
考點(diǎn)一 等差、等比數(shù)列的綜合(綜合型)
eq \a\vs4\al(復(fù)習(xí)指導(dǎo))eq \b\lc\|(\a\vs4\al\c1( ))求解此類問題應(yīng)“瞄準(zhǔn)目標(biāo)”,靈活應(yīng)用數(shù)列的有關(guān)性質(zhì),簡化運(yùn)算過程.求解過程中注意合理選擇有關(guān)公式,正確判斷是否需要分類討論.
(2018·高考北京卷)設(shè){an}是等差數(shù)列,且a1=ln 2,a2+a3=5ln 2.
(1)求{an}的通項(xiàng)公式;
(2)求ea1+ea2+…+ean.
【解】 (1)設(shè){an}的公差為d.
因?yàn)閍2+a3=5ln 2,
所以2a1+3d=5ln 2.
又a1=ln 2,所以d=ln 2.
所以an=a1+(n-1)d=nln 2.
(2)因?yàn)閑a1=eln 2=2,eq \f(ean,ean-1)=ean-an-1=eln 2=2,
所以{ean}是首項(xiàng)為2,公比為2的等比數(shù)列.
所以ea1+ea2+…+ean=2×eq \f(1-2n,1-2)=2(2n-1)=2n+1-2.
eq \a\vs4\al()
等差數(shù)列、等比數(shù)列綜合問題的解題策略
(1)分析已知條件和求解目標(biāo),確定最終解決問題需要首先求解的中間問題,如求和需要先求出通項(xiàng)、求出通項(xiàng)需要先求出首項(xiàng)和公差(公比)等,確定解題的順序.
(2)注意細(xì)節(jié).在等差數(shù)列與等比數(shù)列綜合問題中,如果等比數(shù)列的公比不能確定,則要看其是否有等于1的可能,在數(shù)列的通項(xiàng)問題中第一項(xiàng)和后面的項(xiàng)能否用同一個(gè)公式表示等,這些細(xì)節(jié)對解題的影響也是巨大的.
[提醒] 在不能使用同一公式進(jìn)行計(jì)算的情況下要注意分類討論,分類解決問題后要注意結(jié)論的整合.
(2020·吉林第一次調(diào)研測試)設(shè)Sn為數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,已知a2=3,an+1=2an+1.
(1)證明:{an+1}為等比數(shù)列;
(2)求{an}的通項(xiàng)公式,并判斷n,an,Sn是否成等差數(shù)列?說明理由.
解:(1)證明:因?yàn)閍2=3,a2=2a1+1,所以a1=1,
因?yàn)閍n+1=2an+1,所以an+1+1=2(an+1),
所以{an+1}是首項(xiàng)為2,公比為2的等比數(shù)列.
(2)由(1)知,an+1=2n,所以an=2n-1,
所以Sn=eq \f(2-2n+1,1-2)-n=2n+1-n-2,
所以n+Sn-2an=n+2n+1-n-2-2(2n-1)=0,
所以n+Sn=2an,即n,an,Sn成等差數(shù)列.
考點(diǎn)二 數(shù)列與數(shù)學(xué)文化(應(yīng)用型)
eq \a\vs4\al(復(fù)習(xí)指導(dǎo))eq \b\lc\|(\a\vs4\al\c1( ))解決數(shù)列與數(shù)學(xué)文化相交匯問題的關(guān)鍵:一是讀懂題意,即會(huì)“脫去”數(shù)學(xué)文化的背景,提取關(guān)鍵信息;二是構(gòu)造模型,即由題意構(gòu)建等差數(shù)列或等比數(shù)列或遞推關(guān)系式的模型;三是“解?!?,即把文字語言轉(zhuǎn)化為求數(shù)列的相關(guān)信息,如求指定項(xiàng)、公差(或公比)、項(xiàng)數(shù)、通項(xiàng)公式或前n項(xiàng)和等.
(1)(2020·湖南衡陽三模)中國古代數(shù)學(xué)名著《九章算術(shù)》中有如下問題.今有牛、馬、羊食人苗,苗主責(zé)之粟五斗,羊主曰:“我羊食半馬.”馬主曰:“我馬食半牛.”今欲衰償之,問各出幾何?此問題的譯文如下:今有牛、馬、羊吃了別人的禾苗,禾苗主人要求賠償5斗粟.羊主人說:“我的羊所吃的禾苗只有馬的一半.”馬主人說:“我的馬所吃的禾苗只有牛的一半.”打算按此比例償還,他們各應(yīng)償還多少?該問題中,1斗為10升,則馬主人應(yīng)償還的粟(單位:升)為( )
A.eq \f(25,3) B.eq \f(50,3)
C.eq \f(50,7) D.eq \f(100,7)
(2)(2020·北京市石景山區(qū)3月模擬)九連環(huán)是我國從古至今廣為流傳的一種益智游戲,它用九個(gè)圓環(huán)相連成串,以解開為勝.據(jù)明代楊慎《丹鉛總錄》記載:“兩環(huán)互相貫為一,得其關(guān)捩,解之為二,又合而為一.”在某種玩法中,用an表示解下n(n≤9,n∈N*)個(gè)圓環(huán)所需的最少移動(dòng)次數(shù),數(shù)列{an}滿足a1=1,且an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(2an-1-1,n為偶數(shù),,2an-1+2,n為奇數(shù),))則解下4個(gè)環(huán)所需的最少移動(dòng)次數(shù)a4為( )
A.7 B.10
C.12 D.22
【解析】 (1)5斗=50升.設(shè)羊、馬、牛的主人應(yīng)償還粟的量分別為a1,a2,a3,由題意可知a1,a2,a3構(gòu)成公比為2的等比數(shù)列,且S3=50,則eq \f(a1(1-23),1-2)=50,解得a1=eq \f(50,7),所以馬主人應(yīng)償還粟的量為a2=2a1=eq \f(100,7),故選D.
(2)因?yàn)閿?shù)列{an}滿足a1=1,且an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(2an-1-1,n為偶數(shù),,2an-1+2,n為奇數(shù),))所以a2=2a1-1=2-1=1,所以a3=2a2+2=2×1+2=4,所以a4=2a3-1=2×4-1=7.故選A.
【答案】 (1)D (2)A
eq \a\vs4\al()
數(shù)學(xué)建模是指對現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行抽象,用數(shù)學(xué)語言表達(dá)和解決實(shí)際問題的過程.有關(guān)數(shù)列的應(yīng)用問題,是讓學(xué)生能夠在實(shí)際情境中,用數(shù)學(xué)的思想分析數(shù)列問題,用數(shù)學(xué)的語言表達(dá)數(shù)列問題,用數(shù)學(xué)的知識(shí)得到數(shù)列模型,用數(shù)列的方法得到結(jié)論,驗(yàn)證數(shù)學(xué)結(jié)論與實(shí)際問題的相符程度,最終得到符合實(shí)際規(guī)律的結(jié)果.
1.(2020·廣東潮州二模)我國古代名著《九章算術(shù)》中有這樣一段話:“今有金箠,長五尺,斬本一尺,重四斤,斬末一尺,重二斤.”意思是:現(xiàn)有一根金箠,長5尺,頭部1尺,重4斤,尾部1尺,重2斤.若該金箠從頭到尾,每一尺的質(zhì)量構(gòu)成等差數(shù)列,則該金箠共重為( )
A.6斤 B.7斤
C.9斤 D.15斤
解析:選D.設(shè)從頭到尾每一尺的質(zhì)量構(gòu)成等差數(shù)列{an},
則有a1=4,a5=2,
所以a1+a5=6,
數(shù)列{an}的前5項(xiàng)和為S5=5×eq \f(a1+a5,2)=5×3=15,即該金箠共重15斤.故選D.
2.1979年,李政道博士給中國科技大學(xué)少年班出過一道智趣題:5只猴子分一堆桃子,怎么也不能分成5等份,只好先去睡覺,準(zhǔn)備第二天再分,夜里1只猴子偷偷爬起來,先吃掉一個(gè)桃子,然后將其分成5等份,藏起自己的一份就去睡覺了;第2只猴子又爬起來,將剩余的桃子吃掉一個(gè)后,也將桃子分成5等份;藏起自己的一份睡覺去了;以后的3只猴子都先后照此辦理,問:最初至少有多少個(gè)桃子?最后至少剩下多少個(gè)桃子?
解:假如我們設(shè)最初有a1個(gè)桃子,猴子每次分剩下的桃子依次為a2,a3,a4,a5,a6,得到一個(gè)數(shù)列{an},依題意,可知數(shù)列的遞推公式:an+1=an-eq \f(1,5)(an-1)-1,
即an+1=eq \f(4,5)(an-1),
整理變形,得an+1+4=eq \f(4,5)(an+4).
故{an+4}是以eq \f(4,5)為公比的等比數(shù)列,
所以a6+4=(a1+4)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,5)))eq \s\up12(5),
欲使(a6+4)∈N*,應(yīng)有a1+4=55m(m∈N*),
故最初至少有桃子a1=55-4=3 121個(gè),從而最后至少剩下a6=45-4=1 020個(gè).
考點(diǎn)三 數(shù)列與其他知識(shí)的交匯(綜合型)
eq \a\vs4\al(復(fù)習(xí)指導(dǎo))eq \b\lc\|(\a\vs4\al\c1( ))數(shù)列常與函數(shù)、不等式及三角函數(shù)等知識(shí)交匯,求解關(guān)鍵是把其他知識(shí)巧妙轉(zhuǎn)化為數(shù)列問題,再利用數(shù)列公式進(jìn)行求解.
(2020·安徽安慶4月聯(lián)考)在△ABC中,角A,B,C的對邊分別為a,b,c,且eq \f(\r(3)sin B-sin C,b-a)=eq \f(sin A+sin B,c).
(1)求角A的大??;
(2)若等差數(shù)列{an}的公差不為零,a1sin A=1,且a2,a4,a8成等比數(shù)列,bn=eq \f(1,anan+1),求數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Sn.
【解】 (1)由eq \f(\r(3)sin B-sin C,b-a)=eq \f(sin A+sin B,c),
根據(jù)正弦定理可得eq \f(\r(3)b-c,b-a)=eq \f(b+a,c),即b2+c2-a2=eq \r(3)bc,
所以cs A=eq \f(b2+c2-a2,2bc)=eq \f(\r(3),2),
由0<A<π,得A=eq \f(π,6).
(2)由(1)知,A=eq \f(π,6),
設(shè)數(shù)列{an}的公差為d(d≠0),因?yàn)閍1sin A=1,
所以a1sineq \f(π,6)=eq \f(1,2)a1=1,解得a1=2.
因?yàn)閍2,a4,a8成等比數(shù)列,所以aeq \\al(2,4)=a2a8,即(a1+3d)2=(a1+d)(a1+7d),所以d2=2d.
又d≠0,所以d=2,則an=2n,
bn=eq \f(1,anan+1)=eq \f(1,2n(2n+2))=eq \f(1,4)(eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1)),
則Sn=eq \f(1,4)[(1-eq \f(1,2))+(eq \f(1,2)-eq \f(1,3))+…+(eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1))]
=eq \f(1,4)(1-eq \f(1,n+1))=eq \f(n,4n+4).
eq \a\vs4\al()
破解數(shù)列與三角函數(shù)相交匯問題的策略:一是活用兩定理,即會(huì)利用正弦定理和余弦定理破解三角形的邊角關(guān)系;二是會(huì)用公式,即會(huì)利用等差數(shù)列與等比數(shù)列的通項(xiàng)公式求解未知量;三是求和方法,針對數(shù)列通項(xiàng)公式的特征,靈活應(yīng)用裂項(xiàng)相消法、分組求和法、錯(cuò)位相減法等求和.
1.(2020·浙江杭州4月模擬)已知數(shù)列{an},{bn}滿足a1=1,且an,an+1是函數(shù)f(x)=x2-bnx+2n的兩個(gè)零點(diǎn),則a5=________,b10=________.
解析:因?yàn)閍n,an+1是函數(shù)f(x)=x2-bnx+2n的兩個(gè)零點(diǎn),所以an,an+1是方程x2-bnx+2n=0的兩個(gè)根,
根據(jù)根與系數(shù)的關(guān)系,可得an·an+1=2n,an+an+1=bn,
由an·an+1=2n,可得an+1·an+2=2n+1,
兩式相除可得eq \f(an+2,an)=2,
所以a1,a3,a5,…成公比為2的等比數(shù)列,a2,a4,a6,…成公比為2的等比數(shù)列,又由a1=1,得a2=2,所以a5=1×22=4,a10=2×24=32,a11=1×25=32,
所以b10=a10+a11=32+32=64.
答案:4 64
2.設(shè)函數(shù)f(x)=eq \f(1,2)+eq \f(1,x),正項(xiàng)數(shù)列{an}滿足a1=1,an=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,an-1))),n∈N*,且n≥2.
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;
(2)對n∈N*,求證:eq \f(1,a1a2)+eq \f(1,a2a3)+eq \f(1,a3a4)+…+eq \f(1,anan+1)<2.
解:(1)由an=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,an-1))),
所以an=eq \f(1,2)+an-1,n∈N*,且n≥2,
所以數(shù)列{an}是以1為首項(xiàng),以eq \f(1,2)為公差的等差數(shù)列,
所以an=a1+(n-1)d=1+eq \f(1,2)(n-1)=eq \f(n+1,2).
(2)證明:由(1)可知
eq \f(1,anan+1)=eq \f(4,(n+1)(n+2))=4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,n+1)-\f(1,n+2))),
Sn=eq \f(1,a1a2)+eq \f(1,a2a3)+eq \f(1,a3a4)+…+eq \f(1,anan+1)
=4[eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)-\f(1,3)))+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3)-\f(1,4)))+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)-\f(1,5)))…+(eq \f(1,n+1)-eq \f(1,n+2))]
=4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)-\f(1,n+2)))
=2-eq \f(4,n+2)<2,得證.
考點(diǎn)四 數(shù)列中的新定義問題(創(chuàng)新型)
eq \a\vs4\al(復(fù)習(xí)指導(dǎo))eq \b\lc\|(\a\vs4\al\c1( ))數(shù)列的新定義問題的特點(diǎn)是:通過給出一個(gè)新的數(shù)列的概念,或約定一種新運(yùn)算,或給出幾個(gè)新模型來創(chuàng)設(shè)全新的問題情景,要求考生在閱讀理解的基礎(chǔ)上,依據(jù)題目提供的信息,聯(lián)系所學(xué)知識(shí)和方法,實(shí)現(xiàn)信息的遷移,達(dá)到靈活解題的目的.
(2020·河北石家莊4月模擬)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,定義{an}的“優(yōu)值”為Hn=eq \f(a1+2a2+…+2n-1an,n),現(xiàn)已知{an}的“優(yōu)值”Hn=2n,則Sn=________.
【解析】 由Hn=eq \f(a1+2a2+…+2n-1an,n)=2n,
得a1+2a2+…+2n-1an=n·2n, ①
當(dāng)n≥2時(shí),a1+2a2+…+2n-2an-1=(n-1)2n-1, ②
由①-②得2n-1an=n·2n-(n-1)2n-1=(n+1)2n-1,即an=n+1(n≥2),
當(dāng)n=1時(shí),a1=2也滿足式子an=n+1,
所以數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為an=n+1,
所以Sn=eq \f(n(2+n+1),2)=eq \f(n(n+3),2).
【答案】 eq \f(n(n+3),2)
eq \a\vs4\al()
破解此類數(shù)列中的新定義問題的關(guān)鍵:一是盯題眼,即需認(rèn)真審題,讀懂新定義的含義,如本題,題眼{an}的“優(yōu)值”Hn=2n的含義為eq \f(a1+2a2+…+2n-1an,n)=2n;二是想“減法”,如本題,欲由等式a1+2a2+…+2n-1an=n·2n求通項(xiàng),只需寫出a1+2a2+…+2n-2an-1=(n-1)·2n-1,通過相減,即可得通項(xiàng)公式.
(多選)若數(shù)列{an}滿足:對任意的n∈N*且n≥3,總存在i,j∈N*,使得an=ai+aj(i≠j,i<n,j<n),則稱數(shù)列{an}是“T數(shù)列”.則下列數(shù)列是“T數(shù)列”的為( )
A.{2n} B.{n2}
C.{3n} D.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1-\r(5),2)))\s\up12(n-1)))
解析:選AD.令an=2n,則an=a1+an-1(n≥3),所以數(shù)列{2n}是“T數(shù)列”;令an=n2,則a1=1,a2=4,a3=9,所以a3≠a1+a2,所以數(shù)列{n2}不是“T數(shù)列”;令an=3n,則a1=3,a2=9,a3=27,所以a3≠a1+a2,所以數(shù)列{3n}不是“T數(shù)列”;令an=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1-\r(5),2)))eq \s\up12(n-1),則an=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1-\r(5),2)))eq \s\up12(n-2)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1-\r(5),2)))eq \s\up12(n-3)=an-1+an-2(n≥3),所以數(shù)列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1-\r(5),2)))\s\up12(n-1)))是“T數(shù)列”.故選AD.
[基礎(chǔ)題組練]
1.(2020·開封市定位考試)等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,若a3+4S2=0,則公比q=( )
A.-1 B.1
C.-2 D.2
解析:選C.法一:因?yàn)閍3+4S2=0,所以a1q2+4a1+4a1q=0,因?yàn)閍1≠0,所以q2+4q+4=0,所以q=-2,故選C.
法二:因?yàn)閍3+4S2=0,所以a2q+eq \f(4a2,q)+4a2=0,因?yàn)閍2≠0,所以q+eq \f(4,q)+4=0,即(q+2)2=0,所以q=-2,故選C.
2.(2020·寧夏銀川一中一模)已知等比數(shù)列{an}中,有a3a11=4a7,數(shù)列{bn}是等差數(shù)列,其前n項(xiàng)和為Sn,且b7=a7,則S13=( )
A.26 B.52
C.78 D.104
解析:選B.設(shè)等比數(shù)列{an}的公比為q,因?yàn)閍3a11=4a7,所以aeq \\al(2,7)=4a7≠0,解得a7=4,
因?yàn)閿?shù)列{bn}是等差數(shù)列,且b7=a7,
所以S13=eq \f(13×(b1+b13),2)=13b7=13a7=52.故選B.
3.(2020·吉林長春5月聯(lián)考)已知等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,公差d>0,a6和a8是函數(shù)f(x)=eq \f(15,4)ln x+eq \f(1,2)x2-8x的極值點(diǎn),則S8=( )
A.-38 B.38
C.-17 D.17
解析:選A.因?yàn)閒(x)=eq \f(15,4)ln x+eq \f(1,2)x2-8x,所以f′(x)=eq \f(15,4x)+x-8=eq \f(x2-8x+\f(15,4),x)=eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,2)))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(15,2))),x),
令f′(x)=0,解得x=eq \f(1,2)或x=eq \f(15,2).
又a6和a8是函數(shù)f(x)的極值點(diǎn),且公差d>0,
所以a6=eq \f(1,2),a8=eq \f(15,2),所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(a1+5d=\f(1,2),,a1+7d=\f(15,2),))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(a1=-17,,d=\f(7,2).))
所以S8=8a1+eq \f(8×(8-1),2)×d=-38,故選A.
4.(多選)(應(yīng)用型)一個(gè)彈性小球從100 m高處自由落下,每次著地后又跳回原來的高度的eq \f(2,3)再落下.設(shè)它第n次著地時(shí),經(jīng)過的總路程記為Sn,則當(dāng)n≥2時(shí),下面說法正確的是( )
A.Sn<500 B.Sn≤500
C.Sn的最小值為eq \f(700,3) D.Sn的最大值為400
解析:選AC.第一次著地時(shí),共經(jīng)過了100 m,第二次著地時(shí),共經(jīng)過了eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(100+100×\f(2,3)×2)) m,第三次著地時(shí),共經(jīng)過了eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(100+100×\f(2,3)×2+100×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)))\s\up12(2)×2)) m,…,以此類推,第n次著地時(shí),共經(jīng)過了eq \b\lc\[(\a\vs4\al\c1(100+100×\f(2,3)×2+100×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)))\s\up12(2)×2+…+100×))eq \b\lc\ \rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)))\s\up12(n-1)×2)) m.所以Sn=100+eq \f(\f(400,3)\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)))\s\up12(n-1))),1-\f(2,3))=100+400eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)))\s\up12(n-1))).則Sn是關(guān)于n的增函數(shù),所以當(dāng)n≥2時(shí),Sn的最小值為S2,且S2=eq \f(700,3).又Sn=100+400eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)))\s\up12(n-1)))<100+400=500.故選AC.
5.(創(chuàng)新型)(2020·山東臨沂三模)意大利數(shù)學(xué)家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、化學(xué)等方面都有著廣泛的應(yīng)用.若此數(shù)列被2除后的余數(shù)構(gòu)成一個(gè)新數(shù)列{an},則數(shù)列{an}的前2 019項(xiàng)的和為( )
A.672 B.673
C.1 346 D.2 019
解析:選C.由于{an}是數(shù)列1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,…各項(xiàng)除以2的余數(shù),
故{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,
且一個(gè)周期中的三項(xiàng)之和為1+1+0=2.
因?yàn)? 019=673×3,
所以數(shù)列{an}的前2 019項(xiàng)的和為673×2=1 346.故選C.
6.(2019·高考北京卷)設(shè)等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn.若a2=-3,S5=-10,則a5=________,Sn的最小值為__________.
解析:設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d,因?yàn)閑q \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(a2=-3,,S5=-10,))即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(a1+d=-3,,5a1+10d=-10,))所以可得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(a1=-4,,d=1,))所以a5=a1+4d=0,因?yàn)镾n=na1+eq \f(n(n-1),2)d=eq \f(1,2)(n2-9n),所以當(dāng)n=4或n=5時(shí),Sn取得最小值,最小值為-10.
答案:0 -10
7.若數(shù)列{an}滿足eq \f(1,an+1)-eq \f(2,an)=0,則稱{an}為“夢想數(shù)列”.已知正項(xiàng)數(shù)列{eq \f(1,bn)}為“夢想數(shù)列”,且b1+b2+b3=1,則b6+b7+b8=________.
解析:由eq \f(1,an+1)-eq \f(2,an)=0可得an+1=eq \f(1,2)an,故{an}是公比為eq \f(1,2)的等比數(shù)列,故{eq \f(1,bn)}是公比為eq \f(1,2)的等比數(shù)列,則{bn}是公比為2的等比數(shù)列,b6+b7+b8=(b1+b2+b3)25=32.
答案:32
8.(2020·湖南岳陽一模)曲線y=eq \f(n,2)x+ln x(n∈N*)在x=eq \f(2,n)處的切線斜率為an,則數(shù)列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,anan+1)))的前n項(xiàng)的和為________.
解析:對y=eq \f(n,2)x+ln x(n∈N*)求導(dǎo),可得y′=eq \f(n,2)+eq \f(1,x),由曲線y=eq \f(n,2)x+ln x(n∈N*)在x=eq \f(2,n)處的切線斜率為an,可得an=eq \f(n,2)+eq \f(n,2)=n.所以eq \f(1,anan+1)=eq \f(1,n(n+1))=eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1),則數(shù)列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,anan+1)))的前n項(xiàng)的和為1-eq \f(1,2)+eq \f(1,2)-eq \f(1,3)+…+eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1)=eq \f(n,n+1).
答案:eq \f(n,n+1)
9.(2020·湖南省湘東六校聯(lián)考)已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn滿足eq \r(Sn)=eq \r(Sn-1)+1(n≥2,n∈N),且a1=1.
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式an;
(2)記bn=eq \f(1,an·an+1),Tn為{bn}的前n項(xiàng)和,求使Tn≥eq \f(2,n)成立的n的最小值.
解:(1)由已知有eq \r(Sn)-eq \r(Sn-1)=1(n≥2,n∈N),所以數(shù)列{eq \r(Sn)}為等差數(shù)列,又eq \r(S1)=eq \r(a1)=1,所以eq \r(Sn)=n,即Sn=n2.
當(dāng)n≥2時(shí),an=Sn-Sn-1=n2-(n-1)2=2n-1.
又a1=1也滿足上式,所以an=2n-1.
(2)由(1)知,bn=eq \f(1,(2n-1)(2n+1))=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2n-1)-\f(1,2n+1))),
所以Tn=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,3)+\f(1,3)-\f(1,5)+…+\f(1,2n-1)-\f(1,2n+1)))=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,2n+1)))=eq \f(n,2n+1).
由Tn≥eq \f(2,n)得n2≥4n+2,即(n-2)2≥6,所以n≥5,
所以n的最小值為5.
10.(創(chuàng)新型)(2019·高考江蘇卷節(jié)選)定義首項(xiàng)為1且公比為正數(shù)的等比數(shù)列為“M-數(shù)列”.
(1)已知等比數(shù)列{an}(n∈N*)滿足:a2a4=a5,a3-4a2+4a1=0,求證:數(shù)列{an}為“M-數(shù)列”;
(2)已知數(shù)列{bn}(n∈N*)滿足:b1=1,eq \f(1,Sn)=eq \f(2,bn)-eq \f(2,bn+1),其中Sn為數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和.求數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式.
解:(1)證明:設(shè)等比數(shù)列{an}的公比為q,所以a1≠0,q≠0.
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(a2a4=a5,,a3-4a2+4a1=0,))得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(aeq \\al(2,1)q4=a1q4,,a1q2-4a1q+4a1=0,))
解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(a1=1,,q=2.))
因此數(shù)列{an}為“M-數(shù)列”.
(2)因?yàn)閑q \f(1,Sn)=eq \f(2,bn)-eq \f(2,bn+1),所以bn≠0.
由b1=1,S1=b1,得eq \f(1,1)=eq \f(2,1)-eq \f(2,b2),則b2=2.
由eq \f(1,Sn)=eq \f(2,bn)-eq \f(2,bn+1),得Sn=eq \f(bnbn+1,2(bn+1-bn)),
當(dāng)n≥2時(shí),由bn=Sn-Sn-1,
得bn=eq \f(bnbn+1,2(bn+1-bn))-eq \f(bn-1bn,2(bn-bn-1)),
整理得bn+1+bn-1=2bn.
所以數(shù)列{bn}是首項(xiàng)和公差均為1的等差數(shù)列.
因此,數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式為bn=n(n∈N*).
[綜合題組練]
1.(綜合型)(2020·湖北十堰調(diào)研)已知等差數(shù)列{an}的公差為-2,前n項(xiàng)和為Sn.若a2,a3,a4為某三角形的三邊長,且該三角形有一個(gè)內(nèi)角為120°,則Sn的最大值為( )
A.5 B.11
C.20 D.25
解析:選D.由等差數(shù)列{an}的公差為-2可知該數(shù)列為遞減數(shù)列,則a2,a3,a4中a2最大,a4最小.又a2,a3,a4為三角形的三邊長,且最大內(nèi)角為120°,由余弦定理得aeq \\al(2,2)=aeq \\al(2,3)+aeq \\al(2,4)+a3a4.設(shè)首項(xiàng)為a1,則(a1-2)2=(a1-4)2+(a1-6)2+(a1-4)(a1-6),整理得(a1-4)(a1-9)=0,所以a1=4或a1=9.又a4=a1-6>0,即a1>6,故a1=4舍去,所以a1=9.數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn=9n+eq \f(n(n-1),2)×(-2)=-(n-5)2+25.故Sn的最大值為S5=25.故選D.
2.(創(chuàng)新型)(2020·江西上高模擬)定義:若數(shù)列{an}對任意的正整數(shù)n,都有|an+1|+|an|=d(d為常數(shù)),則稱|an|為“絕對和數(shù)列”,d叫做“絕對公和”.已知“絕對和數(shù)列”{an}中,a1=2,絕對公和為3,則其前2 019項(xiàng)的和S2 019的最小值為( )
A.-2 019 B.-3 010
C.-3 025 D.-3 027
解析:選C.依題意,要使“絕對和數(shù)列”{an}前2 019項(xiàng)的和S2 019的值最小,只需每一項(xiàng)的值都取最小值即可.因?yàn)閍1=2,絕對公和d=3,所以a2=-1或a2=1(舍),所以a3=-2或a3=2(舍),所以a4=-1或a4=1(舍),…,所以滿足條件的數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式
an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(2,n=1,,-2,n為大于1的奇數(shù),,-1,n為偶數(shù),))所以S2 019=a1+(a2+a3)+(a4+a5)+…+(a2 018+a2 019)=2+(-1-2)×eq \f(2 019-1,2)=-3 025,故選C.
3.已知an=3n(n∈N*),記數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Tn,若對任意的n∈N*,eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Tn+\f(3,2)))k≥3n-6恒成立,則實(shí)數(shù)k的取值范圍是________.
解析:Tn=eq \f(3(1-3n),1-3)=-eq \f(3,2)+eq \f(3n+1,2),
所以Tn+eq \f(3,2)=eq \f(3n+1,2),
則原不等式可以轉(zhuǎn)化為k≥eq \f(2(3n-6),3n+1)=eq \f(2n-4,3n)恒成立,
令f(n)=eq \f(2n-4,3n),
當(dāng)n=1時(shí),f(n)=-eq \f(2,3),當(dāng)n=2時(shí),f(n)=0,
當(dāng)n=3時(shí),f(n)=eq \f(2,27),當(dāng)n=4時(shí),f(n)=eq \f(4,81),即f(n)是先增后減,當(dāng)n=3時(shí),取得最大值eq \f(2,27),所以k≥eq \f(2,27).
答案:k≥eq \f(2,27)
4.(創(chuàng)新型)(2020·山西太原期中改編)已知集合P={x|x=2n,n∈N*},Q={x|x=2n-1,n∈N*},將P∪Q的所有元素從小到大依次排列構(gòu)成一個(gè)數(shù)列{an},記Sn為數(shù)列{an }的前n項(xiàng)和,則a29=______,使得Sn<1 000成立的n的最大值為______.
解析:數(shù)列{an}的前n項(xiàng)依次為1,2,3,22,5,7,23,….利用列舉法可得,當(dāng)n=35時(shí),P∪Q的所有元素從小到大依次排列,構(gòu)成一個(gè)數(shù)列{an},所以數(shù)列{an}的前35項(xiàng)分別為1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,…,57,59,2,4,8,16,32,故a29=49.S35=30+eq \f(30×(30-1),2)×2+eq \f(2×(25-1),2-1)=302+26-2=962<1 000.當(dāng)n=36時(shí),P∪Q中的所有元素從小到大依次排列,構(gòu)成一個(gè)數(shù)列{an},所以數(shù)列{an}的前36項(xiàng)分別為1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,…,59,61,2,4,8,16,32,S36=31+eq \f(31×(31-1),2)×2+eq \f(2×(25-1),2-1)=961+62=1 023>1 000.所以n的最大值為35.
答案:49 35
5.(應(yīng)用型)(2020·重慶八中4月模擬)某地區(qū)2018年人口總數(shù)為45萬.實(shí)施“二孩”政策后,專家估計(jì)人口總數(shù)將發(fā)生如下變化:從2019年開始到2028年,每年人口總數(shù)比上一年增加0.5萬人,從2029年開始到2038年,每年人口總數(shù)為上一年的99%.
(1)求實(shí)施“二孩”政策后第n年的人口總數(shù)an(單位:萬人)的表達(dá)式(注:2019年為第一年);
(2)若“二孩”政策實(shí)施后的2019年到2038年人口平均值超過49萬,則需調(diào)整政策,否則繼續(xù)實(shí)施,問到2038年結(jié)束后是否需要調(diào)整政策?(參考數(shù)據(jù):0.9910≈0.9)
解:(1)由題意知,當(dāng)1≤n≤10時(shí),數(shù)列{an}是首項(xiàng)為45.5,公差為0.5的等差數(shù)列,可得an=45.5+0.5×(n-1)=0.5n+45,則a10=50;
當(dāng)11≤n≤20時(shí),數(shù)列{an}是公比為0.99的等比數(shù)列,則an=50×0.99n-10.
故實(shí)施“二孩”政策后第n年的人口總數(shù)an(單位:萬人)的表達(dá)式為
an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(0.5n+45,1≤n≤10,,50×0.99n-10,11≤n≤20.))
(2)設(shè)Sn為數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和.從2019年到2038年共20年,由等差數(shù)列及等比數(shù)列的求和公式得S20=S10+(a11+a12+…+a20)=477.5+4 950×(1-0.9910)≈972.5.
所以“二孩”政策實(shí)施后的2019年到2038年人口平均值為eq \f(S20,20)≈48.63,則eq \f(S20,20)<49,
故到2038年結(jié)束后不需要調(diào)整政策.
6.(創(chuàng)新型)已知在等差數(shù)列{an}中,a2=5,a4+a6=22,在數(shù)列{bn}中,b1=3,bn=2bn-1+1(n≥2).
(1)分別求數(shù)列{an},{bn}的通項(xiàng)公式;
(2)定義x=[x]+(x),[x]是x的整數(shù)部分,(x)是x的小數(shù)部分,且0≤(x)<1.記數(shù)列{cn}滿足cn=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(an,bn+1))),求數(shù)列{cn}的前n項(xiàng)和.
解:(1)設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d,因?yàn)閍2=5,a4+a6=22,所以a5=eq \f(a4+a6,2)=11,所以d=eq \f(a5-a2,5-2)=2,所以an=a2+2(n-2)=5+2(n-2)=2n+1.又b1=3,bn+1=2(bn-1+1)(n≥2),所以{bn+1}是首項(xiàng)為4,公比為2的等比數(shù)列,所以bn+1=2n+1(n≥2),所以bn=2n+1-1(n≥2).易知b1=3滿足上式,所以bn=2n+1-1(n∈N*).
(2)由二項(xiàng)式定理知,當(dāng)n≥1時(shí),2n+1=2(1+1)n≥2(Ceq \\al(0,n)+Ceq \\al(1,n))=2(1+n)>2n+1,所以cn=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(an,bn+1)))=eq \f(2n+1,2n+1),所以Sn=eq \f(3,22)+eq \f(5,23)+eq \f(7,24)+…+eq \f(2n+1,2n+1)①,
eq \f(1,2)Sn=eq \f(3,23)+eq \f(5,24)+eq \f(7,25)+…+eq \f(2n+1,2n+2)②,
①-②,得eq \f(1,2)Sn=eq \f(3,4)+eq \f(1,22)+eq \f(1,23)+eq \f(1,24)+…+eq \f(1,2n)-eq \f(2n+1,2n+2)
=eq \f(3,4)+eq \f(1,2)-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(n)-eq \f(2n+1,2n+2)
=eq \f(5,4)-eq \f(2n+5,2n+2),
故Sn=eq \f(5,2)-eq \f(2n+5,2n+1).
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