在第(2)小题中,已知,求证均为边际关系,就需把所求式值a2、b2、c2上靠拢;要证、、成等差,这就很好证了,所需注意的是,上面的证明中须d≠0(否则b-a、c-a、c-b等均为0)而d=0时,a=b=c,可推得==,原结论当然也成立。
例3.求和:
21)n.求n项之和,常常使用的策略是“拆项”,即把一项变为两项,使两两相抵,只剩下前面和后面的有限个项,如何拆须看题目的特点,如第(1)小题中通项ak=,注意到分子恰为分母两因式之差:an==-如可拆”也就不成其问题了。
在第(2)小题中,通项ak=(-1)k=(-1)k[1+]=1)k[1+],分拆方案也就出来了,所要注意的是前面的整数部分:偶数项时恰为0,而奇数项时为-1,故和式也应分n当奇数,偶数两种情形加以考虑。
例4.在数列{an}中,前n项和sn=na+n(n-1)b,(b≠0)
1)求证{an}是等差数列;
2)求证:点pn(an,-1)都落下在同一条直线上;
3)若a=1,b=,且p1,p2,p3三点都在以(r,r)为圆心,r为半径的圆外,求r的取值范围。
在(1)中,应先根据an与sn,sn—1的关系,求出a1和n≥2时的an,要证{an}成等差,有三条途径:①把n≥2时的an=f(n)写为等差数列通项一般表达式:a1+(n-1)d,并验证n=1时,值恰为a1;②证明an+1-an为与n无关的定值,要特别检验a2-a1是否也是通信定值;③证明2an+1=an+an+2,并特别验证2a2=a1+a3,(注意,切不可由2a2=a1+a3,2a3=a2+a4等具体项得出结论)。
在(2)中把消去n,得一直线方程,即可说明问题。
第(3)小题中,称确定p1,p2,p3坐标,使到(r r)距离大于r,解不等式组即可。
例5.已知函数f(x)=,g(x)=sinx,α、x、y∈(-且x≠y,若f(x)、f(α)f(y)成等差数列,g(x),g(β)g(y)也成等差数列,试判断α与β的大小,证明你的结论。要比α与β大小,因α、β均在y=sinx的一个单调区间(-,中,故只要比较sinα与sinβ的大小。
由已知f(α)即=,形式臃肿,故分离常数,消肿, =从而1-sinα=,为调和平均值形式,再化反而繁杂了。
又sinβ=,形式虽然简洁,但与上面的形式有距离,故改写为1-sinβ=,为算术平均值形式。
至此,问题迎刃而解,只须再把等号问题说清楚即可。
例6.已知数列{an}是等差数列,在数列{bn}中,bn=anan+1an+2,若3a5=8a12>0,问何时sn=b1+b2+…+bn,取得最大值?证明你的结论。
由3a5=8a12>0,可知an=(n-)d,且d<0。
bn=(n-)(n-)(n-)d3,由它去求sn,过程很烦,不如判定bn何时为正,何时为负,详见附录。
四、巩固练习。
1.定义在n上的函数f(x)满足:f(0)=2,f(1)=3,且f(k+1)=3f(k) -2f(k-1),(k≥1)。
1)求f(n) (n∈n)
2)求f(0)+f(1)+…f(n)
2.(1)已知数列{an}中,an=,求其前n项和。
2)已知数列{bn}中,b1=1,b2=-1. bn+2=bn+1-bn,求其通项及前n项之和。
3.在数列{an}中,an=(-1)n+1(1-+-1)n+1)。求其前n项之和。
4.已知函数f(x)=(a≠0),f(2)=。又知方程2f(x)=x的解集为{0},在数列{cn}中,c1=1,cn+1=f(cn)。求{cn}的通项。
5.在数列{an}中,a1=1,an,an+1是方程x2-cnx+=0的两实根,求数列{cn}的通项公式。
6.数列{an}中,a1=1,sn为其前n项之和,对任意正整数n,sn+1= 4an+2。
1)求证:数列{an+1-2an}是等比数列;
2)求证:数列{}是等差数列;
3)求sn.
7.p、q、r为两两不等的三个正整数,数列{en}中,ep=a,eq=b,er=c,a、b、c两两不等。
1)若{en}为等差数列,则(q-r)a+(r-p)b+(p-q)c=0
2)若{en}为等比数列,则aq—rbr—pcp—q=1
8.{an}为等差数列,sn为其前n项之和,若sn=()2. 数列{bn}中,bn=(-1)nsn,求{bn}前n项和tn.
9.从社会效益和经济效益出发,某地投入资金进行生态环境建设,并以此发展旅游产业,根据规则,本年度投入800万元,以后每年的投入较上一年减少,本年度当地旅游业收入预计为400万元,由于该项目对旅游业的促进作用,今后旅游业收放每年将比上一年增加。
1)设n年内(本年度为第一年)总投入为an万元,旅游业总收入为bn万元,写出an,bn的表达式;
(2)至少经过几年,旅游业总收放才能超过总投入?
10.数列{an}中,a1=1,a2=r>0,数列{anan+1}为公比为q(q>0)的等比数列,数列{bn}中,bn=a2n—1+a2n.
(1)求使anan+1+an+1an+2>an+2an+3成立的公比q的取值范围;
2)求{bn}的通项。
3)若r=219.2-1,q=,求数列{}的最大项和最小项。
五、参***。
1.解法一, f(k+1)-2f(k)=f(k)-2f(k-1)=…f(2)-2f(1)=f(1)-2f(0)=-1,∴f(k)-1=2[f(k-1)-1],又f(0)-1=1, ∴f(n)=1+1·2n=2n+1,(n∈n)
解法二,f(k+1)-f(k)=2[f(k)―f(k―1)]。又f(1)-f(0)=1.
f(n)=[f(n)―f(n―1)]+f(n-1)―f(n―2)]+f(1)-f(0)]+f(0)= 2=2n+1. (n∈n)
f(0)+f(1)+…f(n)=(20+21+…+2n)+(n+1)
=+n+1=2n+1+n。
2.(1)an=1+=1+ (
∴sn=n+ (1-)=
(2)b1=1,b2=-1,b3=-2,b4=-1,b5=1,b6=2,b7=1,b8=-1,至此,知{bn}为周期6的周期数列,s1=1,s2=0,s3=-2,s4=-3,s5=-2,s6=0
bnsn=
k∈n*)3.an=(-1)n+1=(-1)n—1·+·n—1.
(-1)n—1·+·n—1
snn当奇数。
1n为偶数。
4.由已知, =2a+b= 4
方程=x中,若b=0,则a=2,x=1为其解,而不足0,故b≠0,此时,x=0为其一解,除此之外,则=1,x=,必须为0(否则与解集为{0}矛盾),∴b=2,从而a=1,f(x)=.
cn+1=,∴1+, 1=2(+1)
又+1=2 ∴+1=2·2n—1=2n,cn=.
5.anan+1=,以n=1代入知a2=.
又an+1an+2=,两式相除, =说明{an}的奇数项构成首项为1,公比为的等比数列,偶数项构成以为首项,为公比的等比数列。
an= (n为奇数。
n为偶数。cn=an+an+1= (3() n为奇数。
n为偶数。6.(1)sn+1= 4a2+2,sn+2=4an+1+2,两式相减,有。
an+2= 4an+1-4an. 即an+2-2an+1=2(an+1-2an).
又a1+a2=s2= 4a1+2, ∴a2-2a1=a1+2=3.
∴数列{an+1-2an}是首项为3,公比为2的等比数列。
(2)由(1)an+1-2an=3×2n—1, 即-=,故数列{}构成首项,公差的等差数列;
(3)由(2)= n-1)×,an=(3n-4)·2n—1+2,当n≥2时,sn=4an—1+2=(3n-4)·2n—1+2.
当n=1时,上式值为-1+2=1,恰为s1.
sn=(3n-4)·2n—1+2
7.p、q、r为两两不等之正整数,a、b、c也两两不等,数{en}不是常数列。
1)b-c=(q-r)d, c-a=(r-p)d,a-b=(p-q)d.
左=a+b+c=0 (d{an}之公差)
2)=qq—r, =qr—p , qp—q (q为{an}之公比)
左abc.logq左=logqa(logqb-logqc)+logqb(logqc-logqa)+logqc(logqa-logqb)=0
左=18.a1=s1=,解得a1=1,a2+1=,解得。
a2=-1或3,但若a2=-1,则d=-2,从s3起sn必为负数,与sn=矛盾,∴a2=3,d=2。
sn=n+×2=n2.
tn=-12+22-32+42+…+1)nn2.
= (2-1)(2+1)+(4-3)(4+3)+…n-(n-1)][n+(n-1)] n为偶数。
(2-)(2+1)+…n-1)-(n-2)][n-1)+(n-2)]-n2 n为奇数。
= 1+2+3+4+…+n-1)=nn为偶数。
1+2+3+4+…+n-2)+(n-1)-n2 n为奇数。
n为偶数。n为奇数。
n为偶数。n为奇数。
(-1)n9.an== 4000(1-0.8n)
bn==1600(1.25n-1)
令1600(()n-1)>4000(1-()n). 整理得。
)2n-·(n+>0, (n> 或<1(舍去)
n>>4, 至少需要5年。
10.(1)1+q>q2,∴q∈(,0)∪(0,).又q>0
∴q∈(0,)
2)q==,说明{an}的奇数项构成首项为1,公比为q的等比数列,偶数项构成首项r,公比q的等比数列,bn=a2n—1+a2n=(1+r)qn—1.
3)由已知,bn=219。2()n—1=220·2—n ,log2bn=20.2-n,故{}的通项(第n项为),当n=20时为负值-4,为最小项,上式可与1-,在[1,19]并调减减且小于1,故n=21时当最大项是。
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