【考綱要求】
1.了解數(shù)列的概念和幾種簡(jiǎn)單的表示方法(列表、圖象、通項(xiàng)公式).
2.了解數(shù)列是自變量為正整數(shù)的一類特殊函數(shù).
【考點(diǎn)預(yù)測(cè)】
1.?dāng)?shù)列的定義
按照確定的順序排列的一列數(shù)稱為數(shù)列,數(shù)列中的每一個(gè)數(shù)叫做這個(gè)數(shù)列的項(xiàng).
2.?dāng)?shù)列的分類
3.數(shù)列的通項(xiàng)公式
如果數(shù)列{an}的第n項(xiàng)an與它的序號(hào)n之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以用一個(gè)式子來(lái)表示,那么這個(gè)式子叫做這個(gè)數(shù)列的通項(xiàng)公式.
4.?dāng)?shù)列的遞推公式
如果一個(gè)數(shù)列的相鄰兩項(xiàng)或多項(xiàng)之間的關(guān)系可以用一個(gè)式子來(lái)表示,那么這個(gè)式子叫做這個(gè)數(shù)列的遞推公式.
【常用結(jié)論】
1.若數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,通項(xiàng)公式為an,則an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(S1,n=1,,Sn-Sn-1,n≥2.))
2.在數(shù)列{an}中,若an最大,則eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(an≥an-1,,an≥an+1.))若an最小,則eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(an≤an-1,,an≤an+1.))
【方法技巧】
1.已知Sn求an的常用方法是利用an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(S1,n=1,,Sn-Sn-1,n≥2,))轉(zhuǎn)化為關(guān)于an的關(guān)系式,再求通項(xiàng)公式.
2.Sn與an關(guān)系問(wèn)題的求解思路
方向1:利用an=Sn-Sn-1(n≥2)轉(zhuǎn)化為只含Sn,Sn-1的關(guān)系式,再求解.
方向2:利用Sn-Sn-1=an(n≥2)轉(zhuǎn)化為只含an,an-1的關(guān)系式,再求解.
3.形如an+1=an+f(n)的遞推關(guān)系式利用累加法求和,特別注意能消去多少項(xiàng),保留多少項(xiàng).
4.形如an+1=an·f(n)的遞推關(guān)系式可化為eq \f(an+1,an)=f(n)的形式,可用累乘法,也可用an=eq \f(an,an-1)·eq \f(an-1,an-2)·…·eq \f(a2,a1)·a1代入求出通項(xiàng).
5.形如an+1=pan+q的遞推關(guān)系式可以化為(an+1+x)=p(an+x)的形式,構(gòu)成新的等比數(shù)列,求出通項(xiàng)公式,求變量x是關(guān)鍵.
6.形如an+1=eq \f(Aan,Ban+C)(A,B,C為常數(shù))的數(shù)列,可通過(guò)兩邊同時(shí)取倒數(shù)的方法構(gòu)造新數(shù)列求解.
7.解決數(shù)列周期性問(wèn)題,根據(jù)給出的關(guān)系式求出數(shù)列的若干項(xiàng),通過(guò)觀察歸納出數(shù)列的周期,進(jìn)而求出有關(guān)項(xiàng)的值或前n項(xiàng)和.
8.求數(shù)列最大項(xiàng)與最小項(xiàng)的常用方法
(1)函數(shù)法:利用相關(guān)的函數(shù)求最值.若借助通項(xiàng)的表達(dá)式觀察出單調(diào)性,直接確定最大(小)項(xiàng),否則,利用作差法.
(2)利用eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(an≥an-1,,an≥an+1))(n≥2)確定最大項(xiàng),利用eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(an≤an-1,,an≤an+1))(n≥2)確定最小項(xiàng).
二、【題型歸類】
【題型一】由an與Sn的關(guān)系求通項(xiàng)
【典例1】(多選)設(shè)Sn是數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,且a1=-1,an+1=SnSn+1,則下列結(jié)論正確的是( )
A.an=eq \f(1,n(n-1))
B.an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(-1,n=1,,\f(1,n(n-1)),n≥2))
C.Sn=-eq \f(1,n)
D.數(shù)列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,Sn)))是等差數(shù)列
【解析】∵an+1=Sn·Sn+1=Sn+1-Sn,兩邊同除以Sn+1·Sn,得eq \f(1,Sn+1)-eq \f(1,Sn)=-1.
∴eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,Sn)))是以-1為首項(xiàng),d=-1的等差數(shù)列,
即eq \f(1,Sn)=-1+(n-1)×(-1)=-n,
∴Sn=-eq \f(1,n).
當(dāng)n≥2時(shí),an=Sn-Sn-1=-eq \f(1,n)+eq \f(1,n-1)=eq \f(1,n(n-1)),
又a1=-1不符合上式,
∴an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(-1,n=1,,\f(1,n(n-1)),n≥2.))
故選BCD.
【典例2】已知數(shù)列{an}中,Sn是其前n項(xiàng)和,且Sn=2an+1,則數(shù)列的通項(xiàng)公式an=________.
【解析】當(dāng)n=1時(shí),a1=S1=2a1+1,∴a1=-1.
當(dāng)n≥2時(shí),Sn=2an+1,①
Sn-1=2an-1+1.②
①-②,Sn-Sn-1=2an-2an-1,即an=2an-2an-1,
即an=2an-1(n≥2),∴{an}是首項(xiàng)a1=-1,q=2的等比數(shù)列.
∴an=a1·qn-1=-2n-1.
【典例3】設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,數(shù)列{Sn}的前n項(xiàng)和為T(mén)n,滿足Tn=2Sn-n2,n∈N+.
①求a1的值;
②求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式.
【解析】①令n=1時(shí),T1=2S1-1,
∵T1=S1=a1,∴a1=2a1-1,∴a1=1.
②n≥2時(shí),Tn-1=2Sn-1-(n-1)2,
則Sn=Tn-Tn-1=2Sn-n2-[2Sn-1-(n-1)2]=2(Sn-Sn-1)-2n+1
=2an-2n+1.
因?yàn)楫?dāng)n=1時(shí),a1=S1=1也滿足上式,
所以Sn=2an-2n+1(n≥1),
當(dāng)n≥2時(shí),Sn-1=2an-1-2(n-1)+1,
兩式相減得an=2an-2an-1-2,
所以an=2an-1+2(n≥2),
所以an+2=2(an-1+2),
因?yàn)閍1+2=3≠0,
所以數(shù)列{an+2}是以3為首項(xiàng),公比為2的等比數(shù)列.
所以an+2=3×2n-1,∴an=3×2n-1-2,
當(dāng)n=1時(shí)也成立,
所以an=3×2n-1-2.
【題型二】累加法
【典例1】在數(shù)列{an}中,a1=2,an+1=an+lneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(1,n))),則an等于( )
A.2+ln n B.2+(n-1)ln n
C.2+nln n D.1+n+ln n
【解析】因?yàn)閍n+1-an=ln eq \f(n+1,n)=ln(n+1)-ln n,
所以a2-a1=ln 2-ln 1,
a3-a2=ln 3-ln 2,
a4-a3=ln 4-ln 3,
……
an-an-1=ln n-ln(n-1)(n≥2),
把以上各式分別相加得an-a1=ln n-ln 1,
則an=2+ln n(n≥2),且a1=2也適合,
因此an=2+ln n(n∈N*).
故選A.
【典例2】在數(shù)列{an}中,a1=3,an+1=an+eq \f(1,n?n+1?),則通項(xiàng)公式an=________.
【解析】∵an+1-an=eq \f(1,n?n+1?)=eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1),
∴當(dāng)n≥2時(shí),an-an-1=eq \f(1,n-1)-eq \f(1,n),
an-1-an-2=eq \f(1,n-2)-eq \f(1,n-1),
……
a2-a1=1-eq \f(1,2),
∴以上各式相加得,an-a1=1-eq \f(1,n),
∴an=4-eq \f(1,n),a1=3適合上式,
∴an=4-eq \f(1,n).
【題型三】累乘法
【典例1】已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,其首項(xiàng)a1=1,且滿足3Sn=(n+2)an,則an=______.
【解析】∵3Sn=(n+2)an,①
3Sn-1=(n+1)an-1(n≥2),②
由①-②得,3an=(n+2)an-(n+1)an-1,
即eq \f(an,an-1)=eq \f(n+1,n-1),
∴an=eq \f(an,an-1)·eq \f(an-1,an-2)·eq \f(an-2,an-3)·…·eq \f(a2,a1)·a1=eq \f(n+1,n-1)×eq \f(n,n-2)×eq \f(n-1,n-3)×…×eq \f(3,1)×1=eq \f(n?n+1?,2).
當(dāng)n=1時(shí),滿足an=eq \f(n?n+1?,2),∴an=eq \f(n?n+1?,2).
【典例2】已知a1=2,an+1=2nan,則數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式an=________.
【解析】∵eq \f(an+1,an)=2n,∴當(dāng)n≥2時(shí),eq \f(an,an-1)=2n-1,eq \f(an-1,an-2)=2n-2,
……
eq \f(a3,a2)=22,eq \f(a2,a1)=2,
∴an=eq \f(an,an-1)·eq \f(an-1,an-2)·…·eq \f(a3,a2)·eq \f(a2,a1)·a1
=2n-1·2n-2·…·22·2·2
=21+2+3+…+(n-1)·2
,
又a1=2滿足上式,
∴an=.
【題型四】數(shù)列的單調(diào)性
【典例1】已知數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為an=eq \f(3n+k,2n),若數(shù)列{an}為遞減數(shù)列,則實(shí)數(shù)k的取值范圍為( )
A.(3,+∞) B.(2,+∞)
C.(1,+∞) D.(0,+∞)
【解析】因?yàn)閍n+1-an=eq \f(3n+3+k,2n+1)-eq \f(3n+k,2n)=eq \f(3-3n-k,2n+1),由數(shù)列{an}為遞減數(shù)列知,對(duì)任意n∈N*,an+1-an=eq \f(3-3n-k,2n+1)<0,所以k>3-3n對(duì)任意n∈N*恒成立,所以k∈(0,+∞).
故選D.
【典例2】等差數(shù)列{an}的公差d<0,且aeq \\al(2,1)=aeq \\al(2,11),則數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn取得最大值時(shí)的項(xiàng)數(shù)n的值為( )
A.5 B.6
C.5或6 D.6或7
【解析】由aeq \\al(2,1)=aeq \\al(2,11),可得(a1+a11)(a1-a11)=0,
因?yàn)閐<0,所以a1-a11≠0,所以a1+a11=0,
又2a6=a1+a11,所以a6=0.
因?yàn)閐<0,所以{an}是遞減數(shù)列,
所以a1>a2>…>a5>a6=0>a7>a8>…,顯然前5項(xiàng)和或前6項(xiàng)和最大.
故選C.
【題型五】數(shù)列的周期性
【典例1】若數(shù)列{an}滿足a1=2,an+1=eq \f(1+an,1-an),則a2 022的值為( )
A.2 B.-3
C.-eq \f(1,2) D.eq \f(1,3)
【解析】因?yàn)閍1=2,an+1=eq \f(1+an,1-an),所以a2=eq \f(1+a1,1-a1)=-3,同理可得a3=-eq \f(1,2),a4=eq \f(1,3),a5=2,a6=-3,a7=-eq \f(1,2),a8=eq \f(1,3),…,可得an+4=an,則a2 022=a505×4+2=a2=-3.
故選B.
【典例2】已知數(shù)列{an}中,a1=1,a2=2,且an·an+2=an+1(n∈N+),則a2 020的值為( )
A.2 B.1
C.eq \f(1,2) D.eq \f(1,4)
【解析】因?yàn)閍n·an+2=an+1(n∈N+),
由a1=1,a2=2,得a3=2,
由a2=2,a3=2,得a4=1,
由a3=2,a4=1,得a5=eq \f(1,2),
由a4=1,a5=eq \f(1,2),得a6=eq \f(1,2),
由a5=eq \f(1,2),a6=eq \f(1,2),得a7=1,
由a6=eq \f(1,2),a7=1,得a8=2,
由此推理可得數(shù)列{an}是周期為6的數(shù)列,
所以a2 020=a4=1.
故選B.
三、【培優(yōu)訓(xùn)練】
【訓(xùn)練一】已知各項(xiàng)均為正數(shù)的數(shù)列{an}滿足an+1-an=2n,a1=13,則eq \f(an,n)取最小值時(shí),n=( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【解析】由an+1-an=2n得,
當(dāng)n=1時(shí),a2-a1=2×1,
當(dāng)n=2時(shí),a3-a2=2×2,
…,
第n-1項(xiàng),an-an-1=2(n-1),
累加可得an-a1=2[1+2+…+(n-1)]=n(n-1),
∴an=n2-n+13,
∴eq \f(an,n)=n+eq \f(13,n)-1≥2eq \r(n×\f(13,n))-1,當(dāng)且僅當(dāng)n=eq \f(13,n)時(shí)取等號(hào),又n∈N*,
∴當(dāng)n=3時(shí),eq \f(an,n)=eq \f(19,3);
當(dāng)n=4時(shí),eq \f(an,n)=eq \f(25,4),所以n=4時(shí),eq \f(an,n)取得最小值.
故選B.
【訓(xùn)練二】(多選)若數(shù)列{an}滿足a1=1,a2=3,anan-2=an-1(n≥3),記數(shù)列{an}的前n項(xiàng)積為T(mén)n,則下列說(shuō)法正確的有( )
A.Tn無(wú)最大值 B.a(chǎn)n有最大值
C.T2 023=1 D.a(chǎn)2 023=1
【解析】因?yàn)閍1=1,a2=3,
anan-2=an-1(n≥3),
所以a3=3,a4=1,a5=eq \f(1,3),a6=eq \f(1,3),a7=1,a8=3,…
因此數(shù)列{an}為周期數(shù)列,an+6=an,
an有最大值3,
a2 023=a1=1,
因?yàn)門(mén)1=1,T2=3,T3=9,T4=9,T5=3,T6=1,T7=1,T8=3,…,
所以{Tn}為周期數(shù)列,Tn+6=Tn,Tn有最大值9,
T2 023=T1=1.
故選BCD.
【訓(xùn)練三】設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,滿足Sn=(-1)nan+eq \f(1,2n),則S1+S3+S5等于( )
A.0 B.eq \f(17,64) C.eq \f(5,64) D.eq \f(21,64)
【解析】數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,滿足Sn=(-1)nan+eq \f(1,2n),
當(dāng)n為偶數(shù)時(shí),Sn=Sn-Sn-1+eq \f(1,2n),
即有Sn-1=eq \f(1,2n),所以S1+S3+S5=eq \f(1,4)+eq \f(1,16)+eq \f(1,64)=eq \f(21,64).
故選D.
【訓(xùn)練四】意大利數(shù)學(xué)家列昂那多·斐波那契以兔子繁殖為例,引入“兔子數(shù)列”:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,…,即F(1)=F(2)=1,F(xiàn)(n)=F(n-1)+F(n-2)(n≥3,n∈N*),此數(shù)列在現(xiàn)代物理、準(zhǔn)晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用.若此數(shù)列被2整除后的余數(shù)構(gòu)成一個(gè)新數(shù)列{an},則數(shù)列{an}的前2 020項(xiàng)的和為( )
A.672 B.673
C.1 347 D.2 020
【解析】由數(shù)列1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,…各項(xiàng)除以2的余數(shù),可得{an}為1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,…,
所以{an}是周期為3的周期數(shù)列,
一個(gè)周期中的三項(xiàng)之和為1+1+0=2,
因?yàn)? 020=673×3+1,
所以數(shù)列{an}的前2 020項(xiàng)的和為673×2+1=1 347,
故選C.
【訓(xùn)練五】若數(shù)列{an}滿足:對(duì)于任意正整數(shù)n,{an+1-an}為單調(diào)遞減數(shù)列,則稱數(shù)列{an}為“差遞減數(shù)列”.給出下列{an}(n∈N*),其中是“差遞減數(shù)列”的有( )
A.a(chǎn)n=3n B.a(chǎn)n=n2+1
C.a(chǎn)n=eq \r(n) D.a(chǎn)n=lneq \f(n,n+1)
【解析】對(duì)于A,苦an=3n,則an+1-an=3(n+1)-3n=3,所以{an+1-an}不是單調(diào)遞減數(shù)列,故A錯(cuò)誤;對(duì)于B,若an=n2+1,則an+1-an=(n+1)2+1-n2-1=2n+1,所以{an+1-an}是單調(diào)遞增數(shù)列,不是單調(diào)遞減數(shù)列,故B錯(cuò)誤;對(duì)于C,若an=eq \r(n),則an+1-an=eq \r(n+1)-eq \r(n)=eq \f(1,\r(n+1)+\r(n)),所以{an+1-an}為單調(diào)遞減數(shù)列,故C正確;對(duì)于D,若an=lneq \f(n,n+1),則an+1-an=lneq \f(n+1,n+2)-lneq \f(n,n+1)=lneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n+1,n+2)·\f(n+1,n)))=lneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(1,n2+2n))),由函數(shù)y=lneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(1,x2+2x)))在(0,+∞)上單調(diào)遞減,可知數(shù)列{an+1-an}為單調(diào)遞減數(shù)列,故D正確.
故選CD.
【訓(xùn)練六】設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn.已知a1=a(a≠3),an+1=Sn+3n,n∈N*.
(1)設(shè)bn=Sn-3n,求數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式;
(2)若an+1≥an,n∈N*,求a的取值范圍.
【解析】(1)依題意得Sn+1-Sn=an+1=Sn+3n,
即Sn+1=2Sn+3n,
由此得Sn+1-3n+1=2(Sn-3n),即bn+1=2bn,
又b1=S1-3=a-3,
因此,所求通項(xiàng)公式為bn=(a-3)2n-1,n∈N*.
(2)由(1)可知Sn=3n+(a-3)2n-1,n∈N*,
于是,當(dāng)n≥2時(shí),an=Sn-Sn-1=3n+(a-3)2n-1-3n-1-(a-3)2n-2=2×3n-1+(a-3)2n-2,
an+1-an=4×3n-1+(a-3)2n-2
=2n-2eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(12·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2)))\s\up12(n-2)+a-3)),
所以,當(dāng)n≥2時(shí),
an+1≥an?12eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2)))eq \s\up12(n-2)+a-3≥0?a≥-9,
又a2=a1+3>a1,a≠3.
所以,所求的a的取值范圍是[-9,3)∪(3,+∞).
四、【強(qiáng)化測(cè)試】
【單選題】
1. 數(shù)列3,6,12,21,x,48,…中的x=( )
A.29 B.33
C.34 D.28
【解析】因?yàn)?-3=3=1×3,12-6=6=2×3,21-12=9=3×3,所以根據(jù)規(guī)律可得x-21=4×3,所以x=21+12=33.同時(shí)也滿足48-33=15=5×3.
故選B.
2. 已知數(shù)列{an}滿足:?m,n∈N*,都有an·am=an+m,且a1=eq \f(1,2),那么a5=( )
A.eq \f(1,32) B.eq \f(1,16) C.eq \f(1,4) D.eq \f(1,2)
【解析】因?yàn)閿?shù)列{an}滿足:?m,n∈N*,都有an·am=an+m,且a1=eq \f(1,2),所以a2=a1a1=eq \f(1,4),a3=a1·a2=eq \f(1,8).那么a5=a3·a2=eq \f(1,32).
故選A.
3. 在數(shù)列{an}中,“|an+1|>an”是“數(shù)列{an}為遞增數(shù)列”的( )
A.充分不必要條件
B.必要不充分條件
C.充要條件
D.既不充分也不必要條件
【解析】“|an+1|>an”?an+1>an或-an+1>an,充分性不成立,數(shù)列{an}為遞增數(shù)列?|an+1|≥an+1>an成立,必要性成立,所以“|an+1|>an”是“數(shù)列{an}為遞增數(shù)列”的必要不充分條件.
故選B.
4. 已知遞增數(shù)列{an},an≥0,a1=0.對(duì)于任意的正整數(shù)n,不等式t2-aeq \\al(2,n)-3t-3an≤0恒成立,則正數(shù)t的最大值為( )
A.1 B.2
C.3 D.6
【解析】因?yàn)閿?shù)列{an}是遞增數(shù)列,又t2-aeq \\al(2,n)-3t-3an=(t-an-3)(t+an)≤0,t+an>0,所以t≤an+3恒成立,t≤(an+3)min=a1+3=3,所以tmax=3.
故選C.
5. 數(shù)列{an}滿足a1=1,對(duì)任意n∈N*,都有an+1=1+an+n,則eq \f(1,a1)+eq \f(1,a2)+…+eq \f(1,a99)=( )
A.eq \f(99,98) B.2
C.eq \f(99,50) D.eq \f(99,100)
【解析】由an+1=1+an+n,得an+1-an=n+1,
則an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1=n+(n-1)+…+1=eq \f(n(n+1),2),
則eq \f(1,an)=eq \f(2,n(n+1))=eq \f(2,n)-eq \f(2,n+1),
則eq \f(1,a1)+eq \f(1,a2)+…+eq \f(1,a99)=2×[eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,2)))+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)-\f(1,3)))+…+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,99)-\f(1,100)))]=2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,100)))=eq \f(99,50).
故選C.
6. 已知數(shù)列{an}滿足eq \f(an+1-an,n)=2,a1=20,則eq \f(an,n)的最小值為( )
A.4eq \r(5) B.4eq \r(5)-1
C.8 D.9
【解析】由an+1-an=2n知a2-a1=2×1,a3-a2=2×2,…,an-an-1=2(n-1),n≥2,
以上各式相加得an-a1=n2-n,n≥2,所以an=n2-n+20,n≥2,
當(dāng)n=1時(shí),a1=20符合上式,
所以eq \f(an,n)=n+eq \f(20,n)-1,n∈N*,
所以n≤4時(shí)eq \f(an,n)單調(diào)遞減,n≥5時(shí)eq \f(an,n)單調(diào)遞增,
因?yàn)閑q \f(a4,4)=eq \f(a5,5),所以eq \f(an,n)的最小值為eq \f(a4,4)=eq \f(a5,5)=8.
故選C.
7. 在各項(xiàng)均為正數(shù)的數(shù)列{an}中,對(duì)任意m,n∈N*,都有am+n=am·an.若a6=64,則a9等于( )
A.256 B.510 C.512 D.1 024
【解析】在各項(xiàng)均為正數(shù)的數(shù)列{an}中,對(duì)任意m,n∈N*,都有am+n=am·an.所以a6=a3·a3=64,a3=8.所以a9=a6·a3=64×8=512.
故選C.
8. 已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且滿足4(n+1)·(Sn+1)=(n+2)2an,則數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為( )
A.(2n+1)2-1 B.(2n+1)2
C.8n2 D.(n+1)3
【解析】在4(n+1)·(Sn+1)=(n+2)2an中,
令n=1,得8(a1+1)=9a1,所以a1=8,
因?yàn)?(n+1)·(Sn+1)=(n+2)2an,①
所以4n·(Sn-1+1)=(n+1)2an-1(n≥2),②
①-②得,4an=eq \f(?n+2?2,n+1)an-eq \f(?n+1?2,n)an-1,
即eq \f(n2,n+1)an=eq \f(?n+1?2,n)an-1,an=eq \f(?n+1?3,n3)an-1,
所以an=eq \f(an,an-1)×eq \f(an-1,an-2)×…×eq \f(a2,a1)×a1
=eq \f(?n+1?3,n3)×eq \f(n3,?n-1?3)×…×eq \f(33,23)×8
=(n+1)3(n≥2),
又a1=8也滿足此式,所以數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為(n+1)3.
故選D.
【多選題】
9. 下列四個(gè)命題中,正確的有( )
A.?dāng)?shù)列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(n+1,n)))的第k項(xiàng)為1+eq \f(1,k)
B.已知數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為an=n2-n-50,n∈N*,則-8是該數(shù)列的第7項(xiàng)
C.?dāng)?shù)列3,5,9,17,33,…的一個(gè)通項(xiàng)公式為an=2n-1
D.?dāng)?shù)列{an}的通項(xiàng)公式為an=eq \f(n,n+1),n∈N*,則數(shù)列{an}是遞增數(shù)列
【解析】對(duì)于A,數(shù)列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(n+1,n)))的第k項(xiàng)為1+eq \f(1,k),A正確;
對(duì)于B,令n2-n-50=-8,得n=7或n=-6(舍去),B正確;
對(duì)于C,將3,5,9,17,33,…的各項(xiàng)減去1,得2,4,8,16,32,…,設(shè)該數(shù)列為{bn},則其通項(xiàng)公式為bn=2n(n∈N*),因此數(shù)列3,5,9,17,33,…的一個(gè)通項(xiàng)公式為an=bn+1=2n+1(n∈N*),C錯(cuò)誤;
對(duì)于D,an=eq \f(n,n+1)=1-eq \f(1,n+1),則an+1-an=eq \f(1,n+1)-eq \f(1,n+2)=eq \f(1,?n+1??n+2?)>0,因此數(shù)列{an}是遞增數(shù)列,D正確.故選ABD.
10. 若數(shù)列{an}滿足:對(duì)任意正整數(shù)n,{an+1-an}為遞減數(shù)列,則稱數(shù)列{an}為“差遞減數(shù)列”.給出下列數(shù)列{an}(a∈N*),其中是“差遞減數(shù)列”的有( )
A.a(chǎn)n=3n B.a(chǎn)n=n2+1
C.a(chǎn)n=eq \r(n) D.a(chǎn)n=lneq \f(n,n+1)
【解析】對(duì)于A,若an=3n,則an+1-an=3(n+1)-3n=3,所以{an+1-an}不為遞減數(shù)列,故A錯(cuò)誤;
對(duì)于B,若an=n2+1,則an+1-an=(n+1)2-n2=2n+1,所以{an+1-an}為遞增數(shù)列,故B錯(cuò)誤;
對(duì)于C,若an=eq \r(n),則an+1-an=eq \r(n+1)-eq \r(n)=eq \f(1,\r(n+1)+\r(n)),所以{an+1-an}為遞減數(shù)列,故C正確;
對(duì)于D,若an=lneq \f(n,n+1),則an+1-an=lneq \f(n+1,n+2)-lneq \f(n,n+1)=lneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n+1,n+2)·\f(n+1,n)))=lneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(1,n2+2n))),由函數(shù)y=lneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(1,x2+2x)))在(0,+∞)上單調(diào)遞減,所以{an+1-an}為遞減數(shù)列,故D正確.
故選CD.
11. 已知數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為an=eq \f(9n2-9n+2,9n2-1)(n∈N*),則下列結(jié)論正確的是( )
A.這個(gè)數(shù)列的第10項(xiàng)為eq \f(27,31)
B.eq \f(97,100)是該數(shù)列中的項(xiàng)
C.?dāng)?shù)列中的各項(xiàng)都在區(qū)間eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4),1))內(nèi)
D.?dāng)?shù)列{an}是單調(diào)遞減數(shù)列
【解析】an=eq \f(9n2-9n+2,9n2-1)=eq \f(?3n-1??3n-2?,?3n-1??3n+1?)
=eq \f(3n-2,3n+1),
令n=10得a10=eq \f(28,31),故A錯(cuò)誤;
令eq \f(3n-2,3n+1)=eq \f(97,100)得n=33∈N*,
故eq \f(97,100)是數(shù)列中的項(xiàng),故B正確;
因?yàn)閍n=eq \f(3n-2,3n+1)=eq \f(3n+1-3,3n+1)=1-eq \f(3,3n+1),
又n∈N*.
所以數(shù)列{an}是單調(diào)遞增數(shù)列,
所以eq \f(1,4)≤an<1,故C正確,D不正確.
12. 對(duì)于數(shù)列{an},若存在數(shù)列{bn}滿足bn=an-eq \f(1,an)(n∈N*),則稱數(shù)列{bn}是{an}的“倒差數(shù)列”,下列關(guān)于“倒差數(shù)列”描述正確的是( )
A.若數(shù)列{an}是單增數(shù)列,則其“倒差數(shù)列”不一定是單增數(shù)列
B.若an=3n-1,則其“倒差數(shù)列”有最大值
C.若an=3n-1,則其“倒差數(shù)列”有最小值
D.若an=1-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,2)))n,則其“倒差數(shù)列”有最大值
【解析】若數(shù)列{an}是單增數(shù)列,則bn-bn-1=an-eq \f(1,an)-an-1+eq \f(1,an-1)=(an-an-1)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(1,anan-1))),
雖然有an>an-1,
但當(dāng)1+eq \f(1,anan-1)b5>…,
∴{bn}的奇數(shù)項(xiàng)中有最大值為b1=eq \f(3,2)-eq \f(2,3)=eq \f(5,6)>0,
∴b1=eq \f(5,6)是數(shù)列{bn}(n∈N*)中的最大值,D正確.
故選ACD.
【填空題】
13. 已知數(shù)列{an}的首項(xiàng)a1=1,前n項(xiàng)和為Sn,且滿足2an+1+Sn=2(n∈N*),則數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式an=________.
【解析】因?yàn)?an+1+Sn=2,①,
當(dāng)n≥2時(shí),2an+Sn-1=2,②,
①式減②式得an+1=eq \f(1,2)an,
又當(dāng)n=1時(shí),2a2+S1=2,a2=eq \f(1,2),
所以數(shù)列{an}是以1為首項(xiàng),公比為eq \f(1,2)的等比數(shù)列,an=eq \f(1,2n-1).
14. 已知數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式an=eq \f(63,2n),若a1·a2·…·an≤a1·a2·…·ak對(duì)n∈N*恒成立,則正整數(shù)k的值為_(kāi)_______.
【解析】an=eq \f(63,2n),當(dāng)n≤5時(shí),an>1;
當(dāng)n≥6時(shí),ana1>a2>a3>a4,a5>a6>a7>…>an>1(n∈N*).
∴數(shù)列{an}中的最大項(xiàng)為a5=2,
最小項(xiàng)為a4=0.
(2)an=1+eq \f(1,a+2?n-1?)=1+eq \f(\f(1,2),n-\f(2-a,2)),
已知對(duì)任意的n∈N*,都有an≤a6成立,
結(jié)合函數(shù)f(x)=1+eq \f(\f(1,2),x-\f(2-a,2))的單調(diào)性,
可知5a4,a5>a6>a7>…>an>1(n∈N*).
∴數(shù)列{an}中的最大項(xiàng)為a5=2,最小項(xiàng)為a4=0.
(2)an=1+eq \f(1,a+2(n-1))=1+eq \f(\f(1,2),n-\f(2-a,2)),
已知對(duì)任意的n∈N*,都有an≤a6成立,
結(jié)合函數(shù)f(x)=1+eq \f(\f(1,2),x-\f(2-a,2))的單調(diào)性,
可知5

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