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题型:简答题
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简答题 · 14 分

已知数列,记, ,

, ,并且对于任意,恒有成立。

(1)若,且对任意,三个数组成等差数列,求数列的通项公式;

(2)证明:数列是公比为的等比数列的充分必要条件是:对任意,三个数

组成公比为的等比数列。

正确答案

见解析

解析

解析:(1)

,所以为等差数列。

(2)(必要性)若数列是公比为q的等比数列,则,所以A(n)、B(n)、C(n)组成公比为q的等比数列。

(充分性):若对于任意,三个数组成公比为的等比数列,

于是

       由,从而.[来源:学科网ZXXK]

因为,所以,故数列是首项为,公比为的等比数列。

综上,数列是公比为q的等比数列的充要条件是对任意的,都有A(n)、B(n)、C(n)组成公比为q的等比数列。

知识点

充要条件的应用等差数列的性质及应用等比数列的判断与证明等比数列的性质及应用
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

已知数列满足:,数列的前项和为,且

(1)求数列的通项公式;

(2)令数列满足,求数列的前项和

正确答案

见解析。

解析

(1)由已知可知数列为等差数列,且首项为1,公差为1。

∴数列的通项公式为,(2分)

,∴,∴,∴数列为等比数列,(4分)

,∴,∴数列的通项公式为,(6分)

(2)由已知得:

,(8分)

∴两式相减得

,(10分)

∴数列的前项和,(12分)

知识点

等比数列的判断与证明
1
题型:简答题
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简答题 · 16 分

已知数列的各项都为正数,且对任意n∈N*成等差数列,成等比数列。

(1)若的值;

(2)设,求证:对任意n∈N*,且,都有

正确答案

见解析。

解析

(1)解法一:因为a3,a4,a5成等差数列,设公差为d,则a3=3-2d,a4=3-d。

因为a2,a3,a4成等比数列,所以

因为a2=1,所以=1,解得d=2,或d=,因为an>0,所以d=

因为a1,a2,a3成等差数列,所以a1=2a2-a3=2-(3-2d)=

解法二:因为a1,a2,a3成等差数列,a2,a3,a4成等比数列,a3,a4,a5成等差数列,

,解得(舍),所以

解法三:因为a1,a2,a3成等差数列,则

因为a2,a3,a4成等比数列,则

因为a3,a4,a5成等差数列,则,则

解得:;当时,(与矛盾,故舍去),所以

(2)证法一:因为a2n-1,a2n,a2n+1成等差数列,a2n,a2n+1,a2n+2成等比数列,

所以2a2n=a2n-1+a2n+1,①  a=a2na2n+2,②;所以a=a2n-2a2n,n≥2,③

由a1,a2及a2n-1,a2n,a2n+1是等差数列,a2n,a2n+1,a2n+2是等比数列,

可得a4

所以

①     当n=2m,mN*时,

=-<0。

②     当n=2m-1,mN*,m≥2时,

=-<0。

综上,对一切n∈N*,n≥2,有。          

证法二:①若n为奇数且n≥3时,则an,an+1,an+2成等差数列。

②若n为偶数且n≥2时,则an,an+1,an+2成等比数列,所以

由①②可知,对任意n≥2,n∈N*,

知识点

等比数列的判断与证明
1
题型:简答题
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简答题 · 16 分

已知数列,且满足)。

(1)若,求数列的通项公式;

(2)若,且.记,求证:数列为常数列;

(3)若,且.若数列中必有某数重复出现无数次,求首项应满足的条件。

正确答案

见解析

解析

(1)当时,有

 

也满足上式,

所以数列的通项为

(2)因为

所以对任意的

所以数列是一个以6为周期的循环数列

又因为,所以

所以

所以数列为常数列. 

(3)因为,且,所以

且对任意的,有

,(其中为常数且),所以

所以数列均为以7为公差的等差数列.

,则

(其中中的一个常数),

时,对任意的

时,

①若,则对任意的,数列为单调减数列;

②若,则对任意的,数列为单调增数列;

综上,当时,数列中必有某数重复出现无数次

时,符合要求;当时,符合要求,此时的

时,符合要求,此时的

时,符合要求,此时的

时,符合要求,此时的

时,符合要求,此时的

即当时,数列中必有某数重复出现无数次.

知识点

等比数列的判断与证明
1
题型:填空题
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填空题 · 4 分

对大于或等于2的正整数的幂运算有如下分解方式:

      …

      …

根据上述分解规律,若的分解中最小的正整数是21,则________。

正确答案

11

解析

,…,可知,由,可知,易知,则21是53的分解中最小的正整数,可得,故

知识点

等比数列的判断与证明
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

已知是首项为的等比数列,依次成等差数列,且

(1)求数列的通项公式;

(2)记数列的前项和为,若不等式对任意恒成立,求实数 的取值范围。

正确答案

(1)(2)

解析

解析: (1) 由题,设的公比为,则

依次成等差数列,所以

,解得,所以,故

所以数列的通项公式为。                                     6分

(2) 由(1)得,,所以                     8分

恒成立,得。                                         12分

知识点

等比数列的判断与证明
1
题型:简答题
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简答题 · 16 分

设等差数列的前项和为,已知.

(1)求

(2)若从中抽取一个公比为的等比数列,其中,且.

①当取最小值时,求的通项公式;

②若关于的不等式有解,试求的值.

正确答案

见解析。

解析

(1)设等差数列的公差为,则,解得

所以.           

(2)因为数列是正项递增等差数列,所以数列的公比

,则由,得,此时,由

解得,所以,同理;        

,则由,得,此时

另一方面,,所以,即,  

所以对任何正整数是数列的第项,所以最小的公比

所以,                 

(3)因为,得,而

所以当时,所有的均为正整数,适合题意;

时,不全是正整数,不合题意。

有解,所以有解,经检验,当时,都是的解,适合题意;        

下证当时,无解, 设

因为,所以上递减,

又因为,所以恒成立,所以,所以恒成立,

又因为当时,,所以当时,无解.     

综上所述,的取值为             

知识点

等比数列的判断与证明
1
题型:简答题
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简答题 · 14 分

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

由递推关系式求数列的通项公式等比数列的判断与证明数列与不等式的综合等差数列与等比数列的综合
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题型:填空题
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填空题 · 5 分

Sn为等差数列{an}的前n项和,已知S5=5,S9=27,则S7=  。

正确答案

14

解析

∵数列{an}是等差数列,S5=5,S9=27,

解得

∴S7==﹣7+21=14。

知识点

等比数列的判断与证明
1
题型:简答题
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简答题 · 16 分

已知数列a,b,c为各项都是正数的等差数列,公差为d(d>0),在a,b之间和b,c之间共插入m个实数后,所得到的m+3个数所组成的数列是等比数列,其公比为q.

(1)若a=1,m=1,求公差d;

(2)若在a,b之间和b,c之间所插入数的个数均为奇数,求所插入的m个数的乘积(用a,c,m表示)

(3)求证:q是无理数。

正确答案

见解析

解析

(1)由,且等差数列的公差为,可知

若插入的一个数在之间,则

消去可得,其正根为

若插入的一个数在之间,则

消去可得,此方程无正根,故所求公差

(2)设在之间插入个数,在之间插入个数,则,在等比数列中,

…,

  

又∵都为奇数,∴可以为正数,也可以为负数。

①若为正数,则,所插入个数的积为

②若为负数,中共有个负数,

是奇数,即N*)时,所插入个数的积为

是偶数,即N*)时,所插入个数的积为

综上所述,当N*)时,所插入个数的积为

N*)时,所插入个数的积为

注:可先将表示,然后再利用条件消去进行求解。

(3)∵在等比数列,由,可得,同理可得

,即

假设是有理数,若为整数,∵是正数,且,∴

中,∵的倍数,故1也是的倍数,矛盾。

不是整数,可设(其中为互素的整数,),

则有,即

,可得,∴是x的倍数,即是x的倍数,矛盾。

是无理数,

知识点

等比数列的判断与证明
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