- 数列与不等式的综合
- 共132题
已知各项为正的数列的前
项和为
,且对任意正整数
,有
(1)求的值;
(2)求数列的通项公式;
(3)若数列的前
项和为
,求
的最大值。
正确答案
见解析。
解析
解:
知识点
定义:对于任意,满足条件
且
(
是与
无关的常数)的无穷数列
称为
数列。
(1)若(
),证明:数列
是
数列;
(2)设数列的通项为
,且数列
是
数列,求常数
的取值范围;
(3)设数列(
,
),问数列
是否是
数列?请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1) 由,得
所以数列满足
.
又,当n=4或5时,
取得最大值20,即
≤20.
综上,数列是
数列.------------------4分
(2)因为,
所以当即
时,
,此时数列
单调递增
当时,
,此时数列
单调递减;故数列
的最大项是
,所以,
的取值范围是
----------------9分
(3)①当时, 当
时
由得
,
即当时符合
条件.
若,则
,此时
于是
又对于有
,所以当
时数列
是
数列;
②当时,
取则:
由,所以
时数列
不是
数列
③当时,
取则
由,所以
时数列
不是
数列.
综上:当时数列
是
数列;当
时数列
不是
数列
-----------------13分
知识点
对于实数,将满足“
且
为整数”的实数
称为实数
的小数部分,用记号
表示,对于实数
,无穷数列
满足如下条件:
其中
.
(1)若,求数列
;
(2)当时,对任意的
,都有
,求符合要求的实数
构成的集合
。
(3)若是有理数,设
(
是整数,
是正整数,
、
互质),问对于大于
的任意正整数
,是否都有
成立,并证明你的结论。
正确答案
见解析
解析
(1),
, ………2分
,则
所以. ………4分
(2),所以
,所以
,
①当,即
时,
,所以
,
解得(
,舍去). ………6分
②当,即
时,
,所以
,
解得(
,舍去). ………7分
③当,即
时,
,所以
,
解得(
,舍去). ………9分
综上,,
,
. ………10分
(3)成立. ………11分
(证明1)
由是有理数,可知对一切正整数
,
为0或正有理数,可设
(
是非负整数,
是正整数,且
既约). ………12分
①由,可得
; ………13分
②若,设
(
,
是非负整数)
则 ,而由
得
,故
,
,可得
………14分
若则
, ………15分
若均不为0,则这
正整数互不相同且都小于
,
但小于的正整数共有
个,矛盾. ………17分
故中至少有一个为0,即存在
,使得
.
从而数列中
以及它之后的项均为0,所以对不大
于的自然数
,都有
.
(证法2,数学归纳法) ………18分
(其它解法可参考给分)
知识点
已知数列中,
,
,其前
项和
满足
,令
。
(1)求数列的通项公式;
(2)若,求证:
(
)。
正确答案
见解析。
解析
(1)由题意知即
∴
检验知、
时,结论也成立,故
。
(2)由于
故
。
知识点
已知数列的前
项和为
,且满足
(
),
,设
,
。
(1)求证:数列是等比数列;
(2)若≥
,
,求实数
的最小值;
(3)当时,给出一个新数列
,其中
,设这个新数列的前
项和为
,
若可以写成
(
且
)的形式,则称
为“指数型和”,问
中的项是否存在“指数型和”,若存在,求出所有“指数型和”;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
解析:
(1),
,
,当
时,
=2,所以
为等比数列。
,
。
(2) 由(1)可得
;
,
,
所以,且
,所以
的最小值为
(3)由(1)当时,
当时,
,
,
所以对正整数都有
。
由,
,(
且
),
只能是不小于3的奇数。
①当为偶数时,
,
因为和
都是大于1的正整数,
所以存在正整数,使得
,
,
,
,所以
且
,
相应的,即有
,
为“指数型和”;
②当为奇数时,
,由于
是
个奇数之和,
仍为奇数,又为正偶数,所以
不成立,此时没有“指数型和”。
知识点
已知正项数列满足
(
).
(1)证明:;
(2)证明:;
(3)证明:.
正确答案
见解析。
解析
(1)
方法一:因为,所以
,
故,当且仅当
时,等号成立.
方法二:
因为,所以
,
故,当且仅当
时,等号成立.
(2)由(1)知,又
,
所以,所以
.
(3)先证:
当n=1时,不等式显然成立;
假设当n=k()时不等式成立,即
.
当n=k+1时,由得
,
即当n=k+1时,不等式成立;
综上,对一切都有
成立.
再证:
由及
(
),得
(
),
所以当n=1时,不等式显然成立;
当时,假设存在k,使得
,
则有,即
,
所以,
,┅,
,
,
与题设矛盾.
所以对一切都有
成立.
所以对一切都有
成立.
知识点
已知数列的前n项和为
,且满足
,
.
(1)求数列的通项公式
;
(2)设为数列{
}的前n项和,求
;
(3)设,证明:
.
正确答案
见解析。
解析
(1)由题意,当时,有
,
两式相减得 即
.
由,得
.
所以对一切正整数n,有,
故,即
.
(2)由(1),得,
所以 ①
①两边同乘以,得
②
①-②,得,
所以,
故.
(3)由(1),得
.
知识点
正项数列的前
项和为
满足:
。
(1)求数列的通项公式;
(2)令,数列
的前
项和为
,证明:对于任意的
,都有
。
正确答案
见解析
解析
(1),
,解得
当时,
;
当时,
(
不适合),所以
(2)当时,
,
;
当时,
,
综上,对于任意的,都有
。
知识点
设an是函数f(x)=x3+n2x﹣1(n∈N+)的零点。
(1)证明:0<an<1;
(2)证明:。
正确答案
见解析。
解析
解:(1)∵f(0)=﹣1<0,f(1)=n2>0,且f(x)在R上的图象是一条连续曲线,
∴f(x)在(0,1)内有零点,
∵f′(x)=3x2+n2>0,∴f(x)在(0,1)上是增函数,f(x)在(0,1)内只有一个零点,
而an是函数f(x)=x3+n2x﹣1(n∈N+)的零点,
∴0<an<1;
(2)先证明左边的不等式,因an3+n2an﹣1=0,由(1)知0<an<1,
∴a<an,即1﹣n2an=a
<an。
∴an>,∴a1+a2+…+an>
+
+…+
①
∵an>≥
=
,
∴a1+a2+…+an>1﹣+
﹣
+
﹣
+…+
=
,
再证明右边的不等式,由于f()=
+
﹣1=﹣
<0,f(
)=
>0,
∴<a1<
,
由(1)知,0<an<1,且an3+n2an﹣1=0,
∴an=,
∵当n≥2时,a1+a2+…+an<+
+
﹣
+
﹣
+…+
﹣
=1+
﹣
<
,
∴当n∈N*时,a1+a2+…+an<,
综上,。
知识点
已知曲线,从
上的点
作
轴的垂线,交
于点
,再从点
作
轴的垂线,交
于点
,设
(1)求数列的通项公式;
(2)记,数列
的前
项和为
,试比较
与
的大小
;
正确答案
见解析
解析
解析:(1)依题意点的坐标为
,
,
(2分)
(6分)
(2),由
,
,
(9分)
当
时,
(13分)
知识点
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