- 一般数列的项
- 共319题
在数列{an}中,,且前n项的算术平均数等于第n项的2n﹣1倍(n∈N*).
(1)写出此数列的前5项;
(2)归纳猜想{an}的通项公式,并用数学归纳法证明.
正确答案
解:(1)由已知,
=(2n﹣1)an,
分别取n=2,3,4,5, 得
,
,
,
;
所以数列的前5项是:,
,
,
,
;
(2)由(1)中的分析可以猜想(n∈N*).
下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,猜想显然成立.
②假设当n=k(k≥1且k∈N*)时猜想成立,即.
那么由已知,得,
即a1+a2+a3+…+ak=(2k2+3k)a k+1.
所以(2k2﹣k)ak=(2k2+3k)a k+1, 即(2k﹣1)ak=(2k2+3)a k+1,
又由归纳假设,得,
所以,即当n=k+1时,猜想也成立.
综上①和②知,对一切n∈N*,都有成立.
如图,P1(x1,y1),P2(x2,y2),…,Pn(xn,yn)(0<y1<y2<…<yn,n∈N*)是曲线C:y2=3x(y≥0)上的n个点,点Ai(ai,0)(i=1,2,3,…,n)在x轴的正半轴上,△Ai-1AiPi是正三角形(A0是坐标原点),
(1)求a1,a2,a3;
(2)求出点An(an,0)(n∈N*)的横坐标an关于n的表达式;
(3)设,若对任意正整数n,当m∈[-1,1]时,不等式t2-mt+
>bn恒成立,求实数t的取值范围。
正确答案
解:(1)a1=2,a2=6,a3=12;
(2)依题意An(an,0),,
则,
在正三角形中,有
,
∴,
∴,
∴,①
同理可得,②
②-①并变形得,
,
∴,
∴,
∴数列{an+1-an}是以a2-a1=4为首项,公差为2的等差数列,
∴,
∴
,
∴。
(3),
∴,
∴
,
∵当n∈N*时,上式恒为负值,
∴当n∈N*时,bn+1<bn,
∴数列{bn}是递减数列,
∴bn的最大值为,
若对任意正整数n,当m∈[-1,1]时,不等式恒成立,
则不等式在m∈[-1,1]时恒成立,
即不等式t2-2mt>0在m∈[-1,1]时恒成立,
设f(m)=t2-2mt,则f(1)>0且f(-1)>0,
∴,解之,得t<-2或t>2,
即t的取值范围是(-∞,-2)∪(2,+∞)。
对于每项均是正整数的数列A:a1,a2,…,an,定义变换T1,T1将数列A变换成数列
T1(A):n,a1-1,a2-1,…,an-1
对于每项均是非负整数的数列B:b1,b2,…,bm,定义变换T2,T2将数列B各项从大到小排列,然后去掉所有为零的项,得到数列T2(B);
又定义S(B)=2(b1+2b2+…+mbm)+b12+b22+…+bm2设A0是每项均为正整数的有穷数列,令Ak+1=T2(T1(Ak))(k=0,1,2,…)。
(1)如果数列A0为5,3,2,写出数列A1,A2;
(2)对于每项均是正整数的有穷数列A,证明S(T1(A))=S(A);
(3)证明:对于任意给定的每项均为正整数的有穷数列A0,存在正整数K,当k≥K时,S(Ak+1)=S(Ak)。
正确答案
解:(1)
。
(2)设每项均是正整数的有穷数列A为,则
为
,
,
,…,
,从而
又,
所以
故。
(3)证明:设A是每项均为非负整数的数列
当存在,使得
时,交换数列A的第i项与第j项得到数列B,
则
当存在,使得
时,
若记数列为C,
则
所以
从而对于任意给定的数列,由
可知
又由(2)可知,
所以
即对于,要么有
,要么有
因为是大于2的整数,
所以经过有限步后,必有
即存在正整数K,当时,
。
已知数列 {an},其中a2=6且 =n.
(1)求a1,a3,a4;
(2)求数列{an}的通项公式;
(3)求(
+
+…+
).
正确答案
解:(1)∵a2=6且 =n,
∴=1,
=2,
=3,
解得a1=1,a3=15,a4=28,
(2)由此猜想an=n(2n﹣1)
下面用数学归纳法加以证明:
①当n=1时,a1=1×(2×1﹣1)=1,结论正确;
当n=2时,a2=2×(2×2﹣1)=6,结论正确;
②假设n=k(k≥2)时结论正确,即ak=k(2k﹣1),则当n=k+1时,
∵=k,∴(k﹣1)a k+1=(k+1)ak﹣(k+1)=(k+1)k(2k﹣1)﹣(k+1)=(k+1)(2k2﹣k﹣1)=(k+1)(2k+1)(k﹣1),
∵k﹣1≠0,∴a k+1=(k+1)(2k+1)=(k+1)[2(k+1)﹣1],
即当n=k+1时,结论正确
由①②可知,数列{an}的通项公式为:an=n(2n﹣1)
(3)∵=
=
[
﹣
]
∴(
+
+…+
)=
(1﹣
)=
首项为正数的数列{an}满足a n+1= (an2+3),n∈N+.
(1)证明:若a1为奇数,则对一切n≥2,an都是奇数;
(2)若对一切n∈N+都有a n+1>an,求a1的取值范围.
正确答案
(1)证明:已知a1是奇数,假设ak=2m﹣1是奇数,其中m为正整数,则由递推关系得
a k+1==m(m﹣1)+1是奇数.
根据数学归纳法,
对任何n≥2,an都是奇数.
(2)解:由a n+1﹣an=(an﹣1)(an﹣3)知,a n+1>an当且仅当an<1或an>3.
另一方面,若0<ak<1,则0<a k+1<=1;
若ak>3,则a k+1>=3.
根据数学归纳法得,0<a1<10<an<1,
n∈N+;
a1>3an>3,
n∈N+.
综上所述,对一切n∈N+都有a n+1>an的充要条件是0<a1<1或a1>3.
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