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1、◆+◆◆二〇一九高考數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)資料◆+◆◆
第5講 數(shù)列的綜合應(yīng)用
一、選擇題
1.已知{an}為等比數(shù)列.下面結(jié)論中正確的是 ( ).
A.a(chǎn)1+a3≥2a2 B.a(chǎn)+a≥2a
C.若a1=a3,則a1=a2 D.若a3>a1,則a4>a2
解析 設(shè)公比為q,對(duì)于選項(xiàng)A,當(dāng)a1<0,q≠1時(shí)不正確;選項(xiàng)C,當(dāng)q=-1時(shí)不正確;選項(xiàng)D,當(dāng)a1=1,q=-2時(shí)不正確;選項(xiàng)B正確,因?yàn)閍+a≥2a1a3=2a.
答案 B
2.滿足a1=1,log2an+1=log2an+1(n∈N*),它的前n項(xiàng)和為Sn,則滿足Sn>1 025的最小n值是
2、 ( ).
A.9 B.10 C.11 D.12
解析 因?yàn)閍1=1,log2an+1=log2an+1(n∈N*),所以an+1=2an,an=2n-1,Sn=2n-1,則滿足Sn>1 025的最小n值是11.
答案 C
3.某化工廠打算投入一條新的生產(chǎn)線,但需要經(jīng)環(huán)保部門審批同意方可投入生產(chǎn).已知該生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)n年的累計(jì)產(chǎn)量為f(n)=n(n+1)(2n+1)噸,但如果年產(chǎn)量超過150噸,將會(huì)給環(huán)境造成危害.為保護(hù)環(huán)境,環(huán)保部門應(yīng)給該廠這條生產(chǎn)線擬定最長(zhǎng)的生產(chǎn)期限是 ( ).
A.5年 B.6年 C.7年
3、 D.8年
解析 由已知可得第n年的產(chǎn)量an=f(n)-f(n-1)=3n2.當(dāng)n=1時(shí)也適合,據(jù)題意令an≥150?n≥5,即數(shù)列從第8項(xiàng)開始超過150,即這條生產(chǎn)線最多生產(chǎn)7年.
答案 C
4.在等差數(shù)列{an}中,滿足3a4=7a7,且a1>0,Sn是數(shù)列{an}前n項(xiàng)的和,若Sn取得最大值,則n= ( ).
A.7 B.8 C.9 D.10
解析 設(shè)公差為d,由題設(shè)3(a1+3d)=7(a1+6d),
所以d=-a1<0.
解不等式an>0,即a1+(n-1)>0,
所以n<,則n≤9,
當(dāng)n≤9時(shí),an>0,同理可
4、得n≥10時(shí),an<0.
故當(dāng)n=9時(shí),Sn取得最大值.
答案 C
5.設(shè)y=f(x)是一次函數(shù),若f(0)=1,且f(1),f(4),f(13)成等比數(shù)列,則f(2)+f(4)+…+f(2n)等于 ( ).
A.n(2n+3) B.n(n+4)
C.2n(2n+3) D.2n(n+4)
解析 由題意可設(shè)f(x)=kx+1(k≠0),
則(4k+1)2=(k+1)×(13k+1),解得k=2,
f(2)+f(4)+…+f(2n)=(2×2+1)+(2×4+1)+…+(2×2n+1)=2n2+3n.
答案 A
6.若數(shù)列{an}為
5、等比數(shù)列,且a1=1,q=2,則Tn=++…+的結(jié)果可化為( )
A.1- B.1-
C. D.
解析 an=2n-1,設(shè)bn==2n-1,
則Tn=b1+b2+…+bn=+3+…+2n-1
==.
答案 C
二、填空題
7.設(shè)關(guān)于x的不等式x2-x<2nx(n∈N*)的解集中整數(shù)的個(gè)數(shù)為an,數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,則S100的值為________.
解析 由x2-x<2nx(n∈N*),得0<x<2n+1,因此知an=2n.
∴S100==10 100.
答案 10 100
8.已知a,b,c成等比數(shù)列,如果a,x,b和b,y,c都成
6、等差數(shù)列,則+=________.
解析 賦值法.如令a,b,c分別為2,4,8,可求出x==3,y==6,+=2.
答案 2
9.設(shè)曲線y=xn+1(n∈N*)在點(diǎn)(1,1)處的切線與x軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xn,令an=lg xn,則a1+a2+a3+…+a99的值為________.
解析 由y′=(n+1)xn(x∈N*),所以在點(diǎn)(1,1)處的切線斜率k=n+1,故切線方程為y=(n+1)(x-1)+1,令y=0得xn=,所以a1+a2+a3+…+a99=lg x1+lg x2+…+lg x99=lg(x1·x2·…·x99)=lg××…×=lg =-2.
答案 -2
10.
7、數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,若數(shù)列{an}的各項(xiàng)按如下規(guī)律排列:
,,,,,,,,,,…,,,…,,…,有如下運(yùn)算和結(jié)論:
①a24=;
②數(shù)列a1,a2+a3,a4+a5+a6,a7+a8+a9+a10,…是等比數(shù)列;
③數(shù)列a1,a2+a3,a4+a5+a6,a7+a8+a9+a10,…的前n項(xiàng)和為Tn=;
④若存在正整數(shù)k,使Sk<10,Sk+1≥10,則ak=.
其中正確的結(jié)論有________.(將你認(rèn)為正確的結(jié)論序號(hào)都填上)
解析 依題意,將數(shù)列{an}中的項(xiàng)依次按分母相同的項(xiàng)分成一組,第n組中的數(shù)的規(guī)律是:第n組中的數(shù)共有n個(gè),并且每個(gè)數(shù)的分母均是n+1,分子由1
8、依次增大到n,第n組中的各數(shù)和等于=.
對(duì)于①,注意到21=<24<=28,因此數(shù)列{an}中的第24項(xiàng)應(yīng)是第7組中的第3個(gè)數(shù),即a24=,因此①正確.
對(duì)于②、③,設(shè)bn為②、③中的數(shù)列的通項(xiàng),則bn=
=,顯然該數(shù)列是等差數(shù)列,而不是等比數(shù)列,其前n項(xiàng)和等于×=,因此②不正確,③正確.
對(duì)于④,注意到數(shù)列的前6組的所有項(xiàng)的和等于=10,因此滿足條件的ak應(yīng)是第6組中的第5個(gè)數(shù),即ak=,因此④正確.
綜上所述,其中正確的結(jié)論有①③④.
答案?、佗邰?
三、解答題
11.已知等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,S5=35,a5和a7的等差中項(xiàng)為13.
(1)求an及Sn;
(
9、2)令bn=(n∈N*),求數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Tn.
解 (1)設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d,
因?yàn)镾5=5a3=35,a5+a7=26,
所以解得a1=3,d=2,
所以an=3+2(n-1)=2n+1,
Sn=3n+×2=n2+2n.
(2)由(1)知an=2n+1,
所以bn===-,
所以Tn=++…+
=1-=.
12.設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,滿足2Sn=an+1-2n+1+1,n∈N*,且a1,a2+5,a3成等差數(shù)列.
(1)求a1的值;
(2)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;
(3)證明:對(duì)一切正整數(shù)n,有++…+<.
(1)解 當(dāng)n=1時(shí),2
10、a1=a2-4+1=a2-3, ①
當(dāng)n=2時(shí),2(a1+a2)=a3-8+1=a3-7, ②
又a1,a2+5,a3成等差數(shù)列,所以a1+a3=2(a2+5), ③
由①②③解得a1=1.
(2)解 ∵2Sn=an+1-2n+1+1,
∴當(dāng)n≥2時(shí),有2Sn-1=an-2n+1,
兩式相減整理得an+1-3an=2n,則-·=1,
即+2=.又+2=3,知
是首項(xiàng)為3,公比為的等比數(shù)列,
∴+2=3n-1,
即an=3n-2n,n=1時(shí)也適合此式,∴an=3n-2n.
(3)證明 由(2)得=.
當(dāng)n≥2時(shí),n>2,即3n-2n>2
11、n,
∴++…+<1+2+3+…+n=1+<.
13.已知各項(xiàng)均不相等的等差數(shù)列{an}的前四項(xiàng)和為14,且a1,a3,a7恰為等比數(shù)列{bn}的前三項(xiàng).
(1)分別求數(shù)列{an},{bn}的前n項(xiàng)和Sn,Tn;
(2)記數(shù)列{anbn}的前n項(xiàng)和為Kn,設(shè)cn=,求證:cn+1>cn(n∈N*).
(1)解 設(shè)公差為d,則
解得d=1或d=0(舍去),a1=2,
所以an=n+1,Sn=.
又a1=2,d=1,所以a3=4,即b2=4.
所以數(shù)列{bn}的首項(xiàng)為b1=2,公比q==2,
所以bn=2n,Tn=2n+1-2.
(2)證明 因?yàn)镵n=2·21+3·22+…+
12、(n+1)·2n, ①
故2Kn=2·22+3·23+…+n·2n+(n+1)·2n+1, ②
①-②得-Kn=2·21+22+23+…+2n-(n+1)·2n+1,
∴Kn=n·2n+1,則cn==.
cn+1-cn=-
=>0,
所以cn+1>cn(n∈N*).
14.設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn滿足Sn+1=a2Sn+a1,其中a2≠0.
(1)求證:{an}是首項(xiàng)為1的等比數(shù)列;
(2)若a2>-1,求證:Sn≤(a1+an),并給出等號(hào)成立的充要條件.
證明 (1)由S2=a2S1+a1,得a1+a2=a2a1+a1,
即a2=a2a1
13、.
因a2≠0,故a1=1,得=a2,
又由題設(shè)條件知Sn+2=a2Sn+1+a1,Sn+1=a2Sn+a1,
兩式相減得Sn+2-Sn+1=a2(Sn+1-Sn),
即an+2=a2an+1,由a2≠0,知an+1≠0,因此=a2.
綜上,=a2對(duì)所有n∈N*成立.從而{an}是首項(xiàng)為1,公比為a2的等比數(shù)列.
(2)當(dāng)n=1或2時(shí),顯然Sn=(a1+an),等號(hào)成立.
設(shè)n≥3,a2>-1且a2≠0,由(1)知,a1=1,an=a,
所以要證的不等式化為:
1+a2+a+…+a≤(1+a)(n≥3),
即證:1+a2+a+…+a≤(1+a)(n≥2),
當(dāng)a2=1時(shí),上面不等式的等號(hào)成立.
當(dāng)-1<a2<1時(shí),a-1與a-1,(r=1,2,…,n-1)同為負(fù);
當(dāng)a2>1時(shí),a-1與a-1,(r=1,2,…,n-1)同為正;
因此當(dāng)a2>-1且a2≠1時(shí),總有(a-1)(a-1)>0,即a+a<1+a,(r=1,2,…,n-1).
上面不等式對(duì)r從1到n-1求和得
2(a2+a+…+a)<(n-1)(1+a).
由此得1+a2+a+…+a<(1+a).
綜上,當(dāng)a2>-1且a2≠0時(shí),有Sn≤(a1+an),當(dāng)且僅當(dāng)n=1,2或a2=1時(shí)等號(hào)成立.
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