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  • 2021-06-16 发布

2020届江苏省高考数学二轮复习课时达标训练(十五)数列的综合应用

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课时达标训练(十五) 数列的综合应用 A组 ‎1.(2019·南京盐城二模)已知数列{an}的各项均为正数,且对任意的n∈N*,都有(a1a2·…·an)2=aa.若a1,2a2,3a3成等差数列,求的值.‎ 解:因为(a1a2)2=aa3,所以a=a1a3,因此a1,a2,a3成等比数列.‎ 设公比为t,又a1,2a2,3a3成等差数列,‎ 所以4a2=a1+3a3,即4×=1+3×,即4t=1+3t2,解得t=1或t=,所以=1或=.‎ ‎2.(2019·江苏四星级高中4月联考)如果一个数列从第2项起,每一项与它前一项的比都大于2,则称这个数列为“G型数列”.‎ ‎(1)若数列{an}满足a1=1,an+1an=32n-1,求证:数列{an}是“G型数列”.‎ ‎(2)若数列{an}的各项均为正整数,且a1=1,{an}为“G型数列”,记bn=an+1,数列{bn}为等比数列,公比q为正整数,当{bn}不是“G型数列”时,求数列{an}的通项公式.‎ ‎(3)在(2)的条件下,令cn=,记{cn}的前n项和为Sn是否存在正整数m,使得对任意的n∈N*,都有∈(m-1,m]成立?若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由.‎ 解:(1)证明:an+1an=32n-1,①‎ 当n≥2时,anan-1=32n-3,②‎ 由①÷②得,当n≥2时,=9,所以数列{a2n}(n∈N*)和数列{a2n-1}(n∈N*)是等比数列.‎ 因为a1=1,an+1an=32n-1,所以a2=3,‎ 所以a2n=32n-1,a2n-1=32n-2,因此an=3n-1,从而=3>2(n≥2),‎ 所以数列{an}是“G型数列”.‎ ‎(2)因为数列{an}的各项均为正整数,且{an}为“G型数列”,‎ 所以>2,所以an+1>2an>an,因此数列{an}递增.‎ 又bn=an+1,所以bn+1-bn=an+1-an>0,因此{bn}递增,所以公比q>1.‎ 又{bn}不是“G型数列”,所以存在n0,使得≤2,所以q≤2,‎ 又公比q为正整数,所以q=2.‎ 又b1=a1+1=2,‎ 所以bn=2n,即an=2n-1.‎ ‎(3)anan+1=(2n-1)(2n+1-1)=22n+1-3×2n+1>22n+1-3×2n,‎ 因为22n+1-3×2n=4n+2n(2n-3)>4n(n≥2),‎ 所以anan+1>4n(n≥2),所以cn=<(n≥2).‎ 当n=1时,S1=,‎ 当n≥2时,Sn=+++…+<+,‎ 又+=+=+<+=,n≥2,‎ 即n≥2时,<Sn<,所以<<3.‎ 综上,<≤3,n∈N*.‎ 所以存在正整数m=3,使得对任意的n∈N*,都有∈(m-1,m]成立.‎ ‎3.在数列中,已知a1=1,a2=2,an+2=(k∈N*).‎ ‎(1)求数列的通项公式;‎ ‎(2)设数列的前n项和为Sn,问是否存在正整数m,n,使得S2n=mS2n-1?若存在,求出所有的正整数对(m,n);若不存在,请说明理由.‎ 解:(1)由题意,数列的奇数项是以a1=1为首项,公差为2的等差数列;偶数项是以a2=2为首项,公比为3的等比数列.‎ 所以对任意正整数k,a2k-1=2k-1,a2k=2×3k-1.‎ 所以数列的通项公式为 an=(k∈N*).‎ ‎(2)S2n=(a1+a3+…+a2n-1)+(a2+a4+…+a2n)‎ ‎=+=3n+n2-1,n∈N*.‎ S2n-1=S2n-a2n=3n-1+n2-1.‎ 假设存在正整数m,n,使得S2n=mS2n-1,‎ 则3n+n2-1=m(3n-1+n2-1),‎ 所以3n-1(3-m)=(m-1)(n2-1),(*)‎ 从而3-m≥0,所以m≤3, ‎ 又m∈N*,所以m=1,2,3.‎ 当m=1时,(*)式左边大于0,右边等于0,不成立;‎ 当m=3时,(*)式左边等于0,所以2(n2-1)=0,n=1,‎ 所以S2=3S1;‎ 当m=2时,(*)式可化为3n-1=n2-1=(n+1)(n-1),‎ 则存在k1,k2∈N,k10时,因为an∈Z,则d≥1,且d∈Z,所以数列{an}中必有一项am>0.为了使得{an}为“等比源数列”,‎ 只需要{an}中存在第n项,第k项(m0.‎ 因为ck≤bk≤ck+1,所以qk-1≤k≤qk,其中k=1,2,3,…,m(m∈N*).‎ 当k=1时,有q≥1;‎ 当k=2,3,…,m时,有≤ln q ≤.‎ 设f(x)=(x>1),则f′(x)=.‎ 令f′(x)=0,得x=e.列表如下:‎ x ‎(1,e)‎ e ‎(e,+∞)‎ f′(x)‎ ‎+‎ ‎0‎ ‎-‎ f(x)‎  极大值  因为=<=,所以f(k)max=f(3)=.‎ 取q= ,当k=1,2,3,4,5时,≤ln q,即k≤qk,经检验知qk-1≤k也成立.因此所求m的最大值不小于5.‎ 若m≥6,分别取k=3,6,得3≤q3,且q5≤6,从而q15≥243,且q15≤216,所以q不存在.因此所求m的最大值小于6.‎ 综上,所求m的最大值为5.‎ ‎3.(2018·苏北三市三模)已知两个无穷数列{an}和{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,a1‎ ‎=1,S2=4,对任意的n∈N*,都有3Sn+1=2Sn+Sn+2+an.‎ ‎(1)求数列{an}的通项公式;‎ ‎(2)若{bn}为等差数列,对任意的n∈N*,都有Sn>Tn.证明:an>bn;‎ ‎(3)若{bn}为等比数列,b1=a1,b2=a2,求满足=ak(k∈N*)的n值.‎ 解:(1)由3Sn+1=2Sn+Sn+2+an,得2(Sn+1-Sn)=Sn+2-Sn+1+an,‎ 即2an+1=an+2+an,所以an+2-an+1=an+1-an.‎ 由a1=1,S2=4,可知a2=3.‎ 所以数列{an}是以1为首项,2为公差的等差数列.‎ 故{an}的通项公式为an=2n-1.‎ ‎(2)证明:法一:设数列{bn}的公差为d,‎ 则Tn=nb1+d,‎ 由(1)知,Sn=n2.‎ 因为Sn>Tn,所以n2>nb1+d,‎ 即(2-d)n+d-2b1>0恒成立,‎ 所以即 所以an-bn=2n-1-b1-(n-1)d=(2-d)n+d-1-b1≥(2-d)+d-1-b1=1-b1>0.‎ 所以an>bn,得证.‎ 法二:设{bn}的公差为d,假设存在自然数n0≥2,使得an0≤bn0,‎ 则a1+(n0-1)×2≤b1+(n0-1)d,‎ 即a1-b1≤(n0-1)(d-2),‎ 因为a1>b1,所以d>2.‎ 所以Tn-Sn=nb1+d-n2=n2+n,‎ 因为-1>0,所以存在n0∈N*,‎ 当n>n0时,Tn-Sn>0恒成立.‎ 这与“对任意的n∈N*,都有Sn>Tn”矛盾.‎ 所以an>bn,得证.‎ ‎(3)由(1)知,Sn=n2.‎ 因为{bn}为等比数列,且b1=1,b2=3,‎ 所以{bn}是以1为首项,3为公比的等比数列.‎ 所以bn=3n-1,Tn=.‎ 则===‎ ‎3-,‎ 因为n∈N*,所以6n2-2n+2>0,所以<3.‎ 而ak=2k-1,所以=1,‎ 即3n-1-n2+n-1=0.(*)‎ 当n=1,2时,(*)式成立;‎ 当n≥2时,设f(n)=3n-1-n2+n-1,‎ 则f(n+1)-f(n)=3n-(n+1)2+n-(3n-1-n2+n-1)=2(3n-1-n)>0,‎ 所以0=f(2)