- 数列
- 共33563题
已知函数f(x)=x+
在(0,+∞)上的最小值是an(n∈N*).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)证明+
+…+
<
;
(3)在点列An(2n,an)中,是否存在两点Ai,Aj(i,j∈N*)使直线AiAj的斜率为1?若存在,求出所有数对(i,j),若不存在,说明理由.
正确答案
(1)∵f(x)≥•2
=
…(2分)
当且仅当(2n+1)x=
即x=时,
f(x)取得最小值,
∴an=.…(4分)
(2)证明∵=
=
(
-
),…(6分)
∴+
+…+
=
[(1-
)+(
-
)+…+(
-
)]
=(1-
)<
.…(9分)
(3)不存在.
设Ai(2i,ai),A(2j,aj),(其中i,j∈N*),
则kAiAj==
…(10分)
=…(12分)
=>
=1.
故不存在存在两点Ai,Aj(i,j∈N*)使直线AiAj的斜率为1.…(14分)
已知数列的前
项和
满足
,
(Ⅰ)求数列的前三项
(Ⅱ)设,求证:数列
为等比数列,并指出
的通项公式。
正确答案
(Ⅰ) ;(Ⅱ)
.
试题分析:(Ⅰ) 求数列的前三项
,在
中分别令
即可求出
;(Ⅱ)数列
为等比数列,只需证明
等于一个与
无关的常数,由
,首先求出数列
的通项公式,或递推式,由
,这是已知
,求
,可利用
来求,即当
,
,可得
,由
,把
代入可得
,从而可证,求
的通项公式,由
是首项为
,公比为2的等比数列,可写出
的通项公式,从而可得数列
的通项公式.
试题解析:(Ⅰ)在中分别令n=1,2,3得
(2分) 解得
(4分)
⑵由,n≥1得
,n≥2
两式想减得,即
, (6分)
∴an+(-1)n=2an-1+
(-1)n-2(-1)n=2an-1+
(-1)n-1
=2[an-1+(-1)n-1](n≥2) (9分)
即bn=2bn-1(n≥2),b1=a1-=
∴是首项为
,公比为2的等比数列. (10分)
∴bn=×2n-1= an+
(-1)n
(12分)
数列{an}的前n项和为Sn.已知an+1+(-1)nan=2n-1(n∈N*).
(Ⅰ)若a1=1,求a2,a3,a4;
(Ⅱ)若a1=a(a为常数),求数列{an}的通项公式;
(Ⅲ)设Tn=(n∈N*),求数列{Tn}的最大项.
正确答案
(本小题满分11分)
(Ⅰ)因为 an+1+(-1)nan=2n-1(n∈N*),a1=1,
所以当n=1时,有a2-a1=1,得出 a2=2,
同理当n=2时求得a3=1,
当n=3时求得a4=6.…(2分)
(Ⅱ)因为 an+1+(-1)nan=2n-1,
所以 a2n+1+a2n=4n-1,a2n-a2n-1=4n-3.
两式相减得a2n+1+a2n-1=2.
所以 a3=2-a1,a2n+3+a2n+1=2,
所以 a2n+3=a2n-1(n∈N*).
当n=2k(k∈N*)时,a4k+3=a4k-1=…=a3=2-a1;
当n=2k-1(k∈N*)时,a4k+1=a4k-3=…=a1.
由已知可得a4k-1+a4k-2=8k-5,a4k-a4k-1=8k-3(k∈N*).
所以 a4k-2=8k-5-a4k-1=8k-7+a1,a4k=8k-3+a4k-1=8k-1-a1.
因为 a1=a,
所以 an=(k∈N*).…(7分)
(Ⅲ)设bn=a4n-3+a4n-2+a4n-1+a4n(n∈N*),则S4n=b1+b2+…+bn.
类似(Ⅱ)可得 bn=a4n-3+a4n-2+a4n-1+a4n=16n-6.
所以 {bn}为首项为10,公差为16的等差数列.
所以 S4n=8n2+2n.
因为 Tn=(n∈N*),
所以 Tn==
+8.
所以 T1=-20,T3=92.
因为 函数f(x)=+8的单调递减区间是(-∞,
),(
,+∞),
所以 数列{Tn}的最大项是92.…(11分)
设数列{an}的各项都是正数,且对任意n∈N*,都有a13+a23+a33+…+an3=Sn2,记Sn为数列{an}的前n项和.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若bn=3n+(-1)n-1λ•2an(λ为非零常数,n∈N*),问是否存在整数λ,使得对任意 n∈N*,都有bn+1>bn.
正确答案
(1)在已知式中,当n=1时,a13=S12=a12
∵a1>0∴a1=1…(2分)
当n≥2时,a13+a23+a33+…+an3=Sn2①a13+a23+a33+…+an-13=Sn-12②
①-②得,an3=Sn2-Sn-12=(Sn-Sn-1)(Sn+Sn-1)
∵an>0∴an2=Sn+Sn-1=2Sn-an③
∵a1=1适合上式…(4分)
当n≥2时,an-12=2Sn-1-an-1④
③-④得:an2-an-12=2(Sn-Sn-1)-an+an-1=2an-an+an-1=an+an-1
∵an+an-1>0∴an-an-1=1
∴数列{an}是等差数列,首项为1,公差为1,可得an=n…(6分)
(2)假设存在整数λ,使得对任意 n∈N*,都有bn+1>bn.
∵an=n∴bn=3n+(-1)n-1λ•2an=3n+(-1)n-1λ•2n
∴bn+1-bn=[3n+1+(-1)nλ•2n+1]-[3n+(-1)n-1λ•2n]=2•3n-3λ(-1)n-1•2n>0
∴(-1)n-1•λ<()n-1⑤…(8分)
当n=2k-1(k∈N*)时,⑤式即为λ<()2k-2⑥
依题意,⑥式对k∈N*都成立,∴λ<1…(10分)
当n=2k(k∈N*)时,⑤式即为λ>-()2k-1⑦
依题意,⑦式对k∈N*都成立,
∴λ>-…(12分)
∴-<λ<1,又λ≠0
∴存在整数λ=-1,使得对任意n∈N*,都有bn+1>bn…(14分)
已知是数列
前
项和,且
,对
,总有
,则
。
正确答案
试题分析:当时,
,(负舍),当
时,
,所以
,由
,所以
,(负舍).由此归纳得:
猜想
.因为
,因此
,所以由数学归纳法知猜想成立.
已知数列{an}中,a1=3,a2=5,其前n项和Sn满足Sn+Sn-2=2Sn-1+2n-1(n≥3).令bn=.
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)若f(x)=2x-1,求证:Tn=b1f(1)+b2f(2)+…+bnf(n)<(n≥1).
正确答案
(Ⅰ)由题意知Sn-Sn-1=Sn-1-Sn-2+2n-1(n≥3)
即an=an-1+2n-1(n≥3)
∴an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a3-a2)+a2
=2n-1+2n-2+…+22+5
=2n+1(n≥3)
检验知n=1、2时,结论也成立,故an=2n+1.
(Ⅱ)由于bnf(n)=-2n-1
=-
=(
-
).
故Tn=b1f(1)+b2f(2)+…+bnf(n)
=[(
-
)+(
-
)+…+(
-
)]
=(
-
) <
-
=
.
已知函数f(x)=ax2+bx(a≠0)的导函数f'(x)=-2x+7,数列{an}的前n项和为Sn,点Pn(n,Sn)(n∈N*)均在函数y=f(x)的图象上.
(1)求数列{an}的通项公式及Sn的最大值;
(2)令bn=,其中n∈N*,求{nbn}的前n项和.
正确答案
(1)∵函数f(x)=ax2+bx(a≠0)的导函数f'(x)=-2x+7,
∴f(x)=-x2+7x
∵点Pn(n,Sn)(n∈N*)均在函数y=f(x)的图象上
∴Sn=-n2+7n
∴n≥2时,an=Sn-Sn-1=-2n+8,
∵Sn=-n2+7n=-(n-)2+
∴n=3或4时,Sn的最大值为12;
(2)bn==2-n+4,∴nbn=n•2-n+4=16n•
∴{nbn}的前n项和为Sn=16(1•+2•
+…+n•
)
∴Sn=16[1•
+…+(n-1)•
+n•
]
∴两式相减可得Sn=16(
+
+…+
-n•
)=16(1-
-n•
)
∴Sn=32(1--n•
)
考虑以下数列{an},n∈N*:①an=n2+n+1;②an=2n+1;③an=ln .其中满足性质“对任意的正整数n,
≤an+1都成立”的数列有________(写出所有满足条件的序号).
正确答案
②③
对于①,a1=3,a2=7,a3=13,>a2,因此{an}不满足性质“对任意的正整数n,
≤an+1都成立”.对于②,易知数列{an}是等差数列,故有
=an+1,因此{an}满足性质“对任意的正整数n,
≤an+1都成立”.对于③,an+2+an=ln
,2an+1=ln
,
-
=
=
<0,即
<an+1,因此{an}满足性质“对任意的正整数n,
≤an+1都成立 ”
正项数列的前n项和为
,且
。
(Ⅰ)求数列的通项公式
;
(Ⅱ)求证:。
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)详见解析.
试题分析:(Ⅰ)求数列的通项公式
,由已知
,这是由
求
,可根据
来求,因此当
时,
,解得
,当
时,
,整理得
,从而得数列
是首项为2,公差为4的等差数列,可写出数列
的通项公式;(Ⅱ)求证:
,由(Ⅰ)可知
,观察所证问题,显然需对式子变形,但所证问题的形式为
,这就需要利用放缩法,很容易得证.
试题解析:(Ⅰ)由知,当
时,
,解得
;
当时,
, (3分)
整理得,又
为正项数列,
故 (
),因此数列
是首项为2,公差为4的等差数列,
。(6分)
(Ⅱ)由于
=(8分)
因此
=。(12分)
(本小题满分16分)
在数列中,
,
(
≥2,且
),数列
的前
项和
.
(1)证明:数列是等比数列,并求
的通项公式;
(2)求;
(3)设,求
的最大值.
正确答案
(1)见解析;(2);(3)
的最大值为
.
第一问由题意,(
≥2,且
),
则,
又,
∴数列是首项为
,公比为
的等比数列
第二问∵{}的通项公式
(
),
∴当时偶数时,
,
当是奇数时,
若,则
若 则
第三问(3),
,
令,得
,由于
,
,
的最大值为
(1)证明:由题意,(
≥2,且
),
则, ……………2分
又,
∴数列是首项为
,公比为
的等比数列, ……………4分
∴,
∴{}的通项公式为
(
); ……………6分
(2)∵{}的通项公式
(
),
∴当时偶数时,
, ……………8分
当是奇数时,
若,则
若 则
,………10分
综上: ; ……………11分
(3), ……………12分
,
令,得
,由于
,
, ……………14分
的最大值为
……………16分
若实数列{an}满足ak-1+ak+1≥2ak(k=2,3,…),则称数列{an}为凸数列.
(Ⅰ)判断数列an=()n(n∈N+)是否是凸数列?
(Ⅱ)若数列{an}为凸数列,k、n、m∈N+,且k<n<m,
(i)求证:≥
;
(ii)设Sn是数列{an}的前n项和,求证:Sk+
Sm≥
Sn.
正确答案
已知各项均为非负整数的数列
,满足
,
.若存在最小的正整数
,使得
,则可定义变换
,变换
将数列
变为数列
.设
,
.
(Ⅰ)若数列,试写出数列
;若数列
,试写出数列
;
(Ⅱ)证明存在唯一的数列,经过有限次
变换,可将数列
变为数列
;
(Ⅲ)若数列,经过有限次
变换,可变为数列
.设
,
,求证
,其中
表示不超过
的最大整数.
正确答案
解:(Ⅰ)若,则
;
;
;
;
.
若,则
;
;
;
. ………4分
(Ⅱ)先证存在性,若数列满足
及
,则定义变换
,变换
将数列
变为数列
:
.
易知和
是互逆变换. ………5分
对于数列连续实施变换
(一直不能再作
变换为止)得
,
则必有(若
,则还可作变换
).反过来对
作有限次变换
,即可还原为数列
,因此存在数列
满足条件.
下用数学归纳法证唯一性:当是显然的,假设唯一性对
成立,考虑
的情形.
假设存在两个数列及
均可经过有限次
变换,变为
,这里
,
若,则由变换
的定义,不能变为
;
若,则
,经过一次
变换,有
由于,可知
(至少3个1)不可能变为
.
所以,同理
令
,
,
则,所以
,
.
因为,
,
故由归纳假设,有,
.
再由与
互逆,有
,
,
所以,
,从而唯一性得证. ………9分
(Ⅲ)显然,这是由于若对某个
,
,则由变换的定义可知,
通过变换,不能变为
.由变换
的定义可知数列
每经过一次变换,
的值或者不变,或者减少
,由于数列
经有限次变换
,变为数列
时,有
,
,
所以为整数
,于是
,
,
所以为
除以
后所得的余数,即
.………13分
略
设数列{an}具有以下性质:①a1=1;②当n∈N*时,an≤an+1.
(Ⅰ)请给出一个具有这种性质的数列,使得不等式+
+
+…+
<
对于任意的n∈N*都成立,并对你给出的结果进行验证(或证明);
(Ⅱ)若bn=(1-)
,其中n∈N*,且记数列{bn}的前n项和Bn,证明:0≤Bn<2.
正确答案
(Ⅰ)令=1,
=
,
=
,…,
=
,
则无穷数列{an}可由a1=1,an+1=3n-1an2(n≥1)给出.
显然,该数列满足a1=1,an≤an+1(n∈N*),
且+
+…+
=1+
+…+
=
(1-
)<
------------------(6分)
(Ⅱ)证明∵bn=(1-)
,an≤an+1,∴bn≥0.
∴Bn=b1+b2+…+bn≥0.-------------------------(8分)
又bn=(1-)
=
(
-
)
=(
-
)(
+
)
=(-
)(
+
)≤2(
-
).
∴Bn≤2(-
)<
=2.
∴0≤Bn<2.--------------------------------(14分)
已知圆C的圆心坐标为(3,4),直线l:2x+y=0与圆C相切于点P1.
(1)求圆C的方程;
(2)过点P1作斜率为2的直线交x轴于点Q1(x1,0),过Q1作x轴的垂线交l于点P2,过P2作斜率为4的直线交x轴于点Q2(x2,0),…,如此下去.一般地,过点Pn作斜率为2n的直线交x轴于点Qn(xn,0),再过Qn作x轴的垂线交l于点Pn+1,…
①求点P1和P2的坐标;
②求xn+1与xn的关系.
正确答案
(1)圆心到直线l的距离d==2
,
则圆C的方程为(x-3)2+(y-4)2=20;
(2)①联立,解得
,∴P1(-1,2),
直线P1Q1的方程为y-2=2(x+1),令y=0,解得x=-2.
∴Q1(-2,0),
联立,解得
,
∴P2(-2,4);
②设Qn(xn,0),则Pn+1(xn,-2xn),Qn+1(xn+1,0),
则Qn+1Pn+1的斜率为2n+1,
即=2n+1,
∴xn+1=(1+)xn.
设数列{an}满足:a1=2,an+1=an+(n∈N*).
(I)证明:an>对n∈N*恒成立;
(II)令bn=(n∈N*),判断bn与bn+1的大小,并说明理由.
正确答案
(1)证法一:当n=1时,a1=2>,不等式成立,
假设n=k时,ak>成立(2分),
当n=k+1时,=
+
+2>2k+3+
>2(k+1)+1.(5分)
∴n=k+1时,ak+1>时成立
综上由数学归纳法可知,an>对一切正整数成立(6分)
证法二:由递推公式得=
+2+
,
=
+2+
=
+2+
(2分)
上述各式相加并化简得=
+2(n-1)+
+…+
>22+2(n-1)=2n+2>2n+1+1+1(n≥2)(4分)
又n=1时,an>显然成立,故an>
(n∈N*)(6分)
(2)解法一:=
=(1+
)
<(1+
)
(8分)
==
=
<1(10分)
又显然bn>0(n∈N*),故bn+1<bn成立(12分)
解法二:-
=
-
=
(
+
+2)-
(8分)
=(2+
-
)<
(2+
-
)(10分)
=(
-
)<0
故bn+12<bn2,因此bn+1<bn(12分)
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