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文档介绍
附答案高考冲刺练习数列
数 列 例1、已知数列项、公比都为q(q>0且q≠1)的等比数列,. (1)当q=5时,求数列的前n项和Sn; (2)当时,若,求n的最小值. 解:(1)由题得………2分 设…………(1) ……………………(2分) 两式相减: …………6分 (2) …………8分 ,即取时,. 所求的最小自然数是15.……………………………………………………12分 例2、已知数列中,,且对时,有 . (Ⅰ)设数列满足,证明数列为等比数列,并求数列的通项公式; (Ⅱ)记,求数列的前n项和Sn. (Ⅰ) 证明:由条件,得, 则.………………2分 即,所以,. 所以是首项为2,公比为2的等比数列. ……………4分 ,所以.两边同除以,可得.……………………………6分 于是为以首项,-为公差的等差数列.所以.………………………8分 (Ⅱ),令,则. 而.∴. ………………………………………12分 , ∴.…14分 令Tn=, ①则2Tn=. ② ①-②,得Tn=,Tn=.∴.……………16分 例3、已知以a为首项的数列满足:(1)若0<≤6,求证:0<≤6; (2)若a,k∈N﹡,求使对任意正整数n都成立的k与a; (3)若 (m∈N﹡),试求数列的前4m+2项的和. 【解】 (1)当时,则,当时,则, 故,所以当时,总有. ……………………4分 (2)①当时,,故满足题意的N*. 同理可得,当或4时,满足题意的N*.当或6时,满足题意的N*. ②当时,,故满足题意的k不存在. ③当时,由(1)知,满足题意的k不存在.综上得:当时,满足题意的N*; 当时,满足题意的N*. ……………………10分 (3)由mN*,可得,故,当时,. 故且.又,所以. 故=4 =4= . ……16分 例4、设数列的前项和为,且,其中; (1) 证明:数列是等比数列。(2)设数列的公比,数列满足 (2) ,(求数列的通项公式; (3)记,记,求数列的前项和为; 【解】(1)由, 相减得:,∴,∴数列是等比数列 (2),∴, ∴是首项为,公差为1的等差数列;∴∴ (3)时,,∴, ∴, ① ② ②-①得:, ∴, 所以: 例5、 已知数列是公差为的等差数列, 数列是公比为的(q∈R)的等比数列,若函数,且,,, (1)求数列和的通项公式; (2)设数列的前n项和为,对一切,都有成立,求 【解】(1)数列是公差为的等差数列 ,且 ……数列是公比为的(q∈R)的等比数列 ,且,, ………………….8分 (2) ,………………….10分 ………………….12分 设 ………………….14分 综上………………….16分 例6、在正项数列中,令.(Ⅰ)若是首项为25,公差为2的等差数列,求; (Ⅱ)若(为正常数)对正整数恒成立,求证为等差数列; (Ⅲ)给定正整数,正实数,对于满足的所有等差数列, 求的最大值. 【解】(Ⅰ)解:由题意得,,所以=…(4分) (Ⅱ)证:令,,则=1………………………(5分) 所以=(1),=(2), (2)—(1),得—=, 化简得(3)……………………………………(7分) (4),(4)—(3)得(9分) 在(3)中令,得,从而为等差数列 ………………………(10分) (Ⅲ)记,公差为,则=……(12分) 则, ……………………(14分) 则,当且仅当,即时等号成立 (16分) 例7、已知点(N)顺次为直线上的点,点(N)顺次为轴上的点,其中,对任意的N,点、、构成以为顶点的等腰三角形.(Ⅰ)证明:数列是等差数列; (Ⅱ)求证:对任意的N,是常数,并求数列的通项公式; (Ⅲ)在上述等腰三角形中是否存在直角三角形,若存在,求出此时的值;若不存在,请说明理由. 解: (Ⅰ)依题意有,于是.所以数列是等差数列. ……….4分 (Ⅱ)由题意得,即 , () ① 所以又有. ② ………6分 由②①得,可知都是等差数列.那么得 ,. ( 故 …………10分 (Ⅲ)当为奇数时,,所以 当为偶数时,所以 作轴,垂足为则,要使等腰三角形为直角三角形, 必须且只需. 当为奇数时,有,即 . ① 当时,;当时,;当, ①式无解. 当为偶数时,有,同理可求得. 综上所述,上述等腰三角形中存在直角三角形,此时的值为或或. ……………..14分 例8、已知点N)都在函数的图象上. (Ⅰ)若数列是等差数列,求证数列为等比数列; (Ⅱ)若数列的前项和为=,过点的直线与两坐标轴所围成三角形面积为,求使对N恒成立的实数的取值范围. 解: (Ⅰ)因为数列是等差数列,故设公差为,则对N恒成立.依题意 ,.由,所以是定值, 从而数列是等比数列. …………5分 (Ⅱ)当时,,当时,,当时也适合此式,即数列的通项公式是. 由,数列的通项公式是. ……………8分 所以,过这两点的直线方程是,该直线 与坐标轴的交点是和.. ……………11分 因为. 即数列的各项依次单调递减,所以要使对N恒成立,只要,又,可得的取值范围是. 故实数的取值范围是. …………14分 例9、已知数列{an}、{bn}满足:。 (1)求证:数列是等差数列;(2)求数列{an}的通项an; (3)设,若对于nÎN*恒成立,试求实数a的取值范围。 解:(1)由依题意 (2)由(1)知 (3) 例10、设正整数数列满足:,当时,有. (I) 求、的值;(Ⅱ)求数列的通项; (Ⅲ) 记,证明,对任意, . 解(Ⅰ)时,,由已知,得, 因为为正整数,所以,同理………………………………2分 (Ⅱ)由(Ⅰ)可猜想:。………………………………………………3分 证明:①时,命题成立;②假设当与时成立,即,。……………4分 于是,整理得:,……………………………5分 由归纳假设得:,…………………6分 因为为正整数,所以,即当时命题仍成立。 综上:由知①②知对于,有成立.………………………………7分 (Ⅲ)证明:由 ③得 ④ ③式减④式得 ⑤…………………9分 ⑥ ⑤式减⑥式得…………………11分 则 .……14分 例11、设数列{}的前n项和为,点的图象上。 (1)求数列{}的通项公式; (2)设对所有都成立的最小正整数m. 解:(1)依题意得…………………………2分 当时,……① 当时,适合①式,所以,…5分 (2)由(1)得知 故…9分 因此,使成立的,必须且仅须满足, 即,…………………………………………………………………………11分 所以满足要求的最小正整数为10。……………………………………………13分 例12、已知曲线C:xy=1,过C上一点作一斜率为的直线交曲线C于另一点,点列的横坐标构成数列{},其中. (1)求与的关系式;(2)求证:{}是等比数列; (3)求证:。 解:(1)过C:上一点作斜率为的直线交C于另一点, 则, ----------------------------3分 (前三个式子各式1分) 于是有: 即: --------4分 (2)记,则, 因为,因此数列{}是等比数列。 --------8分 (3)由(2)可知:,。 当n为偶数时有:=, 于是①在n为偶数时有: 。 ----------12分 ②在n为奇数时,前n-1项为偶数项,于是有: 。 -----------------13分 综合①②可知原不等式得证。 ----------------------------14分 例13、根据如图所示的程序框图,将输出的x、y值依次分别记为; (Ⅰ)求数列的通项公式;(Ⅱ)写出y1,y2,y3,y4,由此猜想出数列{yn}; 的一个通项公式yn,并证明你的结论; (Ⅲ)求. 解:(Ⅰ)由框图,知数列 ……2分 ∴ ……4分 (Ⅱ)y1=2,y2=8,y3=26,y4=80.由此,猜想 ……2分 证明:由框图,知数列{yn}中,yn+1=3yn+2∴∴ …4分 ∴数列{yn+1}是以3为首项,3为公比的等比数列。∴+1=3·3n-1=3n ∴=3n-1() ……6分 (Ⅲ)zn==1×(3-1)+3×(32-1)+…+(2n-1)(3n-1) =1×3+3×32+…+(2n-1)·3n-[1+3+…+(2n-1)]记Sn=1×3+3×32+…+(2n- 1)·3n,① 则3Sn=1×32+3×33+…+(2n-1)×3n+1 ② ……2分 ①-②,得-2Sn=3+2·32+2·33+…+2·3n-(2n-1)·3n+1=2(3+32+…+3n)-3-(2n-1)·3n+1 =2×= ∴又1+3+…+(2n-1)=n2 ∴. ……4分 例14、已知数列的首项,前项和.(Ⅰ)求数列的通项公式; (Ⅱ)设,,为数列的前项和,求证:. 解:(Ⅰ)由,, ① ∴ , ② ①-②得:,即 , 4分 ∵, ∴。 8分 (Ⅱ)∵,∴, 10分 ∴ .故. 14分 例15、已知点在直线上,点……,顺次为轴上的点,其中,对于任意,点构成以为顶角的等腰三角形, 设的面积为. (1) 证明:数列是等差数列; (2) 求;(用和的代数式表示) O . . . B1 B2 Bn x y (3) 设数列前项和为,判断与()的大小,并证明你的结论; 解:(1)由于点在直线上, 则, 因此,所以数列是等差数列 ……2分 (2)由已知有,那么 ……3分 同理以上两式相减,得, ……4分 ∴成等差数列;也成等差数列, ∴, ……5分 ……6分 点,则,, 而∴ ……8分 (3)由(1)得:, ……9分 则 而,则, ……11分 即 ∴ ∴ ∴ ……12分 由于 ,而, 则, 从而 , ……13分 同理:…… 以上个不等式相加得: 即,从而 …14分 说明:(1)也可由数学归纳法证明 ; (2) 本题也可以求出的通项公式,由两边同时除以, (3) 令,则 (4) 利用错位相减法可求出: 则,则,时,也符合上式, 则对任意正整数都成立.下同上述解法 w.w.w.k.s.5. 例16、已知定义在上的函数满足:对任意实数,总有 恒成立,,且对任意正整数,有,. (1)求数列的通项公式; (2)记,,比较与的大小关系,并给出证明; 解:(1)因为,所以 又因为……………………………3分 又 . ……………6分 (2),…………8分 …………………………10分 (用数学归纳法也行). ………13分 例17、已知正项数列的前项和为,,且满足 。 (1)求数列通项公式;(2)求证:当时,。 解:(1)时, ……………① 时,…………………②………………………1分 时,①-②得: ∵ ∴,………………………………………………3分 令, ∵ ∴ 时,…………………………………5分 又 ∴…………………………………6分 (2)当时,左边 ……………………9分 ………………11分 ∴当时,………………………………12分 例18、设方程tan2πx-4tanπx+=0在[n-1,n)(n∈N*)内的所有解之和为an. (1)求a1、a2的值,并求数列{an}的通项公式;(2)设数列{bn}满足条件:b1=2,bn+1≥a,求证: ++…+<2. 解:方程tan2πx-4tanπx+=(tanπx-1)(tanπx-)=0得tanπx=或tanπx= (1)当n=1时,x∈[0,1),即πx∈[0,π) 由tanπx=,或tanπx=得πx=或πx= 故a1=+=;………………2分 当n=2时,x∈[1,2),则πx∈[π,2π)由tanπx=或tanπx=,得πx=或πx= 故a1=+=………………4分当x∈[n-1,n)时,πx∈[(n-1)π,nπ) 由tanπx=,或tanπx=得πx=+(n-1)π或πx=+(n-1)π得x=+(n-1)或x=+(n-1), 故an=+(n-1)++(n-1)=2n-………6分 (2)由(1)得bn+1≥a=2bn-即bn+1-≥a=2(bn-)≥22(bn-1-)≥…≥2n(b1-)=2n-1>0……10分 则≤,即≤ ++…+≤1++…+=2-<2.……12分 例19、正项数列中,前n项和为Sn,且。 (1) 求数列的通项公式; (2) (2)设。 解:(1)由 例20、已知数列中, (1)求数列的通项公式;(2)设 (3)设是否存在最大的整数m ,使得对任意,均有成立?若存在,求出m,若不存在,请说明理由。 答案:解:(1)……………………5分 (2)……………………10分 (3)由(1)可得则 ……………………12分 由Tn为关于n的增函数,故,于是欲使恒成立 则∴存在最大的整数m=7满足题意…………………………14分 例21、已知数列的前n项和为且. (Ⅰ)求数列的通项公式;(Ⅱ)设,求数列的前n项和; (Ⅲ)设,证明:. 答案:(Ⅰ)(1) (2) (2)-(1)得: ,所以 (3分) (Ⅱ) (3) (4) (3)-(4)得: 例22、数列中,且满足 (Ⅰ)求数列的通项公式;(Ⅱ)设求的解析式; (Ⅲ)设计一个求的程序框图. 【解】(Ⅰ) 所以数列为等差数列. ………………………2分 又 所以……………………………………4分 (Ⅱ)令则有所以 所以当时, ……………………6分 当时, ……………8分 是 否 (Ⅲ) ……………………………………………12分 例23、设数列的前项和为,点在直线上,为常数,. (Ⅰ)求;(Ⅱ)若数列的公比,数列满足,求证:为等差数列,并求;(III)设数列满足,为数列的前项和,且存在实数满足,,求的最大值. 【解】(Ⅰ)由题设, ①…………………1分 由①,时, ② ………………2分 ①②得, …………………………………………………………………5分 (Ⅱ)由(Ⅰ)知 化简得: …………………………7分 为等差数列,………………………9分 (III)由(Ⅱ)知为数列的前项和,因为, 所以是递增的, .……………………………………………12分 所以要满足,, 所以的最大值是.……………………………………………………………………14分 例24、已知数列{}中,在直线y=x上,其中n=1,2,3…. (1)令求证数列是等比数列(2)求数列 ⑶ 设的前n项和,是否存在实数,使得数列为等差数列?若存在,试求出.若不存在,则说明理由。 解:(I)由已知得 又 是以为首项,以为公比的等比数列. (II)由(I)知, 将以上各式相加得: (III)解法一:存在,使数列是等差数列. 数列是等差数列的充要条件是、是常数即 又 当且仅当,即时,数列为等差数列. 解法二:存在,使数列是等差数列.由(I)、(II)知, 又 当且仅当时,数列是等差数列. 例25、如图,是曲线 上的个点,点在轴的正半轴上,是正三角形(是坐标原点) .(Ⅰ) 写出;(Ⅱ)求出点的横坐标关于的表达式; (Ⅲ)设,若对任意正整数,当时,不等式恒成立,求实数的取值范围. 解:(Ⅰ) .…………………………………………… 2分 (Ⅱ)依题意,则 y x O A0 P1 P2 P3 A1 A2 A3 ,… 3分 在正三角形中,有 ..……………… 4分 , , ① 同理可得 . ② ①-②并变形得 , , … 6分 . ∴数列是以为首项,公差为的等差数列. , …………………………………… 7分 ,. . ………………………… 8分 (Ⅲ)解法1 :∵, ∴. .∴当时,上式恒为负值,∴当时,, ∴数列是递减数列. 的最大值为. ……………… 11分 若对任意正整数,当时,不等式恒成立,则不等式在时恒成立,即不等式在时恒成立. 设,则且,∴ 解之,得 或,即的取值范围是.…………… 14分 解法2:∵, 设,则. 当时,,在是增函数.∴数列是递减数列. 的最大值为. …… 11分 (以下解答过程与解法1相同) 例26、已知函数,设曲线在点处的切线与轴的交点为,其中为正实数 (1)用表示;(2),若,试证明数列为等比数列,并求数列的通项公式; (3)若数列的前项和,记数列的前项和,求。 解:(1)由题可得,所以在曲线上点处的切线方程为,即 -2分 令,得,即由题意得,所以 --4分 (2)因为,所以 即,所以数列为等比数列故 ---8分 (3)当时,当时, 所以数列的通项公式为,故数列的通项公式为 ① ①的 ② ①②得故 --14分 例27、数列的前项和为,已知 (Ⅰ)写出与的递推关系式,并求关于的表达式; (Ⅱ)设,求数列的前项和。 解:由得:,即 ,所以,对成立。由,,…,相加得:,又,所以,当时,也成立。 (Ⅱ)由,得。而, 例28、已知数列{}中,在直线y=x上,其中n=1,2,3…. (Ⅰ)令(Ⅱ)求数列 (Ⅲ)设的前n项和,是否存在实数,使得数列为等差数列?若存在,试求出.若不存在,则说明理由。 解:(I)由已知得 又 是以为首项,以为公比的等比数列. (II)由(I)知, 将以上各式相加得: (III)解法一:存在,使数列是等差数列. 数列是等差数列的充要条件是、是常数即 又 当且仅当,即时,数列为等差数列. 解法二:存在,使数列是等差数列. 由(I)、(II)知, 又 当且仅当时,数列是等差数列. 例29、在数列中,,其中.(Ⅰ)求数列的通项公式;(Ⅱ)求数列的前项和;(Ⅲ)证明存在,使得对任意均成立. (Ⅰ)解法一:,, .由此可猜想出数列的通项公式为. 以下用数学归纳法证明.(1)当时,,等式成立. (2)假设当时等式成立,即, 那么. 就是说,当时等式也成立.根据(1)和(2)可知,等式对任何都成立. 解法二:由,,可得, 所以为等差数列,其公差为1,首项为0,故,所以数列的通项公式为. (Ⅱ)解:设, ① ② 当时,①式减去②式,得, .这时数列的前项和.当时,.这时数列的前项和. (Ⅲ)证明:通过分析,推测数列的第一项最大,下面证明: . ③由知,要使③式成立,只要, 因为 .所以③式成立. 因此,存在,使得对任意均成立. 例30、已知数列中,,. (Ⅰ)求的通项公式;(Ⅱ)若数列中,,, 证明:,. 解:(Ⅰ)由题设: ,. 所以,数列是首项为,公比为的等比数列,, 即的通项公式为,. (Ⅱ)用数学归纳法证明.(ⅰ)当时,因,,所以 ,结论成立.(ⅱ)假设当时,结论成立,即, 也即.当时, ,又, 所以 . 也就是说,当时,结论成立. 根据(ⅰ)和(ⅱ)知,. 例31、数列为等差数列,为正整数,其前项和为,数列为等比数列,且,数列是公比为64的等比数列,.(1)求; (2)求证. 解:(1)设的公差为,的公比为,则为正整数,, 依题意有①由知为正有理数,故为的因子之一, 解①得故 (2)∴ 例32、 数列 (Ⅰ)求并求数列的通项公式; (Ⅱ)设证明:当 解: (Ⅰ)因为所以 一般地,当时,=,即 所以数列是首项为1、公差为1的等差数列,因此 当时, 所以数列是首项为2、公比为2的等比数列,因此故数列 的通项公式为 (Ⅱ)由(Ⅰ)知, ① ② ①-②得, 所以 要证明当时,成立,只需证明当时,成立. 证法一(1)当n = 6时,成立. (2)假设当时不等式成立,即 则当n=k+1时, 由(1)、(2)所述,当n≥6时,.即当n≥6时, 证法二 令,则 所以当时,.因此当时,于是当时, 综上所述,当时, 例33、已知数列的首项,,. (Ⅰ)求的通项公式;(Ⅱ)证明:对任意的,,; (Ⅲ)证明:. 解法一:(Ⅰ),,, 又,是以为首项,为公比的等比数列.,. (Ⅱ)由(Ⅰ)知, ,原不等式成立. (Ⅲ)由(Ⅱ)知,对任意的,有 .取, 则.原不等式成立. 解法二:(Ⅰ)同解法一.(Ⅱ)设, 则, 当时,;当时,,当时,取得最大值.原不等式成立.(Ⅲ)同解法一. 例34、等比数列{}的前n项和为, 已知对任意的 ,点,均在函数且均为常数)的图像上. (1)求r的值; (11)当b=2时,记 . 证明:对任意的 ,不等式成立 解:因为对任意的,点,均在函数且均为常数的图像上.所以得,当时,,当时,,又因为{}为等比数列,所以,公比为, (2)当b=2时,, 则,所以 . 下面用数学归纳法证明不等式成立. ① 当时,左边=,右边=,因为,所以不等式成立. ① 假设当时不等式成立,即成立.则当时,左边= 所以当时,不等式也成立. . 由①、②可得不等式恒成立. 【命题立意】:本题主要考查了等比数列的定义,通项公式,以及已知求的基本题型,并运用数学归纳法证明与自然数有关的命题,以及放缩法证明不等式. 例35、已知曲线.从点向曲线引斜率为的切线,切点为.(1)求数列的通项公式;(2)证明:. 解:(1)设直线:,联立得,则,∴(舍去). ,即,∴ (2)证明:∵ . ∴ 由于,可令函数,则,令,得,给定区间,则有,则函数在上单调递减,∴,即在恒成立,又,则有,即. 例36、数列的通项,其前n项和为. (1) 求; (2) 求数列{}的前n项和. 解: (1) 由于,故 , 故 () (2) 两式相减得 故 例37、设数列的前项和为,对任意的正整数,都有成立,记。 (I)求数列与数列的通项公式; (II)设数列的前项和为,是否存在正整数,使得成立?若存在,找出一个正整数;若不存在,请说明理由;(III)记,设数列的前项和为,求证:对任意正整数都有; 【解析】(I)当时, 又 ∴数列是首项为,公比为的等比数列, ∴, …………………………………3分 (II)不存在正整数,使得成立。证明:由(I)知 ∴当n为偶数时,设 ∴ 当n为奇数时,设∴∴对于一切的正整数n,都有 ∴不存在正整数,使得成立。 …………………………………8分 (III)由得 又, 当时,, 当时, 查看更多