【世纪金榜】2016届高三文科数学总复习专项强化训练(三)数列的综合应用
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专项强化训练(三)数列的综合应用一、选择题1.设{a n},{b n}分别为等差数列与等比数列,a1=b1=4,a4=b4=1,则下列结论正确的是( )A.a2>b2B.a3<b3C.a5>b5D.a6>b6【解析】选A.设{a n}的公差为d,{b n}的公比为q,由题可得d=-1,q=,于是a2=3>b2=2,故选A.【加固训练】若数列x,a1,a2,y成等差数列,x,b1,b2,y成等比数列,则的取值范围是.【解析】由等差数列与等比数列的性质得所以==2++.当x,y同号时,+≥2;当x,y异号时,+≤-2.所以的取值范围为(-≦,0]∪[4,+≦).答案:(-≦,0]∪[4,+≦)2.已知数列{a n},{b n}满足a1=1,且a n,a n+1是函数f(x)=x2-b n x+2n的两个零点,则b10等于( )A.24B.32C.48D.64【解析】选D.依题意有a n a n+1=2n,所以a n+1a n+2=2n+1.两式相除得=2,所以a1,a3,a5,…成等比数列,a2,a4,a6,…也成等比数列.而a1=1,a2=2,所以a10=2〃24=32,a11=1〃25=32.又因为a n+a n+1=b n,所以b10=a10+a11=64.3.设{a n}(n∈N*)是等差数列,S n是其前n项的和,且S5<S6,S6=S7>S8,则下列结论错误的是( )A.d<0B.a7=0C.S9>S5D.S6与S7均为S n的最大值【解析】选C.因为{a n}是等差数列,所以S n=n2+n.因为S5<S6,S6=S7>S8,所以S n关于n的二次函数开口向下,对称轴为n=6.5,所以d<0,S6与S7均为S n的最大值,S9<S5,a7=S7-S6=0,故选C.4.(2015·北京模拟)已知函数f(x)=把函数g(x)=f(x)-x的零点按从小到大的顺序排列成一个数列,则该数列的通项公式为( )A.a n=,n∈N*B.a n=n(n-1),n∈N*C.a n=n-1,n∈N*D.a n=2n-2,n∈N*【解析】选C.当x≤0时,g(x)=f(x)-x=2x-1-x是减函数,只有一个零点a1=0;当x>0时,若x=n,n∈N*,则f(n)=f(n-1)+1=…=f(0)+n=n;若x不是整数,则f(x)=f(x-1)+1=…=f(x-[x]-1)+[x]+1,其中[x]代表x的整数部分, 由f(x)=x得f(x-[x]-1)=x-[x]-1,其中-1<x-[x]-1<0,没有这样的x. 所以g(x)=f(x)-x的零点按从小到大的顺序为0,1,2,3,…,通项a n=n-1,故选C.【加固训练】定义:F(x,y)=y x(x>0,y>0),已知数列{a n}满足:a n=(n ∈N*),若对任意正整数n,都有a n≥a k(k∈N*)成立,则a k的值为( ) A. B.2 C.1 D.4【解析】选 A.a n=,==,2n2-(n+1)2=n2-2n-1,只有当n=1,2时,2n2<(n+1)2,当n≥3时,2n2>(n+1)2,即当n≥3时,a n+1>a n,故数列{a n}中的最小项是a1,a2,a3中的较小者,a1=2,a2=1,a3=,故a k的值为.5.气象学院用3.2万元买了一台天文观测仪,已知这台观测仪从启用的第一天起连续使用,第n天的维修保养费为(n∈N*)元,使用它直至报废最合算(所谓报废最合算是指使用的这台仪器的平均耗资最少),一共使用了( )A.600天B.800天C.1000天D.1200天【解析】选B.由第n天的维修保养费为(n∈N*)元,可以得出观测仪的整个耗资费用,由平均费用最少而求得最小值成立时的相应n的值.设一共使用了n天,则使用n天的平均耗资为=++,当且仅当=时取得最小值,此时n=800,故选B. 【方法技巧】建模解数列问题(1)分析题意,将文字语言转化为数学语言,找出相关量之间的关系.(2)构建数学模型,将实际问题抽象成数学问题,明确是等差数列问题、等比数列问题,是求和还是求项,还是其他数学问题.(3)通过建立的关系求出相关量.【加固训练】植树节某班20名同学在一段直线公路一侧植树,每人植一棵,相邻两棵树相距10米,开始时需将树苗集中放置在某一树坑旁边,现将树坑从1到20依次编号,为使各位同学从各自树坑前来领取树苗所走的路程总和最小,树苗可以放置的两个最佳坑位的编号为( ) A.1和20 B.9和10 C.9和11 D.10和11【解析】选D.设树苗放在第i个树坑旁边(如图所示)则各个树坑到第i个树坑的距离的和是S=10(i-1)+10(i-2)+…+10(i-i)+10[(i+1)-i]+…+10(20-i)=10+=10(i2-21i+210).所以当i=10或11时,S有最小值.二、填空题6.(2015·镇江模拟)设曲线y=x n+1(n ∈N *)在点(1,1)处的切线与x 轴的交点的横坐标为x n ,令a n =lg x n ,则a 1+a 2+…+a 99的值为 . 【解析】因为y=x n+1(n ∈N *),所以y ′=(n+1)x n (n ∈N *),所以y ′|x=1=n+1, 所以在点(1,1)处的切线方程为y-1=(n+1)(x-1),即(n+1)x-y-n=0,当y=0时,x=,所以x n =,所以a n =lgx n =lg =lg n-lg(n+1),所以a 1+a 2+…+a 99=(lg1-lg2)+(lg2-lg3)+(lg3-lg4)+…+(lg99-lg100) =lg1-lg100 =-2. 答案:-27.某厂生产微机,原计划第一季度每月增产台数相同,在生产过程中,实际二月份比原计划多生产10台,三月份比原计划多生产25台,这样三个月产量成等比数列,而第三个月的产量比原计划第一季度总产量的一半少10台,则该厂第一季度实际生产微机 台.【解析】原计划第一季度三个月分别生产a 1,a 1+d,a 1+2d 台微机,现在实际上生产了a 1,a 1+d+10,a 1+2d+25台.由题意得211d 20d 5a 1000,a d 70,⎧+-+=⎨=+⎩解得1d 10,a 80,=⎧⎨=⎩故第一季度实际生产微机台数是3a 1+3d+35=305. 答案:3058.数列{a n}的前n项和为S n,若数列{a n}的各项按如下规律排列:,,,,,,,,,,…,,,…,,…,有如下运算和结论:①a24=;②数列a1,a2+a3,a4+a5+a6,a7+a8+a9+a10,…是等比数列;③数列a1,a2+a3,a4+a5+a6,a7+a8+a9+a10,…的前n项和为T n=;④若存在正整数k,使S k<10,S k+1≥10,则a k=.其中正确的结论有.(将你认为正确的结论的序号都填上)【解析】依题意,将数列{a n}中的项依次按分母相同的项分成一组,第n 组中的数的规律是:第n组中的数共有n个,并且每个数的分母均是n+1,分子由1依次增大到n,第n组中的各数和等于=,对于①,注意到21=<24<=28,因此数列{a n}中的第24项应是第7组中的第3个数,即a24=,因此①正确.对于②③,设b n为②③中的数列的通项,则b n==,显然该数列是等差数列,而不是等比数列,其前n项和等于〓=,因此②不正确,③正确.对于④,注意到数列的前6组的所有项的和等于=10,因此满足条件的a k应是第6组中的第5个数,即a k=,因此④正确.综上所述,其中正确的结论有①③④.答案:①③④三、解答题9.(2014·天津高考)已知q和n均为给定的大于1的自然数.设集合M={0,1,2,…,q-1},集合A={x|x=x1+x2q+…+x n q n-1,x i∈M,i=1,2,…,n}.(1)当q=2,n=3时,用列举法表示集合A.(2)设s,t∈A,s=a1+a2q+…+a n q n-1,t=b1+b2q+…+b n q n-1,其中a i,b i∈M,i=1,2,…,n,证明:若a n<b n,则s<t.【解析】(1)当q=2,n=3时,M={0,1},A={x|x=x1+2x2+4x3,x i∈M,i=1,2,3}.可得,A={0,1,2,3,4,5,6,7}.(2)由s,t∈A,s=a1+a2q+…+a n q n-1,t=b1+b2q+…+b n q n-1,a i,b i∈M,i=1,2,…,n及a n<b n,可得s-t=(a1-b1)+(a2-b2)q+…+(a n-1-b n-1)q n-2+(a n-b n)q n-1≤(q-1)+(q-1)q+…+(q-1)q n-2-q n-1所以,s<t.10.(2015·洛阳模拟)在数列{a n}中,a1=-5,a2=-2,记A(n)=a1+a2+…+a n,B(n)=a2+a3+…+a n+1,C(n)=a3+a4+…+a n+2(n∈N*),若对于任意n∈N*,A(n),B(n),C(n)成等差数列.(1)求数列{a n}的通项公式.(2)求数列{|a n|}的前n项和.【解析】(1)根据题意A(n),B(n),C(n)成等差数列,所以A(n)+C(n)=2B(n),整理得a n+2-a n+1=a2-a1=-2+5=3.所以数列{a n}是首项为-5,公差为3的等差数列,所以a n=-5+3(n-1)=3n-8.(2)|a n |=3n 8,n 2,3n 8,n 3,-+≤⎧⎨-≥⎩记数列{|a n |}的前n 项和为S n .当n ≤2时,S n ==-+n; 当n ≥3时,S n =7+=-n+14,【加固训练】已知等差数列{a n }前三项的和为-3,前三项的积为8. (1)求等差数列{a n }的通项公式.(2)若a 2,a 3,a 1成等比数列,求数列{|a n |}的前n 项和.【解析】(1)设等差数列的公差为d,根据a 1+a 2+a 3=-3可得a 2=-1,进而得a 1a 3=-8,即(a 2-d)(a 2+d)=-8,所以1-d 2=-8,解得d=〒3. 当d=3时,a 1+3=-1,得a 1=-4, 此时a n =-4+(n-1)〓3=3n-7; 当d=-3时,a 1-3=-1,得a 1=2, 此时a n =2+(n-1)〓(-3)=-3n+5.所以{a n }的通项公式为a n =3n-7或a n =-3n+5. (2)d=3时,a 2=-1,a 3=2,a 1=-4, 此时a 2,a 3,a 1成等比数列; 当d=-3时,a 2=-1,a 3=-4,a 1=2,此时a 2,a 3,a 1不是等比数列,故a n =3n-7,这个数列的第一、二两项为负值,从第三项开始为正值.方法一:当n≤2时,|a n|=7-3n,这是一个首项为4,公差为-3的等差数列,故S n=4n+〓(-3)=-+;当n>2时,|a n|=a n=3n-7,此时这个数列从第三项起是一个公差为3的等差数列,故S n=|a1|+|a2|+a3+a4+…+a n=(4+1)+[2+5+…+(3n-7)]=5+=-+10.所以S n=这个式子中n=2时两段函数值相等,故可以写为S n=方法二:设数列{a n}的前n项和为T n,则T n==-.由于n≤2时,|a n|=-a n,所以此时S n=-T n=-+;当n>2时,S n=(-a1-a2)+(a3+a4+…+a n)=-T2+(T n-T2)=T n-2T2=-+10.所以S n=这个式子中n=2时两段函数值相等,故可以写为S n=11.已知{a n}是由正数组成的数列,a1=1且点(,a n+1)(n∈N*)在函数y=x2+1的图象上.(1)求数列{a n}的通项公式.(2)若数列{b n}满足b1=1,b n+1=b n+n a2,求证:b n·b n+2<+1.【解题提示】(1)由点在函数图象上即可得出a n+1与a n的关系,从而可写出通项公式.(2)结合(1)找出b n+1与b n的关系式,从而可得b n,然后利用作差法比较大小.【解析】(1)由已知,得a n+1=a n+1,得a n+1-a n=1,又a1=1,所以数列{a n}是以1为首项,1为公差的等差数列.故a n=1+(n-1)〓1=n.(2)由(1),知a n=n,从而b n+1-b n=2n.b n=(b n-b n-1)+(b n-1-b n-2)+…+(b2-b1)+b1=2n-1+2n-2+…+2+1==2n-1.因为b n〃b n+2-+1=(2n-1)(2n+2-1)-(2n+1-1)2=(22n+2-2n+2-2n+1)-(22n+2-2〃2n+1+1)=-5〃2n+4〃2n=-2n<0,所以b n〃b n+2<+1.【方法技巧】数列与函数的综合一般体现在两个方面:(1)以数列的特征量n,a n,S n等为坐标的点在函数图象上,可以得到数列的递推关系.(2)数列的项或前n项和可以看作关于n的函数,然后利用函数的性质求解数列问题.【加固训练】已知数列{a n}的前n项和为S n,对一切正整数n,点P n(n,S n)都在函数f(x)=x2+2x的图象上,且过点P n(n,S n)的切线的斜率为k n.(1)求数列{a n}的通项公式.(2)设Q={x|x=k n,n∈N*},R={x|x=2a n,n∈N*},等差数列{c n}的任一项c n ∈Q∩R,其中c1是Q∩R中的最小数,110<c10<115,求{c n}的通项公式.【解析】(1)因为点P n(n,S n)都在函数f(x)=x2+2x的图象上,所以S n=n2+2n(n∈N*).当n≥2时,a n=S n-S n-1=2n+1,当n=1时,a1=S1=3满足上式,所以数列{a n}的通项公式为a n=2n+1.(2)因为Q={x|x=2n+2,n∈N*},R={x|x=4n+2,n∈N*},所以Q∩R=R.又因为c n∈Q∩R,其中c1是Q∩R中的最小数,所以c1=6,因为{c n}的公差是4的倍数,所以c10=4m+6(m∈N*).又因为110<c10<115,所以,解得m=27,所以c10=114,设等差数列{c n}的公差为d,则d===12,所以c n=6+(n-1)〓12=12n-6,所以{c n}的通项公式为c n=12n-6.12.已知数列{a n}中,a1=2,a2=3,其前n项和S n满足S n+2+S n=2S n+1+1(n∈N*);数列{b n}中,b1=a1,b n+1=4b n+6(n∈N*).(1)求数列{a n},{b n}的通项公式.(2)设c n=b n+2+(-1)n-1λ·n a2(λ为非零整数,n∈N*),试确定λ的值,使得对任意n∈N*,都有c n+1>c n成立.【解题提示】【解析】(1)由已知,得S n+2-S n+1-(S n+1-S n)=1,所以a n+2-a n+1=1(n≥1).又a2-a1=1,所以数列{a n}是以a1=2为首项,1为公差的等差数列.所以a n=n+1.又b n+1+2=4(b n+2),所以{b n+2}是以4为首项,4为公比的等比数列.所以b n=4n-2.(2)由(1)知a n=n+1,b n=4n-2,则c n=4n+(-1)n-1λ〃2n+1,要使c n+1>c n成立,需c n+1-c n=4n+1-4n+(-1)nλ〃2n+2-(-1)n-1λ〃2n+1>0恒成立,即3〃4n-3λ(-1)n-12n+1>0恒成立,所以(-1)n-1λ<2n-1恒成立.①当n为奇数时,即λ<2n-1恒成立,当且仅当n=1时,2n-1有最小值1,所以λ<1;②当n为偶数时,即λ>-2n-1恒成立,当且仅当n=2时,-2n-1有最大值-2,所以λ>-2.结合①②可知-2<λ<1,又λ为非零整数,则λ=-1.故存在λ=-1,使得对任意n∈N*,都有c n+1>c n成立.【误区警示】遇到式子中含有(-1)n的问题时要注意分n为奇数与偶数两种情况进行讨论,本题的易错点就是忘掉对n的奇偶性的讨论. 【加固训练】已知等差数列{a n}的公差为2,其前n项和S n=pn2+2n(n∈N*).(1)求p的值及a n.(2)若b n=,记数列{b n}的前n项和为T n,求使T n>成立的最小正整数n的值.【解题提示】【解析】(1)方法一:因为{a n}是公差为2的等差数列,所以S n=na1+d=na1+〓2=n2+(a1-1)n.又由已知S n=pn2+2n,所以p=1,a1-1=2,所以a1=3,所以a n=a1+(n-1)d=2n+1,所以p=1,a n=2n+1.方法二:由已知a1=S1=p+2,S2=4p+4,即a1+a2=4p+4,所以a2=3p+2.又此等差数列的公差为2,所以a2-a1=2,所以2p=2,所以p=1,所以a1=p+2=3,所以a n=a1+(n-1)d=2n+1,所以p=1,a n=2n+1.方法三:由已知a1=S1=p+2,所以当n≥2时,a n=S n-S n-1=pn2+2n-[p(n-1)2+2(n-1)]=2pn-p+2, 所以a2=3p+2,由已知a2-a1=2,所以2p=2,所以p=1,所以a1=p+2=3,所以a n=a1+(n-1)d=2n+1,所以p=1,a n=2n+1.(2)由(1)知b n==-,所以T n=b1+b2+b3+…+b n=+++…+=1-=.因为T n>,所以>,所以20n>18n+9,即n>,又n∈N*,所以使T n>成立的最小正整数n=5.13.某工厂年初用98万元购买一台新设备,第一年设备维修及燃料、动力消耗(称为设备的低劣化)的总费用12万元,以后每年都增加4万元,新设备每年可给工厂收益50万元.(1)工厂第几年开始获利?(2)若干年后,该工厂有两种处理该设备的方案:①年平均获利最大时,以26万元出售该设备;②总纯收入获利最大时,以8万元出售该设备.问哪种方案对工厂合算?【解析】(1)由题设每年费用是以12为首项,4为公差的等差数列, 设第n年时累计的纯收入为f(n).所以f(n)=50n-[12+16+…+(4n+8)]-98=40n-2n2-98.获利即为:f(n)>0,所以40n-2n2-98>0⇒n2-20n+49<0⇒10-<n<10+,又n∈N,所以n=3,4,5, (17)所以当n=3时,即第3年开始获利.(2)①年平均收入==40-2(n+)≤40-4=12(万元),当且仅当n=,即n=7时等号成立.即年平均收益最大时,总收益为:12〓7+26=110(万元),此时n=7.②f(n)=-2(n-10)2+102,所以当n=10时,f(n)max=102,总收益为102+8=110万元,此时n=10.比较两种方案,总收益均为110万元,但第一种方案需7年,第二种方案需10年,故选择第一种方案.【加固训练】有一种零存整取的储蓄项目,在每月某日存入一笔相同金额,这是零存;到期可以提出全部本金和利息,这是整取,它的本利和公式如下:本利和=每期存入的金额×[存期+×存期×(存期+1)×利率].(1)试解释这个本利和公式.(2)若每月初存入100元,月利率为5.1%,到第12个月底的本利和是多少?(3)若每月初存入一笔金额,月利率是5.1%,希望到第12个月底取得本利和2000元,那么每月初应存入多少?【解析】(1)设每期存入的金额为A,每期利率为P,存期为n,则各期的利息之和为nAP+(n-1)AP+…+2AP+AP=,所以本利和为nA+=A(元).(2)到第12个月底的本利和为100=1597.8(元).(3)设每月初应存入x元,则有x=2000,解得x≈125.2.所以每月初应存入125.2元.关闭Word文档返回原板块。