(新高考)高考数学一轮考点复习6.1《数列的概念及简单表示》学案 (含详解)
展开第六章 数列
第一节 数列的概念及简单表示
核心素养立意下的命题导向
1.与归纳推理相结合,考查数列的概念与通项,凸显逻辑推理的核心素养.
2.与函数相结合,考查数列的概念性质,凸显数学抽象的核心素养.
3.与递推公式相结合,考查对求通项公式的方法的掌握,凸显数学运算、数学建模的核心素养.
[理清主干知识]
1.数列的有关概念
(1)数列的定义:按照一定顺序排列的一列数叫做数列,数列中的每一个数叫做这个数列的项.
(2)数列与函数的关系:从函数观点看,数列可以看成以正整数集N*(或它的有限子集)为定义域的函数an=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.
(3)数列的前n项和:数列{an}中,Sn=a1+a2+…+an叫做数列的前n项和.
2.an与Sn的关系
若数列{an}的前n项和为Sn,则an=
3.数列的通项公式与递推公式
(1)通项公式:如果数列{an}的第n项an与序号n之间的关系可以用一个式子an=f(n)来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.
(2)递推公式:如果已知数列{an}的第1项(或前几项),且从第二项(或某一项)开始的任一项an与它的前一项an-1(或前几项)间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的递推公式.
4.数列的分类
分类原则
类型
满足条件
按项数分类
有穷数列
项数有限
无穷数列
项数无限
按项与项间
递增数列
an+1>an
其中
n∈N*
的大小关系
递减数列
an+1
常数列
an+1=an
[澄清盲点误点]
一、关键点练明
1.(观察数列求通项公式)数列1,3,6,10,15,…的一个通项公式是( )
A.an=n2-(n-1) B.an=n2-1
C.an= D.an=
解析:选C 观察数列1,3,6,10,15,…可以发现:
1=1,
3=1+2,
6=1+2+3,
10=1+2+3+4,
…
所以第n项为1+2+3+4+5+…+n=,
所以数列1,3,6,10,15,…的一个通项公式为an=.
2.(观察图形求通项公式)根据下面的图形及相应的点数,写出点数构成的数列的一个通项公式an=________.
解析:由a1=1=5×1-4,a2=6=5×2-4,a3=11=5×3-4,…,归纳得an=5n-4.
答案:5n-4
3.(利用递推公式求项)数列{an}中,a1=2,且an+1=an-1,则a4=________.
解析:由a1=2,an+1=an-1,得a2=0,a3=-1,a4=-.
答案:-
4.(由Sn求an)已知数列{an}的前n项和为Sn=2n,则数列{an}的通项公式是________.
解析:当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n-2(n-1)=2;
当n=1时,a1=S1=2,所以an=2.
答案:an=2
二、易错点练清
1.(忽视n为正整数)在数列-1,0,,,…,中,若an=0.08,则n=( )
A. B.8 C.或10 D.10
解析:选D 由题意可得=0.08,解得n=10或n=(舍去).
2.(忽视数列是特殊的函数)若an=n2-5n+3,则当n=________时,an取得最小值.
解析:an=n2-5n+3=2-,
∵n∈N*,∴当n=2或3时,an最小,a2=a3=-3.
答案:2或3
3.(忽视对n=1的验证)已知数列{an}的前n项和Sn=n2-2,则an=________.
解析:当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(n2-2)-[(n-1)2-2]=2n-1;
当n=1时,a1=S1=1-2=-1,不满足上式.
故an=
答案:
考点一 利用an与Sn的关系求通项
[典例] (1)已知Sn=3n+2n+1,则an=__________.
(2)设Sn是数列{an}的前n项和,且a1=-1,an+1=SnSn+1,则Sn=________.
[解析] (1)因为当n=1时,a1=S1=6;
当n≥2时,
an=Sn-Sn-1=(3n+2n+1)-[3n-1+2(n-1)+1]
=2·3n-1+2,
由于a1不适合此式,
所以an=
(2)∵an+1=Sn+1-Sn,an+1=SnSn+1,
∴Sn+1-Sn=SnSn+1,
∵Sn≠0,
∴-=1,即-=-1.
又=-1,
∴是首项为-1,公差为-1的等差数列.
∴=-1+(n-1)×(-1)=-n,∴Sn=-.
[答案] (1) (2)-
[方法技巧]
1.已知Sn求an的3步骤
(1)先利用a1=S1求出a1;
(2)用n-1替换Sn中的n得到Sn-1,利用an=Sn-Sn-1(n≥2)便可求出当n≥2时an的表达式;
(3)注意检验n=1时的表达式是否可以与n≥2时的表达式合并.
2.Sn与an关系问题的求解思路
根据所求结果的不同要求,将问题向两个不同的方向转化.
(1)利用an=Sn-Sn-1(n≥2)转化为只含Sn,Sn-1的关系式,再求解.
(2)利用Sn-Sn-1=an(n≥2)转化为只含an,an-1的关系式,再求解.
[针对训练]
1.(多选)数列{an}的前n项和为Sn,若a1=1,an+1=2Sn(n∈N*),则有( )
A.Sn=3n-1 B.{Sn}为等比数列
C.an=2·3n-1 D.an=
解析:选ABD 由题意,数列{an}的前n项和满足an+1=2Sn(n∈N*),当n≥2时,an=2Sn-1,两式相减,可得an+1-an=2(Sn-Sn-1)=2an,
可得an+1=3an,即=3(n≥2),
又由a1=1,当n=1时,a2=2S1=2a1=2,所以=2,
所以数列的通项公式为an=
当n≥2时,Sn===3n-1,又由n=1时,S1=a1=1,适合上式,所以数列{an}的前n项和为Sn=3n-1;
又由==3,所以数列{Sn}为公比为3的等比数列,综上可得选项A、B、D是正确的.
2.若数列{an}的前n项和Sn=an+,则{an}的通项公式为an=________.
解析:当n=1时,a1=S1=a1+,即a1=1;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=an-an-1,即=-2,
故{an}是首项为1,公比为-2的等比数列.故an=(-2)n-1.
答案:(-2)n-1
3.设数列{an}满足a1+3a2+…+(2n-1)an=2n,则an=__________.
解析:因为a1+3a2+…+(2n-1)an=2n,
故当n≥2时,a1+3a2+…+(2n-3)an-1=2(n-1).
两式相减得(2n-1)an=2,所以an=(n≥2).
又由题设可得a1=2,满足上式,
从而{an}的通项公式为an=(n∈N*).
答案:
考点二 利用数列的递推关系求通项
[典题例析]
(1)(2021·湛江模拟)在数列{an}中,已知a1=2,an+1=(n∈N*),则an的表达式为( )
A.an= B.an=
C.an= D.an=
(2)设数列{an}中,a1=2,an+1=an+n+1,则an=________.
(3)在数列{an}中,a1=1,an=an-1(n≥2),则数列{an}的通项公式为__________.
(4)若a1=1,an+1=2an-3,则通项公式an=________.
[解析] (1)数列{an}中,由a1=2,an+1=(n∈N*),
可得=3+,
所以数列是首项为,公差为3的等差数列,
所以=+3(n-1)=.
可得an=(n∈N*).故选B.
(2)由条件知an+1-an=n+1,
则an=(a2-a1)+(a3-a2)+(a4-a3)+…+(an-an-1)+a1=(2+3+4+…+n)+2=.
(3)∵an=an-1(n≥2),
∴an-1=an-2,an-2=an-3,…,a2=a1.
以上(n-1)个式子相乘得
an=a1···…·==.
当n=1时,a1=1,上式也成立.
∴an=(n∈N*).
(4)由an+1=2an-3,得an+1-3=2(an-3).
所以数列{an-3}是首项为-2,公比为2的等比数列,
则an-3=-2×2n-1,即an=-2n+3.
[答案] (1)B (2) (3)an=(n∈N*) (4)-2n+3
[方法技巧] 由递推公式求通项公式的方法
方法
适用类型
要点
累加法
an+1=an+f(n),变形为an+1-an=f(n)
利用恒等式an=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1)(n≥2,n∈N*)求解
累乘法
an+1=f(n)an,变形为=f(n)
利用恒等式an=a1···…·(an≠0,n≥2,n∈N*)求解
待定系
数法
an+1=pan+q(p≠0且p≠1,q≠0,n∈N*)
变形为an+1+t=p(an+t)(可用待定系数法求t),可得以p为公比的等比数列{an+t}的通项公式,进而可求an
取倒
数法
an+1=(p,q,r是常数)
变形为=·+
①若p=r,则是等差数列,且公差为,可用公式求通项;
②若p≠r,则转化为an+1=san+t型,再利用待定系数法构造新数列求解
赋值法
a1+2a2+3a3+…+nan=f(n)
由a1+2a2+3a3+…+nan=f(n),①
得a1+2a2+3a3+…+(n-1)an-1=f(n-1)(n≥2),②
再由①-②可得an(注意对n=1的情况进行讨论)
[针对训练]
1.已知在数列{an}中,a1=3,且点Pn(an,an+1)(n∈N*)在直线4x-y+1=0上,则数列{an}的通项公式为________.
解析:因为点Pn(an,an+1)(n∈N*)在直线4x-y+1=0上,所以4an-an+1+1=0.
所以an+1+=4.因为a1=3,所以a1+=.
故数列是首项为,公比为4的等比数列.
所以an+=×4n-1,
故数列{an}的通项公式为an=×4n-1-.
答案:an=×4n-1-
2.根据下列条件,求数列{an}的通项公式.
(1)a1=1,an+1=an+2n(n∈N*);
(2)a1=1,2nan+1=(n+1)an(n∈N*);
(3)a1=1,an=3an-1+4(n≥2).
解:(1)由题意知an+1-an=2n,
an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1
=2n-1+2n-2+…+2+1==2n-1.
(2)由2nan+1=(n+1)an,得=.
所以an=···…··a1=···…··1=.
(3)因为an=3an-1+4(n≥2),所以an+2=3(an-1+2).
因为a1+2=3,所以{an+2}是首项与公比都为3的等比数列.
所以an+2=3n,即an=3n-2.
考点三 数列的性质
考法(一) 数列的周期性
[例1] 在数列{an}中,a1=-,an=1-(n≥2,n∈N*),则a2 021的值为( )
A.- B.5
C. D.
[解析] 因为在数列{an}中,a1=-,an=1-(n≥2,n∈N*),
所以a2=1-=5,a3=1-=,a4=1-=-,
所以{an}是以3为周期的周期数列,
所以a2 021=a673×3+2=a2=5.
[答案] B
[方法技巧]
1.周期数列的常见形式
(1)利用三角函数的周期性,即所给递推关系中含有三角函数;
(2)相邻多项之间的递推关系,如后一项是前两项的差;
(3)相邻两项的递推关系,等式中一侧含有分式,又较难变形构造出特殊数列.
2.解决此类题目的一般方法
根据给出的关系式求出数列的若干项,通过观察归纳出数列的周期,进而求有关项的值或者前n项的和.
考法(二) 数列的单调性
[例2] (2021·广州模拟)已知数列{an}满足a1=2,2anan+1=a+1,设bn=,则数列{bn}是( )
A.常数列 B.摆动数列
C.递增数列 D.递减数列
[解析] ∵2anan+1=a+1,∴an+1=.
∵bn=,
∴bn+1====b>0.
∵a1=2,∴b1==,b2=2,b3=2=4,b4=2=8,
∴数列{bn}是递减数列,故选D.
[答案] D
[方法技巧]
解决数列的单调性问题的3种方法
(1)用作差比较法,根据an+1-an的符号判断数列{an}是递增数列、递减数列或是常数列.
(2)用作商比较法,根据(an>0或an<0)与1的大小关系进行判断.
(3)结合导数的方法判断.
考法(三) 数列中的最大(小)项
[例3] 已知数列{an}的通项公式为an=,则数列中的最大项为________.
[解析] 法一:an+1-an=-=·,
当n<8时,an+1-an>0,即an+1>an;
当n=8时,an+1-an=0,即an+1=an;
当n>8时,an+1-an<0,即an+1
法二:设数列{an}中的第n项最大,
则即
解得8≤n≤9.
又n∈N*,则n=8或n=9.
故数列{an}中的最大项为第8项和第9项,且a8=a9=.
[答案]
[方法技巧]
求数列最大项或最小项的方法
(1)将数列视为函数f(x)当x∈N*时所对应的一列函数值,根据f(x)的类型作出相应的函数图象,或利用求函数最值的方法,求出f(x)的最值,进而求出数列的最大(小)项.
(2)通过通项公式an研究数列的单调性,利用(n≥2)确定最大项,利用(n≥2)确定最小项.
(3)比较法:
①若有an+1-an=f(n+1)-f(n)>0(或an>0时,>1),则an+1>an,即数列{an}是递增数列,所以数列{an}的最小项为a1=f(1);
②若有an+1-an=f(n+1)-f(n)<0(或an>0时,<1),则an+1
[针对训练]
1.若数列{an}满足a1=2,an+1=,则a2 021的值为( )
A.2 B.-3
C.- D.
解析:选A 因为a1=2,an+1=,
所以a2==-3,a3==-,
a4==,a5==2,
故数列{an}是以4为周期的周期数列,
故a2 021=a505×4+1=a1=2.
2.已知数列{an}的通项公式为an=,若数列{an}为递减数列,则实数k的取值范围为( )
A.(3,+∞) B.(2,+∞)
C.(1,+∞) D.(0,+∞)
解析:选D 因为an+1-an=-=,由数列{an}为递减数列知,对任意n∈N*,an+1-an=<0,所以k>3-3n对任意n∈N*恒成立,所以k∈(0,+∞).故选D.
3.若数列{an}的前n项和Sn=n2-10n(n∈N*),则数列{nan}中数值最小的项是( )
A.第2项 B.第3项
C.第4项 D.第5项
解析:选D ∵Sn=n2-10n,
∴当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n-11;
当n=1时,a1=S1=-9也适合上式.
∴an=2n-11(n∈N*).
记f(n)=nan=n(2n-11)=2n2-11n,
此函数图象的对称轴为直线n=,但n∈N*,
∴当n=3时,f(n)取最小值.
∴数列{nan}中数值最小的项是第3项.
创新考查方式——领悟高考新动向
1.大衍数列来源于《乾坤谱》中对易传“大衍之数五十”的推论,主要用于解释中国传统文化中的太极衍生原理.数列中的每一项都代表太极衍生过程中曾经经历过的两仪数量总和.它是中华传统文化中隐藏着的世界数学史上第一道数列题.数列前10项依次是0,2,4,8,12,18,24,32,40,50,则此数列第20项为( )
A.180 B.200
C.128 D.162
解析:选B 由0,2,4,8,12,18,24,32,40,50,…,可得偶数项的通项公式为a2n=2n2,则此数列第20项为2×102=200.故选B.
2.下图是某省从1月21日至2月24日的新冠肺炎每日新增确诊病例变化曲线图.
若该省从1月21日至2月24日的新冠肺炎每日新增确诊人数按日期顺序排列构成数列{an},{an}的前n项和为Sn,则下列说法中正确的是( )
A.数列{an}是递增数列
B.数列{Sn}是递增数列
C.数列{an}的最大项是a11
D.数列{Sn}的最大项是S11
解析:选C 因为1月28日新增确诊人数小于1月27日新增确诊人数,即a7>a8,所以{an}不是递增数列,所以选项A错误;因为2月23日新增确诊病例数为0,所以S33=S34,所以数列{Sn}不是递增数列,所以选项B错误;因为1月31日新增确诊病例数最多,从 1月21日算起,1月31日是第11天,所以数列{an}的最大项是a11,所以选项C正确;数列{Sn}的最大项是最后一项,所以选项D错误,故选C.
3.设[x]表示不超过x的最大整数,如[-3.14]=-4,[3.14]=3.已知数列{an}满足:a1=1,an+1=an+n+1,则=( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:选A 设Sn=++…+.由a1=1,an+1=an+n+1,可得an+1-an=n+1,那么当n≥2时,an-an-1=n,an-1-an-2=n-1,…,a2-a1=2,累加可得an-a1=2+3+4+…+n,∴an=,当n=1时,a1=1也适合上式,则=2·=2.故Sn=++…+=2=2-.∵0<≤1,∴1≤2-<2, ∴=1,故选A.
4.我国古代数学家提出的“中国剩余定理”又称“孙子定理”,它在世界数学史上具有光辉的一页,堪称数学史上名垂百世的成就,而且一直启发和指引着历代数学家们,定理涉及的是数的整除问题,其数学思想在近代数学,当代密码学研究及日常生活都有着广泛应用,为世界数学的发展做出了巨大贡献.现有这样一个整除问题:将1到2 020这2 020个整数中能被3除余2且被5除余2的数按从小到大的顺序排成一列,构成数列{an},那么此数列的项数为( )
A.133 B.134
C.135 D.136
解析:选C 由于能被3除余2且被5除余2的数就是能被15除余2的数,所以an=2+(n-1)·15=15n-13.由an=15n-13≤2 020,得n≤135+,n∈N*,故此数列的项数为135.故选C.
5.(多选)黄金螺旋线又名等角螺线,是自然界最美的鬼斧神工.在一个黄金矩形(宽长比约等于0.618)里先以宽为边长做正方形,然后在剩下的小矩形里以其宽为边长做正方形,如此循环下去,再在每个正方形里画出一段四分之一圆弧,最后顺次连接,就可得到一条“黄金螺旋线”.达·芬奇的《蒙娜丽莎》,希腊雅典卫城的帕特农神庙等都符合这个曲线.现将每一段黄金螺旋线与其所在的正方形所围成的扇形半径设为an(n∈N*),数列{an}满足a1=a2=1,an=an-1+an-2(n≥3).再将扇形面积设为bn(n∈N*),则( )
A.4(b2 020-b2 019)=πa2 018·a2 021
B.a1+a2+a3+…+a2 019=a2 021-1
C.a+a+a+…+(a2 020)2=2a2 019·a2 021
D.a2 019·a2 021-(a2 020)2+a2 018·a2 020-(a2 019)2=0
解析:选ABD 由题意得bn=a,则4(b2 020-b2 019)=4=π(a2 020+ a2 019)(a2 020-a2 019)=πa2 018·a2 021,则选项A正确;
又数列{an}满足a1=a2=1,an=an-1+an-2(n≥3),所以an-2=an-an-1(n≥3),a1+a2+a3+…+a2 019=(a3-a2)+(a4-a3)+(a5-a4)+…+(a2 021-a2 020)=a2 021-a2=a2 021-1,则选项B正确;
数列{an}满足a1=a2=1,an=an-1+an-2(n≥3),即an-1=an-an-2,两边同乘an-1,可得a=an-1an-an-1an-2,则a+a+a+…+(a2 020)2=a+(a2a3-a2a1)+(a3a4-a3a2)+…+(a2 020a2 021-a2 020a2 019)=a-a2a1+a2 020a2 021=a2 020a2 021,则选项C错误;
由题意an-1=an-an-2,则a2 019·a2 021-(a2 020)2+a2 018·a2 020-(a2 019)2=a2 019·(a2 021-a2 019)+a2 020·(a2 018-a2 020)=a2 019·a2 020+a2 020·(-a2 019)=0,则选项D正确.故选A、B、D.
6.设数列{an}的前n项和为Sn,且∀n∈N*,an+1>an,Sn≥S6.请写出一个满足条件的数列{an}的通项公式an=________.
解析:∀n∈N*,an+1>an,则数列{an}是递增的,∀n∈N*,Sn≥S6,即S6最小,只要前6项均为负数,或前5项为负数,第6项为0即可.所以,满足条件的数列{an}的一个通项公式an=n-6(n∈N*)(答案不唯一).
答案:n-6(n∈N*)(答案不唯一)
一、基础练——练手感熟练度
1.数列-1,4,-9,16,-25,…的一个通项公式为( )
A.an=n2 B.an=(-1)n·n2
C.an=(-1)n+1·n2 D.an=(-1)n·(n+1)2
解析:选B 易知数列-1,4,-9,16,-25,…的一个通项公式为an=(-1)n·n2,故选B.
2.已知数列{an}的前n项和为Sn,且a1=2,an+1=Sn+1(n∈N*),则S5=( )
A.31 B.42
C.37 D.47
解析:选D 由题意,得Sn+1-Sn=Sn+1(n∈N*),∴Sn+1+1=2(Sn+1)(n∈N*),故数列{Sn+1}为等比数列,其首项为S1+1=3,公比为2,则S5+1=3×24,∴S5=47.
3.记Sn为递增数列{an}的前n项和,“任意正整数n,均有an>0”是“{Sn}是递增数列”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
解析:选A 因为“an>0”⇒数列{Sn}是递增数列,所以“an>0”是“数列{Sn}是递增数列”的充分条件;反之,如数列{an}为-1,1,3,5,7,9,…,显然{Sn}是递增数列,但是an不一定大于零,还有可能小于零,“数列{Sn}是递增数列”⇒/ “an>0”,“an>0”是“数列{Sn}是递增数列”的不必要条件.因此“an>0”是“数列{Sn}是递增数列”的充分不必要条件.故选A.
4.若数列{an}的前n项和Sn=3n2-2n+1,则数列{an}的通项公式an=________.
解析:当n=1时,a1=S1=3×12-2×1+1=2;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=3n2-2n+1-[3(n-1)2-2(n-1)+1]=6n-5,显然当n=1时, 不满足上式.
故数列的通项公式为an=
答案:
5.设数列{an}中,a1=3,an+1=an+,则通项公式an=________.
解析:由题意知an+1-an==-,
∴a2-a1=1-,a3-a2=-,a4-a3=-,…,an-an-1=-(n≥2,n∈N*),逐项相加得an=a1+1-=4-.经检验,a1=3也符合上式.故an=4-.
答案:4-
二、综合练——练思维敏锐度
1.已知数列{an}的前n项和Sn=2-2n+1,则a3=( )
A.-1 B.-2
C.-4 D.-8
解析:选D ∵数列{an}的前n项和Sn=2-2n+1,∴a3=S3-S2=(2-24)-(2-23)= -8.故选D.
2.(2021·沈阳模拟)已知数列{an}中a1=1,an=n(an+1-an)(n∈N*),则an=( )
A.2n-1 B.n-1
C.n D.n2
解析:选C 由an=n(an+1-an),得(n+1)an=nan+1,即=,∴为常数列,即==1,故an=n.故选C.
3.设an=-3n2+15n-18,则数列{an}中的最大项的值是( )
A. B.
C.4 D.0
解析:选D 因为an=-32+,由二次函数性质,得当n=2或3时,an最大,最大值为0.
4.(多选)对于数列,令bn=an-,下列说法正确的是( )
A.若数列是单调递增数列,则数列也是单调递增数列
B.若数列是单调递减数列,则数列也是单调递减数列
C.若an=3n-1,则数列有最小值
D.若an=1-n,则数列有最大值
解析:选CD 如果a1=-1,a2=1,则b1=b2=0,从而A不正确;如果a1=1,a2=-1,则b1=b2=0,从而B不正确;函数f(x)=x-在(0,+∞)上为增函数,若an=3n-1,则为递增数列,当n=1时,an取最小值,a1=2>0,所以数列有最小值,从而C正确;若an=1-n,当n=1时,an取最大值且an>0,所以数列有最大值,从而D正确.
5.设数列{an}满足a1=1,a2=2,且2nan=(n-1)an-1+(n+1)an+1(n≥2且n∈N*),则a18=( )
A. B.
C.3 D.
解析:选B 令bn=nan,
则由2nan=(n-1)an-1+(n+1)an+1(n≥2且n∈N*),
得2bn=bn-1+bn+1(n≥2且n∈N*),
∴数列{bn}是以1为首项,以2a2-a1=3为公差的等差数列,
则bn=1+3(n-1)=3n-2,即nan=3n-2,∴an=,∴a18==.故选B.
6.(多选)已知数列{an}满足:a1=3,当n≥2时,an=(+1)2-1,则关于数列{an}说法正确的是( )
A.a2=8 B.数列{an}为递增数列
C.数列{an}为周期数列 D.an=n2+2n
解析:选ABD 由an=(+1)2-1得an+1=(+1)2,∴=+1,即数列{}是首项为=2,公差为1的等差数列,∴=2+(n-1)×1=n+1,∴an=n2+2n,得a2=8,由二次函数的性质得数列{an}为递增数列,故A、B、D正确.
7.设数列{an}中a1=a2=1,且满足a2n+1=3a2n-1与a2n+2-a2n+1=a2n,则数列{an}的前12项的和为( )
A.364 B.728
C.907 D.1 635
解析:选C 数列{an}中a1=a2=1,且满足a2n+1=3a2n-1,则a3=3a1=3,a5=3a3=9,a7=3a5=27,a9=3a7=81,a11=3a9=243.
由于a2n+2-a2n+1=a2n,所以a2n+2=a2n+1+a2n,
故a4=a3+a2=4,a6=a5+a4=13,a8=a7+a6=40,a10=a9+a8=121,a12=a11+a10=364,
所以数列{an}的前12项的和为1+1+3+4+9+13+27+40+81+121+243+364=907.故选C.
8.已知Sn为数列{an}的前n项和,a1=1,2Sn=(n+1)an,若关于正整数n的不等式a-tan≤2t2的解集中的整数解有两个,则正实数t的取值范围为( )
A. B.
C. D.
解析:选A ∵a1=1,2Sn=(n+1)an,∴当n≥2时,2Sn-1=nan-1,
∴2an=2(Sn-Sn-1)=(n+1)an-nan-1,整理得=(n≥2),
∴==…===1,∴an=n(n∈N*).
不等式a-tan≤2t2可化为(n-2t)(n+t)≤0,t>0,
∴0
解析:由题意可知an+1=an+an+2,a1=2 008,a2=2 009,a3=1,a4=-2 008,∴a5=-2 009,a6=-1,a7=2 008,a8=2 009,…,∴an+6=an,即数列{an}是以6为周期的周期数列,又a1+a2+a3+a4+a5+a6=0,∴S2 020=336(a1+a2+a3+a4+a5+a6)+(a1+a2+a3+a4)=2 010.
答案:2 010
10.已知数列{an}满足a1=1,an-an+1=nanan+1(n∈N*),则an=________.
解析:由an-an+1=nanan+1,得-=n,则由累加法得-=1+2+…+(n-1)=,又因为a1=1,所以=+1=,所以an=(n∈N*).
答案:
11.在数列{an}中,an>0,且前n项和Sn满足4Sn=(an+1)2(n∈N*),则数列{an}的通项公式为________.
解析:当n=1时,4S1=(a1+1)2,解得a1=1;
当n≥2时,由4Sn=(an+1)2=a+2an+1,
得4Sn-1=a+2an-1+1,
两式相减得4Sn-4Sn-1=a-a+2an-2an-1=4an,
整理得(an+an-1)(an-an-1-2)=0,
因为an>0,所以an-an-1-2=0,即an-an-1=2,
又a1=1,故数列{an}是首项为1,公差为2的等差数列,
所以an=1+2(n-1)=2n-1.
答案:an=2n-1
12.若数列{an}是正项数列,且+++…+=n2+n,则a1++…+=________.
解析:由题意得当n≥2时,=n2+n-(n-1)2-(n-1)=2n,∴an=4n2.又当n=1时,=2,∴a1=4,∴=4n,∴a1++…+=n(4+4n)=2n2+2n.
答案:2n2+2n
13.在数列{an}中,a1=1,a1+++…+=an(n∈N*),则数列{an}的通项公式an=________.
解析:由a1+++…+=an(n∈N*)知,当n≥2时,a1+++…+= an-1,∴=an-an-1,即an=an-1,∴an=…=2a1=2,∴an=.
答案:
14.已知数列{an}的前n项和为Sn,数列{bn}的前n项和为Tn.满足a1=2,3Sn=(n+m)an(m∈R),且anbn=n,若存在n∈N*,使得λ+Tn≥T2n成立,则实数λ的最小值为________.
解析:∵3Sn=(n+m)an,
∴3S1=3a1=(1+m)a1,解得m=2,
∴3Sn=(n+2)an,①
当n≥2时,3Sn-1=(n+1)an-1,②
由①-②可得3an=(n+2)an-(n+1)an-1,
即(n-1)an=(n+1)an-1,∴=,
∴=,=,=,…,=,=,
累乘可得an=n(n+1)(n≥2),经检验,a1=2符合上式,
∴an=n(n+1),n∈N*.∵anbn=n,
∴bn=,令Bn=T2n-Tn=++…+,则Bn+1-Bn=>0,∴数列{Bn}为递增数列,∴Bn≥B1=.
∵存在n∈N*,使得λ+Tn≥T2n成立,∴λ≥B1=,
故实数λ的最小值为.
答案:
15.已知数列{an}的通项公式是an=n2+kn+4.
(1)若k=-5,则数列中有多少项是负数?n为何值时,an有最小值?并求出最小值;
(2)对于n∈N*,都有an+1>an,求实数k的取值范围.
解:(1)由n2-5n+4<0,解得1
所以数列中有两项是负数,即为a2,a3.
因为an=n2-5n+4=2-,
由二次函数性质,得当n=2或n=3时,an有最小值,其最小值为a2=a3=-2.
(2)由an+1>an,知该数列是一个递增数列,又因为通项公式an=n2+kn+4,可以看作是关于n的二次函数,考虑到n∈N*,所以-<,解得k>-3.
所以实数k的取值范围为(-3,+∞).
16.已知二次函数f(x)=x2-ax+a(a>0,x∈R),有且只有一个零点,数列{an}的前n项和Sn=f(n)(n∈N*).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设cn=1-(n∈N*),定义所有满足cm·cm+1<0的正整数m的个数,称为这个数列{cn}的变号数,求数列{cn}的变号数.
解:(1)依题意,当f(x)=0时,Δ=a2-4a=0,
所以a=0或a=4.
又由a>0得a=4,所以f(x)=x2-4x+4.
所以Sn=n2-4n+4.
当n=1时,a1=S1=1-4+4=1;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n-5.
所以an=
(2)由题意得cn=
由cn=1-可知,当n≥5时,恒有cn>0.
又c1=-3,c2=5,c3=-3,c4=-,c5=,c6=,
即c1·c2<0,c2·c3<0,c4·c5<0,
所以数列{cn}的变号数为3.
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