数列经典综合题66例(3)

2019-08-30 23:40

又因为Pn(an,bn)在函数y=log3(2x)的图像上,所以bn=log3(2n-1).

bnc1c2cn132n-1

(Ⅱ)因为cn=3,n∈N*,所以cn=2n-1设Dn=+2+?+n,即Dn=+2+?+n, ①

2222221132n-32n-1111112n-1

所以Dn=2+3+?+n+n+1, ② 由①-②得Dn=++2+?+n?1-n+1,

222222222221n1

1-()?

21112n-12n-112n-1

则所以Dn=1+1++2+?n?2-n=1+-n=3-n?2-n<3,

22221222

1-2例18 已知点列B1(1,y1)、B2(2,y2)、?、Bn(n,yn)(n∈N)顺次为一次函数y?141图像上的点,点列A1(x1,0)、x?12A2(x2,0)、?、An(xn,0)(n∈N)顺次为x轴正半轴上的点,其中x1=a(0<a<1),对于任意n∈N,点An、Bn、

An+1构成一个顶角的顶点为Bn的等腰三角形。

⑴求数列{yn}的通项公式,并证明{yn}是等差数列; ⑵证明xn+2-xn为常数,并求出数列{xn}的通项公式;

⑶在上述等腰三角形AnBnAn+1中,是否存在直角三角形?若有,求出此时a值;若不存在,请说明理由。

11解:(1)yn?4(n?N),∵yn+1-yn=4,∴{yn}为等差数列 n?121?xn?xn?1?n??2 (2)因为?AnBnAn?1与?An?1Bn?1An?2为等腰三角形.所以?,两式相减得 xn?2?xn?2。

x?x?n?1n?2?n?1??2n?a?1 (当n为奇数)

∴x1,x3,x5,?,x2n-1及x2,x4,x6 ,?,x2n都是公差为2的等差数列,∴x???n?n-a (当n为偶数)11?12?12 (3)要使AnBnAn+1为直角三形,则 |AnAn+1|=2yBn=2(n)?xn+1-xn=2(n) 当n为奇数时, 44111?n?12xn+1=n+1-a,xn=n+a-1,∴xn+1-xn=2(1-a). ?2(1-a)=2(n) ?a=12(n为奇数,0<a<1) (*) 44 取n=1,得a=3,取n=3,得a=6,若n≥5,则(*)无解; 当偶数时,xn+1=n+a,xn=n-a,∴xn+1-xn=2a.

11?12?12 ∴2a=2(n)?a=n(n为偶数,0<a<1) (*?),取n=2,得a=12,若n≥4,则(*?)无解. 44217 综上可知,存在直角三形,此时a的值为3、6、12.

三、数列与向量交汇的综合题 例19

217?an?已知Sn为数列的前n项和,a=?Sn,1?, b=?1,2an?2?an?为等差数列; n??2????n?1?,a?b

??(1)求证:?(2) 若bn??n?2011an,问是否存在n0, 对于任意k(k?N?),不等式bk?bn0成立.

n?1?解(1)?a?b ??Sn?2an?2n?1?0?Sn?1?2an?1?2

n?2?0

?an?1?2an?2n?1?(2)

an?1an?an???1??n?为等差数列 2n?12n?2?an??2?(n?1)??(n?1) 2n?bn??2011?n?2n令bn?1?bn?2010?n?2n?1??2011?n?2n

n?2009bn的最大值为b2010?b2009?n0?2009或2010例20 在直角坐标平面中,已知点P,2),P2(2,22),P3(3,23),?Pn(n,2n),其中n是正整数,对平面上任一点1(1A0,记A1为A0关于点P1的对称点,A2为A1关于点P2的对称点,??,An为An-1关于点Pn的对称点.

(1)求向量A0A2的坐标;

(2)对任意偶数n,用n表示向量A0An的坐标. (1)设An(xn,yn),?An与An?1关于点Pn(n,2n)对称

?xn?xn?1?2n?x1?2?x0?x2?4?x1?2?x0 故A0A2?(x2?x0,y2?y0)?(2,4) ???,??n?1y?4?yy?8?y?4?yy?y?20?210?1n?1?n (2)???xn?xn?1?2n?xn?1?2(n?1)?xn?2?xn?1?xn?1?xn?1?2

?xn?1?xn?2(n?1)n?1?An?1An?1?(xn?1?xn?1,yn?1?yn?1)?(2,2n?1) 同理可得:yn?1?yn?1?2n??2n?22???n2(1?4)2?4? 24n故A0An?A0A2?A2A4???An?2An ?(2,2)?(2,2)???(2,2)??2?,?n,????1?4??3???2??,a2?3,前n项和为Sn,且Sn?1、Sn、Sn?1(n ≥2)分别是直线l上的点例21 已知数列{an}的首项a1?1????2a?1????nBC,设b1?1,bn?1?log2(an?1)?bn. A、B、C的横坐标,AB?ann4⑴ 判断数列{an?1}是否为等比数列,并证明你的结论;⑵ 设cn?,证明:?Ck?1.

anan?1k?1bn?1?1n?1解:⑴由题意得

Sn?1?Sn2an?1??an?1?2an?1 ?an?1?1?2(an?1)(n≥2),又∵a1?1,a2?3

Sn?Sn?1an?数列{an?1}是以a1?1?2为首项,以2为公比的等比数列。[则an?1?2n?an?2n?1(n?N*)]

⑵由an?2n?1及bn?1?log2(an?1)?bn得bn?1?bn?n

42nn(n?1)11?bn?1?, 则cn? ?n??n?1nn?1anan?1(2?1)(2?1)2?12?121??11??11?1??1?1C?????????????2??3??n? ?k234n?1?2?12?1??2?12?1??2?12?1??2?12?1?k?1nbn?1?1n?1?1?12n?1?1?1

四、数列与函数交汇的综合题

(x?1)4?(x?1)4例22 已知函数f(x)?(x?0)。

(x?1)4?(x?1)4(Ⅰ)若f(x)?x且x?R,则称x为f(x)的实不动点,求f(x)的实不动点; (II)在数列{an}中,a1?2,an?1?f(an)(n?N?),求数列{an}的通项公式。

x4?6x2?1解:(Ⅰ)由f(x)?及f(x)?x得

4x3?4xx4?6x2?114222?x?3x?2x?1?0?x?1或(舍去), x??4x3?4x3所以x?1或?1,即f(x)的实不动点为x?1或x??1;

(an?1)4?(an?1)4an?1?1(an?1)4?an?1?an?1?1an?1???ln?4ln(II)由条件得an?1?,从而有, ??(an?1)4?(an?1)4an?1?1(an?1)4?an?1?an?1?1an?1由此及ln4?a?1?a1?1?ln3?0知:数列?lnn?是首项为ln3,公比为4的等比数列,故有 a1?1?an?1?n?1an?1n?1an?14n?134?1(n?N?)。 ln?4ln3??3?an?4n?1an?1an?13?1例23 二次函数f(x)符合f(x)?0,且f(x)?2x2恒成立,f(1)?1 (1)求f(0)并求f(x)的解析式;

(2)若an?f(1)f(2)f(n)1????,bn?,求数列?bn?前n项和Sn.并求limSn.

n??12nan (3)若cn?1?f(cn),且c1?2,记Tn?c1?c2?...?cn,求符合Tn?2008最小自然数n. .解:(1)f(0)?0 又:f(0)?2?02?0   ?f(0)?0

f(x)?ax?bx  对称轴x?0即b?0 ?f(x)?ax 又f(1)?1  ?a?1  ?f(x)?x

2221222n2n(n?1)2111(2)an?? bn? ) Sn?2(? ) ;????1?2???n??2(?112n2n(n?1)n?n1n?1limSn?n??1?l?im?2(n??n?1?2?1??? )2.2n?1(3)C1?2.  Cn?1?(Cn)

12482 ?Tn?2?2?2?2?2?Cn?2n?1

n?1?2(1?2?4???2)?2(2n?1)?2008?n?4,?nmin?4

例24 已知函数f?x??点P的横坐标为

1. 214?2x?x?R?,点P1?x1,y1?,P2?x2,y2?是函数f?x?图像上的两个点,且线段P1P2的中

⑴求证:点P的纵坐标是定值; ?n?⑵若数列?an?的通项公式为an?f???m??m?N,n?1,2,?,m?,求数列?an?的前m项的和Sm;

解:⑴由题可知:x1?x2?2?1?1,所以, 212114x?4x?4y1?y2?f?x1??f?x2??x?x?x4?24?24?24x?212?1??24x?4x?44x?4x?41?x?x??4?24x?4x?424x?4x?42121212?

?12??12?

点P的纵坐标yP?y1?y21?是定值,问题得证. 24?n??m?n?1⑵由⑴可知:对任意自然数m,n,f???f???恒成立.

?m??m?2

由于Sm?f??1??2??m?2??m?1??m???f?????f???f???f??,故可考虑利用倒写求和的方法.即由于:?m??m??m??m??m??1??2??m?2??m?1??m?Sm?f???f?????f???f???f???m??m??m??m??m?

?m??m?1??m?2??2??1??f???f???f?????f???f??mmm???????m??m???1???m?1??m?1????2??m?2???1???m?2Sm??f???f?????f???f???????f???f????2f???m????m??m???m???m? ??m???m?所以,

11??m?1??2f(1)??3m?1?26所以,Sm?1?3m?1? 12例25 设f1(x)=

f(0)?12*

,定义fn+1 (x)= f1[fn(x)],an =n(n∈N).

fn(0)?21?x(1) 求数列{an}的通项公式; (2) 若T2n4n2?n*

?a1?2a2?3a3???2na2n,Qn=2(n∈N),试比较9T2n与

4n?4n?1Qn的大小,并说明理由.

解:(1)∵f1(0)=2,a1=

22?11=,fn+1(0)= f1[fn(0)]=,

1?fn(0)2?242?1fn?1(0)?11?fn(0)1?fn(0)1fn(0)?11∴an+1==== -= -an.

2fn?1(0)?24?2fn(0)2fn(0)?22?21?fn(0)1111n1

,公比为-的等比数列,∴an=(?)?. 4242(2)∵T2 n = a1+2a 2+3a 3+?+(2n-1)a 2 n?1+2na 2 n, 111111∴?T2 n= (-a1)+(-)2a 2+(-)3a 3+?+(-)(2n-1)a2 n-1+(?)2na2 n

222222= a 2+2a 3+?+(2n-1)a2 n-na2 n.两式相减,得3T2 n= a1+a2+a 3+?+a2 n+na2 n.

21?12n?1?(?)4?2?3112n11112nn12n1??∴T2n =+n×(-)?=-(-)+(-)?.

1242662421?2∴数列{an}是首项为T2n =

3n?11112nn12n113n?13n?1-(-)+(-)?=(1-2n). ∴9T2n=1-2n.又Qn=1-, 2(2n?1)992629222 n

2

2 n

2

当n=1时,2= 4,(2n+1)=9,∴9T2 n<Q n; 当n=2时,2=16,(2n+1)=25,∴9T2 n<Qn;

013n2当n≥3时,22n?[(1?1)n]2?(Cn?Cn?Cn???Cn)?(2n?1)2, ∴9T2 n>Q n.

0(x?0)?(x)?例26 已知函数f?n[x?(n?1)]?f(n?1)? a?f(n)(n?N*)n (I)求数列{an}的通项公式;

(n?1?x?n,n?N*),数列{an}满足

(II)设x轴、直线x与函数y?f(x,求()(aa?0)?a)的图象所围成的封闭图形的面积为S; S(nS)?(n?1)(n?N*) (III)在集合M,且1中,是否存在正整数N,使得不等式?{N|NkkZ?2,?000??k1500}对一切n恒成立?若存在,则这样的正整数N共有多少个?并求出满足条件的?Na?1005??S(n)S(n?1)n最小的正整数N;若不存在,请说明理由。

im(b??b?b) (IV)请构造一个与{an}有关的数列{bn},使得l存在,并求出这个极限值。 12?nn??解:(I)? ? n?N*f(n)?n[n?()nf?1]?()n?1?n?f()n?1 ? f(n)?f(n??1)n


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