应选B。 4.(1998年全国)sin600?的值是( )。 A、
3311 B、? C、 D、?
2222解:sin600?=sin(360?+240?)=sin240?
=sin(180?+60?)=-sin60? =? ∴应选D。
3 22006年考前必练数学创新试题 数列经典题选析
数列是高中代数的重要内容,又是学习高等数学的基础. 在高考和各种数学竞赛中都占有重要的地位.
一、等差数列与等比数列
例1.A={递增等比数列的公比},B={递减等比数列的公比},求A∩B. 解:设q∈A,则可知q>0(否则数列为摆动数列).
nn-1n-1
由an+1-an=a1·q-a1·q=a1·q(q-1)>0,得 当a1>0时,那么q>1;当a1<0时,则0<q<1. 从而可知 A={q | 01}.
nn-1n-1
若q∈A,同样可知q>0.由an+1-an=a1·q-a1·q=a1·q(q-1)<0,得 当a1>0时,那么0<q<1;当a1<0时,则q>1. 亦可知 B={q | 01}. 故知A∩B={q | 0
1}.
说明:貌似无法求解的问题,通过数列的基本量,很快就找到了问题的突破口!
22n-1
例2.求数列1,(1+2),(1+2+2),??,(1+2+2+??+2),??前n项的和.
分析:要求得数列的和,当务之急是要求得数列的通项,并从中发现一定规律.而通项又是一等比数列的和.设数列的通项为an,则an=1+2+2+??+2-1.从而该数列前n项的和
23n
Sn=(2-1)+(2-1)+(2-1)+?+(2-1)
2·(1-2)n+1
=(2+2+2+?+2)-n= -n=2-n-2.
1-2
2
3
n
n
2
n-1
1·(1-2)n= =2
1-2
n
说明:利用下列常用求和公式求和是数列求和的最基本最重要的方法. 1、 等差数列求和公式:Sn?n(a1?an)n(n?1)?na1?d 22(q?1)?na1?n2、等比数列求和公式:Sn??a1(1?q)a1?anq
?(q?1)?1?q?1?q3、 Sn??k?2n(n?1)
k?1nn14、Sn?12k?n(n?1)(2n?1) ?6k?15、 Sn?132 k?[n(n?1)]?2k?1n常用的数列求和方法有:利用常用求和公式求和;错位相减法求和;反序相加法求和;
分组法求和;裂项法求和;合并法求和;利用数列的通项求和等等。
1
例3.已知等差数列{an}的公差d= ,S100=145.设S奇=a1+a3+a5+??+a99,S'
2=a3+a6+a9+??+a99,求S奇、S'.
解:依题意,可得 S奇+S偶=145,
即S奇+(S奇+50d)=145, 即2 S奇+25=145, 解得,S奇=120.
(a1+a100)100
又由S100=145,得 =145,故得a1+a100=2.9
2S'=a3+a6+a9+??+a99 =
(a3+a99)33(a2+a100)33(0.5+a1+a100)33(0.5+2.9)33
= = = =1.7·33=2222
56.1.
说明:整体思想是求解数列问题的有效手段!
例4.在数列{an}中,a1=b(b≠0),前n项和Sn构成公比为q的等比数列。 (1)求证:数列{an}不是等比数列;
(2)设bn=a1S1+a2S2+?+anSn,|q|<1,求limbn。
n??解:(1)证明:由已知S1=a1=b ∵{Sn}成等比数列,且公比为q。
n-1n-2
∴Sn=bq,∴Sn-1=b·q(n≥2)。
n-1n-2n-2
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=bq-bq=b·(q-1)·q an+1b(q-1)·q
故当q≠1时, =n-2 =q,
anb(q-1)·qa2b(q-1)
而 = =q-1≠q,∴{an}不是等比数列。 a1b
当q=1,n≥2时,an=0,所以{an}也不是等比数列。 综上所述,{an}不是等比数列。
(2)∵|q|<1,由(1)知n≥2,a2,a3,a4,?,an构成公比为q的等比数列,∴a2S2,
2
a3S3,?,anSn是公比为q的等比数列。
2242n-4
∴bn=b+a2S2·(1+q+q+?+q) ∵S2=bq,a2=S2-S1=bq-b
2
∴a2S2=bq(q-1)
1-q
∴bn=b+bq(q-1)·2 1-q
2
2
2n-2
n-1
∵|q|<1 ∴limq
n??2n-2
=0
2
2
2
1b
∴limbn=b+bq(q-1)· 2 =
1-q1+qn??说明: 1+q+q+?+q的最后一项及这个式子的项数很容易求错,故解此类题时
要细心检验。数列的极限与数列前n项和以及其他任何有限多个项无关,它取决于n→∞时,数列变化的趋势。
二、数列应用题
例5. (2001年全国理)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,1
并以此发展旅游产业. 根据规划,本年度投入800万元,以后每年投入将比上年减少 .本
5年度当地旅游业收入估计为400万元,由于该项建设对旅游业的促进作用,预计今后的旅游1
业收入每年会比上年增加 。(Ⅰ)设n年内(本年度为第一年)总投入为an万元,旅游业总
4收入为bn万元. 写出an,bn的表达式(Ⅱ)至少经过几年旅游业的总收入才能超过总投入? 15
解:第1年投入800万元,第2年投入800×(1- )万元??,
541n-1
第n年投入800×(1- )万元
5
11n-14n所以总投入an=800+800(1- )+??+800×(1- )=4000[1-( )]
5551
同理:第1年收入400万元,第2年收入400×(1+ )万元,??,
41n-1
第n年收入400×(1+ )万元
4
2
4
2n-4
bn=400+400×(1+ )+??+400×(1+ )n-1=1600×[( )n-1]
5n4n(2)∴bn-an>0,1600[( )-1]-4000×[1-( )]>0
454n5n化简得,5×( )+2×( )-7>0?
54
4n24n22
设x=( ),5x-7x+2>0? ∴x< ,x>1(舍)? 即( )< ,n≥5.?
5555
说明:本题主要考查建立函数关系式,数列求和,不等式等基础知识,考查综合运用数学知
识解决实际问题的能力。解数学问题应用题重点在过好三关:(1)事理关:阅读理解,知道命题所表达的内容;(2)文理关:将“问题情景”中的文字语言转化为符号语言,用数学关系式表述事件;(3)数理关:由题意建立相关的数学模型,将实际问题数学化,并解答这一数学模型,得出符合实际意义的解答。
例6.某县位于沙漠地带,人与自然长期进行着顽强的斗争,到2001年底全县的绿化率已达30%。从2002年开始,每年将出现这样的局面,即原有沙漠面积的16%将被绿化,与此同时,由于各种原因,原有绿化面积的4%又被沙化。
141454
3
(1)设全县面积为1,2001年底绿化面积为a1= ,经过n年绿化总面积为an+1
10
44
求证an+1=+ an
255
(2)至少需要多少年(年取整数,lg2=0.3010)的努力,才能使全县的绿化率达到60%? (1)证明:由已知可得an确定后,an+1表示如下:an+1= an(1-4%)+(1-an)16%
44
即an+1=80% an +16%= an +
525
44
(2)解:由an+1= an+可得:
525
4444244n4an+1- = (an- )=( )(an-1- )=?=( )(a1- )
5555555
14n4314n4314n-1
故有an+1=- ( )+ ,若an+1≥ ,则有- ( )+ ≥ 即 ≥( )
2555255525
两边同时取对数可得-lg2≥(n-1)(2lg2-lg5)=(n-1)(3lg2-1)
lg2
故n≥ +1>4,故使得上式成立的最小n∈N+为5,
1-3lg2
故最少需要经过5年的努力,才能使全县的绿化率达到60%.
三、归纳、猜想与证明
12
例7.已知数列{ an}满足Sn+an= (n+3n-2),数列{ bn}满足b1=a1,
2且bn=an-an-1-1(n≥2).
(1)试猜想数列{ an}的通项公式,并证明你的结论;
112
解:(1)∵Sn+an= (n+3n-2),S1=a1,∴2a1= (1+3×1-2)=1,
22
1111712
∴a1= =1- .当n=2时,有 +2a2= (2+3×2-2)=4, ∴a2= =2-2
2222421
猜想,得数列{ an}的通项公式为an=n-n 2(2)若cn=b1+b2+?+bn,求limcn的值.
n??17231
当n=3时,有 + +3a3=8, ∴a3==3-.3
2482用数学归纳法证明如下:
11
①当n=1时,a1=1- = ,等式成立.
221
②假设n=k时,等式ak=k-k 成立,那么
2
(k+1)+3(k+1)-2k+3k-2
n=k+1时,ak+1=Sk+1-Sk=[ -ak+1]-[ -ak],
221
.∴2 ak+1=k+2+ak, 2 ak+1=k+2+(k-k ),
2
2
2
1
∴ak+1=(k+1)-k+1 ,即当n=k+1时,等式也成立.
21
综上①、②知,对一切自然数n都有an=n-n 成立.
2
1111
(2)∵b1=a1= ,bn=an-an-1-1=[n-n ]-[(n-1)-n-1 ]-1=n .
22221n1n
∴cn=b1+b2+?+bn=1-( ), ∴limcn=lim[1-( )]=1.
22n??n??
例8.已知数列{an}满足a1=2,对于任意的n∈N,都有an>0,且(n+1) an2
+an an+1-n an+12=0.又知数列{bn}满足:bn=2n-1+1..??
(Ⅰ)求数列{an}的通项an以及它的前n项和Sn;? (Ⅱ)求数列{bn}的前n项和Tn;? (Ⅲ)猜想Sn和Tn的大小关系,并说明理由.
解:(n+1) an2+an an+1-n an+12=0.是关于an和an+1的二次齐次式,故可利用求根公式得到an与an+1的更为明显的关系式,从而求出an .
(Ⅰ)∵an>0(n∈N),且(n+1) an2+an an+1-n an+12=0, ∴ (n+1)(
an2an
)+()-n=0. an+1an+1
∴
anann=-1或= . an+1an+1n+1
ann
= . an+1n+1
∵an>0(n∈N),∴
ananan-1an-2a3a2nn-1n-232∴=···??··= · · ·?· · =a1an-1an-2an-3a2a1n-1n-2n-321n.
又a1=2,所以,an=2n.
∴Sn=a1+a2+a3+??+an=2(1+2+3??+n)=n2+n. (Ⅱ)∵bn=2n-1+1,?
∴Tn=b1+b2+b3 +??+bn=20+21+22+??+2n-1+n=2n+n-1 (Ⅲ) Tn-Sn=2n-n2-1.? 当n=1时,T1-S1 =0,∴T1=S1;