第六章第二节 数列的应用(5)

2019-06-17 19:52

由(1),(2)及题设知,1?i?n且

c1?c2db1?(k1?l1)?(k2?l2)q?K(ki?1?li?1)qi?2?(ki?li)qi?1

① 当ki?li时,得ki?li??1,由q?n,得ki?li?q?1,i?1,2,3.....i?1 即k1?l1?q?1,(k2?l2)q?q(q?1)?,(ki?1?li?1)qi?2?qi?2(q?1) 又(ki?li)qi?1??qi?1,所以

c1?c2db1?(q?1)?(q?1)q?K(q?1)qi?2?qi?1?(q?1)1?qi?11?q

因此c1?c2?0,即c1?c2 ② 当ki?li同理可得

c1?c2db1??1,因此c1?c2

综上,c1?c2

35.设数列?an?的前n项和为Sn,对任意的正整数n,都有an?5Sn?1成立,记

bn?4?an1?an(n?N)。

*(I)求数列?bn?的通项公式;

*(II)记cn?b2n?b2n?1(n?N),设数列?cn?的前n项和为Tn,求证:对任意正整数n都

有Tn?32;

(III)设数列?bn?的前n项和为Rn。已知正实数?满足:对任意正整数n,Rn??n恒成立,求?的最小值。

本小题主要考查数列、不等式等基础知识、考查化归思想、分类整合思想,以及推理论证、分析与解决问题的能力。

解:(Ⅰ)当n?1时,a1?5a1?1,?a1??又 Qan?5an?1,an?1?5an?1?1

?an?1?an?5an?1,即an?1??14an

21

14

?数列?an?成等比数列,其首项a1???an?(?14)

n14,公比是q??14

4?(??bn?1?(?1414))n??????????????..3分

n(Ⅱ)由(Ⅰ)知bn?4?5(?4)?1542n?1n

?cn?b2n?b2n?1?n542n?1??1n?25?16nnn(16?1)(16?4)2516n

=

25?16n2(16)?3?16?4)133,?c1?43n?25?16(16)n2?

又b1?3,b2?

当n?1时,T1?当n?2时,Tn?3243

?25?(1162?1163?K?116n)

1?43?25?162[1?(1?1161)n?1]

?43166948321?25?161?2

?......................7分1?16(Ⅲ)由(Ⅰ)知bn?4?5(?4)?1n

*一方面,已知Rn??n恒成立,取n为大于1的奇数时,设n?2k?1(k?N)

则Rn?b1?b2?K?b2k?1 ?4n?5?(? ?4n?5?[? >4n?1

22

14?114?111?14?1122??14?1133?KK?142k?1?11) ?142k?1?(4?14?1)?KK?(42k?1?1)]

??n?Rn?4n?1,即(??4)n??1对一切大于1的奇数n恒成立

???4,否则,(??4)n??1只对满足n?14??的正奇数n成立,矛盾。

另一方面,当??4时,对一切的正整数n都有Rn?4n 事实上,对任意的正整数k,有

b2n?1?b2n?8?5(?4)2k?1?1?5(?4)2k?1

?8?5(16)?1k?20(16)?4kk

?8?15?16?40(16?1)(16?4)kk?8

?当n为偶数时,设n?2m(m?N)

*则Rn?(b1?b2)?(b3?b4)?K?(b2m?1?b2m) <8m?4n

当n为奇数时,设n?2m?1(m?N*)

则Rn?(b1?b2)?(b3?b4)?K?(b2m?3?b2m?2)?b2m?1 <8(m?1)?4?8m?4?4n

?对一切的正整数n,都有Rn?4n

综上所述,正实数?的最小值为4??????????.14分 36.已知?an?是公差为d的等差数列,?bn?是公比为q的等比数列。

(1) 若an?3n?1,是否存在m、k?N*,有am?am?1?ak?说明理由; (2) 找出所有数列?an?和?bn?,使对一切n?N*,

an?1an?bn,并说明理由;

(3) 若a1?5,d?4,b1?q?3,试确定所有的p,使数列?an?中存在某个连续p项的和是数列?bn?中的一项,请证明。

23

[解法一](1)由am?am?1?ak,得6m?5?3k?1, ......2分 整理后,可得k?2m?43,?m、k?N?,?k?2m为整数,

?.....5分 ?不存在m、k?N,使等式成立。 .

(2)若

an?1a?bn,即

a1?nda1?(n?1)d?b1qn?1, (*)

(ⅰ)若d?0,则1?b1qn?1?bn。

当{an}为非零常数列,{bn}为恒等于1的常数列,满足要求。 ......7分 (ⅱ)若d?0,(*)式等号左边取极限得lima1?nda1?(n?1)dn??(*)式等号右边的极限只?1,

有当q?1时,才能等于1。此时等号左边是常数,?d?0,矛盾。

综上所述,只有当{an}为非零常数列,{bn}为恒等于1的常数列,满足要求。......10分 【解法二】设an?nd?c,若an?2an?1an?1anan?1an?bn,且?bn?为等比数列

则/?q,对n?N都成立,即anan?2?qa*2n?1

?(dn?c)(dn?2d?c)?q(dn?d?c)对n?N都成立,?a?qd....7分

2*22(i) (ii)

*若d=0,则an?c?0,?bn?1,n?N

若d?0,则q=1,?bn?m(常数)即

*dn?d?cdn?c?m,则d=0,矛盾

综上所述,有an?c?0,bn?1,使对一切n?N,n(3)an?4n?1,bn?3,n?N*

an?1an?bn, 10分

设am?1?am?2????am?p?bk?3,p、k?N,m?N.

4(m?1)?1?4(m?p)?12p?3,

kk*?4m?2p?3?3kp,?p、k?N*,?p?3,s?N. 13分

524

取k?3s?2,4m?32s?2?2?3s?3?(4?1)2s?2?2?(4?1)s?3?0, 15分 由二项展开式可得正整数M1、M2,使得(4-1)2s+2=4M1+1,

2?(4?1)?8M2?(?1)2,

?4m?4(M1?2M2)?(?1)?12,?存在整数m满足要求.

ss?s?故当且仅当p=3,s?N时,命题成立.

说明:第(3)题若学生从以下角度解题,可分别得部分分(即分步得分) 若p为偶数,则am+1+am+2+??+am+p为偶数,但3k为奇数 故此等式不成立,所以,p一定为奇数。 当p=1时,则am+1=bk,即4m+5=3, 而3k=(4-1)k

1k?1k?1k?1kkk?4?(?1)????Ck?4?(?1)?Ck?(?1)?4M?(?1),M?Z, =Ck0?4k?Ckk

s

当k为偶数时,存在m,使4m+5=3成立 1分 当p=3时,则am+1+am+2+am+3=bk,即3am+2-bk, 也即3(4m+9)=3k,所以4m+9=3k-1,4(m+1)+5=3k-1

由已证可知,当k-1为偶数即k为奇数时,存在m, 4m+9=3k成立 2分 当p=5时,则am+1+am+2+??+am+5=bk,即5am+3=bk

也即5(4m+13)=3,而3不是5的倍数,所以,当p=5时,所要求的m不存在 故不是所有奇数都成立. 2分 37.设m个不全相等的正数a1,a2,?,am(m?7)依次围成一个圆圈.

(Ⅰ)若m?2009,且a1,a2,?,a1005是公差为d的等差数列,而a1,a2009,a2008,?,a1006是公比为q?d的等比数列;数列a1,a2,?,am的前n项和Sn(n?m)满足:

S3?15,S2009?S2007?12a1,求通项an(n?m);

k

k

k

(Ⅱ)若每个数an(n?m)是其左右相邻两数平方的等比中项,求证:

a1???a6?a7???am?ma1a2am;

22,a解:(I)因a1,a2009,a2008,???10062是公比为d的等比数列,从而a2000?a1d,a2008?a1d 由

S2009?S2008?12a1得a2008?a2009?12a1,故

25


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