- 数列
- 共33563题
设0<θ<,已知
,
,猜想
=________.
正确答案
2cos
略
已知函数f(x)=5-,数列{an}满足:a1=a,an+1=f(an),n∈N*.
(1)若对于n∈N*,均有an+1=an成立,求实数a的值;
(2)若对于n∈N*,均有an+1>an成立,求实数a的取值范围;
(3)请你构造一个无穷数列{bn},使其满足下列两个条件,并加以证明:①bn<bn+1,n∈N*;②当a为{bn}中的任意一项时,{an}中必有某一项的值为1.
正确答案
(1)由题意得an+1=an=a,∴a=,得a=2或a=3,符合题意
(2)设an+1>an,即>an,解得an<0或2<an<3
∴要使a2>a1成立,则a1<0或2<a1<3
①当a1<0时,
a2==5-
>5,
而a3-a2=-a2=
<0,
即a3<a2,不满足题意.
②当2<a1<3时,
a2=5-∈(2,3),a3=5-
∈(2,3),
an∈(2,3),
此时,an+1-an=-an=
>0,
∴an+1>an,满足题意.
综上,a∈(2,3)
(3)构造数列{bn}:b1=,bn+1=
,
下面证明满足要求.
此时bn=5-,不妨设a取bn,
那么a2=5-=5-
=bn-1,a3=5-
=5-
=bn-2,
an=5-=5-
=b1=
,an+1=5-
=5-
=1.
由b1=<2,
可得bn+1=<2
因为bn+1-bn=-bn=
>0,
所以bn<bn+1
又bn<2≠5,所以数列{bn}是无穷数列,
因此构造的数列{bn}符合题意.
对于大于1的自然数m的三次幂可用奇数进行以下方式的“分裂”:,
,
,….仿此,若m3的“分裂数”中有一个是2015,则m= _________ .
正确答案
45
由题意,从23到m3,正好用去从3开始的连续奇数共2+3+4+…+m=个,
2015是从3开始的第1007个奇数
当m=44时,从23到443,用去从3开始的连续奇数共=989个
当m=45时,从23到453,用去从3开始的连续奇数共=1034个
故m=45.
设数列{an}的前n项和为Sn,点(n,)(n∈N+)在函数y=-x+12的图象上.
(1)写出Sn关于n的函数表达式;
(2)求证:数列{an}是等差数列.
正确答案
解(1)由题设得,=-n+12,
即Sn=n(-n+12)=-n2+12n.
(2)当n=1时,an=a1=S1=11;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(-n2+12n)-(-(n-1)2+12(n-1))=-2n+13;
由于此时-2×1+13=11=a1,
从而数列{an}的通项公式是an=-2n+13.
故数列{an}是等差数列.
设数列{an}的前n项和为Sn,点(n,)(n∈N+)在函数y=-x+12的图象上.
(1)写出Sn关于n的函数表达式;
(2)求证:数列{an}是等差数列.
正确答案
解(1)由题设得,=-n+12,
即Sn=n(-n+12)=-n2+12n.
(2)当n=1时,an=a1=S1=11;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(-n2+12n)-(-(n-1)2+12(n-1))=-2n+13;
由于此时-2×1+13=11=a1,
从而数列{an}的通项公式是an=-2n+13.
故数列{an}是等差数列.
已知数列{an}是等差数列,数列{bn}是等比数列,且对任意的n∈N*,都有a1b1+a2b2+a3b3+···+anbn=n·2n+3.
(1)若{bn}的首项为4,公比为2,求数列{an+bn}的前n项和Sn;
(2)若a1=8.
①求数列{an}与{bn}的通项公式;
②试探究:数列{bn}中是否存在某一项,它可以表示为该数列中其它r(r∈N,r≥2)项的和?若存在,请求出该项;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)Sn=2n+2+n2+3n-4(2)①an=4n+4,bn=2,②不存在
试题分析:(1)条件“a1b1+a2b2+a3b3+···+anbn”实质为数列前n项的和,所以按已知
求
方法进行化简.∵a1b1+a2b2+a3b3+···+anbn=n·2n+3∴a1b1+a2b2+a3b3+···+an-1bn-1=(n-1)·2n+2 (n≥2) 两式相减得:anbn=n·2n+3-(n-1)·2n+2=(n+1)·2n+2 (n≥2) 而当n=1时,a1b1=24适合上式,∴anbn=(n+1)·2n+2 (n∈N*)∵{bn}是首项为4、公比为2的等比数列 ∴bn=2n+1∴an=2n+2,∴{an+bn}的前n项和Sn=
+
=2n+2+n2+3n-4(2)①由(1)有anbn=(n+1)·2n+2,设an=kn+b,则bn=
∴bn-1=
(n≥2) 设{bn}的公比为q,则
=
=q对任意的n≥2恒成立,即k(2-q)n2+b(2-q)n+2(b-k)=0对任意的n≥2恒成立,∴
又∵a1=8,∴k+b=8∴k=b=4,∴an=4n+4,bn=2n②存在性问题,一般从假设存在出发,有解就存在,无解就不存在.本题从范围角度说明解不存在.
解:(1)∵a1b1+a2b2+a3b3+···+anbn=n·2n+3
∴a1b1+a2b2+a3b3+···+an-1bn-1=(n-1)·2n+2 (n≥2)
两式相减得:anbn=n·2n+3-(n-1)·2n+2=(n+1)·2n+2 (n≥2)
而当n=1时,a1b1=24适合上式,∴anbn=(n+1)·2n+2 (n∈N*)
∵{bn}是首项为4、公比为2的等比数列 ∴bn=2n+1
∴an=2n+2,∴{an+bn}的前n项和Sn=+
=2n+2+n2+3n-4
(2)①设an=kn+b,则bn=,∴bn-1=
(n≥2)
设{bn}的公比为q,则=
=q对任意的n≥2恒成立,
即k(2-q)n2+b(2-q)n+2(b-k)=0对任意的n≥2恒成立,
∴ ∴
又∵a1=8,∴k+b=8∴k=b=4,∴an=4n+4,bn=2n
②假设数列{bn}中第k项可以表示为该数列中其它r项的和,即
,从而
,易知k≥tr+1
∴k<tr+1,此与k≥tr+1矛盾,从而这样的项不存在.求
,等差数列与等比数列基本性质
已知数列的各项都是正数,且对任意
都有
,其中
为数列
的前
项和.
(1)求、
;
(2)求数列的通项公式;
(3)设,对任意的
,都有
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1),
;(2)
;(3)
.
试题分析:(1)分别令和
代入题干中的等式求出
和
的值;(2)利用定义法进行求解,在原式中利用
替换
得到
,将此等式与原式作差得到
,再次利用定义法得到数列
为等差数列,最后利用等差数列的通项公式进行求解;(3)利用
化简得到
,对
进行分奇偶讨论求出
的取值范围.
试题解析:(1)令,则
,即
,所以
或
或
,
又因为数列的各项都是正数,所以
,
令,则
,即
,解得
或
或
,
又因为数列的各项都是正数,所以
,
(2), ①
, ②
由①②得
,
化简得到, ③
,④
由③④得
,
化简得到,即
,
当时,
,所以
,
所以数列是一个以
为首项,
为公差的等差数列,
;
(3),
因为对任意的,都有
恒成立,即有
,
化简得,
当为奇数时,
恒成立,
,即
,
当为偶数时,
恒成立,
,即
,
,故实数
的取值范围是
.
对于数列{xn},如果存在一个正整数m,使得对任意的n(n∈N*)都有xn+m=xn成立,那么就把这样一类数列{xn}称作周期为m的周期数列,m的最小值称作数列{xn}的最小正周期,以下简称周期.例如当xn=2时,{xn}是周期为1的周期数列,当yn=sin(n)时,{yn}的周期为4的周期数列.
(1)设数列{an}满足an+2=λ•an+1-an(n∈N*),a1+a,a2=b(a,b不同时为0),且数列{an}是周期为3的周期数列,求常数λ的值;
(2)设数列{an}的前n项和为Sn,且4Sn=(an+1)2.
①若an>0,试判断数列{an}是否为周期数列,并说明理由;
②若anan+1<0,试判断数列{an}是否为周期数列,并说明理由.
(3)设数列{an}满足an+2=-an+1-an(n∈N*),a1=1,a2=2,bn=an+1,数列{bn}的前n项和Sn,试问是否存在p、q,使对任意的n∈N*都有p≤≤q成立,若存在,求出p、q的取值范围;不存在,说明理由.
正确答案
由(1)数列{an}是周期为3的数列,
得an+3=an,且⇒(λ+1)(an+2-an+1)=0,即λ=-1.
(2)当n=1时,s1=a1,4s1=(a1+1)2⇒a1=1,
当n≥2时,4an=4sn-4sn-1=(an+1)2-(an-1+1)2.⇒(an-1)2=(an-1+1)2,即an-an-1=2或an=-an-1(n≥2).
①由an>0有an-an-1=2(n≥2),则{an}为等差数列,即an=2n-1,
由于对任意的n都有an+m≠an,所以数列{an}不是周期数列.
②由anan+1<0有an=-an-1(n≥2),数列{an}为等比数列,即an=(-1)n-1,
即an+2=an对任意n都成立.
即当anan+1<0时是{an}周期为2的周期数列.
(3)假设存在p,q.满足题设.
于是⇒an+3=an,又bn=an+1则bn+3=bn,
所以{bn}是周期为3的周期数列,所以{bn}的前3项分别为2,3,-2.
则sn=,
当n=3k时,=1;
当n=3k-2时,=1+
⇒1<
≤2;
当n=3k-1时,=1+
⇒1<
≤
,
综上1≤≤
,
为使p≤≤q恒成立,只要p≤1,q≥
即可.
综上,存在p≤1,q≥满足题设.
设数列{an}的前n(n∈N*)项和为Sn,a1=1,a2=2,当n>2时,Sn=an+1.
(1)求an;(2)求数列{(Sn-34)an}(n∈N*)最小的项.
正确答案
(1)依题意,n>3时,
Sn=an+1,Sn-1=
an-1+1,
两式相减得:
Sn-Sn-1=an-
an-1…(1分),
∴an=an-
an-1⇒an=
an-1…(2分)
所以an=an-1=
×
an-2=
×
×…×
a3=
a3(3分)
n=3时,S3=a3+1,a1+a2+a3=
a3+1,
解得a3=4…(4分)
所以n>3时,an=2(n-1)…(5分),
而且2(3-1)=4=a3,2(2-1)=2=a2,2(1-1)=0≠a1…(6分),
所以an=,n>1…(7分)
(2)依题意,(S1-34)a1=-33,(S2-34)a2=-62
n>2时,(Sn-34)an=2n3-4n2-64n+66…(8分),
作函数f(x)=2x3-4x2-64x+66,x>2…(9分)
f′(x)=6x2-8x-64=2(3x+8)(x-4)…(10分),
解得x=4…(11分)
当2<x<4时,f′(x)<0;当x>4时,f′(x)>0…(12分).
所以,f(x)在x=4取得最小值f(4)=-126…(13分),
因为f(4)<-33且f(4)<-62,
所以,数列{(Sn-34)an}(n∈N+)最小的项是(S4-34)a4=-126…(14分).
设项数均为(
)的数列
、
、
前
项的和分别为
、
、
.已知集合
=
.
(1)已知,求数列
的通项公式;
(2)若,试研究
和
时是否存在符合条件的数列对(
,
),并说明理由;
(3)若,对于固定的
,求证:符合条件的数列对(
,
)有偶数对.
正确答案
(1);(2)
时,数列
、
可以为(不唯一)6,12,16,14;2,8,10,4,
时,数列对(
,
)不存在.(3)证明见解析.
试题分析:(1)这实质是已知数列的前项和
,要求通项公式
的问题,利用关系
来解决;(2)
时,可求出
,再利用
=,可找到数列对(
,
)(注意结果不唯一),当
时,由于
,即
,可以想象,若存在,则
应该很大(体现在
),研究发现
(具体证明可利用二项展开式,
,注意到
,展开式中至少有7项,故
,下面证明这个式子大于
,应该很好证明了),这不符合题意,故不存在;(3)可通过构造法说明满足题意和数列对是成对出现的,即对于数列对(
,
),构造新数列对
,
(
),则数列对(
,
)也满足题意,(要说明的是
及
=
且数列
与
,
与
不相同(用反证法,若相同,则
,又
,则有
均为奇数,矛盾).
试题解析:(1)时,
时,
,
不适合该式
故, 4分
(2),
时,
6分
当时,
,
,
,
=
数列、
可以为(不唯一):
6,12,16,14;2,8,10,4 ② 16,10,8,14;12,6,2,4 8分
当时,
此时不存在.故数列对(
,
)不存在. 10分
另证:
当时,
(3)令,
(
) 12分
又=
,得
=
所以,数列对(,
)与(
,
)成对出现。 16分
假设数列与
相同,则由
及
,得
,
,均为奇数,矛盾!
故,符合条件的数列对(,
)有偶数对。 18分
项和
与
的关系;(2)观察法,二项展开式证明不等式;(3)构造法.
设函数fn(x)=xn(1-x)2在[,1]上的最大值为an(n=1,2,…).
(1)求a1,a2的值;
(2)求数列{an}的通项公式;
(3)证明:对任意n∈N*(n≥2),都有an≤成立.
正确答案
(1)解法1:∵fn′(x)=nxn-1(1-x)2-2xn(1-x)=xn-1(1-x)[n(1-x)-2x]-------(1分)
当n=1时,f1'(x)=(1-x)(1-3x)
当x∈[,1]时,f1'(x)≤0,即函数f1(x)在[
,1]上单调递减,
∴a1=f1()=
,--------------------------------------------------(3分)
当n=2时,f2'(x)=2x(1-x)(1-2x)
当x∈[,1]时,f2'(x)≤0,即函数f2(x)在[
,1]上单调递减,
∴a2=f2()=
---------------------------------------------------(5分)
【解法2:当n=1时,f1(x)=x(1-x)2,则f1′(x)=(1-x)2-2x(1-x)=(1-x)(1-3x)
当x∈[,1]时,f1'(x)≤0,即函数f1(x)在[
,1]上单调递减,∴a1=f1(
)=
,
当n=2时,f2(x)=x2(1-x)2,则f2′(x)=2x(1-x)2-2x2(1-x)=2x(1-x)(1-2x)
当x∈[,1]时,f2'(x)≤0,即函数f2(x)在[
,1]上单调递减,∴a2=f2(
)=
】
(2)令fn'(x)=0得x=1或x=,
∵当n≥3时,∈[
,1]且当x∈[
,
)时fn'(x)>0,
当x∈(,1]时fn'(x)<0,-----------------(7分)
故fn(x)在x=处取得最大值,
即当n≥3时,an=fn()=(
)n(
)2=
,-------(9分)
当n=2时(*)仍然成立,
综上得an=-------------------------------------(10分)
(3)当n≥2时,要证≤
,只需证明(1+
)n≥4,-------------------(11分)
∵(1+)n=
+
(
)+…+
(
)n≥1+2+
•
≥1+2+1=4
∴对任意n∈N*(n≥2),都有an≤成立.-----------------(14分)
用1、2、3、4四个数字可重复地任意排成三位数,并把这些三位数由小到大排成一个数列{an}.
(1)写出这个数列的第8项;
(2)这个数列共有多少项?
(3)若an=341,求n.
正确答案
(1)由题意可得,数列{an}的前8项分别为:111,112,113,114,121,122,123,124,
故这个数列的第8项为124.(3分)
(2)这个数列的项数就是用1、2、3、4排成的三位数,每个位上都有4种排法,
根据分步计数原理,共有4×4×4=64项.(6分)
(3)比an=341小的数有两类:①百位上是1或2的,共有2×4×4=32(个);
②百位上是3且十位上是1或2或3的,共有1×3×4=12(个).
再根据分类计数原理可得,比an=341小的数有 32+12=44 (个).
∴所求的n=44+1=45.(10分)
已知在数列{an}中,a1=3,an+1=,n∈N+.
(1)试求a2,a3,a4,a5的值;
(2)归纳猜想数列的通项公式.
正确答案
(1)an+1=,两边取倒数,
可变形为:-
=
,
把n=1及a1=3代入,即可求出a2=,
把n=2及a2的值代入,即可求出a3=1,
依次得到:a4=,a5=
.
(2)从上面的式子中归纳猜想数列的通项公式为:an=,n∈N*.
为保护我国的稀土资源,国家限定某矿区的出口总量不能超过80吨,该矿区计划从2006年开始出口,当年出口a吨,以后每一年出口量均比上一年减少10%.
(Ⅰ)以2006年为第一年,设第n年出口量为an吨,试求an.
(Ⅱ)因稀土资源不能再生,国家计划10年后终止该矿区的出口,问2006年最多出口多少吨?(保留一位小数)参考数据:0.910≈0.35.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)2006年最多出口12.3吨.
试题分析:(Ⅰ)每年的出口量以为首项,
为公比的等比数列,再由等比数列的通项公式
可得.
(Ⅱ)等比数列的前项和为
,由
可解.
试题解析:(Ⅰ)由题意知每年的出口量构成等比数列,且首项,公比
,
.
(Ⅱ)10年出口总量,
,
,即
,
.
答:2006年最多出口12.3吨.,2、等比数列的前
项和为
.
设数列{an}的首项a1∈(0,1),an+1=(n∈N+)
(I)求{an}的通项公式;
(II)设bn=an,判断数列{bn}的单调性,并证明你的结论.
正确答案
(Ⅰ) 已知an+1=(n∈N+),递推公式两边同减去1得出,
an+1-1==-
(an -1),
故{an-1}为等比数列,且首项为a1-1,公比为-,
根据等比数列通项公式可得{an-1} 的通项公式为
an-1=(a1-1)(-
1
2
)n-1
∴{an}的通项公式为
an=1+(a1-1)(-)n-1
(Ⅱ)是递增数列.
证明如下:
∵0<a1<1,
∴-1<a1-1<0,
又当n≥2时,(-
1
2
)n-1>-
根据不等式的性质得出
0<(a1-1)(-
1
2
)n-1<
∴an∈(0,1)∪(1,).⇒bn=an
>0
∴bn+12-bn2=an+12(3-2an+1)-an2(3-2an)
=()2an-
(3-2an)=
an(an-1)2>0
∴bn+12>bn2⇒bn+1>bn.
故{bn}为递增数列.
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