浙江2019高考数学二轮复习专题三数列第3讲数列不等式的证明问题选用学案(优选.)

第3讲 数列的综合问题[考情考向分析] 1.数列的综合问题，往往将数列与函数、不等式结合，探求数列中的最值或证明不等式.2.以等差数列、等比数列为背景，利用函数观点探求参数的值或范围.3.与数列有关的不等式的证明问题是高考考查的一个热点，也是一个难点，主要涉及到的方法有作差法、放缩法、数学归纳法等．热点一 利用S n ，a n 的关系式求a n 1.数列{a n }中，a n 与S n 的关系a n ＝⎩⎪⎨⎪⎧S 1，n ＝1，S n －S n －1，n ≥2.2．求数列通项的常用方法(1)公式法：利用等差(比)数列求通项公式．(2)在已知数列{a n }中，满足a n ＋1－a n ＝f (n )，且f (1)＋f (2)＋…＋f (n )可求，则可用累加法求数列的通项a n . (3)在已知数列{a n }中，满足a n ＋1a n＝f (n )，且f (1)·f (2)·…·f (n )可求，则可用累乘法求数列的通项a n . (4)将递推关系进行变换，转化为常见数列(等差、等比数列)．例1 (2018·浙江)已知等比数列{a n }的公比q >1，且a 3＋a 4＋a 5＝28，a 4＋2是a 3，a 5的等差中项．数列{b n }满足b 1＝1，数列{(b n ＋1－b n )a n }的前n 项和为2n 2＋n .(1)求q 的值；(2)求数列{b n }的通项公式．解 (1)由a 4＋2是a 3，a 5的等差中项， 得a 3＋a 5＝2a 4＋4，所以a 3＋a 4＋a 5＝3a 4＋4＝28，解得a 4＝8.由a 3＋a 5＝20，得8⎝⎛⎭⎪⎫q ＋1q ＝20，解得q ＝2或q ＝12.因为q >1，所以q ＝2.(2)设c n ＝(b n ＋1－b n )a n ，数列{c n }的前n 项和为S n .由c n ＝⎩⎪⎨⎪⎧S 1，n ＝1，S n －S n －1，n ≥2，解得c n ＝4n －1(n ∈N *)．由(1)可得a n ＝2n －1，所以b n ＋1－b n ＝(4n －1)×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n －1，故b n －b n －1＝(4n －5)×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n －2，n ≥2，b n －b 1＝(b n －b n －1)＋(b n －1－b n －2)＋…＋(b 3－b 2)＋(b 2－b 1)＝(4n －5)×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n －2＋(4n －9)×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n －3＋…＋7×12＋3.设T n ＝3＋7×12＋11×⎝ ⎛⎭⎪⎫122＋…＋(4n －5)×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n －2，n ≥2，①则12T n ＝3×12＋7×⎝ ⎛⎭⎪⎫122＋…＋(4n －9)×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n －2＋(4n －5)×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n －1，n ≥2，② ①－②，得12T n ＝3＋4×12＋4×⎝ ⎛⎭⎪⎫122＋…＋4×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n －2－(4n －5)×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n －1，n ≥2，因此T n ＝14－(4n ＋3)×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n －2，n ≥2.又b 1＝1，所以b n ＝15－(4n ＋3)×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n －2，n ≥2，当n ＝1时，b 1＝1也满足上式，所以b n ＝15－(4n ＋3)×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n －2，n ∈N *.思维升华 给出S n 与a n 的递推关系，求a n ，常用思路：一是利用S n －S n －1＝a n (n ≥2)转化为a n 的递推关系，再求其通项公式；二是转化为S n 的递推关系，先求出S n 与n 之间的关系，再求a n . 跟踪演练1 已知数列{a n }的前n 项和S n 满足：a 1a n ＝S 1＋S n . (1)求数列{a n }的通项公式；(2)若a n >0，数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫log 2a n 32的前n 项和为T n ，试问当n 为何值时，T n 最小？并求出最小值． 解 (1)由已知a 1a n ＝S 1＋S n ，①可得当n ＝1时，a 21＝a 1＋a 1，解得a 1＝0或a 1＝2， 当n ≥2时，由已知可得a 1a n －1＝S 1＋S n －1，② ①－②得a 1()a n －a n －1＝a n .若a 1＝0，则a n ＝0，此时数列{a n }的通项公式为a n ＝0. 若a 1＝2，则2()a n －a n －1＝a n ，化简得a n ＝2a n －1， 即此时数列{a n }是以2为首项，2为公比的等比数列， 故a n ＝2n (n ∈N *)．综上所述，数列{a n }的通项公式为a n ＝0或a n ＝2n(n ∈N *)． (2)因为a n >0，故a n ＝2n.设b n ＝log 2a n32，则b n ＝n －5，显然{b n }是等差数列，由n －5≥0，解得n ≥5，所以当n ＝4或n ＝5时，T n 最小， 最小值为T 4＝T 5＝5()－4＋02＝－10.热点二 数列与函数、不等式的综合问题数列与函数的综合问题一般是利用函数作为背景，给出数列所满足的条件，解决这类问题的关键在于利用数列与函数的对应关系，将条件进行准确的转化． 例2 已知函数f (x )＝ln(1＋x )－x (1＋λx )1＋x.(1)若x ≥0时，f (x )≤0，求λ的最小值；(2)设数列{a n }的通项a n ＝1＋12＋13＋…＋1n ，证明：a 2n －a n ＋14n >ln 2.(1)解 由已知可得f (0)＝0， ∵f (x )＝ln(1＋x )－x (1＋λx )1＋x，∴f ′(x )＝(1－2λ)x －λx2(1＋x )2，且f ′(0)＝0. ①若λ≤0，则当x >0时，f ′(x )>0，f (x )单调递增， ∴f (x )≥f (0)＝0，不合题意； ②若0<λ<12，则当0<x <1－2λλ时，f ′(x )>0，f (x )单调递增，∴当0<x <1－2λλ时，f (x )>f (0)＝0，不合题意； ③若λ≥12，则当x >0时，f ′(x )<0，f (x )单调递减， 当x ≥0时，f (x )≤f (0)＝0，符合题意． 综上，λ≥12.∴实数λ的最小值为12.(2)证明 由于a 2n －a n ＋14n ＝1n ＋1＋1n ＋2＋1n ＋3＋…＋12n －1＋12n ＋14n ，若λ＝12，由(1)知，f (x )＝ln(1＋x )－x (2＋x )2＋2x ，且当x >0时，f (x )<0，即x (2＋x )2＋2x>ln(1＋x )， 令x ＝1n ，则2n ＋12n (n ＋1)>ln n ＋1n ，∴12n ＋12(n ＋1)>ln n ＋1n， 12(n ＋1)＋12(n ＋2)>ln n ＋2n ＋1，12(n ＋2)＋12(n ＋3)>ln n ＋3n ＋2，…，12(2n －1)＋14n >ln 2n2n －1.以上各式两边分别相加可得12n ＋12(n ＋1)＋12(n ＋1)＋12(n ＋2)＋12(n ＋2)＋12(n ＋3)＋…＋12(2n －1)＋14n >ln n ＋1n ＋ln n ＋2n ＋1＋ln n ＋3n ＋2＋…＋ln 2n2n －1， 即1n ＋1＋1n ＋2＋1n ＋3＋…＋12n －1＋12n ＋14n>ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋1n·n ＋2n ＋1·n ＋3n ＋2·…·2n 2n －1＝ln 2n n ＝ln 2， ∴a 2n －a n ＋14n>ln 2.思维升华 解决数列与函数、不等式的综合问题要注意以下几点(1)数列是一类特殊的函数，函数定义域是正整数，在求数列最值或不等关系时要特别重视． (2)解题时准确构造函数，利用函数性质时注意限制条件． (3)不等关系证明中进行适当的放缩．跟踪演练2 设f n (x )＝x ＋x 2＋…＋x n－1，x ≥0，n ∈N ，n ≥2. (1)求f n ′(2)；(2)证明：f n (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，23内有且仅有一个零点(记为a n )，且0<a n －12<13⎝ ⎛⎭⎪⎫23n . (1)解 由题设f n ′(x )＝1＋2x ＋…＋nx n －1，所以f n ′(2)＝1＋2×2＋…＋(n －1)2n －2＋n ·2n －1，①则2f n ′(2)＝2＋2×22＋…＋(n －1)2n －1＋n ·2n，②由①－②得，－f n ′(2)＝1＋2＋22＋…＋2n －1－n ·2n＝1－2n1－2－n ·2n ＝(1－n )·2n－1， 所以f n ′(2)＝(n －1)·2n＋1. (2)证明 因为f n (0)＝－1<0，f n ⎝ ⎛⎭⎪⎫23＝23⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－⎝ ⎛⎭⎪⎫23n 1－23－1＝1－2×⎝ ⎛⎭⎪⎫23n ≥1－2×⎝ ⎛⎭⎪⎫232>0，所以f n (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，23内至少存在一个零点， 又f n ′(x )＝1＋2x ＋…＋nxn －1>0，所以f n (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，23内单调递增， 因此f n (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，23内有且仅有一个零点a n ， 由于f n (x )＝x －x n ＋11－x－1，所以f n (a n )＝a n －a n ＋1n1－a n－1＝0，由此可得a n ＝12＋12a n ＋1n >12，故12<a n <23，所以0<a n －12＝12a n ＋1n <12×⎝ ⎛⎭⎪⎫23n ＋1＝13⎝ ⎛⎭⎪⎫23n.热点三 数列的实际应用数列与不等式的综合问题把数列知识与不等式的内容整合在一起，形成了关于证明不等式、求不等式中的参数取值范围、求数列中的最大(小)项、比较数列中项的大小等问题，求解方法既要用到不等式知识，又要用到数列的基础知识，经常涉及到放缩法和数学归纳法的使用．例3 (2018·浙江省名校协作体联考)已知数列{a n }中，a 1＝1，a n ＋1＝2a n ＋(－1)n(n ∈N *)．(1)证明：⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n ＋(－1)n3是等比数列； (2)当k 是奇数时，证明：1a k ＋1a k ＋1<92k ＋1；(3)证明：1a 1＋1a 2＋…＋1a n<3.证明 (1)∵a n ＋1＝2a n ＋(－1)n， ∴a n ＋1＋(－1)n ＋13＝2⎣⎢⎡⎦⎥⎤a n ＋(－1)n3， 又a 1＋(－1)3＝23，∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n ＋(－1)n3是首项为23，公比为2的等比数列． (2)由(1)可知a n ＋(－1)n 3＝2n 3，即a n ＝2n －(－1)n3，当k 是奇数时，1a k ＋1a k ＋1＝32k ＋1＋32k ＋1－1＝3(2k ＋1－1)＋3(2k＋1)2k 2k ＋1＋2k －1<9·2k2k 2k ＋1＝92k ＋1. (3)当n 为偶数时，1a n －1＋1a n <92n ＝32n －1＋32n ， ∴1a 1＋1a 2＋…＋1a n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 1＋1a 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 3＋1a 4＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1a n －1＋1a n <3⎝ ⎛⎭⎪⎫12＋122＋…＋12n ＝3⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12n <3；当n 为奇数时，1a n ＋1a n ＋1<92n ＋1＝32n ＋32n ＋1，∴1a 1＋1a 2＋…＋1a n ＝⎝⎛⎭⎪⎫1a 1＋1a 2＋⎝⎛⎭⎪⎫1a 3＋1a 4＋…＋⎝⎛⎭⎪⎫1a n －2＋1a n －1＋1a n <3⎝ ⎛⎭⎪⎫12＋122＋…＋12n －1＋12n ＋1<3⎝ ⎛⎭⎪⎫12＋122＋…＋12n －1＋12n ＝3⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12n <3. ∴1a 1＋1a 2＋…＋1a n<3.思维升华 数列中的不等式问题主要有证明数列不等式、比较大小或恒成立问题，解决方法如下： (1)利用数列(或函数)的单调性．(2)放缩法：①先求和后放缩；②先放缩后求和，包括放缩后成等差(或等比)数列再求和，或者放缩后用裂项相消法求和． (3)数学归纳法．跟踪演练3 (2018·杭州质检)已知数列{a n }满足a 1＝1，a n ＋1＝a n ＋c a n(c >0，n ∈N *)． (1)证明：a n ＋1>a n ≥1；(2)若对任意n ∈N *，都有a n ≥⎝ ⎛⎭⎪⎫c －12n －1，证明：①对于任意m ∈N *，当n ≥m 时，a n ≤c a m(n －m )＋a m ； ②a n ≤5n －12. 证明 (1)因为c >0，a 1＝1， 所以a n ＋1＝a n ＋c a n>a n (n ∈N *)， 下面用数学归纳法证明a n ≥1. ①当n ＝1时，a 1＝1≥1； ②假设当n ＝k 时，a k ≥1，则当n ＝k ＋1时，a k ＋1＝a k ＋c a k>a k ≥1. 所以当n ∈N *时，a n ≥1. 所以a n ＋1>a n ≥1.(2)①由(1)知当n ≥m 时，a n ≥a m ≥1， 所以a n ＋1＝a n ＋c a n ≤a n ＋c a m，即a n ＋1－a n ≤c a m ，累加得a n －a m ≤c a m(n －m )． 所以a n ≤c a m(n －m )＋a m .②若c >12，当m >8c －2(2c －1)2时，a m >⎝⎛⎭⎪⎫c －128c －2(2c －1)2－1＝2c2c －1. 所以c a m <c －12.所以当n ≥m 时，⎝ ⎛⎭⎪⎫c －12n －1≤a n ≤c a m (n －m )＋a m .所以当n >1＋a m －cma m c －12－c a m 时，⎝ ⎛⎭⎪⎫c －12n －1>c a m (n －m )＋a m ，矛盾． 所以c ≤12.因为a 2n ＋1＝a 2n ＋2c ＋c 2a 2n ≤a 2n ＋2c ＋c 2≤a 2n ＋54，累加得a 2n ≤a 21＋54(n －1)＝5n －14，所以a n ≤5n －12.真题体验1．(2018·全国Ⅰ)记S n 为数列{a n }的前n 项和．若S n ＝2a n ＋1，则S 6＝________. 答案 －63解析 ∵S n ＝2a n ＋1，当n ≥2时，S n －1＝2a n －1＋1， ∴a n ＝S n －S n －1＝2a n －2a n －1(n ≥2)， 即a n ＝2a n －1(n ≥2)．当n ＝1时，a 1＝S 1＝2a 1＋1，得a 1＝－1.∴数列{a n }是首项a 1＝－1，公比q ＝2的等比数列，∴S n ＝a 1(1－q n )1－q ＝－1(1－2n )1－2＝1－2n，∴S 6＝1－26＝－63.2．(2017·浙江)已知数列{x n }满足：x 1＝1，x n ＝x n ＋1＋ln(1＋x n ＋1)(n ∈N *)． 证明：当n ∈N *时， (1)0<x n ＋1<x n ； (2)2x n ＋1－x n ≤x n x n ＋12；(3)12n －1≤x n ≤12n －2. 证明 (1)用数学归纳法证明x n >0. 当n ＝1时，x 1＝1>0.假设当n ＝k (k ∈N *)时，x k >0， 那么当n ＝k ＋1时，若x k ＋1≤0，则0<x k ＝x k ＋1＋ln(1＋x k ＋1)≤0，与假设矛盾， 故x k ＋1>0， 因此x n >0(n ∈N *)．所以x n ＝x n ＋1＋ln(1＋x n ＋1)>x n ＋1， 因此0<x n ＋1<x n (n ∈N *)． (2)由x n ＝x n ＋1＋ln(1＋x n ＋1)得，x n x n ＋1－4x n ＋1＋2x n＝x 2n ＋1－2x n ＋1＋(x n ＋1＋2)ln(1＋x n ＋1)．记函数f (x )＝x 2－2x ＋(x ＋2)ln(1＋x )(x ≥0)． f ′(x )＝2x 2＋x x ＋1＋ln ()1＋x >0(x >0)，函数f (x )在[0，＋∞)上单调递增， 所以f (x )≥f (0)＝0，因此x 2n ＋1－2x n ＋1＋(x n ＋1＋2)ln(1＋x n ＋1)＝f (x n ＋1)≥0， 故2x n ＋1－x n ≤x n x n ＋12(n ∈N *)．(3)因为x n ＝x n ＋1＋ln(1＋x n ＋1)≤x n ＋1＋x n ＋1＝2x n ＋1， 所以x n ≥12n －1.由x n x n ＋12≥2x n ＋1－x n 得1x n ＋1－12≥2⎝ ⎛⎭⎪⎫1x n －12>0， 所以1x n －12≥2⎝ ⎛⎭⎪⎫1x n －1－12≥…≥2n －1⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 1－12 ＝2n －2， 故x n ≤12n －2.综上，12n －1≤x n ≤12n －2(n ∈N *)．押题预测已知数列{a n }满足a 1＝2，点(a n ，a n ＋1)在直线y ＝3x ＋2上．数列{b n }满足b 1＝2，b n ＋1a n ＋1＝1a 1＋1a 2＋…＋1a n. (1)求b 2的值；(2)求证：数列{a n ＋1}为等比数列，并求出数列{a n }的通项公式； (3)求证：2－12·3n －1≤⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋1b 1⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋1b 2…⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋1b n <3316.押题依据 数列与不等式的综合是高考重点考查的内容，常以解答题的形式出现，也是这部分的难点，考查学生的综合能力．(1)解 由已知得a 2＝3a 1＋2＝8，所以b 2a 2＝1a 1，b 28＝12，解得b 2＝4.(2)解 由条件得a n ＋1＝3a n ＋2， 则a n ＋1＋1a n ＋1＝3a n ＋3a n ＋1＝3， 所以数列{a n ＋1}是以a 1＋1为首项，3为公比的等比数列． 即a n ＋1＝(a 1＋1)·3n －1＝3n，所以数列{a n }的通项公式为a n ＝3n－1(n ∈N *)． (3)证明 由题设b n ＋1a n ＋1＝1a 1＋1a 2＋…＋1a n ，① 知b n a n ＝1a 1＋1a 2＋…＋1a n －1(n ≥2)，② 由①－②，得b n ＋1a n ＋1－b n a n ＝1a n， 则b n ＋1a n ＋1＝1＋b na n， 即1＋b n b n ＋1＝a na n ＋1(n ≥2)．当n ＝1时，2－12×1＝32， 1＋1b 1＝32<3316， 所以原不等式成立；当n ≥2时，⎝⎛⎭⎪⎫1＋1b 1⎝⎛⎭⎪⎫1＋1b 2…⎝⎛⎭⎪⎫1＋1bn＝1＋b 1b 1·1＋b 2b 2·…·1＋b nb n＝1b 1·1＋b 1b 2·1＋b 2b 3·…·1＋b n －1b n·(1＋b n )＝12×34×a 2a 3·…·a n －1a n·(1＋b n )＝38×8a n ·(1＋b n ) ＝3⎝⎛⎭⎪⎫1＋b n a n＝3⎝ ⎛⎭⎪⎫1a n ＋b n a n＝3⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 1＋1a 2＋…＋1a n －1＋1a n ，先证明不等式左边，当n ≥2时， 因为1a n ＝13n －1>13n ，所以3⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 1＋1a 2＋…＋1a n>3⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 1＋132＋133＋ (13)＝3⎣⎢⎡⎦⎥⎤12＋19⎝ ⎛⎭⎪⎫1－13n －11－13＝2－12·3n －1.所以3⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 1＋1a 2＋…＋1a n ≥2－12·3n －1. 再证明不等式右边，当n ≥2时， 1a n＝13n－1＝19·3n －2－1≤18·3n －2， 所以3⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 1＋1a 2＋…＋1a n≤3⎣⎢⎡⎦⎥⎤1a 1＋18⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋13＋…＋13n －2＝3⎝⎛⎭⎪⎫12＋18·1－13n －11－13＝3⎣⎢⎡⎦⎥⎤12＋316⎝ ⎛⎭⎪⎫1－13n －1<3316.所以2－12·3n －1≤⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋1b 1⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋1b 2…⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋1b n <3316成立．综上所述，不等式成立．A 组 专题通关1．删去正整数数列1,2,3，… 中的所有完全平方数，得到一个新数列，这个数列的第2 018项是( ) A ．2 062 B ．2 063 C ．2 064 D ．2 065答案 B解析 由题意可得，这些数可以写为12,2,3,22,5,6,7,8,32，…，第k 个平方数与第k ＋1个平方数之间有2k 个正整数，而数列12,2,3,22,5,6,7,8,32，…，452共有2 025项，去掉45个平方数后，还剩余2 025－45＝1 980(个)数，所以去掉平方数后第2 018项应在2 025后的第38个数，即是原来数列的第2 063项，即为2 063.2．已知数列{a n }满足0<a n <1，a 41－8a 21＋4＝0，且数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a 2n ＋4a 2n 是以8为公差的等差数列，设{a n }的前n 项和为S n ，则满足S n >10的n 的最小值为( ) A ．60 B ．61 C ．121 D ．122 答案 B解析 由a 41－8a 21＋4＝0，得a 21＋4a 21＝8，所以a 2n ＋4a 2n＝8＋8(n －1)＝8n ，所以⎝⎛⎭⎪⎫a n ＋2an2＝a 2n ＋4a 2n＋4＝8n ＋4， 所以a n ＋2a n＝22n ＋1，即a 2n －22n ＋1a n ＋2＝0，所以a n ＝22n ＋1±22n －12＝2n ＋1±2n －1，因为0<a n <1，所以a n ＝2n ＋1－2n －1，S n ＝2n ＋1－1， 由S n >10得2n ＋1>11， 所以n >60.3．已知数列{a n }满足a 1＝1，a n ＋1－a n ≥2(n ∈N *)，S n 为数列{a n }的前n 项和，则( ) A ．a n ≥2n ＋1 B ．S n ≥n 2C ．a n ≥2n －1D ．S n ≥2n －1答案 B解析 由题意得a 2－a 1≥2，a 3－a 2≥2，a 4－a 3≥2，…，a n －a n －1≥2，∴a 2－a 1＋a 3－a 2＋a 4－a 3＋…＋a n －a n －1≥2(n －1)，∴a n －a 1≥2(n －1)，∴a n ≥2n －1. ∴a 1≥1，a 2≥3，a 3≥5，…，a n ≥2n －1， ∴a 1＋a 2＋a 3＋…＋a n ≥1＋3＋5＋…＋2n －1， 即S n ≥n2(1＋2n －1)＝n 2.4．数列{a n }满足a 1＝65，a n ＝a n ＋1－1a n －1(n ∈N *)，若对n ∈N *，都有k >1a 1＋1a 2＋…＋1a n 成立，则最小的整数k 是( )A ．3B ．4C ．5D ．6 答案 C 解析 由a n ＝a n ＋1－1a n －1，得a n ()a n －1＝a n ＋1－1， ∴1a n ＋1－1＝1a n ()a n －1＝1a n －1－1a n，即1a n ＝1a n －1－1a n ＋1－1，且a n >1. ∴1a 1＋1a 2＋…＋1a n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 1－1－1a 2－1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 2－1－1a 3－1＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1a n －1－1a n ＋1－1 ＝1a 1－1－1a n ＋1－1， ∴1a 1＋1a 2＋…＋1a n＝5－1a n ＋1－1<5.又对n ∈N *，都有k >1a 1＋1a 2＋…＋1a n成立，∴k ≥5.故最小的整数k 是5.5．已知f (n )表示正整数n 的所有因数中最大的奇数，例如：12的因数有1,2,3,4,6,12，则f (12)＝3；21的因数有1,3,7,21，则f (21)＝21，那么∑i ＝51100f (i )的值为( )A ．2 488B ．2 495C ．2 498D ．2 500 答案 D解析 由f (n )的定义知f (n )＝f (2n )，且n 为奇数时f (n )＝n ，则∑i ＝1100f (i )＝f (1)＋f (2)＋…＋f (100)＝1＋3＋5＋…＋99＋f (2)＋f (4)＋…＋f (100) ＝50×()1＋992＋f (1)＋f (2)＋…＋f (50)＝2 500＋∑i ＝150f (i )，∴∑i ＝51100f (i )＝∑i ＝1100f (i )－∑i ＝150f (i )＝2 500.6．(2018·宁波期末)对给定的正整数n (n ≥6)，定义f (x )＝a 0＋a 1x ＋a 2x 2＋…＋a n x n ，其中a 0＝1，a i ＝2a i －1(i ∈N *，i ≤n )，则a 6＝________；当n ＝2 019时，f (2)＝________.答案 6442 020－13解析 由a 0＝1，a i ＝2a i －1(i ∈N *，i ≤n )得数列{a i }为首项为2，公比为2的等比数列，则a i ＝2i (i ∈N *，i ≤n )，所以a 6＝26＝64.当n ＝2 019时，f (x )＝1＋2x ＋22x 2＋…＋22 019x 2 019，则f (2)＝1＋2×2＋22×22＋…＋22 019×22 019＝1＋4＋42＋…＋42 019＝1·(1－42 020)1－4＝42 020－13. 7．已知数列{a n }的前n 项和为S n ，S n ＝43(a n －1)，则(4n －2＋1)⎝ ⎛⎭⎪⎫16a n ＋1的最小值为__________．答案 4解析 ∵S n ＝43(a n －1)，∴S n －1＝43(a n －1－1)(n ≥2)，∴a n ＝S n －S n －1＝43(a n －a n －1)，∴a n ＝4a n －1，又a 1＝S 1＝43(a 1－1)，∴a 1＝4，∴{a n }是首项为4，公比为4的等比数列， ∴a n ＝4n，∴(4n －2＋1)⎝ ⎛⎭⎪⎫16a n ＋1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫4n16＋1⎝ ⎛⎭⎪⎫164n ＋1 ＝2＋4n16＋164n ≥2＋2＝4，当且仅当n ＝2时取“＝”．8．已知数列{a n }的首项a 1＝a ，其前n 项和为S n ，且满足S n ＋S n －1＝4n 2(n ≥2，n ∈N *)，若对任意n ∈N *，a n <a n ＋1恒成立，则a 的取值范围是______________． 答案 (3,5)解析 由条件S n ＋S n －1＝4n 2(n ≥2，n ∈N *)， 得S n ＋1＋S n ＝4(n ＋1)2，两式相减，得a n ＋1＋a n ＝8n ＋4，故a n ＋2＋a n ＋1＝8n ＋12， 两式再相减，得a n ＋2－a n ＝8，将n ＝2代入S n ＋S n －1＝4n 2，得a 1＋a 2＋a 1＝16， 所以a 2＝16－2a ，从而a 2n ＝16－2a ＋8(n －1)＝8n ＋8－2a ；将n ＝3代入S n ＋S n －1＝4n 2，得a 1＋a 2＋a 3＋a 1＋a 2＝36， 所以a 3＝4＋2a ，从而a 2n ＋1＝4＋2a ＋8(n －1)＝8n －4＋2a ，由条件得⎩⎪⎨⎪⎧a <16－2a ，8n ＋8－2a <8n －4＋2a ，8n －4＋2a <8(n ＋1)＋8－2a ，解得3<a <5.9．(2018·浙江省重点中学联考)已知数列{a n }满足：a 1＝0，ln(a n ＋1－a n )＋a n ＋n ln 2＝0(n ∈N *)． (1)求a 3； (2)证明：ln(2－21－n)≤a n ≤1－21－n；(3)是否存在正实数c ，使得对任意的n ∈N *，都有a n ≤1－c ，并说明理由． (1)解 由已知得a n ＋1＝a n ＋()ln2e,-+n a n又a 1＝0，所以a 2＝12，a 3＝12＋14e .(2)证明 因为a n ＋1>a n ，a 1＝0，所以a n ≥0. 则a n ＋1＝a n ＋()ln2e-+n a n ≤a n ＋e－n ln 2＝a n ＋2－n， 所以a n ≤a n －1＋2－(n －1)≤a n －2＋2－(n －2)＋2－(n －1)≤…≤a 1＋2－1＋…＋2－(n －2)＋2－(n －1)＝1－21－n.令f (n )＝e n a＋21－n－2，则f (n ＋1)－f (n )＝()()11e 22e 22+---⎡⎤+--+-⎣⎦n nn a a n＝1ee +-n na a －2－n＝()ln 2ee 2-++---a n nn n a e a n＝()()ln2ee e 1-+-a n n n a －2－n>()ln 2e e-+n n a n a－2－n＝0，所以{f (n )}是递增数列，所以f (n )≥f (1)＝0， 即n a e ＋21－n－2≥0，所以a n ≥ln(2－21－n)，综上所述，ln(2－21－n)≤a n ≤1－21－n得证．(3)解 由(2)得a n ＋1＝a n ＋()ln 2e-+n a n ≤a n ＋()1ln 22ln 2e-⎡⎤--+⎣⎦n n＝a n ＋12n ＋1－2，所以a n ≤a n －1＋12n －2≤a n －2＋12n －1－2＋12n －2≤…≤a 1＋122－2＋…＋12n －1－2＋12n －2＝122－2＋…＋12n －1－2＋12n －2(n ≥2)．2019年因为12n －2＝14·2n －2－2≤13·2n －2(n ≥3)，所以当n ≥4时，a n <12＋16＋13·22＋…＋13·2n －2＝12＋16＋13⎝ ⎛⎭⎪⎫12－12n －2<56.由{a n }的单调性知当n ＝1,2,3时，a n <56，综上所述，对任意的n ∈N *，都有a n <56，所以存在c ＝16使a n ≤1－c 成立．10. (2018·浙江省杭州二中月考)已知数列a n ＝1＋12＋13＋…＋1n (n ∈N *)．(1)求证：a 2 018>6；(2)求证：对一切n ≥2都有a 2n ＋2>2⎝ ⎛⎭⎪⎫a 11＋a 22＋a 33＋…＋a nn .证明 (1)∵a n ＝1＋12＋13＋…＋1n，∴a 2 018＝1＋12＋⎝ ⎛⎭⎪⎫13＋14＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1513＋…＋11 024＋…＋12 018， a 2 018>1＋12＋⎝ ⎛⎭⎪⎫13＋14＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1513＋…＋11 024>1＋12＋24＋…＋5121 024＝1＋12×10＝6. (2)由题意得a n －a n －1＝1n (n ≥2)，即a n －1＝a n －1n，将式子两边平方得a 2n －1＝a 2n －2⎝ ⎛⎭⎪⎫a n n ＋1n 2，∴a 2n －a 2n －1＝2⎝ ⎛⎭⎪⎫a n n －1n2，a 2n ＝a 2n －a 2n －1＋a 2n －1－a 2n －2＋a 2n －2－a 2n －3＋…＋a 22－a 21＋a 21＝2⎝ ⎛⎭⎪⎫a 11＋a 22＋a 33＋…＋a n n －⎝ ⎛⎭⎪⎫112＋122＋…＋1n 2.∵1＋122＋…＋1n 2<1＋11×2＋12×3＋…＋1(n －1)n＝2－1n<2，∴对一切n ≥2都有a 2n ＋2>2⎝ ⎛⎭⎪⎫a 11＋a 22＋a 33＋…＋a nn .B 组 能力提高11．(2018·浙江)已知a 1，a 2，a 3，a 4成等比数列，且a 1＋a 2＋a 3＋a 4＝ln(a 1＋a 2＋a 3)，若a 1>1，则( ) A ．a 1<a 3，a 2<a 4B ．a 1>a 3，a 2<a 4C ．a 1<a 3，a 2>a 4D ．a 1>a 3，a 2>a 4答案 B解析 构造不等式ln x ≤x －1，则a 1＋a 2＋a 3＋a 4＝ln(a 1＋a 2＋a 3)≤a 1＋a 2＋a 3－1， 所以a 4＝a 1·q 3≤－1.由a 1>1，得q <0.若q ≤－1，则ln(a 1＋a 2＋a 3)＝a 1＋a 2＋a 3＋a 4＝a 1(1＋q )·(1＋q 2)≤0. 又a 1＋a 2＋a 3＝a 1(1＋q ＋q 2)≥a 1>1， 所以ln(a 1＋a 2＋a 3)>0，矛盾． 因此－1<q <0.所以a 1－a 3＝a 1(1－q 2)>0，a 2－a 4＝a 1q (1－q 2)<0， 所以a 1>a 3，a 2<a 4. 故选B.12．设x ＝1是函数f (x )＝a n ＋1x 3－a n x 2－a n ＋2x ＋1(n ∈N *)的极值点，数列{a n }满足 a 1＝1，a 2＝2，b n ＝log 2a n ＋1，若[x ]表示不超过x 的最大整数，则⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 018b 1b 2＋2 018b 2b 3＋…＋ 2 018b 2 018b 2 019等于( )A ．2 017B ．2 018C ．2 019D ．2 020 答案 A解析 由题意可得f ′(x )＝3a n ＋1x 2－2a n x －a n ＋2， ∵x ＝1是函数f (x )的极值点， ∴f ′(1)＝3a n ＋1－2a n －a n ＋2＝0， 即a n ＋2－3a n ＋1＋2a n ＝0. ∴a n ＋2－a n ＋1＝2()a n ＋1－a n ，∵a 2－a 1＝1，∴a 3－a 2＝2×1＝2，a 4－a 3＝2×2＝22，…，a n －a n －1＝2n －2，以上各式累加可得a n ＝2n －1.∴b n ＝log 2a n ＋1＝log 22n＝n . ∴2 018b 1b 2＋2 018b 2b 3＋…＋ 2 018b 2 018b 2 019＝2 018⎝⎛⎭⎪⎫11×2＋12×3＋…＋12 018×2 019＝2 018⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12 019＝2 018－2 0182 019＝2 017＋12 019. ∴⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 018b 1b 2＋2 018b 2b 3＋…＋ 2 018b 2 018b 2 019＝2 017.13．(2018·湖州、衢州、丽水三地市质检)已知数列{a n }满足：a 1＝1，a n ＋1＝ln(1＋a n )(n ∈N *)，设数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 的前n 项和为T n .证明：(1)a n >0(n ∈N *)；(2)a n ＋1<3a n a n ＋3(n ∈N *)； (3)n 2＋5n6≤T n ≤n 2＋3n4(n ∈N *)．证明 (1)①当n ＝1时，a 1＝1>0， 所以当n ＝1时，命题成立；②假设当n ＝k (k ∈N *)时，命题成立，即a k >0， 则由1＋a k >1，知a k ＋1＝ln(1＋a k )>0，所以a k ＋1>0. 故对于n ∈N *都有a n >0.(2)先利用ln(1＋x )<x (x >0)证明ln(1＋a n )<a n ， 即a n ＋1<a n ，故a n ≤1，因此0<a n ≤1. 要证明a n ＋1<3a n a n ＋3，即证ln(1＋a n )<3a na n ＋3， 构造函数h (x )＝ln(1＋x )－3xx ＋3(0<x ≤1)， 则h ′(x )＝11＋x －9(x ＋3)2＝x (x －3)(1＋x )(x ＋3)2<0，所以h (x )在(0,1]上单调递减． 故h (x )＝ln(1＋x )－3xx ＋3<h (0)＝0， 因此ln(1＋a n )<3a n a n ＋3，即a n ＋1<3a n a n ＋3(n ∈N *)． (3)由(2)可知1a n ＋1－1a n >13成立， 则累加可得1a n ≥1＋13(n －1)＝n ＋23，故T n ≥n ＋n (n －1)2×13＝n 2＋5n6.构造函数g (x )＝ln(1＋x )－2xx ＋2(0<x ≤1)， g ′(x )＝11＋x －4(x ＋2)2＝x2(1＋x )(x ＋2)2>0，所以g (x )在(0,1]上单调递增， 所以g (x )＝ln(1＋x )－2xx ＋2>g (0)＝0， 得ln(1＋a n )>2a na n ＋2. 所以有a n ＋1>2a n a n ＋2，进一步有1a n ＋1－1a n <12，则累加可得1a n ≤n ＋12，故T n ≤n ＋n (n －1)2×12＝n 2＋3n4.因此原命题成立．14. (2018·宁波期末)已知数列{a n }满足a n ＋1＝⎩⎪⎨⎪⎧a 2n 2a n －2，n 为奇数，2a n －2，n 为偶数，a 1＝a .(1)若a >1，求证：对任意正整数n (n >1)均有a n ≥2；(2)若a ＝3，求证：4n ＋1<a 1＋a 2＋a 3＋…＋a 2n <4n ＋3对任意n ∈N *恒成立．证明 (1)当a >2时，根据g (x )＝2x －2和f (x )＝x 22x －2在[2，＋∞)上均为增函数，从而当a n ≥2时，必有a n ＋1＝f (a n )≥f (2)＝2 或a n ＋1＝g (a n )≥g (2)＝2.当1<a <2时，由于f (x )＝x 22x －2在(1,2]上为减函数，得a 2>2.当a ＝2时，a 2＝a 3＝2，从而a n ＝2恒成立．综上所述，当a >1时，a n ≥2对所有满足n >1的正整数n 均成立． (2)当a ＝3时，一方面，由(1)知a 2k －1＋a 2k >4(k ≥2，k ∈N )．又a 1＋a 2＝3＋94>5，所以a 1＋a 2＋…＋a 2n >4n ＋1.另一方面，a 2k －1＋a 2k ＝a 2k －1＋a 22k －12a 2k －1－2＝3a 22k －1－2a 2k －12(a 2k －1－1)，且a 2k ＋1＝2a 2k －2＝a 22k －1－2a 2k －1＋2a 2k －1－1，令a 2k －1－2＝b k ，则b k ＋1＋2＝(b k ＋1)2＋1b k ＋1，即b k ＋1＝b 2kb k ＋1，且b 1＝1，b 2＝12. 所以a 2k －1＋a 2k ＝3a 22k －1－2a 2k －12(a 2k －1－1)＝3b 2k ＋10b k ＋82(b k ＋1)＝12⎣⎢⎡⎦⎥⎤3(b k ＋1)＋1b k ＋1＋4. 由b k ＋1－b k ＝(b k －b k －1)(b k b k －1＋b k ＋b k －1)(b k ＋1)(b k －1＋1)，且b 2－b 1<0知{b k }为递减数列，且b k >0，所以1b k ＋1<1. 从而a 2k －1＋a 2k ＝12⎣⎢⎡⎦⎥⎤3(b k ＋1)＋1b k ＋1＋4<32b k ＋4.又由b k ＋1b k ＝b k b k ＋1＝1－1b k ＋1≤1－1b 1＋1＝12， 所以b 1＋b 2＋…＋b n <b 11－12＝2，所以a 1＋a 2＋…＋a 2n <32(b 1＋b 2＋…＋b n )＋4n <3＋4n .综上，所证成立．。

2019-2020年高考数学二轮复习专题1 高考客观题常考知识第3讲不等式与线性规划理不等式的解法1.设f(x)=则不等式f(x)<2的解集为( B )(A)(,+∞) (B)(-∞,1)∪[2,)(C)(1,2]∪(,+∞) (D)(1,)解析:原不等式等价于或即或解得2≤x<或x<1.故选B.2.(xx山东卷)若函数f(x)=是奇函数,则使f(x)>3成立的x的取值范围为( C )(A)(-∞,-1) (B)(-1,0)(C)(0,1) (D)(1,+∞)解析:f(-x)==,由f(-x)=-f(x)得=-,即1-a·2x=-2x+a,化简得a·(1+2x)=1+2x,所以a=1.f(x)=.由f(x)>3,得0<x<1,故选C.3.(xx陕西西安市模拟)关于x的不等式x2-2ax-3a2<0(a<0)的解集为(x1,x2),且x2-x1=12,则实数a的值等于.解析:因为关于x的不等式x2-2ax-3a2<0(a<0)的解集为(x1,x2),所以x1+x2=2a,x1·x2=-3a2,又x2-x1=12,(x2-x1)2=(x2+x1)2-4x1·x2,所以144=4a2+12a2=16a2,解得a=±3,因为a<0,所以a=-3.答案:-3简单的线性规划问题4.(xx北京卷)若x,y满足,则z=x+2y的最大值为( D )(A)0 (B)1 (C) (D)2解析:由x,y的约束条件可画出可行域(如图所示),其中A（,）,B(0,1),易知直线x+2y-z=0经过点B(0,1)时,z取最大值2,故选D.5.(xx浙江温州市第二次适应测试)若实数x,y满足不等式组且z=y-2x的最小值等于-2,则实数m的值等于( A )(A)-1 (B)1 (C)-2 (D)2解析:由z=y-2x,得y=2x+z,作出不等式对应的可行域,平移直线y=2x+z,由平移可知当直线y=2x+z经过点A时,直线y=2x+z的截距最小,此时z取得最小值为-2, 即y-2x=-2,由解得即A(1,0),点A也在直线x+y+m=0上,则m=-1.故选A.6.(xx贵州遵义市第二次联考)若则目标函数z=的取值范围是( A )(A)[2,5] (B)[1,5] (C)[,2] (D)[2,6]解析:z==1+2,可理解为求斜率的最值问题,画出可行域如图阴影部分,可知k=在(1,2)点处最大,最大为2;在(2,1)点处最小,最小为,所以z的取值范围为[2,5].故选A.7.(xx河南开封市模拟)设不等式组表示的平面区域为D,若指数函数y=a x的图象上存在区域D上的点,则a的取值范围是.解析:作出区域D的图象,联系指数函数y=a x的图象,能够看出,当图象经过区域的边界点C(2,9)时,a可以取到最大值3,而显然只要a大于1,图象必然经过区域内的点.则a的取值范围是1<a≤3.答案:(1,3]基本不等式的应用8.(xx甘肃省河西五地市高三第一次联考)函数y=a1-x(a>0,a≠1)的图象恒过定点A,若点A 在直线mx+ny-1=0(mn>0)上,则+的最小值为( B )(A)3 (B)4 (C)5 (D)6解析:函数y=a1-x(a>0,a≠1)的图象恒过定点A(1,1),又点A在直线mx+ny-1=0(mn>0)上,所以m+n=1,所以+=(m+n)(+)=2++≥2+2=4,当且仅当m=n=时取等号.故选B.9.(xx河南郑州市第一次质量预测)某三棱锥的三视图如图所示,且三个三角形均为直角三角形,则xy的最大值为( C )(A)32 (B)32 (C)64 (D)64解析:设该三棱锥的高为h,由三视图知,两式相减并整理得x2+y2=128.又因为xy≤==64(仅当x=y时取等号).10.(xx广东深圳市第一次调研考试)已知向量a=(-1,1),b=(1,)(x>0,y>0),若a⊥b,则x+4y的最小值为.解析:由a⊥b得-1+=0,+=1,(x+4y)·(+)=5++≥2+5=9.（当且仅当=时取等号）答案:9一、选择题1.(xx四川资阳市三模)已知loa<lob,则下列不等式一定成立的是( A )(A)（）a<()b (B)>(C)ln(a-b)>0 (D)3a-b<1解析:因为y=lox是定义域上的减函数,且loa<lob,所以a>b>0.又因为y=()x是定义域R上的减函数,所以()a<()b;又因为y=x b在(0,+∞)上是增函数,所以（）b<（）b;所以（）a<（）b,选项A正确.2.(xx湖南卷)若变量x,y满足约束条件则z=3x-y的最小值为( A )(A)-7 (B)-1 (C)1 (D)2解析:画出可行域如图所示.当直线y=3x-z过点C(-2,1)时,z取最小值,故z min=3×(-2)-1=-7.故选A.3.(xx广西柳州市、北海市、钦州市1月份模拟)设变量x,y满足约束条件则z=2x×的最小值为( B )(A) (B) (C) (D)解析:可得z=2x-2y,设m=x-2y,不等式组表示的平面区域如图阴影部分,平移直线l:y=x,由图象可知直线l经过点A时,其截距最大,m最小,z最小,解方程组得A(2,2),则z最小=.4.(xx江西南昌市第一次模拟)已知实数x,y满足若目标函数z=2x+y的最大值与最小值的差为2,则实数m的值为( C )(A)4 (B)3 (C)2 (D)-解析:作出可行域如图,根据目标函数的几何意义可转化为直线y=-2x+z的截距,可知在N点z取最小值,在M点z取最大值.因为N(m-1,m),M(4-m,m),所以z M-z N=2(4-m)+m-2(m-1)-m=10-4m=2,所以m=2.5.(xx甘肃省河西五地市高三第一次联考)已知集合{(x,y)|}表示的平面区域为Ω,若在区域Ω内任取一点P(x,y),则点P的坐标满足不等式x2+y2≤2的概率为( D )(A) (B) (C) (D)解析:作出不等式组对应的平面区域如图,则对应的区域为△AOB.由解得即B(4,-4).由解得即A（,）.直线2x+y-4=0与x轴的交点坐标为(2,0),则△OAB的面积S=×2×+×2×4=.点P的坐标满足不等式x2+y2≤2区域面积S=×π×()2=,由几何概型的概率公式得点P的坐标满足不等式x2+y2≤2的概率为=.故选D.6.(xx陕西卷)某企业生产甲、乙两种产品均需用A,B两种原料,已知生产1吨每种产品所需原料及每天原料的可用限额如表所示,如果生产1吨甲、乙产品可获利润分别为3万元、4万元,则该企业每天可获得最大利润为( D )甲乙原料限额A(吨) 3 2 12B(吨) 1 2 8解析:设该企业每天生产甲产品x吨,乙产品y吨,每天获得的利润为z万元,则有z=3x+4y,由题意得x,y满足不等式组表示的可行域是以O(0,0),A(4,0),B(2,3),C(0,4)为顶点的四边形及其内部.根据线性规划的有关知识,知当直线3x+4y-z=0过点B(2,3)时,z取最大值18,故该企业每天可获得最大利润为18万元.故选D.7.设f(x)=ln x,0<a<b,若p=f(),q=f(),r=[f(a)+f(b)],则下列关系式中正确的是( C )(A)q=r<p (B)q=r>p(C)p=r<q (D)p=r>q解析:由题意得p=ln ,q=ln ,r=(ln a+ln b)=ln =p,因为0<a<b,所以>,所以ln >ln ,所以p=r<q.故选C.8.(xx四川南充市第一次高考适应性考试)若目标函数z=ax+by(a>0,b>0)满足约束条件且最大值为40,则+的最小值为( B )(A) (B) (C)1 (D)4解析:不等式表示的平面区域为如图阴影部分,当直线z=ax+by(a>0,b>0)过直线x-y+2=0与直线2x-y-6=0的交点(8,10)时,目标函数z=ax+by(a>0,b>0)取得最大值40,即8a+10b=40,即4a+5b=20,而+=(+)=+(+)≥+1=.故选B.9.(xx山东卷)已知x,y满足约束条件当目标函数z=ax+by(a>0,b>0)在该约束条件下取到最小值2时, a2+b2的最小值为( B )(A)5 (B)4 (C) (D)2解析:不等式组表示的平面区域如图中阴影部分所示,根据目标函数的几何意义可知,目标函数在点A(2,1)处取得最小值,故2a+b=2.法一将2a+b=2两边分别平方得4a2+b2+4ab=20,而4ab=2×a×2b≤a2+4b2,当且仅当a=2b, 即a=,b=时取等号.所以20≤4a2+b2+a2+4b2=5(a2+b2),所以a2+b2≥4,即a2+b2的最小值为4.故选B.法二将2a+b=2看作平面直角坐标系aOb中的直线,则a2+b2的几何意义是直线上的点与坐标原点距离的平方,故其最小值为坐标原点到直线2a+b=2距离的平方,即()2=4.故选B.10.(xx重庆卷)若不等式组表示的平面区域为三角形,且其面积等于,则m的值为( B )(A)-3 (B)1 (C) (D)3解析:作出不等式组表示的平面区域如图中阴影部分所示,由图可知,要使不等式组表示的平面区域为三角形,则m>-1.由解得即A(1-m,1+m).由解得即B(-m,+m).因为S△ABC=S△ADC-S△BDC=(2+2m)[(1+m)-(+m)]=(m+1)2=,所以m=1或m=-3(舍去),故选B.11.(xx四川宜宾市二诊)已知集合A={x∈R|x4+mx-2=0},满足a∈A的所有点M(a,)均在直线y=x的同侧,则实数m的取值范围是( A )(A)(-∞,-)∪(,+∞)(B)(-,-1)∪(1,)(C)(-5,-)∪(,6)(D)(-∞,-6)∪(6,+∞)解析:因为集合A={x∈R|x4+mx-2=0},所以方程的根显然x≠0,原方程等价于x3+m=,原方程的实根是曲线y=x3+m与曲线y=的交点的横坐标,而曲线y=x3+m是由曲线y=x3向上或向下平移|m|个单位而得到的,若交点(x i,)(i=1,2)均在直线y=x的同侧,因直线y=x与y=交点为(-,-),(,);所以结合图象可得或解得m>或m<-.故选A.12.已知函数f(x)=x+sin x(x∈R),且f(y2-2y+3)+f(x2-4x+1)≤0,则当y≥1时,的取值范围是( A )(A)[,] (B)[0,] (C)[,] (D)[0,]解析:因为f(-x)=-x+sin(-x)=-f(x),且f′(x)=1+cos x≥0,所以函数f(x)为奇函数,且在R上是增函数.所以由f(y2-2y+3)+f(x2-4x+1)≤0,得f(y2-2y+3)≤f(-x2+4x-1),所以y2-2y+3≤-x2+4x-1,即(x-2)2+(y-1)2≤1,其表示圆(x-2)2+(y-1)2=1及其内部.表示满足的点P与定点A(-1,0)连线的斜率.结合图形分析可知,直线AC的斜率=最小,切线AB的斜率tan∠BAX=tan 2∠PAX===最大.故选A.二、填空题13.(xx江苏卷)不等式<4的解集为.解析:不等式<4可转化为<22,由指数函数y=2x为增函数知x2-x<2,解得-1<x<2,故所求解集为(-1,2).答案:(-1,2)14.(xx新课标全国卷Ⅱ)已知偶函数f(x)在[0,+∞)单调递减,f(2)=0.若f(x-1)>0,则x的取值范围是.解析:由题意,得函数f(x)的草图如图所示.因为f(x-1)>0,所以|x-1|<2,所以-2<x-1<2,所以-1<x<3.答案:(-1,3)15.(xx合肥八中段考)若正数a,b满足a+2b=3,且使不等式+-m>0恒成立,则实数m的取值范围是.解析:不等式+-m>0恒成立,即3(+)>3m恒成立.又正数a,b满足a+2b=3,(a+2b)(+)=+++2≥,当且仅当a=b=1时取“=”,所以实数m的取值范围是(-∞,).答案:(-∞,)16.(xx浙江卷)已知函数f(x)=则f(f(-3))= ,f(x)的最小值是.解析:因为-3<1,所以f(-3)=lg[(-3)2+1]=lg 10=1,所以f(f(-3))=f(1)=1+-3=0.当x≥1时,f(x)=x+-3≥2-3(当且仅当x=时,取“=”),当x<1时,x2+1≥1,所以f(x)=lg(x2+1)≥0,又因为2-3<0,所以f(x)min=2-3.答案:0 2-3。

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专题探究课三高考中数列不等式证明的热点题型高考导航 1.数列中不等式的证明是浙江高考数学试题的压轴题；2.主要考查数学归纳法、放缩法、反证法等数列不等式的证明方法,以及不等式的性质；3。

重点考查学生逻辑推理能力和创新意识．热点一数学归纳法证明数列不等式(规范解答)数学归纳法是解决和正整数有关命题的证明方法，可以借助递推公式，证明由特殊到一般的结论成立问题．因此，可以在数列不等式的证明中大显身手．【例1】（满分15分）(2018·绍兴检测）已知数列{a n}满足，a1＝1,a n＝错误!－错误!。

（1)求证：错误!≤a n≤1;(2）求证：|a n＋1－a n｜≤错误!;（3)求证:|a2n－a n｜≤错误!。

满分解答证明（1)由已知得a n＋1＝错误!,又a1＝1，则a2＝23，a3＝错误!,a4＝错误!,猜想错误!≤a n≤1。

2分(得分点1)下面用数学归纳法证明．①当n＝1时,命题显然成立；②假设n＝k时，有错误!≤a k≤1成立，则当n＝k＋1时，a k＋1＝错误!≤错误!＜1,a k＋1＝错误!≥错误!＝错误!，即当n＝k＋1时也成立，所以对任意n∈N＊，都有错误!≤a n≤1。

第3讲 数列不等式的证明问题(选用)高考定位 1.数列中不等式的证明是浙江高考数学试题的压轴题；2.主要考查数学归纳法、放缩法、反证法等数列不等式的证明方法，以及不等式的性质；3.重点考查学生逻辑推理能力和创新意识.真 题 感 悟(2017·浙江卷)已知数列{x n }满足：x 1＝1，x n ＝x n ＋1＋ln(1＋x n ＋1)(n ∈N *). 证明：当n ∈N *时， (1)0＜x n ＋1＜x n ； (2)2x n ＋1－x n ≤x n x n ＋12；(3)12≤x n ≤12. 证明 (1)用数学归纳法证明：x n ＞0. 当n ＝1时，x 1＝1＞0.假设n ＝k (k ≥1，k ∈N *)时，x k ＞0，那么n ＝k ＋1时，若x k ＋1≤0，则0＜x k ＝x k ＋1＋ln(1＋x k ＋1)≤0，矛盾，故x k ＋1＞0， 因此x n ＞0(n ∈N *).所以x n ＝x n ＋1＋ln(1＋x n ＋1)＞x n ＋1， 因此0＜x n ＋1＜x n (x ∈N *). (2)由x n ＝x n ＋1＋ln(1＋x n ＋1)得，x n x n ＋1－4x n ＋1＋2x n ＝x 2n ＋1－2x n ＋1＋(x n ＋1＋2)ln(1＋x n ＋1).记函数f (x )＝x 2－2x ＋(x ＋2)ln(1＋x )(x ≥0). f ′(x )＝2x 2＋x x ＋1＋ln ()1＋x ＞0(x ＞0)，函数f (x )在[0，＋∞)上单调递增，所以f (x )≥f (0)＝0， 因此x 2n ＋1－2x n ＋1＋(x n ＋1＋2)ln(1＋x n ＋1)＝f (x n ＋1)≥0， 故2x n ＋1－x n ≤x n x n ＋12(n ∈N *).(3)因为x n ＝x n ＋1＋ln(1＋x n ＋1)≤x n ＋1＋x n ＋1＝2x n ＋1， 所以x n ≥12x n －1≥122x n －2≥…≥12n －1x 1＝12n －1.故x n ≥12n －1.由x n x n ＋12≥2x n ＋1－x n 得1x n ＋1－12≥2⎝ ⎛⎭⎪⎫1x n －12＞0， 所以1x n －12≥2⎝ ⎛⎭⎪⎫1x n －1－12≥…≥2n －1⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 1－12＝2n －2， 故x n ≤12n －2.综上，12n －1≤x n ≤12n －2(n ∈N *).考 点 整 合1.数学归纳法证明一个与正整数n 有关的命题，可按下列步骤进行： (1)(归纳奠基)证明当n 取第一个值n 0(n 0∈N *)时命题成立；(2)(归纳递推)假设n ＝k (k ≥n 0，k ∈N *)时命题成立，证明当n ＝k ＋1时命题也成立. 只要完成这两个步骤，就可以断定命题对从n 0开始的所有正整数n 都成立. 2.反证法一般地，由证明p q 转向证明：綈q r … t ，t 与假设矛盾，或与某个真命题矛盾，从而判定綈q 为假，推出q 为真的方法，叫做反证法. 3.放缩法放缩法是利用不等式的传递性，证明不等式的方法，要证A <B ，可先将A 放大到C ，然后只需证明C <B 即可.热点一 数学归纳法证明数列不等式【例1】 (2017·金丽衢联考)设数列{a n }满足：a 1＝a ，a n ＋1＝2a n a 2n ＋1(a >0且a ≠1，n ∈N *). (1)证明：当n ≥2时，a n <a n ＋1<1；(2)若b ∈(a 2，1)，求证：当整数k ≥（b －a 2）（b ＋1）a 2（1－b ）＋1时，a k ＋1>b .证明 (1)由a n ＋1＝2a na 2n ＋1知，a n 与a 1的符号相同， 而a 1＝a >0，所以a n >0，所以a n ＋1＝2a n ＋1a n≤1，当且仅当a n ＝1时，a n ＋1＝1，下面用数学归纳法证明： ①因为a >0且a ≠1，所以a 2<1，a 3a 2＝2a 22＋1>1，即有a 2<a 3<1； ②假设当n ＝k (k ≥2，k ∈N *)时，有a k <a k ＋1<1， 则a k ＋2＝2a k ＋1a 2k ＋1＋1＝2a k ＋1＋1a k ＋1<1，且a k ＋2a k ＋1＝2a 2k ＋1＋1>1，即a k ＋1<a k ＋2<1. 综上，对任意n ≥2，均有a n <a n ＋1<1成立.(2)若a k ≥b ，则由(1)知当k ≥2时，1>a k ＋1>a k ≥b ；若a k <b ，因为0<x <1及二项式定理知(1＋x )n ＝1＋C 1n x ＋…＋C n n x n≥1＋nx ， 而a 2k ＋1<b 2＋1<b ＋1，且a 2<a 3<…<a k <b <1， 所以a k ＋1＝a 2·a 3a 2·a 4a 3·…·a k ＋1a k＝a 2·2k －1（1＋a 22）（1＋a 23）…（1＋a 2k ）>a 2⎝ ⎛⎭⎪⎫21＋b 2k －1> a 2⎝ ⎛⎭⎪⎫21＋b k －1＝a 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋1－b 1＋b k －1≥a 2⎣⎢⎡⎦⎥⎤1＋1－b 1＋b （k －1）. 因为k ≥（b －a 2）（b ＋1）a 2（1－b ）＋1，所以1－b 1＋b (k －1)＋1≥b －a 2a 2＋1＝b a 2，所以 a k ＋1>b .探究提高 数学归纳法是解决和正整数有关命题的证明方法，可以借助递推公式，证明由特殊到一般的结论成立问题.因此，可以在数列不等式的证明中大显身手.在本例中，(1)首先根据条件等式的结构特征推出a n >0，然后用数学归纳法证明即可；(2)首先由(1)知当k ≥2时，1>a k ＋1>a k ≥b ，然后利用数列的递推公式证明即可. 热点二 反证法证明数列不等式【例2】 (2018·温州调考)已知数列{a n }满足：a n >0，a n ＋1＋1a n<2(n ∈N *).(1)求证：a n ＋2<a n ＋1<2(n ∈N *)； (2)求证：a n >1(n ∈N *). 证明 (1)由a n >0，a n ＋1＋1a n<2，得a n ＋1<2－1a n<2.因为2>a n ＋2＋1a n ＋1>2a n ＋2a n ＋1(由题知a n ＋1≠a n ＋2)， 所以a n ＋2<a n ＋1<2.(2)法一 假设存在a N ≤1(N ≥1，N ∈N *)， 由(1)可得当n >N 时，a n ≤a N ＋1<1. 根据a n ＋1－1<1－1a n ＝a n －1a n<0，而a n <1，所以1a n ＋1－1>a n a n －1＝1＋1a n －1，于是1a N ＋2－1>1＋1a N ＋1－1，……1a N ＋n －1>1＋1a N ＋n －1－1.累加可得1a N ＋n －1>n －1＋1a N ＋1－1.(*)由假设可得a N ＋n －1<0， 而当n >－1a N ＋1－1＋1时，显然有n －1＋1a N ＋1－1>0，因此有1a N ＋n －1<n －1＋1a N ＋1－1，这显然与(*)矛盾. 所以a n >1(n ∈N *).法二 假设存在a N ≤1(N ≥1，N ∈N *)， 由(1)可得当n >N 时，0<a n ≤a N ＋1<1. 根据a n ＋1－1<1－1a n ＝a n －1a n<0，而a n <1，所以11－a n ＋1<a n 1－a n ，所以1－a n ＋11－a n >1a n ≥1a N ＋1>1.于是1－a n >(1－a n －1)⎝ ⎛⎭⎪⎫1a N ＋1，1－a n －1>(1－a n －2)⎝ ⎛⎭⎪⎫1a N ＋1，……1－a N ＋2>(1－a N ＋1)⎝⎛⎭⎪⎫1a N ＋1.累乘可得1－a n >(1－a N ＋1)⎝ ⎛⎭⎪⎫1a N ＋1n －N －1，(*)由(1)可得1－a n <1， 而当n >log1a N ＋1⎝ ⎛⎭⎪⎫11－a N ＋1＋N ＋1时， 则有(1－a N ＋1)⎝ ⎛⎭⎪⎫1a N ＋1n －N －1>1，这显然与(*)矛盾.所以a n >1(n ∈N *).探究提高 数列不等式需要对数列的范围及变化趋势进行探究，而条件又少，因此，反证法就成为解决这类问题的利器.在本例中，(1)首先根据已知不等式由a n ＋1＜2－1a n<2证明不等式的右边，再根据已知不等式利用基本不等式，可证明不等式的左边；(2)考虑反证法，即假设存在a N ≤1，利用条件和(1)，并结合放缩法逐步推出矛盾.进而证明不等式成立. 热点三 放缩法证明数列不等式 [考法1] 放缩为等比数列【例3－1】 (2018·宁波调研)已知数列{a n }满足a 1＝25，a n ＋1＝2a n 3－a n ，n ∈N *.(1)求a 2；(2)求⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 的通项公式；(3)设{a n }的前n 项的和为S n ，求证：65⎝ ⎛⎭⎪⎫1－⎝ ⎛⎭⎪⎫23n ≤S n <2113.(1)解 由条件可知a 2＝2a 13－a 1＝413.(2)解 由a n ＋1＝2a n 3－a n 得1a n ＋1＝32·1a n －12，即1a n ＋1－1＝32⎝ ⎛⎭⎪⎫1a n －1，所以⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n－1是等比数列，又1a 1－1＝32，则1a n －1＝32×⎝ ⎛⎭⎪⎫32n －1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫32n， 所以1a n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫32n＋1. (3)证明 由(2)可得a n ＝1⎝ ⎛⎭⎪⎫32n ＋1≥1⎝ ⎛⎭⎪⎫32n ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫32n －1＝25⎝ ⎛⎭⎪⎫23n －1.所以S n ≥25＋25·⎝ ⎛⎭⎪⎫231＋…＋25·⎝ ⎛⎭⎪⎫23n －1＝65⎝ ⎛⎭⎪⎫1－⎝ ⎛⎭⎪⎫23n ， 故S n ≥65⎝ ⎛⎭⎪⎫1－⎝ ⎛⎭⎪⎫23n 成立.另一方面a n ＝1⎝ ⎛⎭⎪⎫32n ＋1<1⎝ ⎛⎭⎪⎫32n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫23n，所以S n ＝a 1＋a 2＋a 3＋…＋a n <25＋413＋⎝ ⎛⎭⎪⎫233＋⎝ ⎛⎭⎪⎫234＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎫23n＝4665＋89－89·⎝ ⎛⎭⎪⎫23n －2<4665＋89<2113，n ≥3， 又S 1＝25<2113，S 2＝4665<2113，因此S n <2113.所以65⎝ ⎛⎭⎪⎫1－⎝ ⎛⎭⎪⎫23n ≤S n <2113.[考法2] 放缩为裂项求和【例3－2】 (2018·金华联考)已知数列{a n }中，a 1＝3，2a n ＋1＝a 2n －2a n ＋4. (1)证明：a n ＋1>a n ；(2)证明：a n ≥2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫32n －1；(3)设数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 的前n 项和为S n ，求证：1－⎝ ⎛⎭⎪⎫23n ≤S n <1.证明 (1)∵2a n ＋1－2a n ＝a 2n －4a n ＋4＝(a n －2)2≥0，∴a n ＋1≥a n ≥3，∴(a n －2)2>0， ∴a n ＋1>a n .(2)∵2a n ＋1－4＝a 2n －2a n ＝a n (a n －2)， ∴a n ＋1－2a n －2＝a n 2≥32， ∴a n －2≥32(a n －1－2)≥⎝ ⎛⎭⎪⎫322(a n －2－2)≥…≥⎝ ⎛⎭⎪⎫32n －1(a 1－2)＝⎝ ⎛⎭⎪⎫32n －1，∴a n ≥2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫32n －1.(3)∵2(a n ＋1－2)＝a n (a n －2)， ∴12（a n ＋1－2）＝1a n （a n －2）＝12⎝ ⎛⎭⎪⎫1a n －2－1a n ，∴1a n ＋1－2＝1a n －2－1a n ，∴1a n ＝1a n －2－1a n ＋1－2，∴S n ＝1a 1＋1a 2＋…＋1a n＝1a 1－2－1a 2－2＋1a 2－2－1a 3－2＋…＋1a n －2－1a n ＋1－2 ＝1a 1－2－1a n ＋1－2 ＝1－1a n ＋1－2.∵a n ＋1－2≥⎝ ⎛⎭⎪⎫32n ，∴0<1a n ＋1－2≤⎝ ⎛⎭⎪⎫23n， ∴1－⎝ ⎛⎭⎪⎫23n≤S n ＝1－1a n ＋1－2<1. 探究提高 数列中不等式的证明本身就是放缩的结果，在证明过程中，要善于观察数列通项的特点，结合不等式的结构合理地选择放大与缩小，常见的两种放缩方式是：①放缩成等比数列求和形式；②放缩成裂项求和形式.数列、不等式是高中数学的重点内容之一，也是初等数学与高等数学的衔接点之一.命题方式灵活，对学生的数学思维要求较高，具有良好的高考选拔功能.数列中不等式的证明，是浙江省高考数学试题的特色，解决问题方法独特，需要综合运用分析法、放缩法、反证法、数学归纳法、以及构造函数借助导数的工具、不等式的性质等解决问题.1.(2016·浙江卷)设数列{a n }满足|a n －a n ＋12|≤1，n ∈N *.(1)证明：|a n |≥2n －1(|a 1|－2)，n ∈N *；(2)若|a n |≤⎝ ⎛⎭⎪⎫32n，n ∈N *，证明：|a n |≤2，n ∈N *.证明 (1)由⎪⎪⎪⎪⎪⎪a n －a n ＋12≤1得|a n |－12|a n ＋1|≤1， 故|a n |2n －|a n ＋1|2n ＋1≤12n ，n ∈N *， 所以|a 1|21－|a n |2n＝⎝ ⎛⎭⎪⎫|a 1|21－|a 2|22＋⎝ ⎛⎭⎪⎫|a 2|22－|a 3|23＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎫|a n－1|2n －1－|a n |2n ≤121＋122＋…＋12n －1＝1－12n －1＜1，因此|a n |≥2n －1(|a 1|－2).(2)任取n ∈N *，由(1)知，对于任意m ＞n ，|a n |2n －|a m |2m ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫|a n |2n －|a n ＋1|2n ＋1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫|a n ＋1|2n ＋1－|a n ＋2|2n ＋2＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎫|a m－1|2m －1－|a m |2m ≤12n ＋12n ＋1＋…＋12m －1＝12n －1⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12m －n ＜12n －1，故|a n |＜⎝ ⎛⎭⎪⎫12n －1＋|a m |2m ·2n≤⎣⎢⎡⎦⎥⎤12n －1＋12m ·⎝ ⎛⎭⎪⎫32m ·2n ＝2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫34m ·2n .从而对于任意m ＞n ，均有|a n |＜2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫34m·2n.①由m 的任意性得|a n |≤2. 否则，存在n 0∈N *，与①式矛盾.综上，对于任意n ∈N *，均有|a n |≤2. 2.(2018·学军中学月考)已知数列{a n }满足，a 1＝1，a n ＝1a n ＋1－12. (1)求证：23≤a n ≤1；(2)求证：|a n ＋1－a n |≤13；(3)求证：|a 2n －a n |≤1027.证明 (1)用数学归纳法证明. ①当n ＝1时，命题显然成立；②假设n ＝k (k ≥1，k ∈N *)时，有23≤a k ≤1成立，则当n ＝k ＋1时，a k ＋1＝1a k ＋12≤123＋12<1， a k ＋1＝1a k ＋12≥11＋12＝23，即当n ＝k ＋1时也成立，所以对任意n ∈N *，都有23≤a n ≤1.(2)当n ＝1时，|a 2－a 1|＝13，当n ≥2时，∵⎝⎛⎭⎪⎫a n ＋12⎝ ⎛⎭⎪⎫a n －1＋12＝⎝ ⎛⎭⎪⎫a n ＋12·1a n ＝1＋12a n ≥1＋12＝32， ∴|a n ＋1－a n |＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪1a n ＋12－1a n －1＋12 ＝|a n －a n －1|⎝⎛⎭⎪⎫a n ＋12⎝ ⎛⎭⎪⎫a n －1＋12≤23|a n －a n －1|≤…≤⎝ ⎛⎭⎪⎫23n －1|a 2－a 1| ＝13·⎝ ⎛⎭⎪⎫23n －1<13. 综上所述，|a n ＋1－a n |≤13.(3)当n ＝1时，|a 2－a 1|＝13＝927<1027；当n ≥2时，由(2)知 |a 2n －a n |≤|a 2n －a 2n－1|＋|a 2n－1－a 2n－2|＋…＋|a n＋1－a n |≤13⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫232n －2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫232n －3＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎫23n －1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫23n －1－⎝ ⎛⎭⎪⎫232n －1≤23－⎝ ⎛⎭⎪⎫233＝1027. 综上所述，|a 2n －a n |≤1027.3.(2018·浙东北大联盟考试)已知数列{a n }满足a 1＝12，a n ＋1＝a n －a 2nn （n ＋1），数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n ＋1a n 的前n 项和为S n .证明：当n ∈N *时， (1)0<a n ＋1<a n ； (2)a n ≤n3n －1；(3)S n >n －12.证明 (1)由于a n ＋1－a n ＝－a 2nn （n ＋1）≤0，则a n ＋1≤a n .若a n ＋1＝a n ，则a n ＝0，与a 1＝12矛盾，故a n ≠0，从而a n ＋1<a n ，a 1＝12>a 2>a 3>…>a n .又a n ＋1a n ＝1－a n n （n ＋1）≥1－12n （n ＋1）>0， 则a n ＋1与a n 同号.又a 1＝12>0，则a n ＋1>0，故0<a n ＋1<a n .(2)由于0<a n ＋1<a n ，则a n ＋1＝a n －a 2nn （n ＋1）<a n －a n a n ＋1n （n ＋1），即1a n －1a n ＋1<－1n （n ＋1）＝1n ＋1－1n，1a n ＋1－1a n >1n －1n ＋1. 当n ≥2时，1a n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1a n －1a n －1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1a n －1－1a n －2＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 2－1a 1＋1a 1>1n －1－1n ＋1n －2－1n －1＋…＋1－12＋1a 1＝3－1n ＝3n －1n >0，从而a n <n3n －1. 当n ＝1时，a 1＝12＝13×1－1，从而a n ≤n 3n －1.(3)由a n ＋1a n ＝1－a n n （n ＋1）≥1－a 1n （n ＋1）＝1－12⎝ ⎛⎭⎪⎫1n －1n ＋1(当且仅当n ＝1时，取等号)， 得S n ＝a 2a 1＋a 3a 2＋…＋a n ＋1a n ≥n －12⎝ ⎛⎭⎪⎫1－1n ＋1>n －12. 4.(2017·杭州质量检测)已知数列{a n }的各项均为非负数，其前n 项和为S n ，且对任意的n ∈N *，都有a n ＋1≤a n ＋a n ＋22.(1)若a 1＝1，a 505＝2 017，求a 6的最大值；(2)若对任意n ∈N *，都有S n ≤1，求证：0≤a n －a n ＋1≤2n （n ＋1）. (1)解 由题意知a n ＋1－a n ≤a n ＋2－a n ＋1， 设d i ＝a i ＋1－a i (i ＝1，2，…，504)， 则d 1≤d 2≤d 3≤…≤d 504，且d 1＋d 2＋d 3＋…＋d 504＝a 505－a 1＝2 016. ∵d 1＋d 2＋…＋d 55≤d 6＋d 7＋…＋d 504499＝2 016－（d 1＋d 2＋…＋d 5）499， ∴d 1＋d 2＋…＋d 5≤20，∴a 6＝a 1＋(d 1＋d 2＋…＋d 5)≤21，a 6的最大值为21.(2)证明 若存在k ∈N *，使得a k <a k ＋1， 则由a n ＋1≤a n ＋a n ＋22，得a k ＋1≤a k －a k ＋1＋a k ＋2＜a k ＋2，因此，从第k 项a k 开始，数列{a n }严格递增， 故a 1＋a 2＋…＋a n ≥a k ＋a k ＋1＋…＋a n ≥(n －k ＋1)a k . 对于固定的k ，当n 足够大时，必有a 1＋a 2＋…＋a n ＞1，与题设矛盾，∴{a n }不可能递增，即只能a n －a n ＋1≥0.令b k ＝a k －a k ＋1(k ∈N *)，由a k －a k ＋1≥a k ＋1－a k ＋2得b k ≥b k ＋1，b k ≥0， 故1≥a 1＋a 2＋…＋a n ＝(b 1＋a 2)＋a 2＋…＋a n ＝b 1＋2(b 2＋a 3)＋a 3＋…＋a n ＝…＝b 1＋2b 2＋…＋nb n ＋na n ＋1≥(1＋2＋…＋n )b n ＝n （n ＋1）2b n ， ∴b n ≤2n （n ＋1），综上，对一切n ∈N *，都有0≤a n －a n ＋1≤2n （n ＋1）.。

第3讲数列的综合问题数列不等式的证明[核心提炼]数列不等式的证明问题能有效地观察学生综合运用数列与不等式知识解决问题的能 力．与数列有关的不等式除利用数学归纳法证明外，还可以借助以下方法：若所证数列不等式可以转变成函数，可借助函数的单调性证明；若所证数列不等式两边均是整式多项式，可以借助比较法；若所证数列可以乞降，且所证不等式与和式有关，可先求出其和，再借助放缩法证明．[典型例题]已知数列{x n }满足：x 1＝1，x n ＝x n ＋1＋ln(1＋x n ＋1)(n ∈N *)．证明：当 n ∈N *时， (1)0<x n ＋1 <x n ；nn ＋1；(2)2x n ＋1－x n ≤211(3) 2n －1≤x n ≤2n －2.【证明】(1)用数学归纳法证明：x n >0. 当n ＝1时，x 1＝1>0. 假设n ＝k 时，x k >0，那么n ＝k ＋1时，若x k ＋1≤0时，则0<x k ＝x k ＋1＋ln(1 ＋x k ＋1)≤0，矛盾，故x k ＋1>0.所以x n >0(n ∈N *)．所以x n ＝x n ＋1＋ln(1 ＋x n ＋1)>x n ＋1.所以0<x n ＋1n*<x (n ∈N)．(2) 由x n ＝x n ＋1＋ln(1＋x n ＋1)得，2＋2)ln(1 ＋x n ＋1)．x n x n ＋1－4x n ＋1＋2x n ＝x n ＋1－2x n ＋1＋(x n ＋1记函数f (x )＝x2－2x ＋(x ＋2)ln(1＋x )(x ≥0)，2x 2＋xf ′(x )＝x ＋1 ＋ln(1＋x )>0(x >0)，函数 所以 所以f (x )在[0，＋∞)上单调递加， f (x )≥f (0)＝0，x 2 －2n ＋1＋(x n ＋1＋2)ln(1 ＋ n ＋1)＝ (x n ＋1)≥0，n ＋1xx f故2x n ＋1－x n ≤x n x n＋1(n ∈N *)．2(3)因为x n ＝x n ＋1＋ln(1＋x n ＋1)≤x n ＋1＋x n ＋1＝2x n ＋1，1所以x n ≥2n －1.x n x n ＋11 1 1 1xxx n ＋12x n22所以1111 n －111 ＝2n －2－≥2－2 ≥≥2x 1－，x n 2 x n －121故x n ≤n －2.2综上，21 21 *≤x ≤(n ∈N)．n －1nn －2证明数列不等式常用的四种方法 (1) 构造函数，结合数列的单调性证明．(2) 若待证不等式的两边均为关于n 的整式多项式，常用作差比较法证明数列不等式． (3) 与数列前n 项和有关的不等式的证明方法主要有两种：一是若数列的通项可以直接乞降，则先乞降后，再依据和的性质证明不等式；二是若数列的通项不行以直接乞降，则先放缩后再乞降证明．(4) 当待证不等式随n 的变化表现的规律较明显，且初始值n 0易于确准时，用数学归纳法 证明．[ 对点训练]．设数列 nn≤， ∈ *1 ＋1{a }21 nN.n ≥2 n －11*；(1)证明：|a | (| a | －2)，n ∈N3n**(2)若|a n |≤2，n ∈N ，证明：|a n |≤2，n ∈N.证明：(1) 由a － a n ＋1 ≤1，得n1 |a n | |a n ＋1|1*，|a n |－|a n ＋1|≤1，故n－n ＋1≤n ，n ∈N22221 n| a 1|| a 2|| a 2||3||a n －1|| a n |111|a ||a |－＋＝a ＋＋－≤ 222＝21a22222n －12n2＋＋＜1n312n －11，所以|a n |≥2n －1(|a 1|－2)．(2) 任取n ∈N *，由(1)知，关于任意m ＞n ， |a | |a | |a | |a | |a ||a | nmnn ＋1n ＋1 n ＋22n －2m ＝ 2n －2n ＋1 ＋2n ＋1 － 2n ＋2＋＋|a m －1| － |a m | 1 11 12m －12m≤2n ＋2n ＋1＋＋2m －1＜2n －1，1 |a mnmn11 3 n＜n －1＋ m·2≤·2故|a |222 n －1 m2＋ 2·3mn＝2＋4·2.3mn 从而关于任意 m ＞n ，均有|a n |＜2＋4 ·2 .①由 的任意性得| n |≤2.ma－23m 03*|an |00不然，存在n ∈N，有|an |＞2，取正整数m ＞log32 0且m ＞n ，则2n ·4＜2n ·44|a |－2log3 n0n04 2＝|an 0|－2，与①式矛盾，综上，关于任意 n ∈N *，均有|a n |≤2.2．已知数列{n满足， 1＝1，n11a aaa n ＋1 22(1) 求证：3≤a n ≤1；nn1(2)求证：|a＋1－a |≤3.126142证明：(1)由已知得a n ＋1＝1，计算a 2＝3，a 3＝7，a 4＝19，猜想3≤a n ≤1.a n ＋2下边用数学归纳法证明．①当n ＝1时，命题明显成立；2 1 11＜1，②假设n ＝k 时，有3≤a n ≤1成立，则当n ＝k ＋1时，a k ＋1＝1≤2a k ＋2 ＋ 23 11 2n ＝k ＋1时也成立，a k ＋1＝≥1 ＝，即当1 3a k ＋2 1＋2*2所以对任意n ∈N ，都有≤a n ≤1.1(2) 当n ＝1时，|a 1－a 2|＝，3当n ≥2时，因为11 1 1＋ 1 ≥1 1 3(a n ＋)(a n －1＋)＝(a n ＋)· a ＝1 2 ＋ ＝，22 22 2nn1 1－1nn＝1所以|a＋1－a|a ＋ 2an n －1|a －a|2＝nn － 1≤3|a n－an－1|11（a n ＋2）（a n －1＋2）2n －112n －11≤≤3 |a 2－a 1|＝3·3<3.1综上知，|a n ＋1－a n |≤.3数列中的交汇创新问题[核心提炼]数列在中学教材中既有相对独立性，又有较强的综合性，很多数列问题一般转变成特别数列求解，一些题目常与函数、向量、三角函数、分析几何、不等式等知识交汇结合，观察数列的基本运算与应用．[典型例题](1)(2018 ·高考浙江卷)已知a1， 2，3， 4成等比数列，且1＋2＋3＋ 4＝ln(a 1aa aaaa a＋a ＋a )．若a >1，则( )231A ．a <a ，a <aB ．a >a ，a <a132413 24C ．1 < 3， 2>4D ．1 > 3， 2>4a a a aa a a a(2)已知{x n }是各项均为正数的等比数列，且 x 1＋x 2＝3，x 3－x 2＝2.①求数列{x n }的通项公式；②如图，在平面直角坐标系xOy 中，挨次连接点1(x 1,1)，2( x 2,2)，， n ＋1(x n ＋1,n ＋1)P PP获取折线P 1 P 2P n ＋1，求由该折线与直线 y ＝0，x ＝x 1，x ＝x n ＋1所围成的地域的面积T n .【解】 (1)选B.法一：因为ln x ≤ －1( x >0)，所以 1＋2 ＋3＋ 4＝ln( 1＋2＋3)≤ 1xaaaaaaa a ＋2＋ 3－1，所以a 4≤－1，又1>1，所以等比数列的公比q <0.若 q ≤－1，则a1＋ 2＋ 3＋ 4aaaaaa＝a 12a 1＋a 2＋ a 3≥a 1>1，所以ln(a 1＋a 2＋a 3)>0，与ln( a 1 ＋a 2 ＋a 3)＝a 1(1＋q )(1＋q )≤0，而＋2 ＋ 3＋ 4≤0矛盾，a a a2 2，所以－1<q<0，所以a1－a3＝a1(1－q)>0 ，a2－a4＝a1q(1－q)<0所以1> 3≥1，2<4，应选B.aa a aa法二：因为x 1 2 3 4 1 2 3e ≥x＋1，a＋a＋a＋a＝ln(a＋a＋a)，所以e a1＋a2＋a3＋a4＝a1＋a2＋a3≥a1＋a2＋a3＋a4＋1，则a4 ≤－1，又a1>1，所以等比数列的公比<0.q若q≤－1，则a1＋a2＋a3＋a4＝a1(1＋q)(1＋q2)≤0，而a1＋a2＋a3≥a1>1，所以ln(a1＋a2＋a3)>0，与ln(a1＋a2＋a3)＝a1＋a2＋a3＋a4≤0矛盾，所以－1<q<0，所以a1－a3＝a1(1－q2)>0，a2－a4＝a1q(1－q2)<0，所以a1>a3，a2<a4，应选B.(2)①设数列{x n}的公比为q，由已知q＞0.x1＋x1q＝3，由题意得x1q2－x1q＝2.所以3q2－5q－2＝0.因为q＞0，所以q＝2，x1＝1，所以数列{x n}的通项公式为n－1 x n＝2.②过P，P，，P 向x轴作垂线，垂足分别为Q，Q，，Q.1 2 n＋1 12 n＋1由①得x n＋1 n n－1 n－1－x n＝2－ 2 ＝2，记梯形P n P n ＋1Q n＋1Q n的面积为b n，由题意得b n＝（n＋n＋1）×2n－1＝(2n＋1)×2n－2，2所以T n＝b1＋b2＋＋b n－101n－3n－2＝3×2＋5×2＋7×2＋＋(2n－1)×2＋(2n＋1)×2.(i)又2T n＝3×20＋5×21＋7×22＋＋(2n－1)×2n－2＋(2n＋1)×2n－1.(ii)－1 2 n－1 n－13 2（1－2n－1）(i)－(ii)得－T n＝3×2＋(2＋2＋＋2)－(2n＋1) ×2＝2＋1－2 －(2n＋1)×2n－1.（2n－1）×2n＋1所以T＝.n 2数列与函数的综合问题主要有两类(1)已知函数条件，解决数列问题，此类问题一般是利用函数的性质、图象研究数列问题；(2)已知数列条件，解决函数问题，解决此类问题一般要充分利用数列的范围、公式、乞降方法等对式子进行化简变形．[对点训练]已知函数f (x )＝2sin(ωx ＋φ)(ω＞0，|φ|＜π)的图象经过点π7π 12，－2，12，2，π7π 且在区间 12，12 上为单调函数．(1) 求ω，φ的值；π n n * n项和S 30. (2)设a ＝nf 3 (n ∈N)，求数列{a }的前30解：(1) 由题可得ωπ＋φ＝2 π，12 k π－27ωππk ∈Z ，12＋φ＝2k π＋2，k ∈Z ，2π解得ω＝2，φ＝2k π－3，k ∈Z ，2π因为|φ|＜π，所以φ＝－ 3.(2)因为 n ＝2 sin 2π － 2π2π 2πa n(∈N *)，数列2sin n －n 3 3 n3 3*的周期为3，前三项挨次为 0， 3，－3，(n ∈N)所以3n －2＋3n －1＋ 3n＝(3－2)×0＋(3 n －1)×3＋3×(－3)＝－3(∈N *)，a a a nnn所以S 30＝(a 1＋a 2＋a 3)＋＋(a 28＋a 29＋a 30)＝－103.数列中的研究性问题[核心提炼]研究性问题是指依据已知条件(或给出的结论)，研究相应结论(或条件)能否存在的一类问题，主要包含结论存在型，结论研究型，条件研究型，综合研究型．[典型例题]已知等差数列{a n }满足：a 1＝2，且a 1，a 2，a 5成等比数列．(1) 求数列{a n }的通项公式；(2)记S n 为数列{a n }的前n 项和，能否存在正整数n ，使得S n >60n ＋800？若存在，求n 的 最小值；若不存在，说明原由．【解】(1)设等差数列{a n }的公差为d ，依题意，2，2＋d ，2＋4d 成等比数列，故有(2 ＋ d )2＝2(2＋4d )，化简得d 2－4d ＝0，解得d ＝0或d ＝4. 当d ＝0时，a n ＝2；当d ＝4时，a n ＝2＋(n －1)·4＝4n －2，从而得数列{a n }的通项公式为 a n ＝2或 a n ＝4n －2.(2) 当a n ＝2时，S n ＝2n .明显2n <60n ＋800， 此时不存在正整数n ，使得S n >60n ＋800成立． 当a n ＝4n －2时，S n ＝n [2＋（4n －2）]＝2n 2.2 令2n 2>60n ＋800，即n 2－30n －400>0，解得n >40或n <－10(舍去)，此时存在正整数n ，使得S n >60n ＋800成立，n 的最小值为41. 综上，当a n ＝2时，不存在满足题意的n ；当a n ＝4n －2时，存在满足题意的n ，其最小值为41.要判断在某些确立条件下的某一数学对象能否存在或某一结论能否成立，“能否存在”的 问题的命题形式有两种：假如存在，找出一个来；假如不存在，需要说明原由．这种问题常用“一定顺推”的方法．[对点训练]数列{a n }满足a 1＝1，a n ＋1＝(n 2＋n －λ)a n (n ＝1，2，)，λ是常数． (1) 当a 2＝－1时，求λ及a 3的值；(2) 数列{a n }能否可能为等差数列？若可能，求出它的通项公式；若不行能，说明原由．解：(1)因为a n ＋1＝(n 2＋n －λ)a n (n ＝1，2，)，且a 1＝1， 所以当a 2＝－1时，得－1＝2－λ，故λ＝3. 从而a 3＝(22＋2－3)×(－1)＝－3.(2) 数列{a n }不行能为等差数列，原由以下：由a 1＝1，a n ＋1＝(n 2＋n －λ)a n ，得a 2＝2－λ，a 3＝(6－λ)·(2－λ)，a 4＝(12－λ)(6 － λ)(2－λ)．若存在λ，使{a n }为等差数列，则a 3－a 2＝a 2－a 1， 即(5－λ)(2－λ)＝1－λ，解得λ＝3.于是a －a ＝1－λ＝－2，a －a ＝(11－λ)(6－λ)(2－λ)＝－24.2143这与{a }为等差数列矛盾，所以，对任意λ，{a }都不行能是等差数列．nn专题增强训练1．(2019·台州市高三期末考试 )在正项数列{n }中，已知1＝1，且满足 a n ＋1＝2 n － 1aaa a ＋1n(n ∈N *)．(1) 求a 2，a 3；3n －1 (2)证明：a n ≥().21*解：(1)因为在正项数列{a n }中，a 1＝1，且满足a n ＋1＝2a n －a n ＋1(n ∈N)，1 3所以a 2＝2×1－1＋1＝2，3 1 13a ＝2×－＝.33＋12523 1－1(2)证明：①当n ＝1时，由已知a 1＝1≥(2)＝1，不等式成立； 3 k －1 ②假设当n ＝k 时，不等式成立，即a k ≥()，21因为f (x )＝2x －x ＋1在(0，＋∞)上是增函数，所以 k ＋1＝2 k － 1≥2(3)k －1－ 1a a a k ＋1 2 （3）k －1＋123 k 1 3 k1＝(2) ＋ 3(2)－ 3k －1＋1（2） ＝( )k ＋1 （3）2k －1＋ 1 （ 3 ）k －132 3 2 32（ 3 ）k －1＋121 3 k3k3 k 9[（2） ＋3][2 ×（2）－3]＝(2) ＋ 3 k －1＋1，（）23 k3因为k ≥1，所以2×( )－3≥2×－3＝0，22k ＋13k，所以a ≥(2) 即当n ＝k ＋1时，不等式也成立． 依据①②知不等式对任何n ∈N *都成立．2．(2019·嘉兴调研)已知n 为各项均为正数的数列 {n }的前 n2＋3n项和，1∈(0，2)，nSa a a a＋ 2＝6S n .(1) 求{a n }的通项公式；(2)设b n ＝ 1*，t ≤4T n 恒成立，务实数 t，数列{b n }的前n 项和为T n ，若对任意的n ∈Na n a n ＋1的最大值．解：(1)当＝1时，由2＋3n ＋2＝6n，得 2 ＋3 1＋2＝61，即 2n11－31＋2＝0.n a a S a a a aa又a 1∈(0，2)，解得a 1＝1.由 a 2a n ＋2＝6n ，可知 2 ＋3n ＋1＋2＝6n ＋1.n＋3n ＋1SaaS两式相减，得a22－a )＝6a ，即(a＋a )(a－a －3)＝0.n ＋1 －a ＋3(an ＋ n ＋n1 nn ＋1n ＋1n 1n因为a n ＞0，可得a n ＋1－a n －3＝0，即a n ＋1－a n ＝3，所以{n}是首项为 1，公差为 3的等差数列，所以a n＝1＋3( n－1)＝3－2.an(2) 由a n ＝3n －2，可得11 b n ＝a n a n ＋1＝（3n －2）（3n ＋1）1 11－3n ＋1，＝33n －2T ＝b ＋b ＋＋bnn121 1 1 111＝31－4＋4－7＋＋3n －2－3n ＋1n＝ 3n ＋1.1因为 n13n 的增大而增大，所以数列{n }是递加数列，n ＝＝－跟着 3n ＋13n ＋13所以t ≤4T n ?tt1t ≤1，所以实数t 的最大值是1.≤T n ? ≤T 1＝ 4 4 41*3．(2019·金华模拟)已知数列{a n }满足a 1＝2，a n ＋1a n ＝2a n ＋1－1(n ∈N)，令b n ＝a n －1.(1) 求数列{b n }的通项公式；a 2n ＋1 7 (2) 令c n ＝a 2n ，求证：c 1＋c 2＋＋c n <n ＋24.解：(1)因为a n ＋1a n ＝2a n ＋1－1(n ∈N *)，b n ＝a n －1，即a n ＝b n ＋1.1 1 所以(b n ＋1＋1)(b n ＋1)＝2(b n ＋1＋1)－1，化为：－ ＝－1，b n ＋1b n所以数列{ 1}是等差数列，首项为－ 2，公差为－1.bn所以 11＝－2－(n －1)＝－1－n ，所以b ＝－.b nnn ＋11n(2) 证明：由(1)可得：a n ＝b n ＋1＝1－n ＋1＝n ＋1.n ＋122n ＋1 2n＋1＋1n＋1） 2a＝（2所以c n ＝ n＝ nna 2n2n 2 2 （2＋2）＋11 1 1＝1＋22n － 2n ＋2，因为n ≥2时，2n ＋2≤2n ＋1－1，1 1 1 1 所以2n － 2n＋2<2n －1－ 2n ＋1－1， 111所以c 1＋c 2＋＋c n <n ＋22－4＋ 1 1 1 7 17222－1－2n ＋1－1＝n ＋24－2（2n ＋1－1）<n ＋24.4．(2019·绍兴市高三教课质量调测2 2)已知数列{a n }满足a n ＞0，a 1＝2，且(n ＋1)a n ＋1 ＝na n＋ a n (n ∈N *)．(1) 证明：a n ＞1；2 a 22 a23a9n(2) 证明：4＋9＋＋n 2＜5(n ≥2)． 证明：(1)由题得( n ＋1)· a 2 ＋1)＝2＋ n －1，n ＋1－(n －n nan a 故(a n ＋1－1)(a n ＋1＋1)(n ＋1)＝(a n －1)(na n ＋n ＋1)，由a n ＞0，n ∈N *，可知(a n ＋1＋1)(n ＋1)＞0，na n ＋n ＋1＞0，所以n ＋1－1与 n －1同号，又1－1＝1＞0，故a n＞1.aaa(2)由(1) 知a＞1，故(n ＋1)a 222n ＝na ＋a ＜(n ＋1)a ，n ＋1nnn所以a＜a ，1＜a ≤2.n ＋1 nn又由题可得a n＝( ＋1)22n ＋1－n ，所以，nanaa 1＝22，a 2 ＝ 22222a 2－a 1 3a 3－2a 2，，a n ＝(n ＋1)·a n ＋1－na n ，2相加得a ＋a ＋＋a ＝(n ＋1)a－4≤2n ，12nn ＋1所以2≤2n ＋422n ＋2n ≥2)，an ＋1n ＋，即 a n ≤n (122 211121a nn 2≤ 2 ＋ 3≤2n －1－n ＋ n －1－＋＋1(n ≥2)．n nn n2a 239当n ＝2时，22＝4＜5.22322319a 2a 3当n ＝3时，22＋32≤4＋32＋33＜4＋3＜5.222a 2a 2a 3a 4n当n ≥4时，4＋9＋16＋＋n 2 1 1 1 1 1 2 1 1 ＜24 ＋＋ ＋ 4＋ ＋ ＋－ 9 16 4 2734211219＝ 1＋9＋8＋4＋27＋12＜5.从而，原命题得证．5．(2019·台州市高考一模)已知数列{a n }满足：a n ＞0，a n ＋1＋1*＜2(n ∈N)．a n(1) *求证：a n ＋2＜a n ＋1＜2(n ∈N)； (2) 求证：a n ＞1(n ∈N *)．1证明：(1)由a n ＞0，a n ＋1＋＜2，a nn ＋1＜2－1a n1n ＋2因为2＞a n ＋2＋≥2，a n ＋1 a n ＋1所以a n ＋2＜a n ＋1＜2.(2) 假设存在a N ≤1(N ≥1，N ∈N *)，由(1)可适合n ＞N 时，a n ≤a N ＋1＜1，1 a n －1依据a n ＋1－1＜1－a n ＝an ＜0，而a n ＜1，1a n 1所以a n ＋1－1＞a n －1＝1＋a n －1.11于是a N ＋2－1＞1＋a N ＋1－1，11a N ＋n －1＞1＋a N ＋n －1－1. 累加可得 1 1N ＋n －1＞n －1＋N ＋1－1(*)，aa由(1)可得a N ＋n －1＜0，而当＞－1＋1时，明显有 n －1＋1＞0，na aNN1 1所以有a N ＋n －1＜n －1＋a N ＋1－1，这明显与(*)矛盾，所以a n ＞1(n ∈N *)．6．(2019·金丽衢十二校高三联考2 3n(－1) ＝(－)已知f (x )＝ax ＋ax ＋ax ＋＋ax ，且fn123nn1)n ·n ，n ＝1，2，3，.(1) 求a 1，a 2，a 3；(2) 求数列{a n }的通项公式；**222 23(3)当k >7且k ∈N 时，证明：对任意n ∈N都有a n ＋1＋a n ＋1＋1＋a n ＋2＋1＋＋a nk －1＋1>2成立．解：(1)由f 1(－1)＝－a 1＝－1得a 1＝1，由f 2(－1)＝－a 1＋a 2＝2，得a 2＝3，又因为f 3(－1)＝－a 1＋a 2－a 3＝－3， 所以a 3＝5.(2) 由题意得：f n (－1)＝－a 1＋a 2－a 3＋＋(－1)n a n ＝(－1)n ·n ，f n －1(－1)＝－a 1＋a 2－a 3＋＋(－1)n －1a n －1＝ (－1)n －1·(n －1)，n ≥2， 两式相减得：(－1)n a n ＝(－1)n ·n －(－1)n －1·(n －1)＝(－1)n (2n －1)， 适合n ≥2时，a ＝2n －1，又a ＝1吻合，所以a*＝2n －1(n ∈N)．n1na n ＋1(3) 证明：令b n ＝2＝n ，则S ＝ 1＋ b 1＋ b1＋＋1＝ 1＋ n1 ＋ 1 ＋＋1 ，b nn ＋1n ＋2bn＋1nnknk －1＋2－1所以2＝ 1 1＋1 1 ＋ 1 1 ＋＋ 11＋＋ ＋＋.(*)S nnk －1 n ＋1nk －2 n ＋2nk －3nk －1n1 11当x >0，y >0时，x ＋y ≥2xy ，x ＋y ≥2xy，11 所以(x ＋y )x ＋y ≥4，1 1 4所以x ＋y ≥x ＋y ，当且仅当x ＝y 时等号成立，上述(*)式中，k >7，n >0，n ＋1，n ＋2，，4 4 4 4 4（ －1） nk －1全为正，所以2S >n ＋nk －1＋n ＋1＋nk －2＋n ＋2＋nk －3＋＋nk －1＋n ＝n ＋nk －1 ，2（k －1）2（k －1） 2所以S > 1> k ＋1 ＝21－k ＋11＋k －n >21－237＋1＝2，得证．27．(2019·宁波市诺丁汉大学附中高三期中考试)已知数列{a n }满足a 1＝3，a n ＋1＝a n ＋2a n ，n ∈N *，设b n ＝log 2(a n ＋1)．(1) 求{a n }的通项公式；1 11(2) 求证：1＋2＋3＋＋b n －1＜n (n ≥2)； (3) 若2 c n ＝n ，求证：c n ＋1n＜3.2≤()bc n解：(1)由2＋2 a n ，则a 22n ＋1＝nn ＋1＋1＝n ＋2n ＋1＝(n ＋1)，a a aa a由a 1＝3，则a n ＞0，两边取对数获取log 2(n ＋1＋1)＝log 2( a n ＋1) 2＝2log 2(n ＋1)，即 n ＋1＝2n .a a bb又b 1＝log 2(a 1＋1)＝2≠0，所以{b n }是以2为公比的等比数列． 即b n ＝2n .又因为b n ＝log 2(a n ＋1)， 所以a n ＝22n －1.1111(2) 证明：用数学归纳法证明：①当n ＝2时，左侧为1＋2＋3＝6＜2＝右侧，此时不等 式成立；②假设当n ＝k (k ≥2，k ∈N *)时，不等式成立，则当n ＝k ＋1 时，左侧＝ 1 1 1 1 11 1 1 1＋ ＋＋＋2 k ＋k ＋ k ＋＋ k ＋1＜k ＋k ＋k ＋12 3 －122 ＋12 －1 22 1111k＋＋2k ＋1－1＜k ＋2k ＋2k ＋＋2k 2个,＜k ＋1＝右侧，所以当n ＝k ＋1时，不等式成立．综上可得：对全部n ∈N *，n ≥2，命题成立． (3) 证明：由2c n ＝b n 得c n ＝n ，c n ＋1 n 1＋n n 1n所以(c n )＝(n )＝(1＋n )，1n 01121第一(1＋n ) ＝C n ＋C n n ＋C n n 2＋＋k1n1C n n k ＋＋C n n n ≥2，其次因为 k 1n （n －1）（n －k ＋1） 111 1k ≥2)，C n k ＝ k＜≤＝－(n k ！nk ！ k （k －1）k －1k1n1121n n n2k1n1n n1 1 1 1 1 1＜ 1＋1＋1－2＋2－3＋＋n －1－n ＝3－n ＜3，当n ＝1时明显成立．所以得证． 1a n －18．数列{a n }满足a 1＝4，a n ＝（－1）n a n －1－2(n ≥2，n ∈N)．(1) 试判断数列1＋（－1）n 能否为等比数列，并说明原由；a n（2n －1）π*4(2)设b n ＝a n sin 2，数列{b n }的前n 项和为T n ，求证：对任意的n ∈N ，T n ＜ 7.解：(1) a ＝a n －1?1（－1）na n －1－2 n 2n＝＝(－1)－，n（－1）an － －2an an －1an －11所以1＋(－1)n ＝2·(－1)n－21＋(－1)n ＝(－2)·（－1）n －1＋1 ，a na n －1所以a na n －11n所以a n＋（－1）为公比是－2的等比数列．1 1(2)证明：a 1 ＋( －1)＝3，由(1)可得1 n 1 1n －1n －1＋(－1)＝＋（－1）·(－2)＝3·(－2)，a na 11所以a n ＝3·（－2）n －1－（－1）n .而sin （2n －1）π＝(－1)n －1，2所以（2n －1）π（－1）n－1n＝ 1，所以b1ba3·（－2）－（－1）3·2 ＋13·2＋121＜n －1，3·2111当n ≥3时，T n ＝b 1＋b 2＋＋b n ＜(b 1＋b 2)＋3·22＋3·23＋＋3·2n －111n －211121－2111474＝4＋7＋ 1 ＜4＋7＋6＝84＜7.1－2因为{b n }为正项数列，所以T 1＜T 2＜T 3＜＜T n ，*4所以n ∈N ，T n ＜7.。

4.数列、不等式1．等差数列的有关概念及运算(1)等差数列的判断方法：定义法a n ＋1－a n ＝d (d 为常数)或a n ＋1－a n ＝a n －a n －1(n ≥2)． (2)等差数列的通项：a n ＝a 1＋(n －1)d 或a n ＝a m ＋(n －m )d . (3)等差数列的前n 项和：S n ＝n （a 1＋a n ）2，S n ＝na 1＋n （n －1）2d .[回扣问题1] 等差数列{a n }的前n 项和为S n ，若a 1＝2，S 3＝12，则a 6等于( ) A ．8 B ．10 C ．12 D ．14答案 C2．等差数列的性质(1)当公差d ≠0时，等差数列的通项公式a n ＝a 1＋(n －1)d ＝dn ＋a 1－d 是关于n 的一次函数，且斜率为公差d ；前n 项和S n ＝na 1＋n （n －1）2d ＝d 2n 2＋(a 1－d2)n 是关于n 的二次函数且常数项为0.(2)若公差d ＞0，则为递增等差数列；若公差d ＜0，则为递减等差数列；若公差d ＝0，则为常数列．(3)当m ＋n ＝p ＋q 时，则有a m ＋a n ＝a p ＋a q ，特别地，当m ＋n ＝2p 时，则有a m ＋a n ＝2a p . (4)S n ，S 2n －S n ，S 3n －S 2n 成等差数列．[回扣问题2] 设等差数列{a n }的前n 项和为S n ，若a 1＝－11，a 4＋a 6＝－6，则当S n 取最小值时，n 等于( ) A ．6 B ．7 C ．8 D ．9答案 A3．等比数列的有关概念及运算 (1)等比数列的判断方法：定义法a n ＋1a n ＝q (q 为常数)，其中q ≠0，a n ≠0或a n ＋1a n ＝a na n －1(n ≥2)． (2)等比数列的通项：a n ＝a 1qn －1或a n ＝a m q n －m.(3)等比数列的前n 项和：当q ＝1时，S n ＝na 1；当q ≠1时，S n ＝a 1（1－q n ）1－q ＝a 1－a n q1－q.(4)等比中项：若a ，A ，b 成等比数列，那么A 叫做a 与b 的等比中项．值得注意的是，不是任何两数都有等比中项，只有同号两数才存在等比中项，且有两个，即为±ab .如已知两个正数a ，b (a ≠b )的等差中项为A ，等比中项为B ，则A 与B 的大小关系为A ＞B . [回扣问题3] 等比数列{a n }中，a 3＝9，前三项和S 3＝27，则公比q 的值为________． 答案 1或－124．等比数列的性质(1)若{a n }，{b n }都是等比数列，则{a n b n }也是等比数列．(2)若数列{a n }为等比数列，则数列{a n }可能为递增数列、递减数列、常数列和摆动数列． (3)等比数列中，当m ＋n ＝p ＋q 时，a m a n ＝a p a q .[回扣问题4] 等比数列{a n }的各项均为正数，且a 4a 5a 6＝8，则log 2a 1＋log 2a 2＋…＋log 2a 9＝( ) A ．9 B ．6 C ．4 D ．3答案 A5．数列求和的常见方法：公式、分组、裂项相消、错位相减、倒序相加．关键找通项结构． (1)分组法求数列的和：如a n ＝2n ＋3n；(2)错位相减法求和：如a n ＝(2n －1)2n；(3)裂项法求和：如求1＋11＋2＋11＋2＋3＋…＋11＋2＋3＋…＋n；(4)倒序相加法求和． [回扣问题5] 若数列{a n }的通项公式为a n ＝2n＋2n －1，则数列{a n }的前n 项和S n 为( ) A ．2n＋n 2－1 B ．2n ＋1＋n 2－1C ．2n ＋1＋n 2－2D ．2n＋n 2－2答案 C6．求数列通项常见方法(1)已知数列的前n 项和S n ，求通项a n ，可利用公式a n ＝⎩⎪⎨⎪⎧S 1（n ＝1），S n －S n －1（n ≥2）.由S n 求a n 时，易忽略n ＝1的情况．(2)形如a n ＋1＝a n ＋f (n )可采用累加求和法，例如{a n }满足a 1＝1，a n ＝a n －1＋2n，求a n ； (3)形如a n ＋1＝ca n ＋d 可采用构造法，例如a 1＝1，a n ＝3a n －1＋2，求a n .(4)归纳法，例如已知数列{a n }的前n 项和为S n ，且S 2n －(a n ＋2)S n ＋1＝0，求S n ，a n . [回扣问题6] 设数列{a n }满足a 1＋3a 2＋32a 3＋…＋3n －1a n ＝n3，则数列{a n }的通项公式为________． 答案 a n ＝13n7．不等式两端同时乘以一个数或同时除以一个数，必须讨论这个数的正负或是否为零．两个不等式相乘时，必须注意同向同正时才能进行． [回扣问题7] 若a ＞b ＞0，c ＜d ＜0，则一定有( ) A.a d ＞b c B.a d ＜b c C.a c ＞b dD.a c ＜b d答案 B8．在求不等式的解集、定义域及值域时，其结果一定要用集合或区间表示，不能直接用不等式表示．[回扣问题8] 已知关于x 的不等式ax 2＋bx ＋c ＜0的解集是{x |x ＜－2，或x ＞－12}，则ax2－bx ＋c ＞0的解集为________．答案 ⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪12＜x ＜29．基本不等式：a ＋b2≥ab (a ，b ＞0)，当且仅当a ＝b 时，“＝”成立． (1)推广：a 2＋b 22≥a ＋b2≥ab ≥21a ＋1b(a ，b ∈R ＋)． (2)用法：已知x ，y 都是正数，则①若积xy 是定值p ，则当x ＝y 时，和x ＋y 有最小值2p ； ②若和x ＋y 是定值s ，则当x ＝y 时，积xy 有最大值14s 2.利用基本不等式求最值时，要注意验证“一正、二定、三相等”的条件． [回扣问题9] (1)已知x ＞1，则x ＋4x －1的最小值为________． (2)已知x ＞0，y ＞0且x ＋y ＝1，且3x ＋4y的最小值是________．答案 (1)5 (2)7＋4 310．解线性规划问题，要注意边界的虚实；注意目标函数中y 的系数的正负．[回扣问题10] 若变量x ，y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧y ≤x ，x ＋y ≤1，y ≥－1，且z ＝2x ＋y 的最大值和最小值分别为m 和n ，则m －n ＝( ) A ．5 B ．6C ．7D ．8答案 B。