数列求和及其综合应用(2)

2019-03-09 22:06

2,n=1,??

故an=?1 nn-1*

[2+2?1-b?b],n≥2,n∈N.??2-b?n+1?2,b=2,??

∴ an=?1 nn-1

[2+2?1-b?b],b≠2.??2-b

8、已知数列{an}满足an=2an-1+2n-1(n≥2),且a4=81,

(1) 求数列{an}的前三项a1,a2,a3;

?an-1?

(2) 求证:数列?n?为等差数列,并求an.

?2?

n-1

解: (1) 由an=2an-1+2n-1(n≥2), 得a4=2a3+24-1=81, ∴ a3=33.

同理a2=13,a1=5.

(2) 由an=2an-1+2n-1(n≥2), an-12an-1+2n-2an-1-1得n==n-1+1,

22n2∴

an-1an-1-1

-n-1=1, 2n2

?an-1?

∴ ?n?是等差数列. ?2??an-1?

∵ ?n?的公差d=1, ?2?

an-1a1-1

=1+(n-1)×1=n+1, 2n2

∴ an=(n+1)×2n+1.

9、已知数列{an}和{bn}满足:a1=1,a2=2,an>0,bn=anan+1(n∈N*),且{bn}是以q为公

比的等比数列.

(1) 证明:an+2=anq2;

(2) 若cn=a2n-1+2a2n,证明:数列{cn}是等比数列;

111111

(3) 求和:++++?++. a1a2a3a4a2n-1a2nbn+1an+1an+2

(解法1)(1) 证明:由=q,有=bnanan+1

an+2

=q, ∴ an+2=anq2(n∈N*) . an

(2) 证明:∵ an=an-2q2,∴ a2n-1=a2n-3q2=?=a1q2n2,a2n=a2n-2q2=?=a2q2n2,

----

∴ cn=a2n-1+2a2n=a1q2n2+2a2q2n2=(a1+2a2)q2n2=5q2n2. ∴ {cn}是首项为5,以q2为公比的等比数列. 11-11-

(3) 解:由(2)得=q22n,=q22n,于是

a2na2a2n-1a1

111111111

++?+? ++?+=?a+a+?+a?+?a2n??a2a4a1a2a2n?132n-1?

6

11111111

=?1+q2+q4+?+q2n-2?+?1+q2+q4+?+q2n-2? a1??a2??1113

=?1+q2+q4+?+q2n-2?. 2??由题知q>0,

11111133当q=1时,++?+=?1+q2+q4+?+q2n-2?=n.

a1a2a2n2??21111113

当q≠1时,++?+=?1+q2+q4+?+q2n-2?

a1a2a2n2??

2n2n

3?1-q?3?q-1?=?=?--?. 2?1-q2??2?q2n2?q2-1??

111故++?+=2n

a1a2a2n3?q-1?-?,q≠1.2??q2n2?q2-1??(解法2) (1) 同解法1(1).

???

3

n,q=1,2

cn+1a2n+1+2a2n+2q2a2n-1+2q2a2n2

(2) 证明:===q(n∈N*),又c1=a1+2a2=5,∴ {cn}

cna2n-1+2a2na2n-1+2a2n

是首项为5,以q2为公比的等比数列.

--

(3) 解:由(2)的类似方法得a2n-1+a2n=(a1+a2)q2n2=3q2n2,

a2n-1+a2na2k-1+a2k3q2k23-2k+2111a1+a2a3+a4

++?+=++?+,∵ =4k-4=q,k=a1a2a2na1a2a3a42a2n-1a2na2k-1a2k2q

1,2,?,n. ∴

1113---+

++?+=(1+q2+q4?+q2n2)(下面同上). a1a2a2k2

10、将数列{an}中的所有项按每一行比上一行多一项的规则排成如下数表:

a1 a2 a3 a4 a5 a6

a7 a8 a9 a10 ?

记表中的第一列数a1,a2,a4,a7,?构成的数列为{bn},b1=a1=1. Sn为数列{bn}的前n项和,且满足

2bn=1(n≥2).

bnSn-S2n

?

n?

?1?

(1) 证明数列?S?成等差数列,并求数列{bn}的通项公式;

(2) 上表中,若从第三行起,每一行中的数按从左到右的顺序均构成等比数列,且公比4

为同一个正数,当a81=-时,求上表中第k(k≥3)行所有项的和.

91

(1) 证明:由已知,

2bn2=1, bnSn-Sn

又Sn=b1+b2+b3+?+bn,n≥2,bn=Sn-Sn-1,

7

2bn2

2=1即2(Sn-Sn-1)=Sn(Sn-Sn-1)-Sn,2Sn-1-2Sn=SnSn-1, bnSn-Sn

111

-=, SnSn-12

又S1=1≠0,∴ SnSn-1≠0,∴

?1?112

∴ 数列?S?成等差数列,且=1+(n-1)·,Sn=,

Sn2?n?n+1

1,n=1,??

∴ bn=? 2*

-,n≥2,n∈N.??n?n+1?

(2) 解:设上表中从第三行起,每行的公比都为q,且q>0. 12×13

因为1+2+?+12==78,

2

所以表中第1行至第12行共含有数列{an}的前78项,故a81在表中第13行第三列,因42

此a81=b13·q2=-.又b13=-,所以q=2.记表中第k(k≥3)行所有项的和为S,

9113×14

bk?1-qk?-2?1-2k?2

则S==·=(1-2k)(k≥3).

1-qk?k+1?1-2k?k+1?

12、已知二次函数y=f(x)的图象经过坐标原点,其导函数为f′(x)=6x-2,数列{an}的前n

项和为Sn,点(n,Sn)(n∈N*)均在函数y=f(x)的图象上.

(1) 求数列{an}的通项公式;

(2) 设bn=

3m

,Tn是数列{bn}的前n项和,求使得Tn<对所有n∈N*都成立的最

20anan+1

小正整数m.

解: (1) 设这二次函数f(x)=ax2+bx (a≠0) ,则f′(x)=2ax+b ,由于f′(x)=6x-2,得a=3 , b=-2, 所以f(x)=3x2-2x.

又因为点(n,Sn)(n∈N*)均在函数y=f(x)的图象上,所以Sn=3n2-2n. 当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(3n2-2n)-[3(n-1)2-2(n-1)]=6n-5. 当n=1时,a1=S1=3×12-2=6×1-5,所以,an=6n-5 (n∈N*).

(2) 由(1)得知bn=

33= anan+1?6n-5?[6?n+1?-5]

111

=?6n-5-6n+1?, 2??

n

故Tn=∑bi =

i1

11??1111

-1-?+?-?+?+?=??7??713?2???6n-56n+1?? 1?1?

1-=6n+1?. 2?

11m1m因此,要使(1-)<(n∈N*)成立的m,必须且仅须满足≤,即m≥10,所以

22206n+120满足要求的最小正整数m为10.

13、已知数列{an}的前n项和Sn满足:Sn+Sm=Sn+m,且a1=1,那么a10=________.

8

1 解析:Sn+S1=Sn+1,an+1=a1.

x

14、设函数f(x)=(x>0),观察:

x+2

f1(x)=f(x)=

xxx,f2(x)=f(f1(x))=,f3(x)=f(f2(x))=, x+23x+47x+8x

,?

15x+16

f4(x)=f(f3(x))=

根据以上事实,由归纳推理可得:

当n∈N且n≥2时,fn(x)=f(fn-1(x))=________.

x

?2-1?x+2nn 15、函数y=x2(x>0)的图象在点(ak,ak2)处的切线与x轴的交点的横坐标为ak+1,其中k∈N*.若a1=16,则a1+a3+a5的值是________.

3.21 a??2n,当an为偶数时,

16、已知数列{an}满足:a1=m(m为正整数),an+1=?若a6=1,则

??3an+1,当an为奇数时.m所有可能的取值为________.

4,5,32 解析:显然,an为正整数,a6=1,故a5=2,a4=4,若a3为奇数,则4=3a3

+1,a3=1,若a3为偶数,则a3=8,若a3=1,则a2=2,a1=4,若a3=8,则a2=16,a1=5或32.

17、已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=n-5an-85,n∈N*.

(1) 证明:{an-1}是等比数列;

5151

(2) 求数列{Sn}的通项公式,并求出使得Sn+1>Sn成立的最小正整数n.15<,14>

615615(1) 证明:当n=1时,a1=-14;当n≥2时,an=Sn-Sn-1=-5an+5an-1+1,所以an

an-155

-1=(an-1-1),又a1-1=-15≠0,=,

6an-1-16

所以数列{an-1}是等比数列;

?5?n-1,得an=1-15·?5?n-1,从而Sn=n-90+90×?5?n (2) 解:由(1)知:an-1=-15·?6??6??6?

(n∈N*);

5?n1?5?15<1,?5?14>1,∴ 使sn+1>sn成立的最小正整数n=由Sn+1>Sn,得?<,∵ ?6?15?6?15?6?1515.

9

18、设实数数列{an}的前n项和Sn满足Sn+1=an+1Sn(n∈N*).

(1) 若a1,S2,-2a2成等比数列,求S2和a3;

4

(2) 求证:对k≥3且k∈N*有0≤ak+1≤ak≤. 3

2??S2=-2a1a2,

(1) 解:由题意?得S22=-2S2,

?S2=a2S1=a1a2,?

由S2是等比中项知S2≠0,因此S2=-2, S22

由S2+a3=S3=a3S2,解得a3==.

S2-13(2) 证明:由题设条件有an+1Sn=an+1+Sn, 故Sn≠1,an+1≠1,且an+1=

an+1Sn,Sn=, Sn-1an+1-1

ak-1

ak-1+

ak-1-1Sk-1ak-1+Sk-2

从而对k≥3有ak===,①

Sk-1-1ak-1+Sk-2-1ak-1

ak-1+-1

ak-1-11?232?a-因a2-a+1=-+>0,且a--k1k1k1k-1≥0, 2?4?

2

ak4-14

要证ak≤,由①知只要证2≤,

3ak-1-ak-1+13

222

即证3ak-1≤4(ak-1-ak-1+1),即(ak-1-2)≥0,此式明显成立,

4

因此ak≤(k≥3).

3

a2akk最后证ak+1≤ak,若不然,ak+1=2>ak,又ak≥0,故2>1,

ak-ak+1ak-ak+1即(ak-1)2<0,矛盾,所以ak+1≤ak(k≥3,k∈N).

bn19、数列{an}、{bn}是各项均为正数的等比数列,设cn=(n∈N*).

an

(1) 数列{cn}是否为等比数列?证明你的结论;

Snn

(2) 设数列{lnan}、{lnbn}的前n项和分别为Sn,Tn.若a1=2,=,求数列{cn}

Tn2n+1的前n项和.

解:(1) {cn}是等比数列.(2分)

证明:设{an}的公比为q1(q1>0),{bn}的公比为q2(q2>0),则

cn+1bn+1anbn+1anq2=·=·=≠0,故{cn}为等比数列.(5分) cnan+1bnbnan+1q1

(2) 数列{lnan}和{lnbn}分别是公差为lnq1和lnq2的等差数列.

10


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