人教版2022届一轮复习打地基练习 数列的应用
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这是一份人教版2022届一轮复习打地基练习 数列的应用,共40页。试卷主要包含了《九章算术》有这样一个问题,数列{an}满足等内容,欢迎下载使用。
人教版2022届一轮复习打地基练习 数列的应用
一.选择题(共12小题)
1.已知单调递增的整数列{an}共有n项,a1=1,an=200,且对任意的整数m∈[2,n],都存在整数i,j∈[1,m﹣1]使得am=ai+aj(i,j可以相等),则数列{an}至少有( )项.
A.7 B.8 C.9 D.10
2.我国古代数学著作《九章算术》有如下问题:“今有金箠,长六尺,斩本一尺,重五斤,斩末一尺,重二斤,箠重几何?”意思是:“现有一根金杖,长6尺,一头粗,一头细,在最粗的一端截下1尺,重5斤;在最细的一端截下1尺,重2斤;问金杖重多少斤?”(设该金杖由粗到细是均匀变化的)( )
A.21 B.18 C.15 D.12
3.《九章算术》是我国古代的数学巨著,书中有这样一道题:“今有垣厚五尺,两鼠对穿.大鼠日一尺,小鼠亦日一尺.大鼠日自倍,小鼠日自半.问何日相逢?”题意为:有一堵墙厚五尺,有两只老鼠从墙的正对面打洞穿墙.大老鼠第一天打进一尺,以后每天打进的长度是前一天的2倍;小老鼠第一天也打进一尺,以后每天打进的长度是前一天的一半.若这一堵墙厚16尺,则几日后两鼠相逢( )
A.3 B.4 C.5 D.6
4.一百零八塔,位于宁夏吴忠青铜峡市,是始建于西夏时期的喇嘛式实心塔群,是中国现存最大且排列最整齐的喇嘛塔群之一.一百零八塔,因塔群的塔数而得名,塔群随山势凿石分阶而建,由下而上逐层增高,依山势自上而下各层的塔数分别为1,3,3,5,5,7,…,若该数列从第5项开始成等差数列,则该塔群共有( )
A.10层 B.11层 C.12层 D.13层
5.《九章算术》有这样一个问题:今有女子善织,日增等尺,七日织二十八尺,第二日、第五日、第八日所织之和为十五尺,则第十日所织尺数为( )
A.8 B.9 C.10 D.11
6.数列{an}满足:对任意的n∈N+且n≥3,总存在i,j∈N+,使得an=ai+aj(i≠j,i<n,j<n),则称数列{an}是“T数列”.现有以下四个数列:①{2n};②{n2};③{3n};④{(1−52)n﹣1}.其中是“T数列”的有( )
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
7.将圆周20等份,按照逆时针方向依次编号为1、2、…20,若从某一点开始,沿圆周逆时针方向行走,点的编号是数字几,就走几段弧长,称这种走法为一次“移位”,如:小明在编号为1的点,他应走1段弧长,即从1→2为第一次“移位”,这时他到达编号为2的点,然后从2→3→4为第二次“移位”,若某人从编号为3的点开始,沿逆时针方向,按上述“移位”方法行走,“移位”a次刚好到达编号为16的点,又满足|a﹣2016|的值最小,则a的值为( )
A.2015 B.2016 C.2017 D.2018
8.给出若干数字按下图所示排成倒三角形,其中第一行各数依次是1,2,3,…,2011,从第二行起每个数分别等于上一行左、右两数之和,最后一行只有一个数M,则这个数M是( )
A.2012×22009 B.2011×22010 C.2010×22011 D.2010×22007
9.我国古代数学名著《孙子算经》载有一道数学问题:“今有物不知其数,三三数之剩二,五五数之剩二,七七数之剩二,问物几何?”根据这一数学思想,所有被3除余2的整数从小到大组成数列{an},所有被5除余2的正整数从小到大组成数列{bn},把数{an}与{bn}的公共项从小到大得到数列{cn},则下列说法正确的是( )
A.a1+b2=c2 B.b8﹣a2=c4 C.b22=c8 D.a6b2=c9
10.某工厂去年总产值为a,计划今后5年内每一年比上一年增长10%,这5年的最后一年该厂的总产值是( )
A.1.14a B.1.15a C.1.16a D.(1+1.15)a
11.国际数学教育大会(ICME)是由国际数学教育委员会主办的国际数学界最重要的会议,每四年举办一次,至今共举办了十三届,第十四届国际数学教育大会于2021年上海举行,华东师大向全世界发出了数学教育理论发展与实践经验分享的邀约,如图甲是第七届国际数学家大会(简称ICME﹣7)的会徽图案,会徽的主题图案是由图乙的一连串直角三角形演化而成的.
其中已知:OA1=A1A2=A2A3=A3A4=A4A5=A5A6=A6A7=A7A8=⋯=1,A1,A2,A3,⋯,为直角顶点,设这些直角三角形的周长和面积依次从小到大组成的数列分别为{ln},{Sn},则关于此两个数列叙述错误的是( )
A.{Sn2}是等差数列
B.ln=1+n+n+1
C.ln−ln−1=n−n−1(n>1,n∈N)
D.ln﹣1=2Sn+2Sn+1
12.在悠久灿烂的中国古代文化中,数学文化是其中的一朵绚丽的奇葩.《张丘建算经》是我国古代有标志性的内容丰富的众多数学名著之一,大约创作于公元五世纪.书中有如下问题:“今有女善织,日益功疾,初日织五尺,今一月织九匹三丈,问日益几何?”.其大意为:“今有一女子擅长织布,织布的速度一天比一天快,从第二天起,每天比前一天多织相同数量的布,第一天织5尺,一个月共织了九匹三丈,问从第二天起,每天比前一天多织多少尺布?”.已知1匹=4丈,1丈=10尺,若这个月有30天,记该女子这一个月中的第n天所织布的尺数为an,bn=2an,对于数列{an},{bn},则a5log2b10=( )
A.193209 B.209193 C.209289 D.289209
二.多选题(共3小题)
13.意大利数学家斐波那契在研究兔子繁殖问题时,发现了这样的数列:1,1,2,3,5,8,…,该数列的特点是:前两个数均为1,从第三个数起,每一个数都等于它前面两个数的和.人们把这样的一列数组成的数列{fn}称为斐波那契数列,并将数列{fn}中的各项除以4所得余数按原顺序构成的数列记为{gn},则下列结论正确的是( )
A.g2021=1
B.f1002+f1012=f101f102﹣f100f99
C.g1+g2+g3+…+g2020=2688
D.f12+f22+f32+⋯+f20202+f20212=f2021f2022
14.设{an}是无穷数列,若存在正整数k(k≥2),使得对任意n∈N*,均有an+k>an,则称{an}是“间隔递增数列”,k是{an}的“间隔数”,下列说法正确的是( )
A.公比大于1的等比数列一定是“间隔递增数列”
B.若an=2n+(−1)n,则{an}是“间隔递增数列”
C.若an=n+rn(r∈N∗,r≥2),则{an}是“间隔递增数列”且“间隔数”的最小值为r
D.已知an=n2+tn+2021,若{an}是“间隔递增数列”且“间隔数”的最小值为3,则﹣5<t≤﹣4
15.在“全面脱贫”行动中,贫困户小王2020年1月初向银行借了扶贫免息贷款10000元,用于自己开设的农产品土特产品加工厂的原材料进货,因产品质优价廉,上市后供不应求,据测算每月获得的利润是该月月初投入资金的20%,每月月底需缴纳房租600元和水电费400元,余款作为资金全部用于再进货,如此继续.设第n月月底小王手中有现款为an,则下列论述正确的有( )(参考数据:1.211=7.5,1.212=9)
A.a1=12000
B.an+1=1.2an﹣1000
C.2020年小王的年利润为40000元
D.两年后,小王手中现款达41万
三.填空题(共17小题)
16.去掉集合A={k|k≤6666,k∈N+}中所有的完全平方数和完全立方数后,将剩下的元素从小到大排列成一个数列{bn},若bi=2021,则i= .
17.定义:在数列{an}中,若an2﹣an﹣12=p,(n≥2,n∈N*,p为常数),则称{an}为“等方差数列”.下列是对“等方差数列”的有关判断:
①若{an}是“等方差数列”,则数列{1an}是等差数列;
②{(﹣2)n}是“等方差数列”;
③若{an}是“等方差数列”,则数列{akn}(k∈N*,k为常数)也是“等方差数列”;
④若{an}既是“等方差数列”,又是等差数列,则该数列是常数数列.
其中正确的命题为 .(写出所有正确命题的序号)
18.已知数列{an}满足:a1=1,a2=x(x∈N*),an+2=|an+1﹣an|,若前2010项中恰好含有666项为0,则x的值为 .
19.百善孝为先,孝敬父母是中华民族的传统美德.因父母年事渐高,大张与小张兄弟俩约定:如果两人在同一天休息就一起回家陪伴父母,并把这一天记为“家庭日”.由于工作的特殊性,大张每工作三天休息一天,小张每周星期一与星期五休息,除此之外,他们没有其它休息日.已知2021年1月1日(星期五)是他们约定的“家庭日”,则2021年全年他们约定的“家庭日”共有 个.
20.已知桶A0中盛有2升水,桶B0中盛有1升水.现将桶A0中的水的34和桶B0中的水的14倒入桶A1中,再将桶A0与桶B0中剩余的水倒入桶B1中;然后将桶A1中的水的34和桶B1中的水的14倒入桶A2中,再将桶A1与桶B1中剩余的水倒入桶B2中;若如此继续操作下去,则桶An(n∈N*)中的水比桶Bn(n∈N*)中的水多 升.
21.已知点列P1(1,y1),P2(2,y2),P3(3,y3),…,Pn+1(n+1,yn+1)在x轴的投影为Q1,Q2,…,Qn+1,且点Pn+1满足y1=1,直线PnPn+1的斜率kPnPn+1=2n.则多边形P1Q1Qn+1Pn+1的面积为 .
22.《算法统宗》是中国古代数学名著,作者是我国明代数学家程大位.在《算法统宗》中诗篇《李白沽酒》里记载:“今携一壶酒,游春郊外走,逢朋加一倍,人店饮斗九…”意思是说,李白去郊外春游时,带了一壶酒,遇见朋友,先到酒店里将壶中的酒增加一倍(假定每次加酒不会溢出),再饮去其中的3升酒.那么根据这个规则,若李白酒壶中原来有酒a0(a0>3)升,将李白在第n(n≥1,n∈N°)家店饮酒后所剩酒量记为an升,则an= (用a0和n表示).
23.已知数列{an}的前n项和为Sn=(a+1)n2+a,某三角形三边为a2,a3,a4,且该三角的面积为1534,那么an= .
24.定义“等积数列”:如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的乘积都等于同一个不为零的常数,那么这个数列叫做等积数列,这个常数叫做等积数列的公积,已知数列{an}是a1=2,公积为﹣6的等积数列,则a3= ;数列{an}的前n项和Sn= .
25.数列{an}的前n项和Sn=nn+1,数列{bn}的通项公式为bn=n﹣8,则bnSn的最小值为 .
26.我国南北朝数学家何承天发明的“调日法”是程序化寻求精确分数来表示数值的算法,其理论依据是:设实数x的不足近似值和过剩近似值分别为两个既约分数ba和dc,则b+da+c是x的更为精确的近科似值.现第一次用“调日法”:由258<π<227得到π的更为精确的近似值为a1,则a1= .第二次用“调日法”:由a1<π<227得到π的更为精确的近似值为a2,…,记第n次用“调日法”得到π的更为精确的近似值为an(n≤10,n∈N*).
若an=3.14,则n= .
27.已知等差数列{an}满足:|a1|+|a2|+⋅⋅⋅+|an|=|a1+1|+|a2+1|+⋅⋅⋅+|an+1|=|a1﹣1|+|a2﹣1|+⋅⋅⋅+|an﹣1|=2021,则正整数n的最大值为 .
28.数列{an}满足:a4n=1,a4n+1=0,a2n=an,n∈N∗,则a2017= ,a2020= .
29.记Sn为各项均为正数的等比数列{an}的前n项和.若a1+a2=3,a3+a4=12,则公比q= ,S6= .
30.已知数列{an}满足a1=8,an+1﹣an=n,则ann的最小值为 .
31.我国明代数学家吴敬所著的《九章算术比类大全》中,有一道数学名题叫“宝塔装灯”,内容为“远望巍巍塔七层,红灯点点倍加增;共灯三百八十一,请问顶层几盏灯?”(“倍加增”是指从塔的顶层到底层).则宝塔的顶层有 盏灯.
32.对于实数α,用[α]表示不超过α的最大整数,对于区间(a,b),用b﹣a表示其长度(注:区间的开闭不影响长度),设x为正实数,若[lgx]为偶数,则称x为幸运数,若x∈(0,1),且x为幸运数,则x的取值区间长度之和为 .
四.解答题(共7小题)
33.已知数列{an}的奇数项是公差为d1的等差数列,偶数项是公差为d2的等差数列,Sn是数列{an}的前n项和,a1=1,a2=2.
(1)若S5=16,a4=a5,求a10;
(2)已知S15=15a8,且对任意n∈N*,有an<an+1恒成立,求证:数列{an}是等差数列;
(3)若d1=3d2(d1≠0),且存在正整数m、n(m≠n),使得am=an.求当d1最大时,数列{an}的通项公式.
34.已知数列{an}满足:a1=1,且当n≥2时,an=λan﹣1+1−(−1)n2(λ∈R).
(1)若λ=1,证明:数列{a2n﹣1}是等差数列;
(2)若λ=2.
①设bn=a2n+23,求数列{bn}的通项公式;
②设∁n=1n⋅3ni=12n ai,证明:对于任意的p,m∈N*,当p>m,都有∁p≥∁m.
35.已知数列{an}的各项均为整数,其前n项和为Sn.规定:若数列{an}满足前r项依次成公差为1的等差数列,从第r﹣1项起往后依次成公比为2的等比数列,则称数列{an}为“r关联数列”.
(1)若数列{an}为“6关联数列”,求数列{an}的通项公式;
(2)在(1)的条件下,求出Sn,并证明:对任意n∈N*,anSn≥a6S6;
(3)若数列{an}为“6关联数列”,当n≥6时,在an与an+1之间插入n个数,使这n+2个数组成一个公差为dn的等差数列,求dn,并探究在数列{dn}中是否存在三项dm,dk,dp(其中m,k,p成等差数列)成等比数列?若存在,求出这样的三项;若不存在,说明理由.
36.对于数列{an},记bn=max{a1,a2,…,an}(n=1,2,3,…),其中max{a1,a2,…,ak}表示a1,a2,…,ak这k个数中最大的数.并称数列{bn}是{an}的“控制数列”,如数列1,2,3,2的“控制数列”是1,2,3,3.
(Ⅰ)若各项均为正整数的数列{an}的“控制数列”为1,3,4,4,写出所有的{an};
(Ⅱ)设an=an2﹣2n(n∈N*).
(i)当a>0时,证明:存在正整数m,使bmm,bm+1m+1,bm+2m+2,…是等差数列;
(ⅱ)当a∈[﹣2,2]时,求b11+b22+b33+b44的值(结果可含a).
37.已知数集A={a1,a2,…,an}(1≤a1<a2<…<an,n≥2)具有性质P:对任意的i,j(1≤i≤j≤n),aiaj与ajai两数中至少有一个属于A.
(1)分别判断数集{1,3,4}与{1,2,3,6}是否具有性质P,并说明理由;
(2)求a1的值;当n=3时,数列a1,a2,a3是否成等比数列,试说明理由;
(3)由(2)及通过对A的探究,试写出关于数列a1,a2,…,an的一个真命题,并加以证明.
38.设数列A:a1,a2,…,an(n≥3)的各项均为正整数,且a1≤a2≤…≤an.若对任意k∈{3,4,…,n},存在正整数i,j(1≤i≤j<k)使得ak=ai+aj,则称数列A具有性质T.
(Ⅰ)判断数列A1:1,2,4,7与数列A2:1,2,3,6是否具有性质T;(只需写出结论)
(Ⅱ)若数列A具有性质T,且a1=1,a2=2,an=200,求n的最小值;
(Ⅲ)若集合S={1,2,3,…,2019,2020}=S1∪S2∪S3∪S4∪S5∪S6,且Si∩Sj=∅(任意i,j∈{1,2,…,6},i≠j).求证:存在Si,使得从Si中可以选取若干元素(可重复选取)组成一个具有性质T的数列.
39.某市2020年发放汽车牌照12万张,其中燃油型汽车牌照10万张,电动型汽车牌照2万张.为了节能减推和控制总量,从2021年开始,每年电动型汽车牌照发放的数量比上一年增长50%,而每年燃油型汽车牌照发放的数量比上一年减少0.5万张,同时规定一旦某年发放的汽车牌照超过15万张,以后每年发放的电动型汽车牌照的数量维持在这一年的水平不变.
(1)记2020年为第一年,每年发展的燃油翻汽车牌照的数量构成数列{an},每年发放的电动型汽车牌照的数量构成数列{bn},写出这两个数列的通项公式;
(2)从2020年算起,求二十年发放的汽车牌照总量.
人教版2022届一轮复习打地基练习 数列的应用
参考答案与试题解析
一.选择题(共12小题)
1.已知单调递增的整数列{an}共有n项,a1=1,an=200,且对任意的整数m∈[2,n],都存在整数i,j∈[1,m﹣1]使得am=ai+aj(i,j可以相等),则数列{an}至少有( )项.
A.7 B.8 C.9 D.10
【分析】根据数列的新定义,采用验证推理的方法求解.
【解答】解:当 n=10 时,数列 1,2,3,5,10,20,40,80,160,200 满足题意,
若有 9 项,依题意 a2=2,am≤2am﹣1,
所以 a3≤4,a4≤8,a5≤16,a6≤32,a7≤64,a8≤128,
而 a9=200,所以 a8=100,a7=50,a6=25,
此时a6=25>8+16,
所以 a5无法取整数,
显然当 n≤8 都不成立.
故选:D.
2.我国古代数学著作《九章算术》有如下问题:“今有金箠,长六尺,斩本一尺,重五斤,斩末一尺,重二斤,箠重几何?”意思是:“现有一根金杖,长6尺,一头粗,一头细,在最粗的一端截下1尺,重5斤;在最细的一端截下1尺,重2斤;问金杖重多少斤?”(设该金杖由粗到细是均匀变化的)( )
A.21 B.18 C.15 D.12
【分析】根据题意,金箠由粗到细各尺构成一个等差数列,利用等差数列前n项和公式即可.
【解答】解:依题意,金箠由粗到细各尺构成一个等差数列,
设首项a1=5,则a6=2,
由等差数列前n项和公式得S=6(5+2)2=21,
所以金杖重21斤.
故选:A.
3.《九章算术》是我国古代的数学巨著,书中有这样一道题:“今有垣厚五尺,两鼠对穿.大鼠日一尺,小鼠亦日一尺.大鼠日自倍,小鼠日自半.问何日相逢?”题意为:有一堵墙厚五尺,有两只老鼠从墙的正对面打洞穿墙.大老鼠第一天打进一尺,以后每天打进的长度是前一天的2倍;小老鼠第一天也打进一尺,以后每天打进的长度是前一天的一半.若这一堵墙厚16尺,则几日后两鼠相逢( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【分析】根据题意,分析可得大老鼠每天打进的长度是首项为1,公比为2的等比数列,小老鼠每天打进的长度是首项为1,公比为12的等比数列,由等比数列的前n项和公式可得Sn+Tn=(2n﹣1)+(2−12n−1)≥16,分析可得n的取值范围,即可得答案.
【解答】解:根据题意,大老鼠每天打进的长度是首项为1,公比为2的等比数列,设该数列为{an},前n项和为Sn,
小老鼠每天打进的长度是首项为1,公比为12的等比数列,设该数列为{bn},前n项和为Tn,
则Sn=1×(1−2n)1−2=2n﹣1,Tn=1×(1−12n)1−12=2−12n−1,
若Sn+Tn=(2n﹣1)+(2−12n−1)≥16,即2n−12n−1)≥15,
又由n≥1且n∈Z,必有n≥4,
故选:B.
4.一百零八塔,位于宁夏吴忠青铜峡市,是始建于西夏时期的喇嘛式实心塔群,是中国现存最大且排列最整齐的喇嘛塔群之一.一百零八塔,因塔群的塔数而得名,塔群随山势凿石分阶而建,由下而上逐层增高,依山势自上而下各层的塔数分别为1,3,3,5,5,7,…,若该数列从第5项开始成等差数列,则该塔群共有( )
A.10层 B.11层 C.12层 D.13层
【分析】根据题意,设该数列为{an},塔群共有n层,即数列有n项,求出S4以及Sn﹣S4表达式,又由Sn的值可得关于n的方程,计算可得答案.
【解答】解:根据题意,设该数列为{an},塔群共有n层,即数列有n项,
数列{an}为1,3,3,5,5,7,…,
则S4=1+3+3+5=12,
该数列从第5项开始成等差数列,而a5=5,a6=7,则其公差d=2,
则有Sn﹣S4=a5+a6+……+an=5×(n﹣4)+(n−4)(n−5)×22=n(n﹣4),
又由Sn=108,则有12+n(n﹣4)=108,即n(n﹣4)=96,
解可得n=12或﹣8(舍),
则n=12.
故选:C.
5.《九章算术》有这样一个问题:今有女子善织,日增等尺,七日织二十八尺,第二日、第五日、第八日所织之和为十五尺,则第十日所织尺数为( )
A.8 B.9 C.10 D.11
【分析】由已知条件利用等差数列的前n项和公式和通项公式列出方程组,求出首项和公差,由此能求出第十日所织尺数.
【解答】解:设第一天织a1尺,从第二天起每天比第一天多织d尺,
由已知得7a1+21d=28a1+d+a1+4d+a1+7d=15,
解得a1=1,d=1,
∴第十日所织尺数为a10=a1+9d=1+9×1=10.
故选:C.
6.数列{an}满足:对任意的n∈N+且n≥3,总存在i,j∈N+,使得an=ai+aj(i≠j,i<n,j<n),则称数列{an}是“T数列”.现有以下四个数列:①{2n};②{n2};③{3n};④{(1−52)n﹣1}.其中是“T数列”的有( )
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
【分析】由题意结合“T数列”的定义,考查所给的数列是否满足定义即可,其中满足定义的需要给出满足题意的i,j数值,不满足题意的举出反例即可.
【解答】解:令an=2n,则an=a1+an﹣1,所以数{2n}是“T数列”;
令an=n2,则a1=1,a2=4,a3=9,所以a3≠a1+a2,所以数列{n2}不是“T数列”;
令an=3n,则a1=3,a2=9,a3=27,所以a3≠a1+a2,所以数列{3n}不是“T数列”;
令an=(1−52)n−1,则an=(1−52)n−1=(1−52)n−2+(1−52)n−3=an﹣1+an﹣2,所以数列{(1−52)n−1}是“T数列”
综上,“T数列”的个数为2.
故选:C.
7.将圆周20等份,按照逆时针方向依次编号为1、2、…20,若从某一点开始,沿圆周逆时针方向行走,点的编号是数字几,就走几段弧长,称这种走法为一次“移位”,如:小明在编号为1的点,他应走1段弧长,即从1→2为第一次“移位”,这时他到达编号为2的点,然后从2→3→4为第二次“移位”,若某人从编号为3的点开始,沿逆时针方向,按上述“移位”方法行走,“移位”a次刚好到达编号为16的点,又满足|a﹣2016|的值最小,则a的值为( )
A.2015 B.2016 C.2017 D.2018
【分析】根据“移位”的定义,分别求出前十次“移位”情况,得到从第二次开始,每4次移位为一组“移位”循环,由题意可得a﹣1应该整除4,又满足|a﹣2016|的值最小,即可得到a的值.
【解答】解:若某人从编号为3的点开始,第一次“移位”到达6;
第二次“移位”到达12;
第三次“移位”到达4;
第四次“移位”到达8;
第五次“移位”到达16;
第六次“移位”到达12;
第七次“移位”到达4;
第八次“移位”到达8;
第九次“移位”到达16;
第十次“移位”到达12;
…
从第二次开始,每4次移位为一组“移位”循环,
“移位”a次刚好到达编号为16的点,
则a﹣1应该整除4,又满足|a﹣2016|的值最小,
则a=2017.
故选:C.
8.给出若干数字按下图所示排成倒三角形,其中第一行各数依次是1,2,3,…,2011,从第二行起每个数分别等于上一行左、右两数之和,最后一行只有一个数M,则这个数M是( )
A.2012×22009 B.2011×22010 C.2010×22011 D.2010×22007
【分析】【方法一】观察数表,发现规律:每一行都是等差数列,计算公差与首项即可得出M;
【方法二】从第一行为1,2,3 和1,2,3,4,5的两个“小三角形”的例子,归纳、猜测得出M.
【解答】解:【方法一】数表的每一行都是等差数列,
且第一行公差为1,首项为1,
第二行公差为2,首项为(1+2)=3=(1+2)×20,
第三行公差为4,首项为(3+5)=8=(1+3)×21,…,
第2010行公差为22009,首项为(1+2010)×22008,
第2011行只有M,则M=(1+2011)×22009;
【方法二】当第一行为1,2,3时,其结果为8=(1+3)×21,
当第一行为1,2,3,4,5时,其结果为48=(1+5)×23,
通过这两个“小三角形”的例子,
归纳、猜测这个数M为(n+1)•2n﹣2;
即M=(1+2011)×22011﹣2=2012×22009.
9.我国古代数学名著《孙子算经》载有一道数学问题:“今有物不知其数,三三数之剩二,五五数之剩二,七七数之剩二,问物几何?”根据这一数学思想,所有被3除余2的整数从小到大组成数列{an},所有被5除余2的正整数从小到大组成数列{bn},把数{an}与{bn}的公共项从小到大得到数列{cn},则下列说法正确的是( )
A.a1+b2=c2 B.b8﹣a2=c4 C.b22=c8 D.a6b2=c9
【分析】利用题意得到数列{an}、{bn}均是等差数列,利用等差数列的通项公式求出an,bn,从而得到数列{cn}是首项为2,公差为15的等差数列,求出cn,然后依次对选项中的等式进行判断即可.
【解答】解:根据题意,数列{an}是首项为2,公差为3的等差数列,
故an=2+3(n﹣1)=3n﹣1,
数列{bn}是首项为2,公差为5的等差数列,
故bn=2+5(n﹣1)=5n﹣3,
把数{an}与{bn}的公共项从小到大得到数列{cn},
故数列{cn}是首项为2,公差为15的等差数列,
故cn=2+15(n﹣1)=15n﹣13,
因为a1+b2=2+5×2﹣3=9,c2=15×2﹣13=17,
故a1+b2≠c2,
故选项A错误;
因为b8﹣a2=5×8﹣3﹣(3×2﹣1)=32,c4=15×4﹣13=47,
故b8﹣a2≠c4,
故选项B错误;
因为b22=5×22﹣3=107,c8=15×8﹣13=107,
故b22=c8,
故选项C正确;
因为a6b2=(3×6﹣1)×(5×2﹣3)=119,c9=15×9﹣13=122,
故a6b2≠c9,
故选项D错误.
故选:C.
10.某工厂去年总产值为a,计划今后5年内每一年比上一年增长10%,这5年的最后一年该厂的总产值是( )
A.1.14a B.1.15a C.1.16a D.(1+1.15)a
【分析】由题意依次列出每年的产值,构成等比数列,即可求得结论.
【解答】解:去年产值是a
第一年要比去年产值增加10%,那么第一年就是a+10%a,即a(1+0.1)
第二年又比第一年增加10%,所以第二年是a(1+0.1)(1+0.1)
依此类推,第五年是a(1+0.1)(1+0.1)(1+0.1)(1+0.1)(1+0.1)=1.15a,
故选:B.
11.国际数学教育大会(ICME)是由国际数学教育委员会主办的国际数学界最重要的会议,每四年举办一次,至今共举办了十三届,第十四届国际数学教育大会于2021年上海举行,华东师大向全世界发出了数学教育理论发展与实践经验分享的邀约,如图甲是第七届国际数学家大会(简称ICME﹣7)的会徽图案,会徽的主题图案是由图乙的一连串直角三角形演化而成的.
其中已知:OA1=A1A2=A2A3=A3A4=A4A5=A5A6=A6A7=A7A8=⋯=1,A1,A2,A3,⋯,为直角顶点,设这些直角三角形的周长和面积依次从小到大组成的数列分别为{ln},{Sn},则关于此两个数列叙述错误的是( )
A.{Sn2}是等差数列
B.ln=1+n+n+1
C.ln−ln−1=n−n−1(n>1,n∈N)
D.ln﹣1=2Sn+2Sn+1
【分析】通过对已知条件中的规律概括出ln=n+n+1+1,Sn=n2,代入各选项即可得出结果.
【解答】解:由OA1=A1A2=A2A3=A3A4=A4A5=A5A6=A6A7=A7A8=⋯=1,
得OA2=2,OA3=3,⋯,
故OAn=n,∴ln=OAn+AnAn+1+OAn+1=n+n+1+1,①
Sn=OAn⋅AnAn+12=n2,
对于A,Sn2=n4,∴{Sn2}是等差数列,所以A正确;
对于B,由①可知,B正确;
对于C,ln﹣ln﹣1=n+n+1+1−(n−1+n+1)=n+1−n−1,所以C错误;
对于D,ln﹣1=n+n+1,2Sn+2Sn+1=n+n+1=ln﹣1,所以D正确.
故选:C.
12.在悠久灿烂的中国古代文化中,数学文化是其中的一朵绚丽的奇葩.《张丘建算经》是我国古代有标志性的内容丰富的众多数学名著之一,大约创作于公元五世纪.书中有如下问题:“今有女善织,日益功疾,初日织五尺,今一月织九匹三丈,问日益几何?”.其大意为:“今有一女子擅长织布,织布的速度一天比一天快,从第二天起,每天比前一天多织相同数量的布,第一天织5尺,一个月共织了九匹三丈,问从第二天起,每天比前一天多织多少尺布?”.已知1匹=4丈,1丈=10尺,若这个月有30天,记该女子这一个月中的第n天所织布的尺数为an,bn=2an,对于数列{an},{bn},则a5log2b10=( )
A.193209 B.209193 C.209289 D.289209
【分析】利用等差数列的前n和公式求出数列的公差,再利用等差数列的通项公式以及对数的运算性质即可求解.
【解答】解:由题意可知数列{an}是等差数列,且a1=5,
设其前n项和为Sn,公差为d,
则S30=30a1+30×292d=390,解得d=1629,
所以an=5+(n−1)×1629=16n+12929,
所以a5log2b10=a5a10=16×5+12916×10+129=209289,
故选:C.
二.多选题(共3小题)
13.意大利数学家斐波那契在研究兔子繁殖问题时,发现了这样的数列:1,1,2,3,5,8,…,该数列的特点是:前两个数均为1,从第三个数起,每一个数都等于它前面两个数的和.人们把这样的一列数组成的数列{fn}称为斐波那契数列,并将数列{fn}中的各项除以4所得余数按原顺序构成的数列记为{gn},则下列结论正确的是( )
A.g2021=1
B.f1002+f1012=f101f102﹣f100f99
C.g1+g2+g3+…+g2020=2688
D.f12+f22+f32+⋯+f20202+f20212=f2021f2022
【分析】根据题意,由列举法分析可得数列{gn}是以6为最小正周期的数列,由此分析可得A正确,C错误,根据数列{fn}的递推公式分析可得BD正确,综合可得答案.
【解答】解:根据题意,g1=1,g2=1,g3=2,g4=3,g5=1,g6=0,
g7=1,g8=1,g9=2,g10=3,g11=1,g12=0,…,故数列{gn}是以6为最小正周期的数列,
依次分析选项:
对于A,2021=6×336+5,g2021=g5=1,A正确;
对于B,f1002=f100(f101﹣f99),f1012=f101(f102﹣f100),故f1002+f1012=f101f102﹣f100f99,B正确;
对于C,g1+g2+g3+…+g2020=336×(1+1+2+3+1+0)+(1+1+2+3)=2695,C错误;
对于D,f1=f2,fn+2=fn+1+fn,则(f1)2=f1f2,f22=f2(f3﹣f1)=f2f3﹣f1f2,f32=f3(f4﹣f2)=f3f4﹣f2f3,……f20212=f2021(f2022﹣f2020)=f2021f2022﹣f2021f2020,
故f12+f22+f32+⋯+f20202+f20212=f1f2+(f2f3﹣f1f2)+(f3f4﹣f2f3)+……+(f2021f2022﹣f2021f2020)=f2021f2022,D正确;
故选:ABD.
14.设{an}是无穷数列,若存在正整数k(k≥2),使得对任意n∈N*,均有an+k>an,则称{an}是“间隔递增数列”,k是{an}的“间隔数”,下列说法正确的是( )
A.公比大于1的等比数列一定是“间隔递增数列”
B.若an=2n+(−1)n,则{an}是“间隔递增数列”
C.若an=n+rn(r∈N∗,r≥2),则{an}是“间隔递增数列”且“间隔数”的最小值为r
D.已知an=n2+tn+2021,若{an}是“间隔递增数列”且“间隔数”的最小值为3,则﹣5<t≤﹣4
【分析】利用新定义,逐项验证是否存在正整数k(k≥2),使得an+k﹣an>0,即可判断正误.
【解答】解:选项A中,设等比数列{an}的公比是q(q>1),
则an+k﹣an=a1qn+k−1−a1qn−1=a1qn−1(qk−1),
其中qk>1,即qn﹣1(qk﹣1)>0,
若a1<0,则an+k﹣an<0,即an+k<an,不符合定义,
故选项A错误;
选项B中,an=2n+(−1)n,
故an+k﹣an=[2(n+k)+(﹣1)n+k]﹣[2n+(﹣1)n]=2k+(﹣1)n[(﹣1)k﹣1],
当n为奇数时,an+k﹣an=2k﹣(﹣1)k+1,则存在k≥1时,an+k﹣an>0成立,即对任意n∈N*,均有an+k>an,符合定义;
当n为偶数时,an+k﹣an=2k+(﹣1)k﹣1,则存在k≥2时,an+k﹣an>0成立,即对任意n∈N*,均有an+k>an,符合定义;
综上所述,存在k≥2时,对任意n∈N*,均有an+k>an,符合定义,
故选项B正确;
选项C中,an=n+rn(r∈N∗,r≥2),
故an+k﹣an=(n+k+rn+k)−(n+rn)=k+−kr(n+k)n=k[1−r(n+k)n]=k⋅n2+kn−r(n+k)n,
令f(n)=n2+kn﹣r,图象开口向上,对称轴为n=−k2<0,
故f(n)在n∈N*时单调递增,
令最小值f(1)=1+k﹣r>0,解得k>r﹣1,
又k∈N*,k≥2,r∈N*,r≥2,
故存在k≥r时,an+k﹣an>0成立,即对任意n∈N*,均有an+k>an,符合定义,“间隔数”的最小值为r,
故选项C正确;
选项D中,因为an=n2+tn+2021,是“间隔递增数列”,
则an+k﹣an=[(n+k)2+t(n+k)+2021]﹣(n2+tn+2021)=2kn+k2+tk>0,即k+2n+t>0对任意n∈N*成立,
设g(n)=k+2n+t,显然在n∈N*上g(n)单调递增,
故要使g(n)>0,只需g(1)=k+2+t>0成立,即﹣2﹣t<k,
又“间隔数”的最小值为3,故存在k≥3,使﹣2﹣t<k成立,且存在k≤2,使﹣2﹣t≥k成立,
故﹣2﹣t<3且﹣2﹣t≥2,解得﹣5<t≤4,
故选项D正确.
故选:BCD.
15.在“全面脱贫”行动中,贫困户小王2020年1月初向银行借了扶贫免息贷款10000元,用于自己开设的农产品土特产品加工厂的原材料进货,因产品质优价廉,上市后供不应求,据测算每月获得的利润是该月月初投入资金的20%,每月月底需缴纳房租600元和水电费400元,余款作为资金全部用于再进货,如此继续.设第n月月底小王手中有现款为an,则下列论述正确的有( )(参考数据:1.211=7.5,1.212=9)
A.a1=12000
B.an+1=1.2an﹣1000
C.2020年小王的年利润为40000元
D.两年后,小王手中现款达41万
【分析】第n月月底小王手中有现款为{an},求解首项,判断A;得到递推关系式判断B;推出数列{an﹣5000}等比数列,求解利润判断C;求解两年后,小王手中现款判断D.
【解答】解:每月获得的利润是该月月初投入资金的20%,每月月底需缴纳房租600元和水电费400元,
a1=(1+20%)×10000﹣1000=11000元,故A错误;
由题意an+1=1.2an﹣1000,故B正确;
由an+1=1.2an﹣1000,得an+1﹣5000=1.2(an﹣5000),
所以数列{an﹣5000}是首项为6000,公比为1.2的等比数列,∴a12−5000=6000×1.211,即a12=6000×1.211+5000=50000,
2020年小王的年利润为50000﹣10000=40000元,故C正确;
a24=5000+6000×1.223=5000+6000×921.2=410000元,即41万,故D正确.
故选:BCD.
三.填空题(共17小题)
16.去掉集合A={k|k≤6666,k∈N+}中所有的完全平方数和完全立方数后,将剩下的元素从小到大排列成一个数列{bn},若bi=2021,则i= 1968 .
【分析】由于442≤2021≤452,123<2021<133,因此在区间[1,2021]内的完全平方数共有44个.同理可得在区间[1,2014]内的完全立方数共有12个.
其中即是完全平方数,又是完全立方数的有3个:1,26,36.即可得出.
【解答】解:由于442≤2021≤452,123<2021<133,且12=13,43=82,93=272,所以在1,2,3…2021中,共删去了44+12﹣3=53项,于是i=2021﹣53=1968.
故答案是:1968.
17.定义:在数列{an}中,若an2﹣an﹣12=p,(n≥2,n∈N*,p为常数),则称{an}为“等方差数列”.下列是对“等方差数列”的有关判断:
①若{an}是“等方差数列”,则数列{1an}是等差数列;
②{(﹣2)n}是“等方差数列”;
③若{an}是“等方差数列”,则数列{akn}(k∈N*,k为常数)也是“等方差数列”;
④若{an}既是“等方差数列”,又是等差数列,则该数列是常数数列.
其中正确的命题为 ③④ .(写出所有正确命题的序号)
【分析】①:可以举反例,如an=0可判定真假;②:对数列{(﹣2)n}直接根据定义进行判定即可;③:对数列{akn}可利用叠加法进行判定;④:设数列{an}首项a1,公差为d,然后根据等方差数列的定义建立关系式,看d是否为0,从而判定真假.
【解答】解:①:可以举反例.如an=0时数列{1an}不存在,所以①错误
②:对数列{(﹣2)n}有an2﹣an﹣12=[(﹣2)n]2﹣[(﹣2)n﹣1]2=4n﹣4n﹣1不是常数,所以②错误
③:对数列{akn}有akn2﹣ak(n﹣1)2=(akn2﹣akn﹣12)+(akn﹣12﹣akn﹣22)+…+(akn﹣k+12﹣akn﹣k2)=kp,而k,p均为常数,所以数列{akn}也是“等方差数列”,所以③正确
④:设数列{an}首项a1,公差为d则有a2=a1+d,a3=a1+2d,所以有(a1+d)2﹣a12=p,且(a1+2d)2﹣(a1+d)2=p,所以得d2+2a1d=p,3d2+2a1d=p,上两式相减得d=0,所以此数列为常数数列,所以④正确.
故答案为:③④
18.已知数列{an}满足:a1=1,a2=x(x∈N*),an+2=|an+1﹣an|,若前2010项中恰好含有666项为0,则x的值为 8或9 .
【分析】先利用x=1,2,3,4,5分析出在前2010项中含有0的项的个数的规律,就可求出答案.
【解答】解:当x=1时,数列数列{an}的各项为1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0…所以在前2010项中恰好含有20103=670项为0;
当x=2时,数列数列{an}的各项为1,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0…所以在前2010项中恰好含有2010−23=66913项为0,即有669项为0;
当x=3时,数列数列{an}的各项为1,3,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0…所以在前2010项中恰好含有2010−33=669项为0;
当x=4时,数列数列{an}的各项为1,4,3,1,2,1,1,0,1,1,0,…所以在前2010项中恰好含有2010−53=66823项为0;即有668项为0;
当x=5时,数列数列{an}的各项为1,5,4,1,3,2,1,1,0,1,1,0…所以在前2010项中恰好含有2010−63=668项为0;
…
由上面可以得到当x=6或x=7时,在前2010项中恰好含有667项为0;
当x=8或x=9时,在前2010项中恰好含有666项为0;
故答案为8或9.
19.百善孝为先,孝敬父母是中华民族的传统美德.因父母年事渐高,大张与小张兄弟俩约定:如果两人在同一天休息就一起回家陪伴父母,并把这一天记为“家庭日”.由于工作的特殊性,大张每工作三天休息一天,小张每周星期一与星期五休息,除此之外,他们没有其它休息日.已知2021年1月1日(星期五)是他们约定的“家庭日”,则2021年全年他们约定的“家庭日”共有 27 个.
【分析】根据题意,在2021年,设大张的休息日为数列{an},小张的休息日为数列{bn},分析两个数列的通项,求出其公共项的数目,即可得答案.
【解答】解:根据题意,在2021年,设大张的休息日为数列{an},小张的休息日为数列{bn},
大张可以在1、5、……、休息,其通项为an=4n﹣3,
若小张在每周五休息,其通项为bn=7n﹣6,此时两个数列的公共项为1,29,57,……,
首项为1,公差为28,其最后一项为365,
共有14项,
若小张在每周一休息,其通项为bn=7n﹣3,此时两个数列的公共项为25,53,81,……,
首项为25,公差为28,其最后一项为361,
共有13项,
则两个数列一共有13+14=27项,即2021年全年他们约定的“家庭日”共有27个,
故答案为:27.
20.已知桶A0中盛有2升水,桶B0中盛有1升水.现将桶A0中的水的34和桶B0中的水的14倒入桶A1中,再将桶A0与桶B0中剩余的水倒入桶B1中;然后将桶A1中的水的34和桶B1中的水的14倒入桶A2中,再将桶A1与桶B1中剩余的水倒入桶B2中;若如此继续操作下去,则桶An(n∈N*)中的水比桶Bn(n∈N*)中的水多 12n 升.
【分析】根据题意,得到An,Bn之间的关系,然后用数列知识求解.
【解答】解:根据题意可得,An+Bn=3,An=34An−1+14Bn−1,
∴An=34An−1+14(3−An−1)=12An−1+34,
∴An−32=12(An−1−32),即数列{An−32}是以A1−32=34A0+14B0−32=14为首项,12为公比的等比数列,
∴An−32=14⋅12n−1=12n+1⇒An=32+12n+1,
∴Bn=3−An=32−12n+1,
∴An−Bn=12n+1×2=12n(n∈N∗).
故答案为:12n
21.已知点列P1(1,y1),P2(2,y2),P3(3,y3),…,Pn+1(n+1,yn+1)在x轴的投影为Q1,Q2,…,Qn+1,且点Pn+1满足y1=1,直线PnPn+1的斜率kPnPn+1=2n.则多边形P1Q1Qn+1Pn+1的面积为 3×2n﹣n﹣3 .
【分析】本题综合考查数列求和的累加法,属于难题.
【解答】解:根据题意可得yn+1﹣yn=2n,结合y1=1,运用累加法可得 yn+1=2n+1﹣1,
由题意可以将该多边形分成n个直角梯形来算,
从左往右,第n个梯形的面积为Sn=yn+yn+12=3×2n−1−1,
总的面积应用分组求和法,可得到多边形的面积为S=3×2n﹣n﹣3.
22.《算法统宗》是中国古代数学名著,作者是我国明代数学家程大位.在《算法统宗》中诗篇《李白沽酒》里记载:“今携一壶酒,游春郊外走,逢朋加一倍,人店饮斗九…”意思是说,李白去郊外春游时,带了一壶酒,遇见朋友,先到酒店里将壶中的酒增加一倍(假定每次加酒不会溢出),再饮去其中的3升酒.那么根据这个规则,若李白酒壶中原来有酒a0(a0>3)升,将李白在第n(n≥1,n∈N°)家店饮酒后所剩酒量记为an升,则an= 2na0+3(1﹣2n)升 (用a0和n表示).
【分析】利用已知条件求出,数列的前几项,得到规律,写出通项公式即可.
【解答】解:李白在第n(n≥1,n∈N°)家店饮酒后所剩酒量记为an升,
则第一家店饮酒后所剩酒量为a1=2a0﹣3升,
第二家店饮酒后所剩酒量为a2=2a1﹣3=2(2a0﹣3)﹣3=22a0﹣3(1+2)升,
第三家店饮酒后所剩酒量为a3=2a2﹣3=23a0﹣3(1+2+22)升,
第四家店饮酒后所剩酒量为a4=2a3﹣3=24a0﹣3(1+2+22+23)升,
…
第n家店饮酒后所剩酒量为an=2an﹣1﹣3=2na0﹣3(1+2+22+…+2n﹣1)=2na0﹣3×1−2n1−2=2na0+3(1﹣2n)升.
故答案为:2na0+3(1﹣2n)升.
23.已知数列{an}的前n项和为Sn=(a+1)n2+a,某三角形三边为a2,a3,a4,且该三角的面积为1534,那么an= 2n﹣1 .
【分析】由已知分别求出a2,a3,a4,利用海仳公式构造方程,解得a值,进而得到答案.
【解答】解:令n=1,得到a1=S1=2a+1,
令n=2,得到a1+a2=S2=5a+4,
∴a2=3a+3,
令n=3,得到a1+a2+a3=S3=10a+9,
∴a3=5a+5,
令n=4,得到a1+a2+a3+a4=S4=17a+16,
∴a3=7a+7,
设P=3a+3+5a+5+7a+72=152(a+1),
则三角的面积为S=152(a+1)⋅92(a+1)⋅52(a+1)⋅12(a+1)=1534(a+1)2=1534.
解得:a=0,或a=﹣2(舍去),
当a=0时,a1=1,a2=3,a3=5,……
即数列{an}是以1为首项,以2为公差的等差数列,
故an=2n﹣1
故答案为:2n﹣1
24.定义“等积数列”:如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的乘积都等于同一个不为零的常数,那么这个数列叫做等积数列,这个常数叫做等积数列的公积,已知数列{an}是a1=2,公积为﹣6的等积数列,则a3= 2 ;数列{an}的前n项和Sn= −k,n=2k−k+2,n=2k+1 .
【分析】由等积数列的定义,可得a1=2,a2=﹣3,a3=2,a4=﹣3,…,即为周期为2的数列,即可得到数列前n项和以及第三项.
【解答】解:数列{an}是等积数列且a1=2,公积为﹣6,
可得a2=﹣3,a3=2,a4=﹣3,…,
则前n项和Sn=2+(﹣3)+2+(﹣3)+….
n=2k,有k个2,k个﹣3,∴−k,n=2k−k+2,n=2k+1Sn=2k﹣3k=﹣k;
n=2k+1,有(k+1)个2,k个﹣3,∴Sn=2(k+1)﹣3k=﹣k+2.
∴Sn=−k,n=2k−k+2,n=2k+1.
故答案为:2,−k,n=2k−k+2,n=2k+1.
25.数列{an}的前n项和Sn=nn+1,数列{bn}的通项公式为bn=n﹣8,则bnSn的最小值为 ﹣4 .
【分析】由等差数列通项公式求得an=n(n+1),采用“裂项法”即可求得数列的前n项和为Sn,bnSn=(n﹣8)(1−1n+1)=n+1+9n+1−10,利用基本不等式的性质,即可求得bnSn的最小值
【解答】﹣解:由题意可知:an=2×n(n+1)2=n(n+1),
∴1an=1n(n+1)=1n−1n+1,
Sn=(1−12)+(12−13)+(13−14)+…+(1n−1n+1)=1−1n+1
则bnSn=(n﹣8)(1−1n+1)=n+1+9n+1−10≥2(n+1)×9n+1−10=﹣4,
当且仅当n+1=9n+1,即n=2时取最小值﹣4,
∴bnSn的最小值﹣4,
故答案为:﹣4.
26.我国南北朝数学家何承天发明的“调日法”是程序化寻求精确分数来表示数值的算法,其理论依据是:设实数x的不足近似值和过剩近似值分别为两个既约分数ba和dc,则b+da+c是x的更为精确的近科似值.现第一次用“调日法”:由258<π<227得到π的更为精确的近似值为a1,则a1= 4715 .第二次用“调日法”:由a1<π<227得到π的更为精确的近似值为a2,…,记第n次用“调日法”得到π的更为精确的近似值为an(n≤10,n∈N*).
若an=3.14,则n= 6 .
【分析】根据题意,依次进行推理即可得出结论.
【解答】解:第一次:258<π<227,不足近似值为258,过剩近似值为227,
∴a1=25+228+7=4715;
第二次:4715<π<227,不足近似值为4715,过剩近似值为227,
∴a2=47+2215+7=6922;
第三次:6922<π<227,不足近似值为6922,过剩近似值为227,
∴a3=69+2222+7=9129;
第四次:9129<π<227,不足近似值为9129,过剩近似值为227,
∴a4=91+2229+7=11336;
第五次:11336<π<227,不足近似值为11336,过剩近似值为227,
∴a5=113+2236+7=13543;
第六次:13543<π<227,不足近似值为13543,过剩近似值为227,
∴a6=135+2243+7=15750=3.14;
综上可得,n=6.
故答案为:4715,6.
27.已知等差数列{an}满足:|a1|+|a2|+⋅⋅⋅+|an|=|a1+1|+|a2+1|+⋅⋅⋅+|an+1|=|a1﹣1|+|a2﹣1|+⋅⋅⋅+|an﹣1|=2021,则正整数n的最大值为 62 .
【分析】由题意可以构造函数f(x)=|x|+|x+d|+••+|x+(n﹣1)d|,结合函数的图像和性质以及等差数列的性质求解即可.
【解答】解:设等差数列{an}的公差为d(不妨设d>0),首项为a,
可得|a|+|a+d|+…+|a+(n﹣1)d|=|a+1|+|a+1+d|+•…+|a+1+(n﹣1)d|=|a﹣1|+|a﹣1+d|+…+|a﹣1+(n﹣1)d|=2021,
记函数f(x)=|x|+|x+d|+••+|x+(n﹣1)d|,
可得函数f(x)=2021至少有三个根a﹣1,a,a+1.可知绝对值和f(x)=|x|+|x+d|+…+|x+(n﹣1)d|为平底型图像,如下图所示,故n为偶数,
记n=2k,要使f(x)=2021,
所以a﹣1,a,a+1对的点都在平底上即a﹣1,a,a+1∈[﹣kd,﹣(k﹣1)d],
所以 f(﹣kd)=f(﹣(k﹣1)d)=2021,
即|﹣kd|+|﹣kd+d|+|﹣kd+2d|+…+|﹣kd+(n﹣1)d|=2021,
所以[k+(k﹣1)+(k﹣2)+…+1+0+1+…+(k﹣1)]d=2021,所以k2d=2021,
而(a+1)﹣(a﹣1)≤d,所以d≥2.
故k2≤20212,即k≤20212≈31.7,
所以正整数n的最大值为62,
故答案为62.
28.数列{an}满足:a4n=1,a4n+1=0,a2n=an,n∈N∗,则a2017= 0 ,a2020= 1 .
【分析】本题关键在于如何运用a4n+1=0,a2n=an,a4n=1这个条件.
【解答】解:∵a4n=1,则a2020=a4×505=1,
∵a4n+1=0,a2n=an,
∴a2017=a4×504+1=0,
故a2017=0,a2020=1.
故答案为:0,1.
29.记Sn为各项均为正数的等比数列{an}的前n项和.若a1+a2=3,a3+a4=12,则公比q= 2 ,S6= 63 .
【分析】先求出等比数列的公比和首项,再根据求和公式计算即可.
【解答】解:∵a1+a2=3,
∴a3+a4=q2(a1+a2)=3q2=12,
∵q>0,
∴q=2,
∴a1=1,
∴s6=1−261−2=63,
故答案为:2,63.
30.已知数列{an}满足a1=8,an+1﹣an=n,则ann的最小值为 72 .
【分析】利用叠加法求数列的通项,再利用基本不等式,可求ann的最小值.
【解答】解:∵an+1﹣an=n,a1=8,∴an=a1+(a2﹣a1)+…+(an﹣an﹣1)=8+1+2+…+(n﹣1)=8+(n−1)n2
∴ann=8n+n2−12≥4−12=72
当且仅当8n=n2时,ann的最小值为72
故答案为:72
31.我国明代数学家吴敬所著的《九章算术比类大全》中,有一道数学名题叫“宝塔装灯”,内容为“远望巍巍塔七层,红灯点点倍加增;共灯三百八十一,请问顶层几盏灯?”(“倍加增”是指从塔的顶层到底层).则宝塔的顶层有 3 盏灯.
【分析】根据题意,设从上到下,每层的灯的数目组成数列{an},由等比数列的定义可得数列{an}是公比为2的等比数列,结合等比数列的前n项和公式计算可得答案.
【解答】解:根据题意,设从上到下,每层的灯的数目组成数列{an},则数列{an}是公比为2的等比数列,
则有S7=a1(1−27)1−2=127a1=381,
解可得a1=3,即宝塔的顶层有3盏灯,
故答案为:3.
32.对于实数α,用[α]表示不超过α的最大整数,对于区间(a,b),用b﹣a表示其长度(注:区间的开闭不影响长度),设x为正实数,若[lgx]为偶数,则称x为幸运数,若x∈(0,1),且x为幸运数,则x的取值区间长度之和为 111 .
【分析】根据题意,分析可得当x∈[1102n,1102n−1),则[lgx]=﹣2n,[lgx]为偶数,求出区间[1102n,1102n−1)的长度,结合等比数列的前n项和公式计算可得答案.
【解答】解:根据题意,当x∈[1102n−1,1102n−2),则[lgx]=﹣(2n﹣1),[lgx]为奇数,
当x∈[1102n,1102n−1),则[lgx]=﹣2n,[lgx]为偶数,
若x∈(0,1),且x为幸运数,则x∈[1102n,1102n−1),
区间[1102n,1102n−1)的长度为1102n−1−1102n=9102n,
数列{9102n}是以9100为首项,公比为1100的等比数列,
故limn→∞Sn=limn→∞9100(1−1100n)1−1100=111,
故幸运数x的取值区间长度之和即无穷等比数列{9102n}的前n项和,
则x的取值区间长度之和为111;
故答案为:111.
四.解答题(共7小题)
33.已知数列{an}的奇数项是公差为d1的等差数列,偶数项是公差为d2的等差数列,Sn是数列{an}的前n项和,a1=1,a2=2.
(1)若S5=16,a4=a5,求a10;
(2)已知S15=15a8,且对任意n∈N*,有an<an+1恒成立,求证:数列{an}是等差数列;
(3)若d1=3d2(d1≠0),且存在正整数m、n(m≠n),使得am=an.求当d1最大时,数列{an}的通项公式.
【分析】(1)确定数列的前5项,利用S5=16,a4=a5,建立方程,求出d1=2,d2=3,从而可求a10;
(2)先证明d1=d2,再利用S15=15a8,求得d1=d2=2,从而可证数列{an}是等差数列;
(3)若d1=3d2(d1≠0),且存在正整数m、n(m≠n),使得am=an,在m,n中必然一个是奇数,一个是偶数.不妨设m为奇数,n为偶数,利用am=an,及d1=3d2,可得d1=63m−n−1,从而可求当d1最大时,数列{an}的通项公式.
【解答】(1)解:根据题意,有a1=1,a2=2,a3=a1+d1=1+d1,a4=a2+d2=2+d2,a5=a3+d1=1+2d1
∵S5=16,a4=a5,
∴a1+a2+a3+a4+a5=7+3d1+d2=16,2+d2=1+2d1
∴d1=2,d2=3.
∴a10=2+4d2=14
(2)证明:当n为偶数时,∵an<an+1恒成立,∴2+(n2−1)d2<1+n2d1,
∴n2(d2﹣d1)+1﹣d2<0
∴d2﹣d1≤0且d2>1
当n为奇数时,∵an<an+1恒成立,∴1+n−12d1<2+(n+12−1)d2,
∴(1﹣n)(d1﹣d2)+2>0
∴d1﹣d2≤0
∴d1=d2
∵S15=15a8,∴8+8×72d1+14+7×62×d2=30+45d2
∴d1=d2=2
∴an=n
∴数列{an}是等差数列;
(3)解:若d1=3d2(d1≠0),且存在正整数m、n(m≠n),使得am=an,在m,n中必然一个是奇数,一个是偶数
不妨设m为奇数,n为偶数
∵am=an,∴1+m−12d1=2+(n2−1)d2
∵d1=3d2,∴d1=63m−n−1
∵m为奇数,n为偶数,∴3m﹣n﹣1的最小正值为2,此时d1=3,d2=1
∴数列{an}的通项公式为an=32n−12,n为奇数n2+1,n为偶数.
34.已知数列{an}满足:a1=1,且当n≥2时,an=λan﹣1+1−(−1)n2(λ∈R).
(1)若λ=1,证明:数列{a2n﹣1}是等差数列;
(2)若λ=2.
①设bn=a2n+23,求数列{bn}的通项公式;
②设∁n=1n⋅3ni=12n ai,证明:对于任意的p,m∈N*,当p>m,都有∁p≥∁m.
【分析】(1)将λ=1代入,则可得到a2n+1=a2n+1a2n=a2n−1,故a2n+1﹣a2n﹣1=1为常数,进而判断为等差数列;
(2)λ=2时,a1=1,且当n≥2时,an=2an﹣1+1−(−1)n2,
①有bn=a2n+23=4(a2n﹣2+23),所以bnbn−1=4是常数,所以数列{bn}时首项为83,公比为4的等比数列,即可求出其通项公式;
②∁n=1n⋅3ni=12n ai=1n⋅3n[4(4n−1)3−n](n∈N*),当n=1时,C2﹣C1=0,则C2=C1;当n=2时,C3﹣C2=0,则C3=C2;当n≥3时,Cn+1﹣∁n>0,则Cn+1>∁n,故对于任意的p,m∈N*,当p>m,都有∁p≥∁m.
【解答】解:(1)当λ=1时,则根据a1=1,an=an﹣1+1−(−1)n2(n≥2),得a2n+1=a2n+1a2n=a2n−1,
所以a2n+1=a2n﹣1+1,即a2n+1﹣a2n﹣1=1为常数,
即数列{a2n﹣1}是首项为1,公差为1的等差数列;
(2)λ=2时,a1=1,且当n≥2时,an=2an﹣1+1−(−1)n2,
①当n≥2时,a2n=2a2n−1a2n−1=2a2n−2+1,所以a2n=4a2n﹣2+2,则a2n+23=4(a2n﹣2+23),
又因为bn=a2n+23,即有bn=a2n+23=4(a2n﹣2+23),
而b1=a2+23=2a1+23=83≠0,所以bnbn−1=4是常数,
所以数列{bn}时首项为83,公比为4的等比数列,则bn的通项公式为bn=83•4n﹣1=23•4n(n∈N*);
②由①知,a2n=bn−23=23(4n﹣1),a2n﹣1=12a2n=13(4n﹣1),
则i=12n ai=i=1n (a2i−1+a2i)=i=1n (4i−1)=(i=1n 4i)﹣n=4(4n−1)3−n,
所以∁n=1n⋅3ni−12n ai=1n⋅3n[4(4n−1)3−n](n∈N*),
则Cn+1﹣∁n=43(4n+1−1)−(n+1)(n+1)⋅3n+1−43(4n−1)−nn⋅3n=(n−3)⋅4n+1+6n2+14n+12n(n+1)⋅3n+2,
当n=1时,C2﹣C1=0,则C2=C1;
当n=2时,C3﹣C2=0,则C3=C2;
当n≥3时,Cn+1﹣∁n>0,则Cn+1>∁n,
故对于任意的p,m∈N*,当p>m,都有∁p≥∁m.
35.已知数列{an}的各项均为整数,其前n项和为Sn.规定:若数列{an}满足前r项依次成公差为1的等差数列,从第r﹣1项起往后依次成公比为2的等比数列,则称数列{an}为“r关联数列”.
(1)若数列{an}为“6关联数列”,求数列{an}的通项公式;
(2)在(1)的条件下,求出Sn,并证明:对任意n∈N*,anSn≥a6S6;
(3)若数列{an}为“6关联数列”,当n≥6时,在an与an+1之间插入n个数,使这n+2个数组成一个公差为dn的等差数列,求dn,并探究在数列{dn}中是否存在三项dm,dk,dp(其中m,k,p成等差数列)成等比数列?若存在,求出这样的三项;若不存在,说明理由.
【分析】(1)若数列{an}为“6关联数列”,{an}前6项为等差数列,从第5项起为等比数列,可得a6=a1+5,a5=a1+4,且a6a5=2,解得a1,即可求数列{an}的通项公式.
(2)由(1)得Sn=12n2−72n,n≤42n−4−7,n≥5,可见数列{anSn}的最小项为a6S6=﹣6,即可证明:对任意n∈N*,anSn≥a6S6.
(3)由(1)知,当n≥6时,an=2n−5,由此能求出dn=2n−5n+1.假设在数列{dn}中存在dm,dk,dp(其中m,k,p成等差数列),则(dk)2=dmdp,推导出k=m=p,这与题设矛盾.故在数列{dn}中不存在三项dm,dk,dp(其中m,k,p成等差数列)成等比数列.
【解答】解:(1)∵数列{an}为“6关联数列”,
∴{an}前6项为等差数列,从第5项起为等比数列,
∴a6=a1+5,a5=a1+4,且a6a5=a1+5a1+4=2,解得a1=﹣3,
∴an=n−4,n≤42n−5,n≥5.
(2)由(1)得Sn=12n2−72n,n≤42n−4−7,n≥5,
{an}:﹣3,﹣2,﹣1,0,1,2,22,23,24,25,…,
{Sn}:﹣3,﹣5,﹣6,﹣6,﹣5,﹣3,1,9,25,…
{anSn}:9,10,6,0,﹣5,﹣6,4,72,400,…,
可见数列{anSn}的最小项为a6S6=﹣6,
证明:anSn=12n(n−4)(n−7),n≤52n−5(2n−4−7),n≥6,
列举法知当n≤5时,(anSn)min=a5S5=﹣5;
当n≥6时,anSn=2•(2n﹣5)2﹣7•2n﹣5,n≥6,
设t=2n﹣5,则anSn=2t2﹣7t=2(t−74)2﹣7t=2(t−74)2−498≥2•22﹣7•2=﹣6.
(3)由(1)知,当n≥6时,an=2n−5,
∵an+1=an+(n+2﹣1)dn,
2n﹣4=2n﹣5+(n+1)dn,∴dn=2n−5n+1.
假设在数列{dn}中存在dm,dk,dp(其中m,k,p成等差数列),
则(dk)2=dmdp,
∴(2k−5k+1)2=2m−5m+1⋅2p−5p+1,22k−10(k+1)2=2m+p−10(m+1)(p+1),(*)
∵m,p,k成等差数列,∴m+p=2k,(*)式可化简为(k+1)2=(m+1)(p+1),
即k2=mp,∴k=m=p,这与题设矛盾.
∴在数列{dn}中不存在三项dm,dk,dp(其中m,k,p成等差数列)成等比数列.
36.对于数列{an},记bn=max{a1,a2,…,an}(n=1,2,3,…),其中max{a1,a2,…,ak}表示a1,a2,…,ak这k个数中最大的数.并称数列{bn}是{an}的“控制数列”,如数列1,2,3,2的“控制数列”是1,2,3,3.
(Ⅰ)若各项均为正整数的数列{an}的“控制数列”为1,3,4,4,写出所有的{an};
(Ⅱ)设an=an2﹣2n(n∈N*).
(i)当a>0时,证明:存在正整数m,使bmm,bm+1m+1,bm+2m+2,…是等差数列;
(ⅱ)当a∈[﹣2,2]时,求b11+b22+b33+b44的值(结果可含a).
【分析】(Ⅰ)根据“控制数列”的定义,写出数列{an}的各项即可.
(Ⅱ)(i)利用二次函数的性质可知,当x>1a时函数f(x)单调递增,所以当m=[1a]+1,n≥m时,有an=bn,从而得出bnn=an﹣2是等差数列.
(ii)对a的范围分情况讨论,利用作差法比较大小,得到b1,b2,b3,b4的值,从而求出b11+b22+b33+b44的值.
【解答】解:(Ⅰ)数列{an}的各项为:1,3,4,1,1,3,4,2,1,3,4,3,1,3,4,4,…….
(Ⅱ)(i)当a>0时,f(x)=ax2﹣2x的对称轴为x=1a,
∴当x>1a时单调递增,由于n=1,2,3,……,
所以当m=[1a]+1,n≥m时,有an=bn,
由于bnn=an﹣2是等差数列,
所以存在正整数m,使bmm,bm+1m+1,bm+2m+2,…是等差数列.
(ii)f(x)=ax2﹣2x的对称轴x=1a,由于n=1,2,3,……,
a1=a﹣2,a2=4a﹣4,a3=9a﹣6,a4=16a﹣8,
①当a∈[−2,25)时,此时a1=a﹣2最大,
由于bn=max{a1,a2,……,an}(n=1,2,3……),
所以b1=b2=b3=b4=a1=a﹣2,
所以b11+b22+b33+b44=(a﹣2)(11+12+13+14)=25(a−2)12,
②当a∈(25,12]时,b1=b2=b3=a1=a﹣2,b4=a4,
所以b11+b22+b33+b44=35a−346,
③当a∈(12,23]时,
a2﹣a1=3a﹣2<0,a3﹣a1=8a﹣4>0,b1=b2=a1=a﹣2,a3=b3,b4=a4,
所以b11+b22+b33+b44=a11+a12+a33+a44=17a−142,
④当a∈(23,1]时,a2﹣a1=3a﹣2>0,
故bn=an,
所以b11+b22+b33+b44=a11+a22+a33+a44=10a﹣8,
⑤当a∈(1,2]时,f(x)开口向上,对称轴为x=1a<1,
所以an=an2−2n单调递增,所以bn=an,
则b11+b22+b33+b44==a11+a22+a33+a44=10a﹣8,
综上所述,b11+b22+b33+b44=25(a−2)12,−2≤a≤2535a−346,25<a≤1217a−142,12<a≤2310a−8,23<a≤2.
37.已知数集A={a1,a2,…,an}(1≤a1<a2<…<an,n≥2)具有性质P:对任意的i,j(1≤i≤j≤n),aiaj与ajai两数中至少有一个属于A.
(1)分别判断数集{1,3,4}与{1,2,3,6}是否具有性质P,并说明理由;
(2)求a1的值;当n=3时,数列a1,a2,a3是否成等比数列,试说明理由;
(3)由(2)及通过对A的探究,试写出关于数列a1,a2,…,an的一个真命题,并加以证明.
【分析】(1)根据性质P;对任意的i,j(1≤i≤j≤n),aiaj与 ajai两数中至少有一个属于A,验证给的集合集{1,3,4}与{1,2,3,6}中的任何两个元素的积商是否为该集合中的元素;
(2)根据A={a1,a2,…,an} 具有性质P,则anan与anan 中至少有一个属于A,由于 1≤a1<a2<…an,故anan∉A 从而1=anan∈A 求出a1的值,易证a3a1,a3a2,a3a3 都属于A,从而a3a1=a3,a3a2=a2,a3a3=a1,即a3=a1a3=a22,满足等比数列的定义;
(3)对于一切大于或等于3的奇数n,满足性质P 的数列a1,a2,…,an成等比数列,由(2),不妨设n=2k+1(k∈N,k≥2).首先易得a2k+1ai∉A(i=1,…2k),仿照(2)的方法进行证明即可.
【解答】解:(1)由于3×4 与43 均不属于数集{1,3,4},∴数集{1,3,4} 不具有性质P …2分
由于1×2,1×3,1×6,2×3,62,63,11,22,33,66 都属于数集{1,2,3,6},
∴数集{1,2,3,6} 具有性质P…4分
(2)∵A={a1,a2,…,an} 具有性质P,
∴anan与anan 中至少有一个属于A,由于 1≤a1<a2<…an,故anan∉A …5分
从而1=anan∈A …6分∴a1=1 …7分
当n=3 时,∵a3a1>a3a2>a3a3,a1=1,a2a3∉A,∴a3a1,a3a2,a3a3 都属于A …8分
从而a3a1=a3,a3a2=a2,a3a3=a1,即a3=a1a3=a22,…9分
故数列a1,a2,a3成等比数列…10分
(3)对于一切大于或等于3的奇数n,满足性质P 的数列a1,a2,…,an成等比数列. …12分
证明:由(2),不妨设n=2k+1(k∈N,k≥2).首先易得a2k+1ai∉A(i=1,…2k),知 a2k+1a1,a2k+1a2,a2k+1a3,⋯,a2k+1a2k+1 都属于A,又a2k+1a1>a2k+1a2>a2k+1a3>⋯>a2k+1a2k+1,从而,有 a2k+1a1=a2k+1,a2k+1a2=a2k,a2k+1a3=a2k−1,⋯,a2k+1a2k+1=a1,即 a2k+1=a1a2k+1=a2a2k=a3a2k﹣1=…=ai+2a2k﹣i=…=a2ak+2=ak+12…(*) 因为ai+ja2k﹣i>ai+2a2k﹣i=a2k+1(0≤i≤k﹣2,3≤j≤2k﹣2i),所以,只有a2k−iai+3,a2k−iai+4,⋯,a2k−ia2k−i 均属于A. 将i 从0 到k﹣2 列举,便得到:
第1组:a2ka3,a2ka4,a2ka5,⋯,a2ka2k−1,a2ka2k,共2k﹣2 项;
第2组:a2k−1a4,a2k−1a5,a2k−1a6,⋯,a2k−1a2k−2,a2k−1a2k−1,共2k﹣4 项;
第3组:a2k−2a5,a2k−2a6,a2k−2a7,⋯,a2k−2a2k−3,a2k−2a2k−2,共2k﹣6 项;
…第k﹣1 组:ak+2ak+1,ak+2ak+2,共2 项.上一组的第2项总大于下一组的第1项,
再注意到a2ka3=a2k−1a2<a2k−1,故第1组的各数从左到右依次为:a2k﹣2,a2k﹣3,a2k﹣4,…,a2,a1;第2组的各数从左到右依次为:a2k﹣4,a2k﹣5,a2k﹣6,…,a2,a1;第3组的各数从左到右依次为:a2k﹣6,a2k﹣7,a2k﹣8,…,a2,a1; …第k﹣1 组的各数从左到右依次为:a2,a1.于是,有a2ka2k−1=a2k−1a2k−2=a2k−2a2k−3=⋯=ak+2ak+1=a2,由(*),ak+1ak=ak+2ak+1,akak−1=ak+3ak+2,…,a3a2=a2ka2k−1,又a2k+1a2k=a2,故数列a1,a2,…,an成等比数列.…15分
38.设数列A:a1,a2,…,an(n≥3)的各项均为正整数,且a1≤a2≤…≤an.若对任意k∈{3,4,…,n},存在正整数i,j(1≤i≤j<k)使得ak=ai+aj,则称数列A具有性质T.
(Ⅰ)判断数列A1:1,2,4,7与数列A2:1,2,3,6是否具有性质T;(只需写出结论)
(Ⅱ)若数列A具有性质T,且a1=1,a2=2,an=200,求n的最小值;
(Ⅲ)若集合S={1,2,3,…,2019,2020}=S1∪S2∪S3∪S4∪S5∪S6,且Si∩Sj=∅(任意i,j∈{1,2,…,6},i≠j).求证:存在Si,使得从Si中可以选取若干元素(可重复选取)组成一个具有性质T的数列.
【分析】(Ⅰ)根据3≠1+1,可知1,3,4,7不具有性质P,由2=1+1,3=1+2,5=2+3,可知1,2,3,5具有性质P;
(Ⅱ)由数列A具有性质T,结合条件可知n⩾9,然后分别考虑n=9,n=10,n>10时是否符合条件,进一步得到n的最小值;
(Ⅲ)假设结论不成立,即对任意Si(i=1,2,…,6)都有:若正整数 a,b∈Si,a<b,则 b﹣a∉Si,
否则,当a<b﹣a 时,a,b﹣a,b 是一个具有性质 T 的数列;当 a>b﹣a 时,b﹣a,a,b 是一个具有性质 T 的数列;当a=b﹣a时,a,a,b 是一个具有性质T的函数,然后找出矛盾结论,从而证明结论成立.
【解答】解:(Ⅰ)∵3≠1+1,∴1,3,4,7不具有性质P;
∵2=1+1,3=1+2,5=2+3,∴1,2,3,5具有性质P,
即数列A1 不具有性质T,数列 A2 具有性质 T.
(Ⅱ)由题意可知,a2=2,a3⩽2a2=4,a4⩽2a3⩽8,…,a8⩽2a7⩽128,∴n⩾9.
若 n=9,∵a9=200 且 a9⩽2a8,∴128⩾a8⩾100,
同理,64⩾a7⩾50,32⩾a6⩾25,16⩾a5⩾12.5,8⩾a4⩾6.25,4⩾a3⩾3.125,
∵数列各项均为正整数,∴a3=4,∴数列前三项为 1,2,4.
∵数列A具有性质 T,a4 只可能为 4,5,6,8 之一,而又∵8⩾a4⩾6.25,∴a4=8,
同理,有 a5=16,a6=32,a7=64,a8=128,
此时数列为 1,2,4,8,16,32,64,128,200.
但数列中存在1⩽i⩽j<9,使得200=ai+aj,
∴该数列不具有性质T,∴n≥10.
当n=10时,取A:1,2,4,8,16,32,36,64,100,200(构造数列不唯一),
A:1,2,4,8,16,32,36,64,100,200,
经验证,此数列具有性质T,∴n的最小值为10.
(Ⅲ)假设结论不成立,即对任意Si(i=1,2,…,6)都有:
若正整数 a,b∈Si,a<b,则 b﹣a∉Si,
否则,当a<b﹣a 时,a,b﹣a,b 是一个具有性质 T 的数列;
当 a>b﹣a 时,b﹣a,a,b 是一个具有性质 T 的数列;
当a=b﹣a时,a,a,b 是一个具有性质T的函数.
(i)由题意可知,这6 个集合中至少有一个集合的元素个数不少于 337 个,
不妨设此集合为 S1,从 S1 中取出 337 个数,记为 a1,a2,…,a337 且 a1<a2<…<a337,
令集合 Ni={a337﹣ai|i=1,2,…,336}⊆S.
由假设,对任意i=1,2,…,336,a337﹣ai∉S1,∴Ni⊆S2∪S3∪S4∪S5∪S6,
(ii)在 S2,S3,S4,S5,S6 中至少有一个集合包含 N1 中的至少 68 个元素,
不妨设这个集合为 S2,从 S2∩N1 中取出 68 个数,记为 b1,b2,…,b68,且 b1<b2<…<b68,
令集合 N2={b68﹣bi|i=1,2,…,67}⊆S.
由假设 b6s﹣bi∉S2,
对任意 k=1,2,…,68,存在 sk∈{1,2,…,336} 使得 bk=a337−ask,
∴对任意 i=1,2,⋯,67,b6s−bi=(a337−as68)−(a137−asi)=asi−as68,
由假设 asi−as68∉S1,∴b68﹣bi∉S1,∴b68﹣bi∉S1∪S2,
∴N2⊆S3∪S4∪S5∪S6.
(iii)在 S3,S4,S5,S6 中至少有一个集合包含 N2 中的至少 17 个元素,
不妨设这个集合为 S3,从 S3∩N2 中取出 17 个数,
记为 c1,c2,…,c17,且 c1<c2<…<c17,
令集合 N3={c17﹣ci|i=1,2,…,16}⊆S,
由假设 c17﹣ci∉S3,对任意 k=1,2,…,17,存在tk∈{1,2,…,67}使得ck=b68−btk,
∴对任意 i=1,2,⋯,16,c17−ci=(b68−bi17)−(b68−bti)=bti−bi17,
同样,由假设可得 bti−bt17∉S1∪S2,∴c17﹣ci∉S1∪S2∪S3,
∴N3⊆S4∪S5∪S6.
(V)同样,在 S5,S6 中至少有一个集合包含 N4 中的至少 3 个元素,
不妨设这个集合为 S5,从 S5∩N4 中取出3 个数,记为 e1,e2,e3,且 e1<e2<e3,
同理可得 Ns={e3﹣e1,e3﹣e2}⊆S6.
(Vi)由假设可得 e2﹣e1=(e3﹣e1)﹣(e3﹣e2)∉S6,
同上可知,e2﹣e1∉S1∪S2∪S3∪S4∪S5,
而又∵e2﹣e1∈S,∴e2﹣e1∈S6,矛盾.
∴假设不成立,∴原命题得证.
39.某市2020年发放汽车牌照12万张,其中燃油型汽车牌照10万张,电动型汽车牌照2万张.为了节能减推和控制总量,从2021年开始,每年电动型汽车牌照发放的数量比上一年增长50%,而每年燃油型汽车牌照发放的数量比上一年减少0.5万张,同时规定一旦某年发放的汽车牌照超过15万张,以后每年发放的电动型汽车牌照的数量维持在这一年的水平不变.
(1)记2020年为第一年,每年发展的燃油翻汽车牌照的数量构成数列{an},每年发放的电动型汽车牌照的数量构成数列{bn},写出这两个数列的通项公式;
(2)从2020年算起,求二十年发放的汽车牌照总量.
【分析】(1)根据从2021年开始,每年电动型汽车牌照发放的数量比上一年增长50%,而每年燃油型汽车牌照发放的数量比上一年减少0.5万张,同时规定一旦某年发放的汽车牌照超过15万张,以后每年发放的电动型汽车牌照的数量维持在这一年的水平不变,即可利用分段的形式写出an与bn;
(2)利用等差数列与等比数列的求和公式,可求出从2020年算起,求二十年发放的汽车牌照总量.
【解答】解:根(1)据题意,a1=10,a2=9.5,a3=9,a4=8.5;b1=2,b2=3,b3=4.5,b4=6.75,
则当1≤n≤20时,an=10+(n﹣1)×0.5=−12n+212;当n≥21时,an=0(n∈N+),
∴an=−12n+212,1≤n≤200,n≥21(n∈N+);
∵a3+b3=13.5,a4+b4=15.25>15,
∴bn=2⋅(32)n−1,1≤n≤46.75,n≥5(n∈N+).
(2)由(1)得a1+a2+…+a20=10×20+20×192×(−12)=105,b1+b2+…+b20=2[1−(32)4]1−32+6.75×16=124.25,
所以105+124.25=229.25.
∴从2020算起,二十年发放的汽车牌照总量为229.25万张.
相关试卷
这是一份人教版2022届一轮复习打地基练习 等比数列的性质,共22页。
这是一份人教版2022届一轮复习打地基练习 数列与不等式综合,共26页。
这是一份人教版2022届一轮复习打地基练习 数列递推公式,共24页。试卷主要包含了已知等内容,欢迎下载使用。