江苏省木渎中学天华学校数学数列讲义
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08江苏省木渎中学天华学校二轮------解析几何1、已知圆C :22(2)5,x y +-=直线l :m x -y +1-m =0(1)判断直线l 与圆C 的位置关系;(2)若直线l 与圆C 交于A 、B 两点,当|A B|的长最小时,求直线l 的方程.(1)由22(2)510x y mx y m ⎧+-=⎨-+-=⎩得:(1+m 2)x 2-2(m +1)mx +(m +1)2-5=0…3分△=4m 2(m +1)2-4(1+m 2)[(m +1)2-5] =(4m -1)2+15>0∴直线l 与圆C 相交 ……………………………………………………………7分 (2)圆心C (0,2)到l的距离d =∴||AB === ………………10分 222||||112m m m m≤=+∴当2211mm =+即m =1时,|A B|最小 此时直线l 的方程为x -y =0 ……………………2. 已知直线l 的方程为2x =-,且直线l 与x 轴交于点M ,圆22:1O x y +=与x 轴交于,A B 两点(如图).(I )过M 点的直线1l 交圆于P Q 、两点,且圆孤PQ 恰为圆周的14,求直线1l 的方程; (II )求以l 为准线,中心在原点,且与圆O 恰有两个公共点的椭圆方程;(III )过M 点的圆的切线2l 交(II )中的一个椭圆于C D 、两点,其中C D 、两点在x 轴上方,求线段CD 的长.解:(I )PQ 为圆周的1,.42POQ π∴∠=O ∴点到直线1l 的设1l的方程为21(2),.7y k x k =+∴= 1l ∴的方程为2).y x =+ (II )设椭圆方程为22221(0)x y a b a b +=>>,半焦距为c ,则22.a c=椭圆与圆O 恰有两个不同的公共点,则1a =或 1.b =当1a =时,22213,,24c b a c ==-=∴所求椭圆方程为22413y x +=; 当1b =时,222222,1, 2.b c c c a b c +=∴=∴=+= ∴所求椭圆方程为22 1.2x y += (III )设切点为N ,则由题意得,椭圆方程为221,2x y += 在Rt MON ∆中,2,1MO ON ==,则30NMO ∠=,2l ∴的方程为2)y x =+,代入椭圆2212x y +=中,整理得25820.x x ++= 设1122(,),(,)C x y D x y ,则121282,.55x x x x +=-=CD ∴=3.若椭圆)0(12222>>=+b a by a x 过点(-3,2),离心率为33,⊙O 的圆心为原点,直径为椭圆的短轴,⊙M 的方程为4)6()8(22=-+-y x ,过⊙M 上任一点P 作⊙O 的切线PA 、PB ,切点为A 、B.(1)求椭圆的方程;(2)若直线PA 与⊙M 的另一交点为Q ,当弦PQ 最大时,求直线PA 的直线方程; (3)求⋅的最大值与最小值.解:(1)由题意得:⎪⎩⎪⎨⎧==∴⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+===+1015331492222222b a c b a a c b a 所以椭圆的方程为1101522=+y x (2)由题可知当直线PA 过圆M 的圆心(8,6)时,弦PQ 最大因为直线PA 的斜率一定存在, 设直线PA 的方程为:y-6=k(x-8)又因为PA 与圆O 相切,所以圆心(0,0)到直线PA 的距离为10 即101|68|2=+-k k 可得91331==k k 或所以直线PA 的方程为:0509130103=--=+-y x y x 或 (3)设α=∠AOP 则α2,=∠∠=∠AOB BOP AOP 则1201)(21cos 2cos 222-=-=-=∠OPOP OA AOB α 8210||,12210||min max =-==+=OP OP 10200cos |||2-=∠⋅=⋅∴OP AOB OB 18155)(,855)(min max -=⋅-=⋅∴OB OA OB OA4. 如图,已知A 、B 、C 是长轴长为4的椭圆上的三点,点A 是长轴的右顶点,BC 过椭圆中心O ,且AC ·BC =0,||2||BC AC =,(1)求椭圆的方程;(2)若过C 关于y 轴对称的点D 作椭圆的切线DE ,则AB 与DE 有什么位置关系?证明你的结论.答案:(1)A (2,0),设所求椭圆的方程为:224b y x 2+=1(0<b <2), ……2分 由椭圆的对称性知,|OC |=|OB |,由·=0得,AC ⊥BC ,∵|BC |=2|AC |,∴|OC |=|AC |,∴△AOC 是等腰直角三角形, ∴C 的坐标为(1,1). ……4分∵C 点在椭圆上,∴22141b +=1,∴b 2=34.所求的椭圆方程为43422y x +=1. ……8分 (2)是平行关系.…………10分 D (-1,1),设所求切线方程为y-1=k (x+1)2213144y kx k x y =++⎧⎪⎨+=⎪⎩,消去x ,222(13)6(1)3(1)40k x k k x k +++++-= …………12分 上述方程中判别式=29610k k -+=,13k =又13AB k =,所以AB 与DE 平行.…………15分x5. 已知抛物线y 2=2px (p >0)的焦点为F ,A 是抛物线上横坐标为4,且位于x 轴上方的点,A 到抛物线准线的距离等于5,过A 作AB 垂直于y 轴,垂足为B ,OB 的中点为M (如图所示)。
08江苏省木渎中学天华学校二轮------解析几何1、已知圆C :22(2)5,x y +-=直线l :m x -y +1-m =0(1)判断直线l 与圆C 的位置关系;(2)若直线l 与圆C 交于A 、B 两点,当|A B|的长最小时,求直线l 的方程.(1)由22(2)510x y mx y m ⎧+-=⎨-+-=⎩得:(1+m 2)x 2-2(m +1)mx +(m +1)2-5=0…3分△=4m 2(m +1)2-4(1+m 2)[(m +1)2-5] =(4m -1)2+15>0 ∴直线l 与圆C 相交 ……………………………………………………………7分(2)圆心C (0,2)到l 的距离d =∴||AB === ………………10分∴当2211mm=+即m =1时,|A B|最小此时直线l 的方程为x -y =0 ……………………2. 已知直线l 的方程为2x =-,且直线l 与x 轴交于点M ,圆22:1O x y +=与x 轴交于,A B 两点(如图).(I )过M 点的直线1l 交圆于P Q 、两点,且圆孤PQ 恰为圆周的14,求直线1l 的方程;(II )求以l 为准线,中心在原点,且与圆O 恰有两个公共点的椭圆方程;(III )过M 点的圆的切线2l 交(II )中的一个椭圆于C D 、两点,其中C D 、两点在x 轴上方,求线段CD 的长.解:(I )PQ 为圆周的1,.42POQ π∴∠= O ∴点到直线1l设1l 的方程为21(2),.7y k x k =+=∴= 1l ∴的方程为2).y x =+ (II )设椭圆方程为22221(0)x y a b a b+=>>,半焦距为c ,则22.a c=椭圆与圆O 恰有两个不同的公共点,则1a =或 1.b =当1a =时,22213,,24c b a c ==-=∴所求椭圆方程为22413y x +=;当1b =时,222222,1, 2.b c c c a b c +=∴=∴=+= ∴所求椭圆方程为22 1.2x y +=(III )设切点为N ,则由题意得,椭圆方程为221,2x y +=在Rt MON ∆中,2,1MO ON ==,则30NMO ∠=,2l ∴的方程为2)y x +,代入椭圆2212x y +=中,整理得25820.x x ++=设1122(,),(,)C x y D x y ,则121282,.55x x x x +=-=3.若椭圆)0(12222>>=+b a by a x 过点(-3,2),离心率为33,⊙O 的圆心为原点,直径为椭圆的短轴,⊙M 的方程为4)6()8(22=-+-y x ,过⊙M 上任一点P 作⊙O 的切线PA 、PB ,切点为A 、B. (1)求椭圆的方程;(2)若直线PA 与⊙M 的另一交点为Q ,当弦PQ 最大时,求直线PA 的直线方程;(3)求OB OA ⋅的最大值与最小值.解:(1)由题意得:⎪⎩⎪⎨⎧==∴⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+===+1015331492222222b a c b a a c b a所以椭圆的方程为1101522=+y x(2)由题可知当直线PA 过圆M 的圆心(8,6)时,弦PQ 最大因为直线PA 的斜率一定存在, 设直线PA 的方程为:y-6=k(x-8)又因为PA 与圆O 相切,所以圆心(0,0)到直线PA 的距离为10 即101|68|2=+-k k 可得91331==k k 或 所以直线PA 的方程为:0509130103=--=+-y x y x 或 (3)设α=∠AOP 则α2,=∠∠=∠AOB BOP AOP 则1201)(21cos 2cos 222-=-=-=∠OP OP OA AOB α 4. 如图,已知A 、B 、C 是长轴长为4的椭圆上的三点,点A 是长轴的右顶点,BC 过椭圆中心O ,且AC ·BC =0,||2||BC AC =,(1)求椭圆的方程;(2)若过C 关于y 轴对称的点D 作椭圆的切线DE ,则AB 与DE 有什么位置关系?证明你的结论.答案:(1)A (2,0),设所求椭圆的方程为:x224b y x 2+=1(0<b <2), ……2分由椭圆的对称性知,|OC |=|OB |, 由AC ·BC =0得,AC ⊥BC ,∵|BC |=2|AC |,∴|OC |=|AC |,∴△AOC 是等腰直角三角形, ∴C 的坐标为(1,1). ……4分 ∵C 点在椭圆上,∴22141b+=1,∴b 2=34.所求的椭圆方程为43422y x +=1. ……8分(2)是平行关系.…………10分D (-1,1),设所求切线方程为y-1=k (x+1)2213144y kx k x y =++⎧⎪⎨+=⎪⎩,消去x ,222(13)6(1)3(1)40k x k k x k +++++-= …………12分上述方程中判别式=29610k k -+=,13k = 又13AB k =,所以AB 与DE 平行.…………15分5. 已知抛物线y 2=2px (p >0)的焦点为F ,A 是抛物线上横坐标为4,且位于x 轴上方的点,A 到抛物线准线的距离等于5,过A 作AB 垂直于y 轴,垂足为B ,OB 的中点为M (如图所示)。
第2章数列【例1】n14(1)求数列{an}的通项公式;(2)若a3,a5分别为等差数列{b n}的第3项和第5项,试求数列{b n}的通项公式及前n项和Sn. [解](1)设{a n}的公比为q,由已知得16=2q3,解得q=2,∴a n=2×2n-1=2n。
(2)由(1)得a3=8,a5=32,ﻬ则b3=8,b5=32.设{b n}的公差为d,则有错误!解得错误!未定义书签。
所以b n=-16+12(n-1)=12n-28。
所以数列{bn}的前n项和S n=n(-16+12n-28)2=6n2-22n。
在等差数列和等比数列的通项公式a n与前n项和公式Sn中,共涉及五个量:a1,an,n,d(或q),Sn,其中a1和d(或q)为基本量,“知三求二”是指将已知条件转换成关于a1,d(q),a n,S n,n 的方程组,利用方程的思想求出需要的量,当然在求解中若能运用等差(比)数列的性质会更好,这样可以化繁为简,减少运算量,同时还要注意整体代入思想方法的运用。
1.已知等差数列{an}的公差d=1,前n项和为S n。
(1)若1,a1,a3成等比数列,求a1;(2)若S5〉a1a9,求a1的取值范围.[解] (1)因为数列{an}的公差d=1,且1,a1,a3成等比数列,所以a错误!=1×(a1+2),即a错误!-a1-2=0,解得a1=-1或a1=2.(2)因为数列{an}的公差d=1,且S5>a1a9,所以5a1+10>a错误!+8a1,即a错误!+3a1-10〈0,解得-5〈a1〈2。
【例2】(1n nn(2)数列{an}的前n项和为Sn且a1=1,an+1=错误!S n,求a n。
思路探究:(1)已知Sn求an时,应分n=1与n≥2讨论;(2)在已知式中既有Sn又有a n时,应转化为S n或a n形式求解.[解](1)当n≥2时,an=Sn-Sn-1=3+2n-(3+2n-1)=2n-1,当n=1时,a1=S1=5不适合上式.∴a n=错误!(2)∵Sn=3a n+1,ﻩ①∴n≥2时,Sn-1=3an。
第二章 数列【本章引入】毕达哥拉斯和他的学派在数学上有很多创造,尤其对整 数的变化规律感兴趣.传说古希腊毕达哥拉斯学派的数学家经 常在沙滩上研究数学问题,他们在沙滩上画点或用小石子或用 一些小棍来表示数.他们研究过的三角形数1,3,6,10,…和 正方形数1,4,9,16,… .这些数列各有什么特点呢?如何运 用这些数列的特点来解决有关实际生活中的问题呢?本章我们将一起来学习两种特殊的数列---等差数列和等比数列. 【综合解说】等差、等比数列的性质是等差、等比数列的概念,通项公式,前n 项和公式的引申.应用等差等比数列的性质解题,往往可以回避求其首项和公差或公比,使问题得到整体地解决,能够在运算时达到运算灵活,方便快捷的目的,故一直受到重视. 数列是特殊的函数,而不等式则是深刻认识函数和数列的重要工具,三者的综合解题是对基础和能力的双重检验,而三者的求证题所显现出的代数推理是近年来高考命题的新热点.2.1 数列情景导入学校在操场的正前方准备建造一个看台,现该看台的座 位是这样排列的:第一排有100个座位,从第二排起每一排 都比前一排多20个座位,你能用公式表示第n 排的座位数吗? 第20排能坐多少个人? 知识技能详解知识点1:数列的概念1、数列定义:按一定次序排列的一列数叫做数列(sequsnce of number). (1)数列的数是按一定次序排列的,因此,如果组成两个数列的数相同而排列次序不同, 那么它们就是不同的数列;(2)定义中并没有规定数列中的数必须不同,因此,同一个数在数列中可以重复出现. 2.数列的项:数列中的每一个数叫做数列的项(term)(1)数列中的第i 项用序号表示,序号为 i 对应的项为第i 项,记作:i a ,第一项记为1a ; (2)“项”与“项数”是不同概念:“项数”是该数列的所有项的个数; (3)数列的第n 项一般简记为n a a .3.数列的分类(1)根据数列的项数的多少分有穷数列:如数列1,2,3,4,5,6是有穷数列;无穷数列:如数列1,2,3,4,5,6,……是无穷数列。
2.1 数列1.数列的概念按照一定次序排列的一列数称为数列,数列中的每个数都叫做这个数列的项.项数有限的数列叫做有穷数列,项数无限的数列叫做无穷数列.2.数列的表示数列的一般形式可以写成a 1,a 2,a 3,…,a n ,…,简记为{a n },其中a 1称为数列{a n }的第1项(或称为首项),a 2称为第2项,…,a n 称为第n 项.思考1:数列1,2,3与数列3,2,1是同一个数列吗? [提示] 不是,顺序不一样.思考2:数列的记法和集合有些相似,那么数列与集合的区别是什么?[提示] 数列中的数讲究顺序,集合中的元素具有无序性;数列中可以出现相同的数,集合中的元素具有互异性.3.数列与函数的关系数列可以看成以正整数集N *(或它的有限子集{1,2,…,k })为定义域的函数a n =f (n ),当自变量按照从小到大的顺序依次取值时,所对应的一列函数值.4.数列的通项公式如果数列{a n }的第n 项与序号n 之间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.数列可以用通项公式来描述,也可以通过列表或图象来表示.思考3:数列的通项公式a n =f (n )与函数解析式y =f (x )有什么异同?[提示] 如图,数列可以看成以正整数集N *(或它的有限子集{1,2,…,n })为定义域的函数a n =f (n ),当自变量按照从小到大的顺序依次取值时所对应的一列函数值.不同之处是定义域,数列中的n 必须是从1开始且连续的正整数,函数的定义域可以是任意非空数集.1.数列3,4,5,6,…的一个通项公式为( ) A .a n =n B .a n =n +1 C .a n =n +2D .a n =2nC [经验证可知,它的一个通项公式为a n =n +2.] 2.600是数列1×2,2×3,3×4,4×5,…的第________项. 24 [a n =n (n +1)=600=24×25,所以n =24.]3.数列{a n }满足a n =log 2(n 2+3)-2,则log 23是这个数列的第________项. 3 [令a n =log 2(n 2+3)-2=log 23, 解得n =3.]4.数列1,2, 7,10,13,…中的第26项为________. 219 [因为a 1=1=1,a 2=2=4,a 3=7,a 4=10,a 5=13,所以a n =3n -2,所以a 26=3×26-2=76=219.]【例1(1)12,2,92,8,252,…; (2)9,99,999,9 999,…;(3)22-11,32-23,42-35,52-47,…;(4)-11×2,12×3,-13×4,14×5,….思路探究:观察―→归纳a n 与n 的关系―→验证结论―→ 得出答案[解] (1)数列的项,有的是分数,有的是整数,可将各项都统一成分数再观察:12,42,92,162,252,…,所以它的一个通项公式为a n =n 22(n ∈N *).(2)各项加1后,变为10,100,1 000,10 000,….此数列的通项公式为10n,可得原数列的通项公式为a n =10n -1(n ∈N *).(3)数列中每一项由三部分组成,分母是从1开始的奇数列,可用2n -1表示;分子的前一部分是从2开始的自然数的平方,可用(n +1)2表示,分子的后一部分是减去一个自然数,可用n 表示,综上,原数列的通项公式为a n =(n +1)2-n 2n -1(n ∈N *).(4)这个数列的前4项的绝对值都等于项数与项数加1的积的倒数,且奇数项为负,偶数项为正,所以它的一个通项公式是a n =(-1)n1n (n +1)(n ∈N *).用观察法求数列的通项公式的一般规律 (1)一般数列通项公式的求法(2)对于符号交替出现的情况,可先观察其绝对值,再用(-1)k处理符号问题. (3)对于周期出现的数列,可考虑拆成几个简单数列和的形式,或者利用周期函数,如三角函数等.1.写出下列数列的一个通项公式. (1)3,5,9,17,33,…; (2)12,34,78,1516,3132,…; (3)23,-1,107,-179,2611,-3713,…. [解] (1)中3可看做21+1,5可看做22+1,9可看做23+1,17可看做24+1,33可看做25+1,….所以a n =2n+1.(2)每一项的分子比分母少1,而分母组成数列为21,22,23,24,…,所以a n =2n-12n .(3)偶数项为负而奇数项为正,故通项公式必含因式(-1)n +1,观察各项绝对值组成的数列,从第3项到第6项可见,分母分别由奇数7,9,11,13组成,而分子则是32+1,42+1,52+1,62+1,按照这样的规律第1,2两项可分别改写为12+12+1,-22+12×2+1,所以a n =(-1)n +1n 2+12n +1.【例2】 n n (1)写出数列的前3项;(2)判断45是否为{a n }中的项?3是否为{a n }中的项? 思路探究:(1)令n =1,2,3求解即可; (2)令a n =45或a n =3解n 便可.[解] (1)在通项公式中依次取n =1,2,3,可得{a n }的前3项分别为:1,6,15. (2)令2n 2-n =45,得2n 2-n -45=0, 解得n =5或n =-92(舍去),故45是数列{a n }中的第5项. 令2n 2-n =3,得2n 2-n -3=0,解得n =-1或n =32,即方程没有正整数解,故3不是数列中的项.1.如果已知数列的通项公式,只要将相应项数代入通项公式,就可以写出数列中的指定项.2.判断某数是否为数列中的一项,步骤如下: (1)将所给的数代入通项公式中; (2)解关于n 的方程;(3)若n 为正整数,说明所给的数是该数列的项;若n 不是正整数,则不是该数列的项. 提醒:数列项的取值为正的自然数,是离散的,解题时要关注n 的取值特点.2.已知数列{a n }的通项公式为a n =n 2-21n2(n ∈N *).(1)0和1是不是数列{a n }中的项?如果是,那么是第几项?(2)数列{a n }中是否存在连续且相等的两项?若存在,分别是第几项?[解] (1)令a n =0,得n 2-21n =0,∴n =21或n =0(舍去),∴0是数列{a n }中的第21项.令a n =1,得n 2-21n2=1,而该方程无正整数解, ∴1不是数列{a n }中的项.(2)假设存在连续且相等的两项为a n ,a n +1, 则有a n =a n +1, 即n 2-21n 2=(n +1)2-21(n +1)2,解得n =10,所以存在连续且相等的两项,它们分别是第10项和第11项.[探究问题]1.数列是特殊的函数,能否利用函数求最值的方法求数列的最大(小)项?[提示] 可以借助函数的性质求数列的最大(小)项,但要注意函数与数列的差异,数列{a n }中,n ∈N *.2.如何定义数列{a n }的单调性?[提示] 对于数列的单调性的判断一般要通过比较a n +1与a n 的大小来判断,若a n +1>a n ,则数列为递增数列,若a n +1<a n ,则数列为递减数列.【例3】 设数列{a n }的通项公式为a n =n 2+kn (n ∈N *).数列{a n }是单调递增的,求实数k 的取值范围.思路探究:利用二次函数的单调性,求得k 的取值范围. [解] ∵a n =n 2+kn ,其图象的对称轴为n =-k2,∴当-k2≤1,即k ≥-2时,{a n }是单调递增数列.另外,当1<-k2<2且⎝ ⎛⎭⎪⎫-k 2-1<2-⎝ ⎛⎭⎪⎫-k 2,即-3<k <-2时,{a n }也是单调递增数列(如图所示). ∴k 的取值范围是(-3,+∞).1.(变结论)求本例中k =-13时数列{a n }的最小项.[解] 由题意知n 2-13n =⎝⎛⎭⎪⎫n -1322-1694,由于函数f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫x -1322-1694在⎝ ⎛⎦⎥⎤0,132上是减函数,在⎣⎢⎡⎭⎪⎫132,+∞上是增函数,故当n=6或7时,f (n )=n 2-13n 取得最小值-42.所以数列{a n }的最小项为a 6=a 7=-42.2.(变条件)本例中“单调递增”改为“单调递减”,那么这样的实数k 是否存在?如果存在,求实数k 的范围,若不存在说明理由.[解] 要使{a n }是单调递减数列, 必须a n >a n +1恒成立,即n 2+kn >(n +1)2+k (n +1)对任意n ∈N *恒成立. 整理得k <-2n -1对任意n ∈N *恒成立, 因为f (n )=-2n -1(n ∈N *)没有最小值, 故不存在实数k 使a n =n 2+kn 单调递减.1.函数的单调性与数列的单调性既有联系又有区别,即数列所对应的函数若单调则数列一定单调,反之若数列单调,其所对应的函数不一定单调.2.求数列的最大(小)项,还可以通过研究数列的单调性求解,一般地,若⎩⎪⎨⎪⎧a n -1≤a n ,a n +1≤a n ,则a n 为最大项;若⎩⎪⎨⎪⎧a n -1≥a n ,a n +1≥a n ,则a n 为最小项.1.与集合中元素的性质相比较,数列中的项也有三个性质(1)确定性:一个数在不在数列中,即一个数是不是数列中的项是确定的. (2)可重复性:数列中的数可以重复.(3)有序性:一个数列不仅与构成数列的“数”有关,而且也与这些数的排列次序有关. 2.并非所有的数列都能写出它的通项公式.例如,π的不同近似值,依据精确的程度可形成一个数列3,3.1,3.14,3.141,…,它没有通项公式.根据所给数列的前几项求其通项公式时,需仔细观察分析,抓住其几方面的特征:①分式中分子、分母的特征;②相邻项的变化特征;③拆项后的特征;④各项的符号特征和绝对值特征.并对此进行联想、转化、归纳.3.如果一个数列有通项公式,则它的通项公式可以有多种形式.1.判断正误(1)数列1,1,1,…是无穷数列.( )(2)数列1,2,3,4和数列1,2,4,3是同一个数列.( ) (3)有些数列没有通项公式.( ) [答案] (1)√ (2)× (3)√[提示] (1)正确.每项都为1的常数列,有无穷多项.(2)错误.虽然都是由1,2,3,4四个数构成的数列,但是两个数列中后两个数顺序不同,不是同一个数列.(3)正确.某些数列的第n 项a n 和n 之间可以建立一个函数关系式,这个数列就有通项公式,否则,不能建立一个函数关系式,这个数列就没有通项公式.2.在数列1,1,2,3,5,8,x,21,34,55中,x 等于( ) A .11 B .12 C .13D .14C [观察可知该数列从第3项开始每一项都等于它前面相邻两项的和,故x =5+8=13.] 3.已知数列2,10,4,…,2(3n -1),…,则8是该数列的第________项. 11 [令2(3n -1)=8,得n =11.]4.已知数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫9n 2-9n +29n 2-1. (1)求这个数列的第10项;(2)98101是不是该数列中的项,为什么? (3)求证:数列中的各项都在区间(0,1)内. [解] 设f (n )=9n 2-9n +29n 2-1 =(3n -1)(3n -2)(3n -1)(3n +1)=3n -23n +1.(1)令n =10,得第10项a 10=f (10)=2831.(2)令3n -23n +1=98101,得9n =300.此方程无正整数解,所以98101不是该数列中的项.(3)证明:∵a n =3n -23n +1=3n +1-33n +1=1-33n +1,又n ∈N *,∴0<33n +1<1,∴0<a n <1.即数列中的各项都在区间(0,1)内.。
5n-4[由a1=1=5×1-4、a2=6=5×2-4、a3=11=5×3-4、…、归纳a n=5n-4.]考点1由数列的前几项求数列的通项公式考点2 由a n 与S n 的关系求通项公式已知S n 求a n 的3个步骤(1)利用a 1=S 1求出a 1.(2)当n ≥2时、利用a n =S n -S n -1(n ≥2)求出a n 的表达式.(3)看a 1是否符合n ≥2时a n 的表达式、如果符合、则可以把数列的通项公式合写;否则应写成分段的形式、即a n =⎩⎨⎧S1,n=1,Sn-Sn-1,n≥2.(1)已知数列{a n }的前n 项和S n =2n 2-3n 、则a n = .(2)(20xx·全国卷Ⅰ)记S n 为数列{a n }的前n 项和.若S n =2a n +1、则S 6= . (3)已知数列{a n }满足a 1+2a 2+3a 3+…+na n =2n 、则a n = .C .a n =n2D .a n =n22B [∵a1+a2+…+an =错误!、 ∴a1+a2+…+an-1=错误!(n ≥2)、 两式相减得an =错误!-错误!=n (n ≥2)、 ∴a n =n 2(n ≥2)、① 又当n =1时、a1=1×22=1、a 1=1、适合①式、 ∴a n =n 2、n ∈N *.故选B.]2.已知数列{a n }的前n 项和为S n 、a 1=1、S n =2a n +1、则S n = . ⎝ ⎛⎭⎪⎫32n-1 [因为S n =2a n +1、所以当n ≥2时、S n -1=2a n 、所以a n =S n -S n -1=2a n +1-2a n (n ≥2)、即an+1an =32(n ≥2)、 又a 2=12、所以a n =12×⎝ ⎛⎭⎪⎫32n-2 (n ≥2).当n =1时、a 1=1≠12×⎝ ⎛⎭⎪⎫32-1=13、所以a n =⎩⎨⎧1,n =1,12×⎝ ⎛⎭⎪⎫32n-2,n ≥2,所以S n =2a n +1=2×12×⎝ ⎛⎭⎪⎫32n-1=⎝ ⎛⎭⎪⎫32n-1.]考点3 由递推关系式求数列的通项公式 累加法——形如a n +1-a n =f (n )、求a n利用a n =(a n -a n -1)+(a n -1-a n -2)+…+(a 2-a 1)+a 1= f (n -1)+ f (n -2)+…+ f (1)+a 1求解.=.又a1=1适合上式、故a n=.=Aa n待定系数法——形如a n+1+B(A≠0且A≠1、B≠0)、求a n求此类数列的通项公式、通常采用待定系数法将其转化为(a n+x)=A(a n+x)、先求出x、再借助等比数列{a n+1+x }求解.C[∵a n+1=an1+3an 、两边取倒数得1an+1-1an=3、又a1=1所以数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫1an表示首项为1、公差为3的等差数列、所以1an=1+(n-1)×3=3n-2、即a n=13n-2、所以a10=13×10-2=128、故选C.]考点4数列的性质数列的周期性及应用解决数列周期性问题的方法:先根据已知条件求出数列的前几项、确定数列的周期、再根据周期性求值.令an+1an>1、解得n <2; 令an+1an=1、解得n =2; 令an+1an<1、解得n >2. 又a n >0、故a 1<a 2=a 3、a 3>a 4>a 5>…>a n 、 所以数列{a n }中的最大项为a 2或a 3、 且a 2=a 3=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫232=89.故选A.(2)由a n +1>a n 知该数列是一个递增数列、 又∵通项公式a n =n 2+kn +4、 ∴(n +1)2+k (n +1)+4>n 2+kn +4、 即k >-1-2n 、又n ∈N *、 ∴k >-3.]。
一、知识要点1. 理解数列定义、数列与函数的关系,数列通项公式、数列的单调性;2. 掌握等差数列、等比数列的定义、通项公式及前n 项和公式,理解等差、等比的性质,掌握数列求和的几种常用方法;3. 等差、等比数列性质的运用,利用基本量列方程解决有关等差或等比数列问题,能对一些数列综合问题进行求解。
二、课前预习1.已知等差数列{a n }的公差为d (d ≠0),且a 3+a 6+a 10+a 13=32,若a m =8,则m =________. 【答案】8【解析】a 3+a 6+a 10+a 13=4a 1+28d =32,a 1+7d =8,即a 8=8,故m =8.2.已知各项均为正数的等比数列{a n },a 1a 2a 3=5,a 7a 8a 9=10,则a 4a 5a 6=_________.【答案】.【解析】由等比数列的性质知312325a a a a ==,3789810a a a a ==,所以132850a a =,所以334565a a a a ===3.等差数列{a n }的前n 项和为S n ,S n 的最大值为S 6,且|a 6|<|a 7|,则使S n <0的n 的最小值是_. 【答案】7. 【解析】数列{a n }是递减数列且670,0a a ><,则6767121,0,6()6()0a a a a S a a a a <-+<=+=+<,而116110S a =>,所以使S n <0的n 的最小值是7.4.已知S n 是公差为d 的等差数列{a n }的前n 项和,且S 6>S 7>S 5,则下列四个命题:①d <0;②S 11>0;③S 12<0;④S 13>0中真命题的序号为________. 【答案】 ①②【解析】 解答本题要灵活应用等差数列性质.由已知条件⎩⎪⎨⎪⎧S 6>S 7⇒S 6>S 6+a 7⇒a 7<0S 7>S 5⇒S 5+a 6+a 7>S 5⇒a 6+a 7>0,S 6>S 5⇒S 5+a 6>S 5⇒a 6>0即a 6>0,a 7<0,a 6+a 7>0,因此d <0,①正确;S 11=11a 6>0②正确;S 12=12(a 1+a 12)2=12(a 6+a 7)2>0,故③错误;S 13=12(a 1+a 13)2=12a 7<0,故④错误,三、典型例题例1. 已知数列{}n a 的前n 项和为pn n S n +=2,数列{b n }的前n 项和为2321n T n n =-+. (1)若1010a b =,求p 的值;(2)取数列{b n }的第1项,第3项,第5项,…,第2n -1项,…作一个新数列{c n },求c n ; (3)在(2)的条件下,求数列{|40|n c -}的前n 项和. 解答(1)解:109109S S T T -=-,由此得36p =. (2)解:2,165,2n n b n n =⎧=⎨-≥⎩,212,11211,2n n n c b n n -=⎧==⎨-≥⎩(3)解:226451,14645167,5n n n n S n n n ⎧-+-≤≤⎪=⎨-+≥⎪⎩例2. 已知数列{a n }的前n 项和S n =2n 2+2n ,数列{b n }的前n 项和T n =2-b n . (1)求数列{a n }与{b n }的通项公式;(2)设2n n n c a b =,证明:当且仅当n ≥3时,1n n c c +<.【解】(1)由于114a S ==当n ≥2时,221(22)[2(1)2(1)]4n n n a S S n n n n n -=-=+--+-=,4()n a n n ∴=∈*N 又当n ≥2时111(2)(2),2n n n n n n n b T T b b b b ---=-=---∴=∴数列{}n b 项与等比数列,其首项为1,公比为12,11()2n n b -=.(2)由(1)知22221111221116(1)()1(1)2,16(),12216()2nn n n n nn c n c a c n c n n -+-++==∴== 由11n nc c +<,得2210,13n n n n -->∴>+∴≥,又3n ≥时22(1)12n n+<成立,即11n nc c +<,由于0n c >恒成立,因此,当且仅当3n ≥时, 1n n c c +<.例3.已知单调递增的等比数列{a n }满足:a 2+a 3+a 4=28,且a 3+2是a 2,a 4的等差中项.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若12log n n n b a a =,S n =b 1+b 2+b 3+…+b n ,对任意正整数n ,S n +(n +m )a n +1<0恒成立,试求m 的取值范围.【解析】(1)设等比数列{a n }的首项为a 1,公比为q .依题意,有2(a 3+2)=a 2+a 4,代入a 2+a 3+a 4=28,得a 3=8. ∴a 2+a 4=20.∴⎩⎪⎨⎪⎧a 1q +a 1q 3=20,a 3=a 1q 2=8,解之得⎩⎨⎧q =2a 1=2,或⎩⎪⎨⎪⎧q =12,a 1=32.又{a n }单调递增,∴q =2,a 1=2,∴a n =2n, (2)122log 2n n n b ==-n ·2n ,∴-S n =1×2+2×22+3×23+…+n ×2n ① -2S n =1×22+2×23+…+(n -1)2n +n ·2n +1②①-②得,S n =2+22+23+…+2n -n ·2n +1=2(1-2n )1-2-n ·2n +1=2n +1-2-n ·2n +1由S n +(n +m )a n +1<0,即2n +1-2-n ·2n +1+n ·2n +1+m ·2n +1<0对任意正整数n 恒成立,∴m ·2n +1<2-2n +1. 对任意正整数n ,m <12n -1恒成立.∵12n 1>-1,∴m ≤-1. 即m 的取值范围是(-∞,-1].例4.已知数列{}n a 是等差数列,221()n n n c a a n +=-∈*N (1)判断数列{}n c 是否是等差数列,并说明理由;(2)如果132********,14313a a a a a a k +++=+++=- (k 为常数),试写出数列{}n c 的通项公式;(3)在(2)的条件下,若数列{}n c 得前n 项和为n S ,问是否存在这样的实数k ,使n S 当且仅当12n =时取得最大值.若存在,求出k 的取值范围;若不存在,说明理由. 【解析】(1)设{}n a 的公差为d ,则22221121()()n n n n n n c c a a a a ++++-=---2221112()()n n n a a d a d +++=---+22d =-∴数列{}n c 是以22d -为公差的等差数列(2)1325130a a a +++= ,242614313a a a k +++=- ∴两式相减:131313d k =-,1d k ∴=-113(131)1321302a d -∴+⨯=3212a k ∴=-+,1(1)(1(133))n a a n d kn k ∴=+-=-+-22111()()n n n n n n n c a a a a a a +++∴=-=+-2226326(21)(1)k n k =-+-+-22(1)25305k n k k =--⋅+-+(3)因为当且仅当12n =时n S 最大,12130,0c c ∴><有即2222224(1)2530501819036(1)25305022210k k k k k k k k k k ⎧⎧--+-+>+->⎪⎪⇒⎨⎨--+-+<-+>⎪⎪⎩⎩1191921211k k k k k k ><-⎧⇒⇒<->⎨><⎩或或或四.巩固练习1.如果等差数列{a n }中,a 3+a 4+a 5=12,那么a 1+a 2+…+a 7=________. 【答案】28【解析】173454412747()312,4,7282a a a a a a a a a a a +++===∴+++===2.若数列{}n a 满足221n n a a d +-=(d 为正常数,n N +∈),则称{}n a 为“等方差数列”. 下列对“等方差数列”的判断,其中正确命题的序号为 .①若{}n a 为等方差数列,则2{}n a 是等差数列;②{(1)}n-为等方差数列; ③若{}n a 是等方差数列,则{}(,kn a k N +∈k 为常数)也为等方差数列. 答:①②③ 提示:略3.已知数列{}n a 是等比数列,首项1a =8,令2log n n b a =,若数列{n b }的前7项的和7S 最大,且78S S ¹,则数列{}n a 的公比q 的取值范围是 . 【答案】3172[2,2)--.【解析】13b =,公差2log 0d q =<,2(3)22n d d S n n =+-,∵{n b }的前7项的和7S 最大,且78S S ¹,∴31317222dd --<≤,∴1327d -<-≤,即3172[2,2)q --∈. 4.已知函数6(3)3,7(),7x a x x f x a x ---≤⎧=⎨>⎩,数列{}n a 满足(),n a f n n N +=∈,且数列{}n a 为递增数列,则a 的范围为 . 答:(2,3)提示:由30,1,(7)(8)a a f f ->><等.注意数列单调性和函数单调性的差别. 5.设等差数列{}n a 的前n 项和为n S ,若4510,15S S ≥≤,则4a 的最大值为 . 答:4提示:114610,51015a d a d +≥+≤,由线性规划解得.6.已知等差数列{a n }的首项为1,公差d >0, 且第二项、第五项、第十四项分别是等比数列{b n }的第二项、第三项、第四项.(1)求数列{a n }和{b n }的通项公式;(2)设数列{c n }对任意自然数n 均有12211+=+++n nn a b c b cb c 成立,求{c n }的通项;(3)在(2)的条件下,求∑=20031i i c =2003321c c c c ++++ 的值.解答(1)解:121,3n n n a n b -=-=;(2)解:13,123,2n n n c n -=⎧=⎨⨯≥⎩(3)解:20033 7. 已知数列{}n a ,{}n b 分别是等差、等比数列,且111a b ==,22a b =,434a b b = . (1)求数列{}n a ,{}n b 的通项公式; (2)设n S 为数列{}n a 的前项和,求数列1{}nS 的前n 项和n R ;(3)设1()n n n n a b C n S +=*N ,12n n T C C C =+++ ,求n T .【解析】(1)设公差为d ,公比为q (q ≠1),则2113d q d q+=⎧⎨+=⎩,解得12d q =⎧⎨=⎩,∴1,2n n n a n b -==;(2)(1)2n n n S +=,∴12112()(1)1nS n n nn ==-++,∴122(1)11n n R n n =-=++;(3)∵112222(1)(2)(1)(2)212n nn nn n n C n n n n n n -+⋅⋅===-++++++,∴1212n n T n +=-+.8.已知一个公差不为0无穷等差数列}{n a ,其前三项的和等于6,如果将其前三项作适当排列,则这三项又可以成等比数列.且数列}{n a 是递增数列. (1)求数列}{n a 的通项公式;(2)数列}{n b 的通项公式是n n b 3=,数列}{n c 满足n n n b a c ⋅=,数列}{n c 是等差数列或等比数列吗?说明理由;(3)在(2)的条件下,若不等式01>-+n n c c λ对任意的n N +∈恒成立,求实数λ的取值范围. 解答(1)解:610n a n =-;(2)解:查}{n c 的前三项既不为等差又不为等比即可;(3)解:分离变量,得332λ-<≤.9.已知数列{a n }前n 项的和为S n ,前n 项的积为n T ,且满足(1)2n n n T -=. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)是否存在常数a ,使得212()()()n n n S a S a S a ++-=--对n Î*N 都成立? 若存在,求出a ,若不存在,说明理由.【解析】(1)111a T ==,2n ≥时,(1)22(1)(2)1222n n nn n n n n T a T -----===,∴数列{a n }是首项为1,公比为14的等比数列,∴22124n n n a --==;(2)由题意得,数列{S n -a }是等比数列,∵S n -a =441()334na --,∴要使数列{S n -a }是等比数列, 则43a =.。