- 等差数列与等比数列的综合
- 共63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
若在数列中,
,且对任意的
,
成等比数列,其公比为
.
(1)若(
),求
.
(2)若对任意的,
成等差数列,其公差为
,设
.
①求证:成等差数列;
②若,试求数列
的前
项和
.
正确答案
见解析。
解析
(1),
,
是首项为1,公比为4的等比数列,
.
(2)①成等差数列,
,又
,
,则
,得
,
,即
,
是公差为1的等差数列.
②,则由
,解得
或
.
(ⅰ)当时,
,
,则
,即
,
得,所以
,
则,
,则
(ⅱ)当时,
,则
,
即,得
,
=
则,
,从而
.
综上所述,或
。
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
若数列{an}是各项均为正数的等比数列,则当时,数列{bn}也是等比数列;类比上述性质,若数列{cn}是等差数列,则当dn= 时,数列{dn}也是等差数列。
正确答案
解析
由条件类比可知:dn=时,
数列{dn}也是等差数列。
知识点
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