题目列表(包括答案和解析)
12. (全国卷Ⅰ)
设等比数列
的公比为
,前n项和
。
(Ⅰ)求
的取值范围;
(Ⅱ)设
,记
的前n项和为
,试比较
与
的大小。
解:(Ⅰ)因为
是等比数列,![]()
当![]()
![]()
上式等价于不等式组:
①
或
②
解①式得q>1;解②,由于n可为奇数、可为偶数,得-1<q<1.
综上,q的取值范围是![]()
(Ⅱ)由
得![]()
于是![]()
![]()
又∵
>0且-1<
<0或
>0
当
或
时
即![]()
当
且
≠0时,
即![]()
当
或
=2时,
即![]()
11. (全国卷Ⅰ) 设正项等比数列
的首项
,前n项和为
,且
。
(Ⅰ)求
的通项;
(Ⅱ)求
的前n项和
。
解:(Ⅰ)由
得 ![]()
即![]()
可得![]()
因为
,所以
解得
,因而 ![]()
(Ⅱ)因为
是首项
、公比
的等比数列,故
![]()
则数列
的前n项和 ![]()
![]()
前两式相减,得 ![]()
即 ![]()
10. (辽宁卷)已知函数
设数列
}满足
,数列
}满足![]()
(Ⅰ)用数学归纳法证明
;
(Ⅱ)证明![]()
解:(Ⅰ)证明:当
因为a1=1,
所以
………………2分
下面用数学归纳法证明不等式![]()
(1)当n=1时,b1=
,不等式成立,
(2)假设当n=k时,不等式成立,即![]()
那么
………………6分
![]()
所以,当n=k+1时,不等也成立。
根据(1)和(2),可知不等式对任意n∈N*都成立。 …………8分
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知,
![]()
所以 ![]()
…………10分 ![]()
故对任意
………………(12分)
9. (江苏卷)设数列{an}的前项和为
,已知a1=1,
a2=6, a3=11,且
,
其中A,B为常数.
(Ⅰ)求A与B的值;
(Ⅱ)证明数列{an}为等差数列;
(Ⅲ)证明不等式
.
解:(Ⅰ)由
,
,
,得
,
,
.
把
分别代入![]()
,得![]()
解得,
,
.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
,即
, ①
又
. ②
②-①得,
,
即
. ③
又
. ④
④-③得,
,
∴
,
∴
,又
,
因此,数列
是首项为1,公差为5的等差数列.
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,
.考虑
.
![]()
.
∴
.
即
,∴
.
因此,
.
8. (湖南卷)自然状态下的鱼类是一种可再生资源,为持续利用这一资源,需从宏观上考察其再生能力及捕捞强度对鱼群总量的影响. 用xn表示某鱼群在第n年年初的总量,n∈N*,且x1>0.不考虑其它因素,设在第n年内鱼群的繁殖量及捕捞量都与xn成正比,死亡量与xn2成正比,这些比例系数依次为正常数a,b,c.
(Ⅰ)求xn+1与xn的关系式;
(Ⅱ)猜测:当且仅当x1,a,b,c满足什么条件时,每年年初鱼群的总量保持不变?(不
要求证明)
(Ⅱ)设a=2,b=1,为保证对任意x1∈(0,2),都有xn>0,n∈N*,则捕捞强度b的
最大允许值是多少?证明你的结论.
解(I)从第n年初到第n+1年初,鱼群的繁殖量为axn,被捕捞量为bxn,死亡量为
![]()
(II)若每年年初鱼群总量保持不变,则xn恒等于x1, n∈N*,从而由(*)式得
![]()
因为x1>0,所以a>b.
猜测:当且仅当a>b,且
时,每年年初鱼群的总量保持不变.
(Ⅲ)若b的值使得xn>0,n∈N*
由xn+1=xn(3-b-xn), n∈N*, 知
0<xn<3-b, n∈N*, 特别地,有0<x1<3-b. 即0<b<3-x1.
而x1∈(0, 2),所以![]()
由此猜测b的最大允许值是1.
下证 当x1∈(0, 2) ,b=1时,都有xn∈(0, 2), n∈N*
①当n=1时,结论显然成立.
②假设当n=k时结论成立,即xk∈(0, 2),
则当n=k+1时,xk+1=xk(2-xk)>0.
又因为xk+1=xk(2-xk)=-(xk-1)2+1≤1<2,
所以xk+1∈(0, 2),故当n=k+1时结论也成立.
由①、②可知,对于任意的n∈N*,都有xn∈(0,2).
综上所述,为保证对任意x1∈(0, 2), 都有xn>0, n∈N*,则捕捞强度b的最大允许值是1.
7. (湖南卷)已知数列
为等差数列,且![]()
(Ⅰ)求数列
的通项公式;
(Ⅱ)证明![]()
(I)解:设等差数列
的公差为d.
由
即d=1.
所以
即![]()
(II)证明因为
,
所以![]()
![]()
6. (湖北卷)已知不等式
为大于2的整数,
表示不超过
的最大整数. 设数列
的各项为正,且满足![]()
(Ⅰ)证明![]()
(Ⅱ)猜测数列
是否有极限?如果有,写出极限的值(不必证明);
(Ⅲ)试确定一个正整数N,使得当
时,对任意b>0,都有![]()
解:(Ⅰ)证法1:∵当![]()
即
于是有 ![]()
所有不等式两边相加可得 ![]()
由已知不等式知,当n≥3时有,![]()
∵![]()
证法2:设
,首先利用数学归纳法证不等式
![]()
(i)当n=3时, 由 ![]()
知不等式成立.
(ii)假设当n=k(k≥3)时,不等式成立,即![]()
则![]()
![]()
即当n=k+1时,不等式也成立.
由(i)、(ii)知,![]()
又由已知不等式得 ![]()
(Ⅱ)有极限,且![]()
(Ⅲ)∵![]()
则有![]()
故取N=1024,可使当n>N时,都有![]()
5. (湖北卷)设数列
的前n项和为Sn=2n2,
为等比数列,且![]()
(Ⅰ)求数列
和
的通项公式;
(Ⅱ)设
,求数列
的前n项和Tn.
解:(1):当![]()
![]()
故{an}的通项公式为
的等差数列.
设{bn}的通项公式为![]()
故![]()
(II)![]()
![]()
两式相减得
![]()
4. (福建卷)已知数列{an}满足a1=a, an+1=1+
我们知道当a取不同的值时,得到不同的数列,如当a=1时,得到无穷数列:![]()
(Ⅰ)求当a为何值时a4=0;
(Ⅱ)设数列{bn}满足b1=-1,
bn+1=
,求证a取数列{bn}中的任一个数,都可以得到一个有穷数列{an};
(Ⅲ)若
,求a的取值范围.
(I)解法一:![]()
![]()
故a取数列{bn}中的任一个数,都可以得到一个有穷数列{an}
3.(福建卷)
已知{
}是公比为q的等比数列,且
成等差数列.
(Ⅰ)求q的值;
(Ⅱ)设{
}是以2为首项,q为公差的等差数列,其前n项和为Sn,当n≥2时,比较Sn与bn的大小,并说明理由.
解:(Ⅰ)由题设
![]()
![]()
(Ⅱ)若![]()
当
故![]()
若![]()
当![]()
故对于![]()
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