- 数列与不等式的综合
- 共81题
已知等比数列的首项
,公比
,数列
前
项和记为
,前
项积记为
。
(1)证明:;
(2)求为何值时,
取得最大值;
(3)证明:若数列中的任意相邻三项按从小到大排列,则总可以使其成等差数列;若所有这些等差数列的公差按从大到小的顺序依次记为
,则数列
为等比数列。
正确答案
见解析
解析
(1)证:,当n = 1时,等号成立
,当n = 2时,等号成立
∴S2≤Sn≤S1。
(2)解:
∵,∴当n≤10时,|Tn + 1| > |Tn|,当n≥11时,|Tn + 1| < |Tn|
故|Tn| max = |T11|
又T10 < 0,,T11 < 0,T9 > 0,T12 > 0,∴Tn的最大值是T9和T12中的较大者
∵,∴T12 > T9
因此当n = 12时,Tn最大。
(3)证:∵,∴| an |随n增大而减小,an奇数项均正,偶数项均负
①当k是奇数时,设{an}中的任意相邻三项按从小到大排列为,则
,
,
∴,因此
成等差数列,
公差
②当k是偶数时,设{an}中的任意相邻三项按从小到大排列为,则
,
,
∴,因此
成等差数列,
公差
综上可知,中的任意相邻三项按从小到大排列,总可以使其成等差数列,且
∵
,∴数列{dn}为等比数列。
知识点
已知函数的图象经过点
和
,记
(1)求数列的通项公式;
(2)设,若
对
恒成立,求m的最小值.
正确答案
见解析。
解析
(1)由题意得,解得
,
(2)由(1)得,
①
②
①-②得
.
,
设,则由
得随
的增大而减小,
随
的增大而增大。
时,
又恒成立,
知识点
已知数列对任意的
满足:
,则称
为“Z数列”。
(1)求证:任何的等差数列不可能是“Z数列”;
(2)若正数列,数列
是“Z数列”,数列
是否可能是等比数列,说明理由,构造一个数列
,使得
是“Z数列”;
(3)若数列是“Z数列”,设
求证
正确答案
见解析
解析
解析:(1)设等差数列的首项
,公差
,
3分
所以任何的等差数列不可能是“Z数列” 4分
或者根据等差数列的性质: 3分
所以任何的等差数列不可能是“Z数列” 4分
(2)假设是等比数列,则
是“Z数列”,所以
6分
,所以
不可能是等比数列, 7分
等比数列只要首项
公比
11分
其他的也可以: 11分
等比数列的首项
,公比
,通项公式
恒成立,
补充说明:分析:,
根据几何意义只要的一阶导函数单调递减就可以
(3)因为
,
,
,……,
12分
同理:
13分
因为数列满足对任意的
所以 14分
16分
知识点
已知各项均为正数的数列{an}的前n项和为Sn,数列的前n项和为Tn,且
,n∈N*。
(1)证明数列{an}是等比数列,并写出通项公式;
(2)若对n∈N*恒成立,求λ的最小值;
(3)若成等差数列,求正整数x,y的值。
正确答案
见解析。
解析
(1)因为,
其中Sn是数列{an}的前n项和,Tn是数列的前n项和,且an>0,
当n=1时,由,
解得a1=1,
当n=2时,由,
解得;
由,
知,
两式相减得,
即,
亦即2Sn+1﹣Sn=2,从而2Sn﹣Sn﹣1=2,(n≥2),
再次相减得,又
,
所以所以数列{an}是首项为1,公比为
的等比数列,其通项公式为
,n∈N*,
(2)由(1)可得,
,
若对n∈N*恒成立,
只需=3×
=3﹣
对n∈N*恒成立,
∵3﹣<3对n∈N*恒成立,∴λ≥3。
(3)若成等差数列,其中x,y为正整数,
则成等差数列,
整理,得2x=1+2y﹣2,
当y>2时,等式右边为大于2的奇数,等式左边为偶数或1,
等式不能成立,
∴满足条件的正整数x,y的值为x=1,y=2。
知识点
已知数列是等差数列,且满足:
,
;数列
满足:
。
(1)求和
;
(2)记数列,若
的前
项和为
,求证
。
正确答案
见解析。
解析
(1)因为,
,所以
,所以
;
又,所以,
得,所以
。
(2)因为,所以
而,所以
。
知识点
定义数列,如果存在常数
,使对任意正整数
,总有
成立,那么我们称数列
为“
摆动数列”。
(1)设,
,
,判断
、
是否为“
摆动数列”,并说明理由;
(2)设数列为“
摆动数列”,
,求证:对任意正整数
,总有
成立。
(3)设数列的前
项和为
,且
,试问:数列
是否为“
摆动数列”,若是,求出
的取值范围;若不是,说明理由。
正确答案
见解析
解析
解析:假设数列是“
摆动数列”,
即存在常数,总有
对任意
成立,
不妨取时则
,取
时则
,显然常数
不存在,
所以数列不是“
摆动数列”;……………………2分
而数列是“
摆动数列”,
。
由,于是
对任意
成立,
所以数列是“
摆动数列”。…………………………4分
(2)证明:由数列为“
摆动数列”,
,
即存在常数,使对任意正整数
,总有
成立
即有成立
则,…………………………6分
所以…………………………7分
同理…………………………8分
所以…………………………9分
因此对任意的,都有
成立。…………………………10分
(3)解:当时,
当时,
综上,…………………………12分
即存在,使对任意正整数
,总有
成立,
所以数列是“
摆动数列”; …………………………14分
当为奇数时
递减,所以
,只要
即可
当为偶数时
递增,
,只要
即可……………………15分
综上,
所以数列是“
摆动数列”,
的取值范围是
。…16分
知识点
已知数列
(1)试证数列是等比数列,并求数列
的通项公式;
(2)在数列是,是否存在连续三项成等差数列?若存在,求出所有符合条件的项;若不存在,说明理由。
(3)试证在数列中,一定存在满足条件
的正整数r,s,使得
成等差数列;并求出正整数r,s之间的关系。
正确答案
见解析
解析
(1) 证明:由an+an+1=2n,得an+1=2n-an,
所以
又因为,所以数列{an-
×2n}是首项为
,公比为-1的等比数列。
所以an-×2n=
×(-1)n-1,即an=
[2n-(-1)n],所以bn=2n-(-1)n, (5分)
(2) 假设在数列{bn}中,存在连续三项bk-1,bk,bk+1(k∈N*, k≥2)成等差数列,则bk-1+bk+1=2bk,即[2k-1-(-1)k-1]+[2k+1-(-1)k+1]=2[2k-(-1)k],即2k-1=4(-1)k-1。
① 若k为偶数,则2k-1>0,4(-1)k-1=-4<0,所以,不存在偶数k,使得bk-1,bk,bk+1成等差数列,(7分)
② 若k为奇数,则当k≥3时,2k-1≥4,而4(-1)k-1=4,所以,当且仅当k=3时,bk-1,bk,bk+1成等差数列。
综上所述,在数列{bn}中,有且仅有连续三项b2,b3,b4成等差数列,(9分)
(3) 要使b1,br,bs成等差数列,只需b1+bs=2br,
即3+2s-(-1)s=2[2r-(-1)r],即2s-2r+1=(-1)s-2(-1)r-3,(﹡) (10分)
① 若s=r+1,在(﹡)式中,左端2s-2r+1=0,
右端(-1)s-2(-1)r-3=(-1)s+2(-1)s-3=3(-1)s-3,
要使(﹡)式成立,当且仅当s为偶数时,又s>r>1,且s,r为正整数,
所以当s为不小于4的正偶数,且s=r+1时,b1,br,bs成等差数列,(12分)
② 若s≥r+2时,在(﹡)式中,左端2s-2r+1≥2r+2-2r+1=2r+1,
由(2)可知,r≥3,所以r+1≥4,所以左端2s-2r+1≥16(当且仅当s为偶数、r为奇数时取“=”);右端(-1)s-2(-1)s-3≤0.所以当s≥r+2时,b1,br,bs不成等差数列,
综上所述,存在不小于4的正偶数s,且s=r+1,使得b1,br,bs成等差数列。
知识点
已知函数f(x)=x2+
x,数列{an}的前n项和为Sn,点(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an;
(2)令,求数列{bn}的前n项和Tn;
(3)令cn=+
,证明:2n<c1+c2+…+cn<2n+
。
正确答案
见解析。
解析
(1)∵点(n,Sn)(n∈N*)均在函数y=f(x)的图象上,
∴,
∴当n=1时,;
当n≥2时,an=Sn﹣Sn﹣1=。
当n=1时,也适合上式,
因此。
(2)由(1)可得:=
。
∴Tn=,
,
两式相减得=1+
=3
∴。
(3)证明:由cn==
+
>2
=2,
∴c1+c2+…+cn>2n。
又cn=+
=2+
﹣
,
∴c1+c2+…+cn=2n+[(﹣
)+(
﹣
)+…+(
﹣
)]=2n+
﹣
<2n+
。
∴2n<c1+c2+…+cn<2n+成立。
知识点
已知数列{an}的相邻两项an,an+1是关于x的方程x2﹣2nx+bn=0(n∈N*)的两实根,且a1=1。
(1)求证:数列是等比数列;
(2)设Sn是数列{an}的前n项和,求Sn;
(3)问是否存在常数λ,使得bn>λSn对∀n∈N*都成立,若存在,求出λ的取值范围,若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:∵an,an+1是关于x的方程x2﹣2n•x+bn=0(n∈N*)的两实根,
∴
∵。
故数列是首项为
,公比为﹣1的等比数列。
(2)由(1)得,
即∴
=
,(8分)
(3)由(2)得
要使bn>λSn,对∀n∈N*都成立,
即(*)
①当n为正奇数时,由(*)式得:
即
∵2n+1﹣1>0,∴对任意正奇数n都成立,
故为奇数)的最小值为1。
∴λ<1。
②当n为正偶数时,由(*)式得:,即
∵2n﹣1>0,∴对任意正偶数n都成立,
故为偶数)的最小值为
。
∴,
知识点
设等差数列{an}的前n项和为Sn,若1≤a5≤4,2≤a6≤3,则S6的取值范围是 。
正确答案
[﹣12,42]
解析
a5=a1+4d,a6=a1+5d,
所以1≤a1+4d≤4,2≤a1+5d≤3
所以﹣20≤﹣5a1﹣20d≤﹣5,6≤3a1+15d≤9,
两式相加得,﹣14≤﹣2a1﹣5d≤4,
两边同乘以﹣1,﹣4≤2a1+5d≤14。
两边同乘以3,﹣12≤6a1+15d≤42。
又因为S6=6a1+15d,所以﹣12≤S6≤42。
知识点
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