2020年高考数学二轮复习(上海专版) 专题07 数列的综合(二)(解析版)
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1、专题专题 07 数列的综合数列的综合(二二) 专题点拨专题点拨 1.设Sn是等差数列an的前n项和,则 Sk,S2kSk,S3kS2k,构成的数列是等差数列; Sn n 也是一个等差数列; 2设等比数列an的首项为a1,公比为q,当q1,a10 或 00,a76 时,|a1|a2|an|a1a2a6a7a8an S6(SnS6)2S6Sn11437 2 n3 2n 2. 数列|an|的前 n 项和 Sn 37 2 n3 2n 2 (n6), 11437 2 n3 2n 2 (n6). 【变式训练 1】已知 Sn为数列an的前 n 项和,且 Sn12n2n,n0,1,2,求 an. 【解析】an
2、1Sn1Sn2n2n2(n1)2(n1)4n214n1(n1), 当 n1 时,a23,所以 an14n1,nN*. 当 n0 时,a1S10,故 an 4n5 (n2) 0 (n1) . 【例 2】已知数列 n a,定义数列 1 2 nn aa 为数列 n a的“ 2 倍差数列” , 若 n a的“ 2 倍差数列” 的通项公式为 1 1 22n nn aa ,且 1 2a ,若函数 n a的前n项和为 n S,则 33 (S ) A 38 21 B 39 22 C 38 22 D 39 2 【答案】B 【解析】 n a的“ 2 倍差数列”的通项公式为 1 1 22n nn aa , 则: 1
3、 1 1 22 nn nn aa 常数, 所以: 2 n n a 数列是以 1 1 1 2 a 为首项, 1 为公差的等差数列 则:11 2 n n a nn , 所以:2n n an(首 项符合) , 故:2n n an 12 1 22 22n n Sn, 231 21 22 22n n Sn , 得: 1 2(21) 2 2 1 n n n Sn , 整理得: 1 (1) 22 n n Sn , 所以: 33 139 33 (33 1) 2222S 故选:B 【例 3】已知 n S为数列 n a的前n项和, 12 1aa,平面内三个不共线的向量OA,OB,OC,满足 11 ()(1) nn
4、n OCaaOAa OB ,2n, * nN,若A,B,C在同一直线上,则 2018 S 【答案】2 【解析】若A,B,C三点共线,则(1)OAxOBx OC,根据条件“平面内三个不共线的向量OA, OB,OC,满足 11 ()(1) nnn OCaaOAa OB ,2n, * nN,A,B,C在同一直线上,” 得出 11 11 nnn aaa , 11nnn aaa , n S为数列 n a的前n项和, 12 1aa, 数列 n a为:1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0, 即数列 n a是以 6 为周期的周期数列,前 6 项为 1,1,0,1,1,0, 20186 336 2 ,
5、 2018 336 (1 1 0 1 1 0) 1 12S 故答案为:2 【例 4】将n个数 1 a, 2 a, n a的连乘积 12n a aa记为 1 n i i a ,将n个数 1 a, 2 a, n a的和 12n aaa记为 1 n i i a ,*)nN (1)若数列 n x满足 1 1x , 2 1nnn xxx ,*nN,设 1 1 1 n n i i P x , 1 1 1 n n i i S x 求 55 PS; (2)用 x表示不超过x的最大整数,例如22,3.43, 1.82 若数列 n x满足 1 1x , 2 1nnn xxx ,*nN,求 2019 1 1 i i
6、 i x x 的值; (3)设定义在正整数集*N上的函数( )f n满足,当 (1)(1) (*) 22 m mm m nmN 时,( )f nm,问是 否存在正整数n,使得 1 ( )2019 n i f i ?若存在,求出n的值;若不存在,说明理由 (已知 2 1 (1)(21) ) 6 n i n nn i 【解析】(1)数列 n x满足 1 1x , 2 1nnn xxx ,*nN,设 1 1 1 n n i i P x , 1 1 1 n n i i S x , 可得 2 1 (1) nnnnn xxxxx , 即有 1 1 1 n nn x xx , 1 1111 (1)1 nnn
7、nn xxxxx , 即有 1 111 1 nnn xxx , 可得 5121 55 236122356616 11111111xxxx PS xxxxxxxxxxxx 66 11 11 xx ; (2) 1 1x , 2 1nnn xxx ,*nN,可得 1 111 11 () 11 i iiii x xxxx , 可得 2019 1 122320192020 111111 2009() 1 i i i x xxxxxxx 20202020 11 2019 12018 xx , 由 1 1x , 2 1 1 nnn xxx ,可得 2020 1 (0,1) x , 即有 2019 1 201
8、8 1 i i i x x ; (3)设定义在正整数集*N上的函数( )f n满足, 当 (1)(1) (*) 22 m mm m nmN 时,( )f nm, 当1m时,01n ,可得f(1)1; 当2m时,13n 时,f(2)f(3)2; 当3m时,36n 时,f(4)f(5)f(6)3, ,mk时,可得( )(f nk k个)k, 可得 1 ( )1 (22)(333)(4444)() n i f ikkk 2222 1234k , 由 22222 18 (18 1)(2 18 1) 1234182109 6 , 由2109 902019,90 185, 可得当 1 18 (18 1)5
9、166 2 n 时,满足 1 ( )2019 n i f i 【例 5】 九章算术中的“竹九节”问题:现有一根 9 节的竹子,自上而下各节的容积成等差数列,上面 4 节的容积共 3 升,下面 3 节的容积共 4 升,现自上而下取第 1,3,9 节,则这 3 节的容积之和为( ) A13 3 升 B 17 6 升 C19 9 升 D 25 12 升 【答案】B 【解析】设自上而下各节的容积分别为 1 a, 2 a, 9 a,公差为d, 上面 4 节的容积共 3 升,下面 3 节的容积共 4 升, 12341 9871 463 3214 aaaaad aaaad , 解得 1 13 22 a ,
10、7 66 d , 自上而下取第 1,3,9 节,则这 3 节的容积之和为: 1391 397017 310 22666 aaaad(升) 故选:B 巩固训练巩固训练 一、填空题一、填空题 1.(2019 静安区二模)若等比数列*+( )满足1+ 3= 30,2+ 4= 10,则1 2 的最大值 为_ 【答案】729 【解析】解:设等比数列*+的公比为 q, 1+ 3= 30,2+ 4= 10, 1+ 3= 30 = 1(1+ 2),2+ 4= 10 = (1+ 3) = 30, 联立解得 = 1 3,1 = 27 = 27 (1 3) ;1 = 34; 则1 2 = 33:2:(4;)= 3
11、(3+4) 2 = 3 72 2, 可得 = 3或 4时,1 2 的最大值为 729 故答案为:729 2.已知数列 n a满足: 1 0a ,对任意的*nN都有 1nn aa 成立 函数 1 ( ) |sin()| nn fxxa n , n xa, 1n a 满足: 对于任意的实数0m,1),( ) n fxm总有两个不 同的根, 则 n a的通项公式是 【答案】 (1) 2 n n n a 【解析】 1 0a ,当1n 时, 11 ( ) |sin()| |sin|f xxax,0x, 2 a, 又对任意的0m,1), 1( ) f xm总有两个不同的根, 2 a, 1( ) sinf
12、xx,0x, 2 a, 又 22 11 ( ) |sin()| |sin()| |cos| 222 x fxxax,x, 3 a, 对任意的0m,1), 1( ) f xm总有两个不同的根, 3 3a, 又 33 111 ( ) |sin()| |sin(3 )| |sin| 333 fxxax,3x, 4 a, 对任意的0b,1), 1( ) f xm总有两个不同的根, 4 6a, 由此可得 1nn aan , 1211 (1) ()()0(1) 2 nnn n n aaaaaan , 故答案为: (1) 2 n n n a . 3若数列an满足“对任意正整数 n,anan 2 2 an1恒
13、成立”,则称数列an为“差非增数列” 给出下列数列an,nN*: an2n1 n1,ann 21,a n2n1,anln n n1,an2n 1 n. 其中是“差非增数列”的有_(写出所有满足条件的数列的序号) 【答案】 【解析】 若 an2n1 n1 为“差非增数列”, 则 2n1 n12 n2 1 n212(2 n1 1 n11)恒成立, 即 2n 2 n(n1)(n2)恒成立,此式显然不正确,不是“差非增数列”; 若 ann21 为“差非增数列”,则 n21(n2)212(n1)22, 即 20 恒成立,此式显然不正确,不是“差非增数列”; 若 an2n1 为“差非增数列”,则 2n12
14、(n2)122(n1)1, 即 00 恒成立,此式显然正确,是“差非增数列”. 4.(2019 浦东新区三模)已知数列*+满足: 1= 0) 的两个不同的零点,且 a,b,2 这三个数可适当排序后成 等差数列,也可适当排序后成等比数列,则 pq 的值等于( ) A6 B7 C8 D9 【答案】D 【解析】由韦达定理得 abp,a bq,则 a0,b0,当 a,b,2 适当排序后成等比数列时,2 必为 等比中项,故 a bq4,b4 a,当适当排序后成等差数列时,2 必不是等差中项,当 a 是等差中项时, 2a4 a2,解得 a1,b4;当 4 a是等差中项时, 8 aa2,解得 a4,b1,综
15、上所述,abp5,所 以 pq9,选 D. 7.我国古代数学名著算法统宗中有如下问题: “远望巍巍塔七层, 红光点点倍加增, 共灯三百八十 一, 请问尖头几盏灯?”意思是: “一座 7 层塔共挂了 381 盏灯, 且相邻两层中的下一层灯数是上 一层灯数的 2 倍, 则塔的顶层共有灯多少?”现有类似问题: 一座 5 层塔共挂了 242 盏灯, 且相 邻两层中的下一层灯数是上一层灯数的 3 倍, 则塔的底层共有灯( ) A 162 盏 B 114 盏 C 112 盏 D 81 盏 【答案】A 【解析】设每层的灯数形成等比数列 n a,公比3q , 5 242S , 则 5 1(3 1) 242 3
16、 1 a ,解得 1 2a 4 5 2 3162a 故选:A 三、解答题 8.已知首项为的数列满足 1 1 n n n ax x x (为常数). (1)若对于任意的,有对于任意的都成立,求的值; (2)当时,若,数列是递增数列还是递减数列?请说明理由; (3)当确定后,数列由其首项确定,当时,通过对数列的探究,写出“是有穷数 列”的一个真命题(不必证明). 【解析】(1) 2 1 1 11 1 1 n nnn nn n nnn n ax a axxa x xx ax xaxx x 22 (1) nnn a xaxx 当1n 时,由 1 x的任意性,得 2 1 10 a a 1a . (2)数
17、列 n x是递减数列. 1 0x , 1 1 n n n x ax x 0 n x,n * N. 又 2 1 0 11 nn nnn nn xx xxx xx ,n * N.故数列 n x是递减数列. (3)真命题:数列 n x满足 1 2 1 n n n x x x ,若 1 1 7 x ,则 n x是有穷数列. 数列 n x满足 1 2 1 n n n x x x ,若 1 1 1 2m x ,m * N,则 n x是有穷数列. 数列 n x满足 1 2 1 n n n x x x ,则 n x是有穷数列的充要条件是存在m * N,使得 1 1 1 2m x . 数列 n x满足 1 2
18、1 n n n x x x ,则 n x是有穷数列且项数为m的充要条件是 1 1 1 2m x ,m * N. 9.如果存在常数a使得数列 n a满足:若x是数列 n a中的一项,则ax也是数列 n a中的一项,称数 列 n a为“兑换数列” ,常数a是它的“兑换系数”. (1)若数列:1,2,4,(4)m m 是“兑换系数”为a的“兑换数列” ,求m和a的值; (2)已知有穷 等差数列 n b的项数是 00 (3)nn ,所有项之和是B,求证:数列 n b是“兑换数列” ,并用 0 n和B表示它的“兑换系数” ; (3)对于一个不少于 3 项,且各项皆为正整数的递增数列 n c,是否有可能它
19、既是等比数列,又是“兑换数 列”?给出你的结论并说明理由. 。 【解析】(1)因为数列:1,2,4,(4)m m 是“兑换系数”为a的兑换数列. 所以,4,2,1am aaa也是该数列的项,且421amaaa . 故1,42ama即6,5am. (2)设数列 n b的公差为d,因为数列 n b是项数为 0 n项的有穷等差数列 若 0 123n bbbb,则 0 123n abababab 即对数列 n b中的任意一项 0 (1) i bin 0 101 () inin abbni dbb 同理可得:若 0 123n bbbb, 0 101 () inin abbni dbb 也成立, 由“兑换
20、数列”的定义可知,数列 n b是 “兑换数列” ; 又因为数列 n b所有项之和是B,所以 0 10 0 () 22 n bbn a n B ,即 0 2B a n . (3)假设存在这样的等比数列 n c,设它的公比为(1)q q , 因为数列 n c为递增数列,所以 123n cccc 则 123n acacacac 又因为数列 n c为“兑换数列” ,则 (1,2,) in acci,所以 i ac是正整数. 故数列 n c必为有穷数列,不妨设项数为n项,则 1 (1) ini ccain 若3,n 则有 132 , 2 a cca c,又 2 213 cc c,由此得1q ,与1q 矛
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