8.已知数列{an}、{bn}都是由正数组成的等比数列,公比分别为p、q,其中p>q且p≠1,q≠1,设cn=an+bn,Sn为数列{cn}的前n项和,求![]()
.
解:Sn=
+
,
![]()
当p>1时,p>q>0,得0<
<1,上式分子、分母同除以pn-1,得
![]()
∴![]()
=p.
当p<1时,0<q<p<1,
![]()
=
=1.
探究创新
7.已知数列{an}、{bn}都是无穷等差数列,其中a1=3,b1=2,b2是a2与a3的等差中项,且
=
,求极限
(
+
+…+
)的值.
解:{an}、{bn}的公差分别为d1、d2.
∵2b2=a2+a3,即2(2+d2)=(3+d1)+(3+2d1),
∴2d2-3d1=2.
又![]()
=![]()
=
=
,即d2=2d1,
∴d1=2,d2=4.
∴an=a1+(n-1)d1=2n+1,bn=b1+(n-1)d2=4n-2.
∴
=
=
(
-
).
∴原式=![]()
(1-
)=
.
6.已知数列{an}满足(n-1)an+1=(n+1)(an-1)且a2=6,设bn=an+n(n∈N*).
(1)求{bn}的通项公式;
(2)求
(
+
+
+…+
)的值.
解:(1)n=1时,由(n-1)an+1=(n+1)(an-1),得a1=1.
n=2时,a2=6代入得a3=15.同理a4=28,再代入bn=an+n,有b1=2,b2=8,b3=18,b4=32,由此猜想bn=2n2.
要证bn=2n2,只需证an=2n2-n.
①当n=1时,a1=2×12-1=1成立.
②假设当n=k时,ak=2k2-k成立.
那么当n=k+1时,由(k-1)ak+1=(k+1)(ak-1),得a k+1=
(ak-1)
=
(2k2-k-1)=
(2k+1)(k-1)=(k+1)(2k+1)=2(k+1)2-(k+1).
∴当n=k+1时,an=2n2-n正确,从而bn=2n2.
(2)
(
+
+…+
)=
(
+
+…+
)
=![]()
[
+
+…+
]
=![]()
[1-
+
-
+…+
-
]
=![]()
[1+
-
-
]=
.
培养能力
5.(2004年湖南,理8)数列{an}中,a1=
,an+an+1=
,n∈N*,则
(a1+a2+…+an)等于
A.
B.
C.
D.![]()
解析:2(a1+a2+…+an)=a1+[(a1+a2)+(a2+a3)+(a3+a4)+…+(an-1+an)]+an=
+[
+
+…+
]+an.
∴原式=
[
+
+
an]=
(
+
+
an).
∵an+an+1=
,∴
an+
an+1=0.
∴
an=0.
答案:C
4.(2004年 上海,4)设等比数列{an}(n∈N)的公比q=-
,且
(a1+a3+a5+…+a2n-1)=
,则a1=_________________.
解析:∵q=-
,∴
(a1+a3+a5+…+a2n-1)=
=
.∴a1=2.
答案:2
3.(2004年春季上海)在数列{an}中,a1=3,且对任意大于1的正整数n,点(
,
)在直线x-y-
=0上,则![]()
=__________________.
解析:由题意得
-
=
(n≥2).
∴{
}是公差为
的等差数列,
=
.
∴
=
+(n-1)·
=
n.
∴an=3n2.
∴![]()
=![]()
![]()
=![]()
=3.
答案:3
2.(2003年北京)若数列{an}的通项公式是an=
,n=1,2,…,则
(a1+a2+…+an)等于
A.
B.
C.
D.![]()
解析:an=![]()
即an=![]()
∴a1+a2+…+an=(2-1+2-3+2-5+…)+(3-2+3-4+3-6+…).
∴
(a1+a2+…+an)=
+
=![]()
答案:C
1.已知a、b、c是实常数,且![]()
=2, ![]()
=3,则![]()
的值是
A.2
B.3
C.
D.6
解析:由![]()
=2,得a=2b.
由![]()
=3,得b=3c,∴c=
b.
∴
=6.
∴![]()
=![]()
=
=6.
答案:D
5.(2005年春季北京,9)
![]()
=____________.
解析:原式=![]()
=
.
答案:![]()
思考讨论
求数列极限时,如是不定型(
,
,∞-∞等),应先变形,再求极限,一般应如何变形?
●典例剖析
[例1] 求下列极限:
(1)![]()
;(2)
(
-n);
(3)
(
+
+…+
).
剖析:(1)因为分子分母都无极限,故不能直接运用商的极限运算法则,可通过变形分子分母同除以n2后再求极限;(2)因
与n都没有极限,可先分子有理化再求极限;(3)因为极限的运算法则只适用于有限个数列,需先求和再求极限.
解:(1)![]()
=![]()
=
.
(2)
(
-n)= ![]()
=![]()
=
.
(3)原式=![]()
=![]()
=
(1+
)=1.
评述:对于(1)要避免下面两种错误:①原式=
=
=1,②∵
(2n 2+n+7),
(5n2+7)不存在,∴原式无极限.对于(2)要避免出现下面两种错误:
①
(
-n)= ![]()
-
n=∞-∞=0;②原式=![]()
-
n=∞-∞不存在.对于(3)要避免出现原式=![]()
+![]()
+…+![]()
=0+0+…+0=0这样的错误.
[例2] 已知数列{an}是由正数构成的数列,a1=3,且满足lgan=lgan-1+lgc,其中n是大于1的整数,c是正数.
(1)求数列{an}的通项公式及前n和Sn;
(2)求![]()
的值.
解:(1)由已知得an=c·an-1,
∴{an}是以a1=3,公比为c的等比数列,则an=3·cn-1.
∴Sn=![]()
(2) ![]()
=![]()
.
①当c=2时,原式=-
;
②当c>2时,原式=![]()
=-
;
③当0<c<2时,原式=![]()
=
.
评述:求数列极限时要注意分类讨论思想的应用.
[例3] 已知直线l:x-ny=0(n∈N *),圆M:(x+1)2+(y+1)2=1,抛物线
:y=(x-1)2,又l与M交于点A、B,l与
交于点C、D,求![]()
.
剖析:要求![]()
的值,必须先求它与n的关系.
解:设圆心M(-1,-1)到直线l的距离为d,则d2=
.
又r=1,∴|AB|2=4(1-d2)=
.
设点C(x1,y1), D(x2,y2),
由![]()
nx2-(2n+1)x+n=0,
∴x1+x2=
, x1·x2=1.
∵(x1-x2)2=(x1+x2)2-4x1x2=
,(y1-y2)2=(
-
)2=
,
∴|CD|2=(x1-x2)2+(y1-y2)2
=
(4n+1)(n2+1).
∴![]()
=![]()
=![]()
=2.
评述:本题属于解析几何与数列极限的综合题.要求极限,需先求
,这就要求掌握求弦长的方法.
[例4] 若数列{an}的首项为a1=1,且对任意n∈N*,an与an+1恰为方程x2-bnx+cn=0的两根,其中0<|c|<1,当
(b1+b2+…+bn)≤3,求c的取值范围.
解:首先,由题意对任意n∈N*,an·an+1=cn恒成立.
∴
=
=
=c.又a1·a2=a2=c.
∴a1,a3,a5,…,a2n-1,…是首项为1,公比为c的等比数列,a2,a4,a6,…,a2n,…是首项为c,公比为c的等比数列.其次,由于对任意n∈N*,an+an+1=bn恒成立.
∴
=
=c.又b1=a1+a2=1+c,b2=a2+a3=2c,
∴b1,b3,b5,…,b2n-1,…是首项为1+c,公比为c的等比数列,b2,b4,b6,…,b2n,…是首项为2c,公比为c的等比数列,
∴
(b1+b2+b3+…+bn)=
(b1+b3+b5+…)+
(b2+b4+…)=
+
≤3.
解得c≤
或c>1.∵0<|c|<1,∴0<c≤
或-1<c<0.
故c的取值范围是(-1,0)∪(0,
].
评述:本题的关键在于将题设中的极限不等式转化为关于c的不等式,即将{bn}的各项和表示为关于c的解析式,显然“桥梁”应是一元二次方程根与系数的关系,故以根与系数的关系为突破口.
●闯关训练
夯实基础
4.(2005年春季上海,2)
![]()
=__________.
解析:原式=![]()
=![]()
=0.
答案:0
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