- 等比数列的判断与证明
- 共100题
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,
所以对任意的有
,
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
,
设,(其中
为常数且
),所以
,
所以数列均为以7为公差的等差数列.
记,则
,
(其中,
为
中的一个常数),
当时,对任意的
有
;
当时,
①若,则对任意的
有
,数列
为单调减数列;
②若,则对任意的
有
,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
当时,
符合要求;当
时,
符合要求,此时的
;
当时,
符合要求,此时的
;
当时,
符合要求,此时的
;
当时,
符合要求,此时的
;
当时,
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
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
,
由依次成等差数列,所以
。
即,解得
或
又
,所以
,故
所以数列的通项公式为
。 6分
(2) 由(1)得,,所以
8分
则,
,
由恒成立,得
。 12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
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
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,
当是奇数,即
N*)时,所插入
个数的积为
;
当是偶数,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
;
当N*)时,所插入
个数的积为
。
注:可先将…
用
和
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
,∴
,
在中,∵
是
的倍数,故1也是
的倍数,矛盾。
若不是整数,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
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