六、数列(必修五)

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六、数列1(2011西城一模理14).已知数列{}n a 的各项均为正整数,对于⋅⋅⋅=,3,2,1n ,有1135,2n n n n n n kk a a a a a a +++⎧⎪=⎨⎪⎩为奇数为偶数.其中为使为奇数的正整数,, 当111a =时,100a =__62____;若存在*m ∈N ,当n m >且n a 为奇数时,n a 恒为常数p ,则p 的值为__1或5____.2(2011西城一模文14). 已知数列{}n a 的各项均为正整数,n S 为其前n 项和,对于1,2,3,n = ,有1135,2n n n n n n kk a a a a a a +++⎧⎪=⎨⎪⎩为奇数为偶数.其中为使为奇数的正整数,,, 当53=a 时,1a 的最小值为___5___;当11=a 时,1220S S S +++= ___910___.3(2011东城一模理2)已知数列{}n a 为等差数列,且12a =,2313a a +=,那么则456a a a ++等于(B )(A )40 (B )42(C )43 (D )454(2011东城一模理14)已知数列{}n a 满足:11a =,22a =,33a =,44a =,55a =,且当n ≥5时,1121n na a a a +=- ,若数列{}nb 满足对任意*N n ∈,有2221212n n n b a a a a a a =---- ,则b 5=65 ;当n ≥5时, =n b n -70 . 5(2011东城一模文10)在等差数列{}n a 中,若1232,13a a a =+=,则456a a a ++= 42 .6(2011朝阳一模理4)已知{}n a 是由正数组成的等比数列,n S 表示{}n a 的前n 项的和.若13a =,24144a a =,则10S 的值是 (D )(A )511 (B ) 1023 (C )1533 (D )30697(2011丰台一模理4).设等差数列{}n a 的公差d ≠0,14a d =.若k a 是1a 与2k a 的等比中项,则k =(C)(A) 3或-1 (B) 3或1 (C) 3 (D) 18(2011海淀一模理2).已知数列{}n a 为等差数列,n S 是它的前n 项和.若21=a ,123=S ,则=4S CA .10B .16C .20D .249(2011门头沟一模理2).等差数列}{n a 中,42a =,则7S 等于(A )7 (B )3.5 (C )14 (D )2810(2011石景山一模理3).已知等差数列{}n a 的前n 项和为n S ,若4518a a =-,则8S =( )A .72B .68C .54D .9011(2011石景山一模理14).函数)0(2>=x x y 的图象在点2(,)n n a a 处的切线与x 轴交点的横坐标为1n a +,n N *∈,若161=a ,则=+53a a 5 ,数列{}n a 的通项公式为 52n - .12(2011朝阳一模文4). 已知{}n a 是由正数组成的等比数列,n S 表示{}n a 的前n 项的和,若13a =,24144a a =,则5S 的值是(C )(A )692 (B ) 69 (C )93 (D )18913(2011丰台文10).已知等差数列{}n a 的前n 项和为S n ,若a 2=1,S 5=10,则S 7= 21 . 14(2011门头沟一模文3).等差数列}{n a 中,42a =,则7S 等于A. 7 B . 14 C. 28 D. 3.515(2011石景山一模文3).已知等差数列{}n a 的前n 项和为n S ,若4518a a =-,则8S =( )A .54B .68C .90D .7216(2011石景山一模文14).函数)0(2>=x x y 的图象在点2(,)n n a a 处的切线与x 轴交点的横坐标为1n a +,n N *∈,若161=a ,则=+53a a 5 ,数列{}n a 的通项公式为 52n - .解答1(2011西城一模文17). (本小题满分13分)已知{}n a 是公比为q 的等比数列,且12323a a a +=.(Ⅰ)求q 的值;(Ⅱ)设{}n b 是首项为2,公差为q 的等差数列,其前n 项和为n T . 当2n ≥时,试比较n b 与n T 的大小.解:(Ⅰ)由已知可得211123a a q a q +=,……………………2分因为{}n a 是等比数列,所以23210q q --=.……………………3分解得1q =或13q =-.……………………5分(Ⅱ)①当1q =时,1n b n =+,232n n nT +=,……………………7分所以,当2n ≥时,2202n n n n T b +--=>.即当1q =时,(2)n n T b n >≥.……………………8分 ②当13q =-时,72(1)()33n nb n 1-=+--=,……………………9分2132(1)()236n n n n T n n 1-=+--=,……………………10分(1)(14)6n n n n T b ---=-,……………………12分所以,当14n >时,n n T b <;当14n =时,n n T b =;当214n ≤<时,n n T b >.……………………13分综上,当1q =时,(2)n n T b n >≥.当13q =-时,若14n >,n n T b <;若14n =,n n T b =;若214n ≤<,n n T b >.2(2011朝阳一模理20).(本小题满分14分)有n 个首项都是1的等差数列,设第m 个数列的第k 项为mk a (,1,2,3,,,m k n n = ≥,公差为m d ,并且123,,,,n n n nn a a a a 成等差数列.(Ⅰ)证明1122m d p d p d =+ (3m n ≤≤,12,p p 是m 的多项式),并求12p p +的值; (Ⅱ)当121, 3d d ==时,将数列{}m d 分组如下:123456789(), (,,), (,,,,),d d d d d d d d d (每组数的个数构成等差数列).设前m 组中所有数之和为4()(0)m m c c >,求数列{2}m cm d 的前n 项和n S .(Ⅲ)设N 是不超过20的正整数,当n N >时,对于(Ⅱ)中的n S ,求使得不等式 1(6)50n n S d ->成立的所有N 的值. 解:(Ⅰ)由题意知1(1)mn m a n d =+-.212121[1(1)][1(1)](1)()n n a a n d n d n d d -=+--+-=--,同理,3232(1)()n n a a n d d -=--,4343(1)()n n a a n d d -=--,…,(1)1(1)()n n n n n n a a n d d ---=--. 又因为123,,,,n n n nn a a a a 成等差数列,所以2132(1)n n n n nn n n a a a a a a --=-==- . 故21321n n d d d d d d --=-==- ,即{}n d 是公差为21d d -的等差数列.所以,12112(1)()(2)(1)m d d m d d m d m d =+--=-+-.令122,1p m p m =-=-,则1122m d p d p d =+,此时121p p +=. …………4分 (Ⅱ)当121, 3d d ==时,*2 1 ()m d m m =-∈N .数列{}m d 分组如下:123456789(), (,,), (,,,,),d d d d d d d d d .按分组规律,第m 组中有21m -个奇数,所以第1组到第m 组共有2135(21)m m ++++-= 个奇数.注意到前k 个奇数的和为2135(21)k k ++++-= ,所以前2m 个奇数的和为224()m m =.即前m 组中所有数之和为4m ,所以44()m c m =.因为0m c >,所以m c m =,从而 *2(21)2()m c m m d m m =-⋅∈N .所以 234112325272(23)2(21)2n n n S n n -=⋅+⋅+⋅+⋅++-⋅+-⋅ . 23412123252(23)2(21)2n n n S n n +=⋅+⋅+⋅++-⋅+-⋅ .故2341222222222(21)2n n n S n +-=+⋅+⋅+⋅++⋅--⋅2312(2222)2(21)2n n n +=++++---⋅12(21)22(21)221n n n +-=⨯---⋅-1(32)26n n +=--. 所以 1(23)26n n S n +=-+. …………………………………9分 (Ⅲ)由(Ⅱ)得*2 1 ()n d n n =-∈N ,1(23)26n n S n +=-+* ()n ∈N . 故不等式1(6)50n n S b -> 就是1(23)250(21)n n n +->-. 考虑函数1()(23)250(21)n f n n n +=---1(23)(250)100n n +=---.当1,2,3,4,5n =时,都有()0f n <,即1(23)250(21)n n n +-<-.而(6)9(12850)1006020f =--=>,注意到当6n ≥时,()f n 单调递增,故有()0f n >.因此当6n ≥时,1(23)250(21)n n n +->-成立,即1(6)50n n S d ->成立. 所以,满足条件的所有正整数5,6,7,,20N = . …………………………14分3(2011海淀一模理20). (本小题共13分)已知每项均是正整数的数列A :123,,,,n a a a a ,其中等于i 的项有i k 个(1,2,3)i =⋅⋅⋅, 设j j k k k b +++= 21 (1,2,3)j = ,12()m g m b b b nm =+++- (1,2,3)m =⋅⋅⋅.(Ⅰ)设数列:1,2,1,4A ,求(1),(2),(3),(4),(5)g g g g g ;(Ⅱ)若数列A 满足12100n a a a n +++-= ,求函数)(m g 的最小值.解:(1)根据题设中有关字母的定义,12342,1,0,1,0(5,6,7)j k k k k k j ======12342,213,2103,4,4(5,6,7,)m b b b b b m ==+==++====112123123412345(1)412(2)423,(3)434,(4)444,(5)45 4.g b g b b g b b b g b b b b g b b b b b =-⨯=-=+-⨯=-=++-⨯=-=+++-⨯=-=++++-⨯=-…………………5分(2)一方面,1(1)()m g m g m b n ++-=-,根据“数列A 含有n 项”及j b 的含义知1m b n +≤, 故0)()1(≤-+m g m g ,即)1()(+≥m g m g ① …………………7分 另一方面,设整数{}12max ,,,n M a a a = ,则当m M ≥时必有m b n =,所以(1)(2)(1)()(1)g g g M g M g M ≥≥≥-==+=所以()g m 的最小值为(1)g M -. …………………9分 下面计算(1)g M -的值: 1231(1)(1)M g M b b b b n M --=++++--1231()()()()M b n b n b n b n -=-+-+-++-233445()()()()M M M M k k k k k k k k k k =----+----+----++- 23[2(1)]M k k M k =-+++-12312(23)()M M k k k Mk k k k =-++++++++123()n M a a a a b =-+++++123()n a a a a n =-+++++ …………………12分 ∵123100n a a a a n ++++-= , ∴(1)100,g M -=-∴()g m 最小值为100-. …………………13分4(2011石景山一模理20).(本小题满分14分)已知定义在R 上的函数)(x f 和数列{}n a ,a a =1,12a a ≠,当*∈N n 且2≥n 时,)(1-=n n a f a ,且)()()(11---=-n n n n a a k a f a f ,其中a ,k 均为非零常数.(Ⅰ)若数列{}n a 是等差数列,求k 的值;(Ⅱ)令n n n a a b -=+1)(*∈N n ,若11=b ,求数列{}n b 的通项公式; (Ⅲ)若数列{}n a 为等比数列,求函数)(x f 的解析式.解:(Ⅰ)由已知)(1-=n n a f a ,)()()(11---=-n n n n a a k a f a f ),4,3,2(⋅⋅⋅=n ,得=-+n n a a 1)()()(11---=-n n n n a a k a f a f ),4,3,2(⋅⋅⋅=n .由数列{}n a 是等差数列,得=-+n n a a 11--n n a a ),4,3,2(⋅⋅⋅=n .所以,1--n n a a )(1--=n n a a k ,),4,3,2(⋅⋅⋅=n ,所以1=k . ………………4分 (Ⅱ)由0121≠-=a a b ,可得=-=232a a b .0)()()(1212≠-=-a a k a f a f且当2>n 时,=-=+n n n a a b 10)()()()(12111≠-=⋅⋅⋅=-=----a a k a a k a f a f n n n n n . 所以,当2≥n 时,11111()()n n n n n n n n n n b a a f a f a k b a a a a +------===--, ……………7分 因此,数列{}n b 是一个首项为1b ,公比为k 的等比数列.所以 数列{}n b 的通项公式是111n n n b b k k --==)(*∈N n .……………………8分(Ⅲ)若{}n a 是等比数列,由(Ⅱ)知,)(121a a k b n n -=-)(*∈N n ,121213211()()()(2)n n n n b b b a a a a a a a a n --+++=-+-++-=-≥ , )(1211-+⋅⋅⋅+++=n n b b b a a . …………………………………………10分 当1=k 时,)1)((121--+=n a a a a n )2(≥n .上式对1=n 也成立,所以,数列{}n a 的通项公式为:)1)()((--+=n a a f a a n )(*∈N n .所以,当1=k 时,数列{}n a 是以a 为首项,a a f -)(为公差的等差数列.所以,1≠k . ……………………………………………………………………12分当1≠k 时,kk a a a a n n ---+=-11)(1121)2(≥n . 上式对1=n 也成立,所以 k k a a f a a n n ---+=-11))((1kk a a f k a a f a n -----+=-1))((1)(1所以 01)(=--+ka a f a ka a f =⇒)(. 所以 等式ka a f =)(对于任意实数a 均成立.所以 kx x f =)()1(≠k . ……………………………………………………14分5(2011朝阳一模文20).(本小题满分14分)有n (3, )n n *∈N ≥个首项为1,项数为n 的等差数列,设其第m (, )m n m *∈N ≤个等差数列的第k 项为mk a (1,2,3,,)k n = ,且公差为m d . 若11d =,23d =, 123,,,,n n n nn a a a a 也成等差数列.(Ⅰ)求m d (3m n ≤≤)关于m 的表达式;(Ⅱ)将数列{}m d 分组如下:1()d ,234(,,)d d d ,5(d ,6d ,7d ,8d ,9d )…, (每组数的个数组成等差数列),设前m 组中所有数之和为4()(0)m m c c >,求数列{2}m c m d 的前n 项和n S ;(Ⅲ)设N 是不超过20的正整数,当n N >时,对于(Ⅱ)中的n S ,求使得不等式1(6)50n n S d ->成立的所有N 的值. 解(Ⅰ)由题意知,1(1)mn m a n d =+-.212121[1(1)][1(1)](1)()n n a a n d n d n d d -=+--+-=--,同理,3232(1)()n n a a n d d -=--,4343(1)()n n a a n d d -=--,…,(1)1(1)()nn n n n n a a n d d ---=--.123,,,,n n n nn a a a a 成等差数列,所以2132(1)n n n n nn n n a a a a a a --=-==- ,故21321n n d d d d d d --=-==- .即{}n d 是公差是21312d d -=-=的等差数列.所以,21m d m =-(3m n ≤≤,*,m n ∈N ). ………………………5分 (Ⅱ)由(Ⅰ)知*2 1 ()m d m m =-∈N .数列{}m d 分组如下:(1),(3,5,7),(9,11,13,15,17),….按分组规律,第m 组中有21m -个奇数,所以第1组到第m 组共有2135(21)m m ++++-= 个奇数.注意到前k 个奇数的和为2135(21)k k ++++-= ,所以前2m 个奇数的和为224()m m =,即前m 组中所有数之和为4m ,所以44()m c m =. 因为0m c >,所以m c m =,从而 *2(21)2()m c m m d m m =-⋅∈N .所以 234112325272(23)2(21)2n n n S n n -=⋅+⋅+⋅+⋅++-⋅+-⋅ . 23412123252(23)2(21)2n n n S n n +=⋅+⋅+⋅++-⋅+-⋅ ,故2341222222222(21)2n n n S n +-=+⋅+⋅+⋅++⋅--⋅2312(2222)2(21)2n n n +=++++---⋅12(21)22(21)221n n n +-=⨯---⋅-1(32)26n n +=--, 所以 1(23)26n n S n +=-+. ……………………………………10分(Ⅲ)由(Ⅱ)得*2 1 ()n d n n =-∈N ,1(23)26n n S n +=-+* ()n ∈N .故不等式1(6)50n n S d -> 就是1(23)250(21)n n n +->-. 考虑函数1()(23)250(21)n f n n n +=---1(23)(250)100n n +=---. 当1,2,3,4,5n =时,都有()0f n <,即1(23)250(21)n n n +-<-.而(6)9(12850)1006020f =--=>,注意到当6n ≥时,()f n 单调递增,故有()0f n >.因此当6n ≥时,1(23)250(21)n n n +->-成立,即1(6)50n n S d ->成立. 所以满足条件的所有正整数5,6,7,,20N = .…………………………………14分6(2011丰台文17).(本小题共13分)已知数列{}n a 的前n 项和为S n ,且312n n S a =-*()n ∈N . (Ⅰ)求数列{}n a 的通项公式;(Ⅱ)在数列{}n b 中,15b =,1n n n b b a +=+,求数列{}n b 的通项公式. 解:(I )当n =1时,11312a a =-, ∴a 1=2. ……………………2分当2n ≥时, ∵312n n S a =- ① 1131(2)2n n S a n --=-≥ ② ①-②得:133(1)(1)22n n n a a a -=---,即13n n a a -=, ……………………3分∴ 数列{}n a 是首项为2,公比为3的等比数列. ……………………4分∴123n n a -=⋅. ……………………6分(II )∵1n n n b b a +=+,∴当2n ≥时,2123n n n b b --=+⋅……13223b b =+⋅02123b b =+⋅ ……………………8分相加得 121011132(333)523413n n n n b b ----=+⋅+++=+⋅=+- . ……………………11分 (相加1分,求和1分,结果1分)当n =1时,111345b -+==, ……………………12分∴134n n b -=+. ……………………13分7(2011海淀一模文16). (本小题共13分)数列{}n a 的前n 项和为n S ,若12a =且12n n S S n -=+(2n ≥,*n ∈N ). ( I )求n S ;( II ) 是否存在等比数列{}n b 满足112339, b a b a b a ===,?若存在,则求出数列{}n b 的通项公式;若不存在,则说明理由.解:(I )因为12n n S S n -=+,所以有12n n S S n --=对2n ≥,*N n ∈成立 ………2分 即2n a n =对2n ≥成立,又1121a S ==⋅, 所以2n a n =对*N n ∈成立 …………………3分 所以12n n a a +-=对*N n ∈成立 ,所以{}n a 是等差数列, …………………4分 所以有212n n a a S n n n +=⋅=+ ,*N n ∈ …………………6分 (II )存在. …………………7分由(I ),2n a n =,*N n ∈对成立所以有396,18a a ==,又12a =, ………………9分 所以由 112339, b a b a b a ===,,则23123b b b b == …………………11分 所以存在以12b =为首项,公比为3的等比数列{}n b ,其通项公式为123n n b -=⋅ . ………………13分8(2011海淀一模文20). (本小题共13分)已知每项均是正整数的数列123100,,,,a a a a ,其中等于i 的项有i k 个(1,2,3)i = , 设j j k k k b +++= 21(1,2,3)j = ,12()100m g m b b b m =+++- (1,2,3).m =(Ⅰ)设数列1240,30,k k ==34510020,10,...0k k k k =====,求(1),(2),(3),(4)g g g g ;(II) 若123100,,,,a a a a 中最大的项为50, 比较(),(1)g m g m +的大小; (Ⅲ)若12100200a a a +++= ,求函数)(m g 的最小值.解: (I) 因为数列1240,30,k k ==320,k =410k =,所以123440,70,90,100b b b b ====, 所以(1)60,(2)90,(3)100,(4)100g g g g =-=-=-=-. …………………3分 (II) 一方面,1(1)()100m g m g m b ++-=-,根据j b 的含义知1100m b +≤,故0)()1(≤-+m g m g ,即 )1()(+≥m g m g , ① …………………5分 当且仅当1100m b +=时取等号.因为123100,,,,a a a a 中最大的项为50,所以当50m ≥时必有100m b =, 所以(1)(2)(49)(50)(51)g g g g g >>>===即当149m <<时,有()(1)g m g m >+; 当49m ≥时,有()(1)g m g m =+ . …………………7分 (III )设M 为{}12100,,,a a a 中的最大值.由(II )可以知道,()g m 的最小值为()g M . 下面计算()g M 的值.123()100M g M b b b b M =++++-1231(100)(100)(100)(100)M b b b b -=-+-+-++-233445()()()()M M M M k k k k k k k k k k =----+----+----++- 23[2(1)]M k k M k =-+++-12312(23)()M M k k k Mk k k k =-++++++++123100()M a a a a b =-+++++123100()100a a a a =-+++++ ,∵123100200a a a a ++++= , ∴()100g M =-,∴()g m 最小值为100-. …………………13分9(2011门头沟一模文19).(本小题满分14分)已知数列}{n a 满足以下两个条件:①点),(1+n n a a 在直线2+=x y 上,②首项1a 是方程01432=+-x x 的整数解,(I )求数列}{n a 的通项公式;(II )数列}{n a 的前n 项和为n S ,等比数列}{n b 中,11a b =,22a b =,数列}{n b 的前n 项和为n T ,解不等式n n S T ≤.解 (I )根据已知11=a ,21+=+n n a a 即d a a n n ==-+21,…………2分所以数列}{n a 是一个等差数列,12)1(1-=-+=n d n a a n…………4分(II )数列}{n a 的前n 项和2n S n = …………6分 等比数列}{n b 中,111==a b ,322==a b ,所以3=q ,13-=n n b …………9分数列}{n b 的前n 项和2133131-=--=n n n T …………11分n n S T ≤即2213n n ≤-,又*N n ∈,所以1=n 或2 …………14分10(2011石景山一模文20).(本小题满分14分) 已知定义在R 上的函数)(x f 和数列{}n a ,a a =1,12a a ≠,当*∈N n 且2≥n 时,)(1-=n n a f a ,且)()()(11---=-n n n n a a k a f a f ,其中a ,k 均为非零常数.(Ⅰ)若数列{}n a 是等差数列,求k 的值;(Ⅱ)令n n n a a b -=+1)(*∈N n ,若11=b ,求数列{}n b 的通项公式; (Ⅲ)若数列{}n a 为等比数列,求函数)(x f 的解析式.解:(Ⅰ)由已知)(1-=n n a f a ,)()()(11---=-n n n n a a k a f a f ),4,3,2(⋅⋅⋅=n ,得=-+n n a a 1)()()(11---=-n n n n a a k a f a f ),4,3,2(⋅⋅⋅=n .由数列{}n a 是等差数列,得=-+n n a a 11--n n a a ),4,3,2(⋅⋅⋅=n .所以,1--n n a a )(1--=n n a a k ,),4,3,2(⋅⋅⋅=n ,所以1=k . ………………4分 (Ⅱ)由0121≠-=a a b ,可得=-=232a a b .0)()()(1212≠-=-a a k a f a f且当2>n 时,=-=+n n n a a b 10)()()()(12111≠-=⋅⋅⋅=-=----a a k a a k a f a f n n n n n . 所以,当2≥n 时,11111()()n n n n n n n n n n b a a f a f a k b a a a a +------===--, ……………7分 因此,数列{}n b 是一个首项为1b ,公比为k 的等比数列.所以 数列{}n b 的通项公式是111n n n b b k k --==)(*∈N n .……………………8分(Ⅲ)若{}n a 是等比数列,由(Ⅱ)知,)(121a a k b n n -=-)(*∈N n ,121213211()()()(2)n n n n b b b a a a a a a a a n --+++=-+-++-=-≥ , )(1211-+⋅⋅⋅+++=n n b b b a a . …………………………………………10分 当1=k 时,)1)((121--+=n a a a a n )2(≥n .上式对1=n 也成立,所以,数列{}n a 的通项公式为:)1)()((--+=n a a f a a n )(*∈N n .所以,当1=k 时,数列{}n a 是以a 为首项,a a f -)(为公差的等差数列.所以,1≠k . ……………………………………………………………………12分当1≠k 时,kk a a a a n n ---+=-11)(1121)2(≥n . 上式对1=n 也成立,所以 k k a a f a a n n ---+=-11))((1kk a a f k a a f a n -----+=-1))((1)(1所以 01)(=--+ka a f a ka a f =⇒)(. 所以 等式ka a f =)(对于任意实数a 均成立.所以 kx x f =)()1(≠k . ………………………………………………………14分。