⇒
①②
由于②式左边为偶数,右边为奇数,显然q、r不存在. (3分)
(ⅱ)若1<p<r<q,p、q、r∈N*
则[(2q-1)+]2=(2p-1+
)(2r-1+
)∴(2q-1)2+2+2
(2q-1)=(2p-1)(2r-1)+2+(2p-1+2r-1)
∴⇒p+r=2q⇒(p+r-1)2=(2p-1)(2r-1)⇒(p-r)2=0
∴p=r产生矛盾 (7分)
综上所述,这样的三项不存在. (8分)
已知函数f(x)=,数列{an}满足an=f(n)(n∈N+),且数列{an}是单调递增数列,则实数a的取值范围是______.
正确答案
由题意知:数列{an}的通项公式为,an=,
由于数列是递增数列,∴4->0,∴a<8;
又∵a7>a6,∴a2>28-3a,解得a>4或a<-7.
故a的取值范围是4<a<8.
故答案为:(4,8).
数列{an}中,an=n2-kn,若对任意的正整数n,an≥a3都成立,则k的取值范围是______.
正确答案
∵数列{an}中,an=n2-kn,
∴a3=32-3k=9-3k,
若an≥a3都成立,
则n2-kn≥9-3k恒成立
即n2-9≥k(n-3)恒成立
当n<3时,k≥n+3≥5
当n>3时,k≤7≤n+3
∴k的取值范围[5,7]
故答案为:[5,7]
已知点集L={(x,y)|y=•
},其中
=(2x-b,1),
=(1,1+b),又知点列Pn(an,bn)∈L,P1为L与y轴的交点.等差数列{an}的公差为1,n∈N*.
(Ⅰ)求Pn(an,bn);
(Ⅱ)若f(n)=k∈N*,f(k+11)=2f(k),求出k的值;
(Ⅲ)对于数列{bn},设Sn是其前n项和,是否存在一个与n无关的常数M,使=M,若存在,求出此常数M,若不存在,请说明理由.
正确答案
(I)由题设有L={(x,y)|y=2x+1},故L为直线y=2x+1,它与y轴的交点为P1(0,1)(2分)
∴a1=0,又数列{an}是以1为公差的等差数列,所以an=n-1,bn=2an+1=2(n-1)+1=2n-1
故Pn(n-1,2n-1)(5分)
(II)f(n)=
an
bn
=(k∈N*)(5分)
当k为奇数时,f(k+11)=2f(k)⇒2(k+11)-1=2(k-1)⇒k不存在;
当k为偶数时,f(k+11)=2f(k)⇒(k+11)-1=2(2k-1)⇒k=4. (10分)
(III)∵bn=2n-1,∴Sn=n2,假设存在与n无关的常数M,使=M
即=M⇒M=
,故存在与n无关的常数M=
,使
=M. (14分)
如果有穷数列a1,a2,a3,…,an(n∈N*)满足a1=an,a2=an-1,…,an=a1,即ai=an-i+1(i=1,2,…n),则称其为“对称数列”.
(1)设{bn}是项数为7的“对称数列”,其中b1,b2,b3,b4是等差数列,且b1=2,b4=11,则数列{bn}的各项分别是______
(2)设{Cn}是项数为2k-1(k∈N*,k>1)的“对称数列”,其中Ck,Ck+1,…,C2k-1是首项为50,公差为-4的等差数列,记{Cn}各项和和为S2k-1,则S2k-1的最大值为______.
正确答案
(1)设数列{bn}的公差为d,则b4-b1=3d=9
∴d=3
∴{bn}的每一项分别为2,5,8,11,8,5,2
(2)∵S2k-1=C1+C2+…+Ck-1+Ck+…+C2k-1
=2(Ck+Ck+1+…+C2k-1)-Ck
=2[50k+×(-4)]-50
=-4(k-13)2+626
∴当k=13时,S2k-1的最大值为626
故答案为:2,5,8,11,8,5,2;626
设函数f0(x)=x2•e-12x,记f0(x)的导函数f'0(x)=f1(x),f1(x)的导函数f'1(x)=f2(x),f2(x)的导函数f'2(x)=f3(x),…,fn-1(x)的导函数f'n-1(x)=fn(x),n=1,2,….
(1)求f3(0);
(2)用n表示fn(0);
(3)设Sn=f2(0)+f3(0)+…+fn+1(0),是否存在n∈N*使Sn最大?证明你的结论.
正确答案
(1)易得,f1(x)=(-x2+2x)e -12x,
f2(x)=(x2-2x+2)e -12x,
f3(x)=(-x2+
x-3)e -12x,
∴f3(0)=-3.
(2)不失一般性,设函数fn-1(x)=(an-1x2+bn-1x+cn-1)eλx,导函数为fn(x)=(anx2+bnx+cn)eλx,
其中n=1,2,…,常数λ≠0,a0=1,b0=c0=0.
对fn-1(x)求导得:fn-1′(x)=[λan-1x2+(2an-1+λbn-1]x+(bn-1+λcn-1)]eλx,
故由fn-1′(x)=fn(x)得:an=λan-1 ①,
bn=2an-1+λbn-1 ②,
cn=2bn-1+λcn-1 ③
由①得:an=λn,n∈N,
代入②得:bn=2λn+λbn-1,即=
+
,其中n=1,2,…,
故得:bn=2n•λn-2+λcn-1.
代入③得:cn=2nλn-2+λcn-1,即=
+
,其中n=1,2,…,
故得:cn=n(n-1)•λn-2,
因此fn(0)=cn=n(n-1)λn-2.
将λ=-代入得:fn(0)=n(n-1)(-
)n-2.其中n∈N.
(3)由(2)知fn+1(0)=n(n+1)(-)n-1,
当n=2k(k=1,2,…)时,S2k-S2k-1=f2k+1(0)=2k(2k+1)(-)2k-1<0,
∴S2k-S2k-1<0,S2k<S2k-1故当Sn最大时,n为奇数.
当n=2k+1(k≥2)时,S2k+1-S2k-1=f2k+2(0)+f2k+1(0)
又f2k+2(0)=(2k+1)(2k+2)(-)2k,f2k+1(0)=2k(2k+1)(-
1
2
)2k-1,
∴f2k+2(0)+f2k+1(0)=(2k+1)(2k+2)(-)2k+2k(2k+1)(-
1
2
)2k-1=(2k+1)(k-1)(-
1
2
)2k-1<0,
∴S2k+1<S2k-1,因此数列{S2k+1}是递减数列
又S1=f2(0),S3=f2(0)+f3(0)+f3(0)=2,
故当n=1或n=3时,Sn取最大值S1=S3=2.
已知函数f(x)=log3(ax+b)的图象经过点A(2,1)和B(5,2),记an=3 f(n),n∈N*.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=,Tn=b1+b2+…+bn,若Tn<m(m∈Z)对n∈N*恒成立,求m的最小值.
正确答案
(本题满分14分)
(1)由题意得,解得
,…(3分)
∴f(x)=log3(2x-1)
∴an=3log3(2n-1)=2n-1,n∈N*…(6分)
(2)由(1)得bn=,
∴Tn=+
+
+…+
+
①
Tn=
+
+…+
+
+
②
两式相减可得
=-
-
.
∴Tn=3--
=3-
,…(10分)
设f(n)=,n∈N*,则由
=
=
=
+
≤
+
<1
得f(n)=,n∈N*随n的增大而减小,Tn随n的增大而增大.
∴当n→+∞时,Tn→3
又Tn<m(m∈Z)恒成立,∴mmin=3…(14分)
扫码查看完整答案与解析