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题型:简答题
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简答题

数列{an}各项均不为0,前n项和为Sn,bn=an3,bn的前n项和为Tn,且Tn=Sn2

(1)若数列{an}共3项,求所有满足要求的数列;

(2)求证:an=n(n∈N*)是满足已知条件的一个数列;

(3)请构造出一个满足已知条件的无穷数列{an},并使得a2015=-2014;若还能构造其他符合要求的数列,请一并写出(不超过四个).

正确答案

(本题(18分),第一小题(4分),第二小题(6分),第三小题8分)

解:(1)n=1时,T1=S12⇒a13=a12⇒a1=1(a1=0舍去)…(1分)

n=2时,T2=S22⇒a13+a23=(a1+a22⇒1+a23=(1+a22⇒a2=2或a2=-1(a2=0舍去)…(2分)

n=3时,

当a2=2时,⇒a3=3或a3=-2(a3=0舍去)

当a2=-1时,…(3分)

所以符合要求的数列有:1,2,3;1,2,-2;1,-1,1…(4分)

(2)∵an=n,即证13+23+33+…+n3=(1+2+3+…+n)2,…(5分)

用数学归纳法证:

当n=1时,13=12,等式成立;

假设当n=k时,13+23+33+…+k3=(1+2+3+…+k)2=,…(7分)

则当n=k+1时,13+23+33+…+k3+(k+1)3=(1+2+3+…+k)2+(k+1)3

=+(k+1)3=(2(k2+4k+4)

==,即当n=k+1时,等式也成立;

综上所述,对任意n∈N*,13+23+33+…+n3=(1+2+3+…+n)2;…(10分)

(3)=++…+

=++…++

②-①得:2Sn+an+1=

∴2Sn=-an+1;③…(11分)

∴当n≥2时,2Sn-1=-an,④…(12分)

③-④得:2an=-an+1-+an

整理得:(an+1+an)(an+1-an-1)=0,

∴an+1=-an,或an+1=an+1(n≥2)…(14分)

(i)an=

(ii)an=

(iii)an=

(v)an=

解析

(本题(18分),第一小题(4分),第二小题(6分),第三小题8分)

解:(1)n=1时,T1=S12⇒a13=a12⇒a1=1(a1=0舍去)…(1分)

n=2时,T2=S22⇒a13+a23=(a1+a22⇒1+a23=(1+a22⇒a2=2或a2=-1(a2=0舍去)…(2分)

n=3时,

当a2=2时,⇒a3=3或a3=-2(a3=0舍去)

当a2=-1时,…(3分)

所以符合要求的数列有:1,2,3;1,2,-2;1,-1,1…(4分)

(2)∵an=n,即证13+23+33+…+n3=(1+2+3+…+n)2,…(5分)

用数学归纳法证:

当n=1时,13=12,等式成立;

假设当n=k时,13+23+33+…+k3=(1+2+3+…+k)2=,…(7分)

则当n=k+1时,13+23+33+…+k3+(k+1)3=(1+2+3+…+k)2+(k+1)3

=+(k+1)3=(2(k2+4k+4)

==,即当n=k+1时,等式也成立;

综上所述,对任意n∈N*,13+23+33+…+n3=(1+2+3+…+n)2;…(10分)

(3)=++…+

=++…++

②-①得:2Sn+an+1=

∴2Sn=-an+1;③…(11分)

∴当n≥2时,2Sn-1=-an,④…(12分)

③-④得:2an=-an+1-+an

整理得:(an+1+an)(an+1-an-1)=0,

∴an+1=-an,或an+1=an+1(n≥2)…(14分)

(i)an=

(ii)an=

(iii)an=

(v)an=

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简答题

用数学归纳法证明:对于任意大于1的正整数n,不等式++…+都成立.

正确答案

证明:(1)当n=2时,左边==,右边=,左边<右边,成立;

(2)假设当n=k(k∈N*,k≥2)时,不等式++…+都成立.

则当n=k+1时,左边=++…++++===右边.

∴当n=k+1时,不等式成立.

综上可得:对于任意大于1的正整数n,不等式++…+都成立.

解析

证明:(1)当n=2时,左边==,右边=,左边<右边,成立;

(2)假设当n=k(k∈N*,k≥2)时,不等式++…+都成立.

则当n=k+1时,左边=++…++++===右边.

∴当n=k+1时,不等式成立.

综上可得:对于任意大于1的正整数n,不等式++…+都成立.

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简答题

设关于正整数n的函数f(n)=1•22+2•32+…n(n+1)2

(1)求f(1),f(2),f(3);

(2)是否存在常数a,b,c使得f(n)=对一切自然数n都成立?并证明你的结论.

正确答案

解:(1)∵f(n)=1•22+2•32+…n(n+1)2

∴f(1)=1•22=4,

f(2)=1•22+2•32=22,

f(3)1•22+2•32+3•42=70;

(2)假设存在常数a,b,c使得f(n)=对一切自然数n都成立,

则f(1)=(a+b+c)=4,

∴a+b+c=24①,

同理,由f(2)=22得4a+2b+c=44②,

由f(3)=70得9a+3b+c=70③

联立①②③,解得a=3,b=11,c=10.

∴f(n)=(3n2+11n+10).

证明:1°当n=1时,显然成立;

2°假设n=k时,f(k)=(3k2+11k+10)=

则n=k+1时,f(k+1)=f(k)+(k+1)[(k+1)+1]2=+(k+1)[(k+1)+1]2=(3k2+17k+24)

=

=

即n=k+1时,结论也成立.

综合1°,2°知,存在常数a=3,b=11,c=10使得f(n)=(3n2+11n+10)对一切自然数n都成立.

解析

解:(1)∵f(n)=1•22+2•32+…n(n+1)2

∴f(1)=1•22=4,

f(2)=1•22+2•32=22,

f(3)1•22+2•32+3•42=70;

(2)假设存在常数a,b,c使得f(n)=对一切自然数n都成立,

则f(1)=(a+b+c)=4,

∴a+b+c=24①,

同理,由f(2)=22得4a+2b+c=44②,

由f(3)=70得9a+3b+c=70③

联立①②③,解得a=3,b=11,c=10.

∴f(n)=(3n2+11n+10).

证明:1°当n=1时,显然成立;

2°假设n=k时,f(k)=(3k2+11k+10)=

则n=k+1时,f(k+1)=f(k)+(k+1)[(k+1)+1]2=+(k+1)[(k+1)+1]2=(3k2+17k+24)

=

=

即n=k+1时,结论也成立.

综合1°,2°知,存在常数a=3,b=11,c=10使得f(n)=(3n2+11n+10)对一切自然数n都成立.

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简答题

已知数列{an}满足:a1=1,an+1•an-2an+1=0(n∈N*).

(Ⅰ)猜测数列{an}的通项公式,并用数学归纳法证明你的结论;

(Ⅱ)设n,k为任意两个正整数,用反证法证明:中至少有一个小于2.

正确答案

解:(Ⅰ)由已知,,又a1=2,则a2=2-

a3=2-,a4=2-,由此可猜想:

证明:(1)当n=1时,,所以猜想正确.

(2)假设当n=k(k≥1,k∈Z)时,猜想成立,即

=,即当n=k+1时也成立.

结合(1)(2)可知,数列{an}的递推公式是

(Ⅱ)假设,且,因为an,ak>0

则1+an>2an,且1+ak>2an,两式相加得,(1+an)+(1+ak)≥2an+2ak,即an+ak≤2

因为>1,则:ak+an>2,矛盾.

所以假设不成立,即:中至少有一个小于2.

解析

解:(Ⅰ)由已知,,又a1=2,则a2=2-

a3=2-,a4=2-,由此可猜想:

证明:(1)当n=1时,,所以猜想正确.

(2)假设当n=k(k≥1,k∈Z)时,猜想成立,即

=,即当n=k+1时也成立.

结合(1)(2)可知,数列{an}的递推公式是

(Ⅱ)假设,且,因为an,ak>0

则1+an>2an,且1+ak>2an,两式相加得,(1+an)+(1+ak)≥2an+2ak,即an+ak≤2

因为>1,则:ak+an>2,矛盾.

所以假设不成立,即:中至少有一个小于2.

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简答题

某班级共派出n+1个男生和n个女生参加学校运动会的入场仪式,其中男生甲为领队.入场时,领队男生甲必须排第一个,然后女生整体在男生的前面,排成一路纵队入场,共有En种排法;入场后,又需从男生(含男生甲)和女生中各选一名代表到主席台服务,共有Fn种选法.

(1)试求En和Fn

(2)判断lnEn和Fn的大小(n∈N+),并用数学归纳法证明.

正确答案

解:(1)根据领队男生甲必须排第一个,然后女生整体在男生的前面,排成一路纵队入场,可得;根据从男生(含男生甲)和女生中各选一名代表到主席台服务,可得…4分

(2)因为lnEn=2lnn!,Fn=n(n+1),所以lnE1=0<F1=2,lnE2=ln4<F2=6,lnE3=ln36<F3=12,…,由此猜想:当n∈N*

时,都有lnEn<Fn,即2lnn!<n(n+1)…6分

下用数学归纳法证明2lnn!<n(n+1)(n∈N*).

①当n=1时,该不等式显然成立.

②假设当n=k(k∈N*)时,不等式成立,即2lnk!<k(k+1),

则当n=k+1时,2ln(k+1)!=2ln(k+1)+2lnk!<2ln(k+1)+k(k+1),

要证当n=k+1时不等式成立,只要证:2ln(k+1)+k(k+1)≤(k+1)(k+2),

只要证:ln(k+1)≤k+1…8分

令f(x)=lnx-x,x∈(1,+∞),因为,所以f(x)在(1,+∞)上单调递减,从而f(x)<f(1)=-1<0,而k+1∈(1,+∞),所以ln(k+1)≤k+1成立,

则当n=k+1时,不等式也成立.

综合①②,得原不等式对任意的n∈N*均成立…10分

解析

解:(1)根据领队男生甲必须排第一个,然后女生整体在男生的前面,排成一路纵队入场,可得;根据从男生(含男生甲)和女生中各选一名代表到主席台服务,可得…4分

(2)因为lnEn=2lnn!,Fn=n(n+1),所以lnE1=0<F1=2,lnE2=ln4<F2=6,lnE3=ln36<F3=12,…,由此猜想:当n∈N*

时,都有lnEn<Fn,即2lnn!<n(n+1)…6分

下用数学归纳法证明2lnn!<n(n+1)(n∈N*).

①当n=1时,该不等式显然成立.

②假设当n=k(k∈N*)时,不等式成立,即2lnk!<k(k+1),

则当n=k+1时,2ln(k+1)!=2ln(k+1)+2lnk!<2ln(k+1)+k(k+1),

要证当n=k+1时不等式成立,只要证:2ln(k+1)+k(k+1)≤(k+1)(k+2),

只要证:ln(k+1)≤k+1…8分

令f(x)=lnx-x,x∈(1,+∞),因为,所以f(x)在(1,+∞)上单调递减,从而f(x)<f(1)=-1<0,而k+1∈(1,+∞),所以ln(k+1)≤k+1成立,

则当n=k+1时,不等式也成立.

综合①②,得原不等式对任意的n∈N*均成立…10分

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