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专题六 数 列
考点1 数列的概念及简单表示法
1.(2018全国Ⅰ,14)记Sn为数列an的前n项和,若Sn=2an+1,则S6=_____________.
1.−63 根据Sn=2an+1,可得Sn+1=2an+1+1,两式相减得an+1=2an+1−2an,即an+1=2an,当n=1时,S1=a1=2a1+1,解得a1=−1,所以数列an是以-1为首项,以2为公布的等比数列,所以S6=−(1−26)1−2=−63,故答案是−63.
2.(2016·浙江,13)设数列{an}的前n项和为Sn.若S2=4,an+1=2Sn+1,n∈N*,则a1=________,S5=________.
2.1,121 由于解得a1=1,a2=3,
当n≥2时,由已知可得:
an+1=2Sn+1,①
an=2Sn-1+1,②
①-②得an+1-an=2an,∴an+1=3an,又a2=3a1,
∴{an}是以a1=1为首项,公比q=3的等比数列.
∴S5==121.
3.(2015·江苏,11)设数列{an}满足a1=1,且an+1-an=n+1(n∈N*),则数列前10项的和为________.
3. [∵a1=1,an+1-an=n+1,∴a2-a1=2,a3-a2=3,…,an-an-1=n,将以上n-1个式子相加得an-a1=2+3+…+n=,即an=,令bn=,故bn==2,故S10=b1+b2+…+b10=2=.]
4.(2015·安徽,18)设n∈N*,xn是曲线y=x2n+2+1在点(1,2)处的切线与x轴交点的横坐标.
(1)求数列{xn}的通项公式;
(2)记Tn=xx…x,证明Tn≥.
4.(1)解 y′=(x2n+2+1)′=(2n+2)x2n+1,曲线y=x2n+2+1在点(1,2)处的切线斜率为2n+2,
从而切线方程为y-2=(2n+2)(x-1).
令y=0,解得切线与x轴交点的横坐标xn=1-=.
(2)证明 由题设和(1)中的计算结果知Tn=xx…x=….
当n=1时,T1=.
当n≥2时,因为x==>==.
所以Tn>×××…×=.
综上可得对任意的n∈N*,均有Tn≥.
5.(2014·广东,19)设数列{an}的前n项和为Sn,满足Sn=2nan+1-3n2-4n,n∈N*,且S3=15.
(1)求a1,a2,a3的值;
(2)求数列{an}的通项公式.
5. (1)依题有解得a1=3,a2=5,a3=7.
(2)∵Sn=2nan+1-3n2-4n,①
∴当n≥2时,Sn-1=2(n-1)an-3(n-1)2-4(n-1).②
①-②并整理得an+1=.
由(1)猜想an=2n+1,下面用数学归纳法证明.
当n=1时,a1=2+1=3,命题成立;
假设当n=k时,ak=2k+1命题成立.
则当n=k+1时,
ak+1===2k+3=2(k+1)+1,
即当n=k+1时,结论成立.
综上,∀n∈N*,an=2n+1.
考点2 等差数列及其前n项和
1.(2018全国Ⅰ,4)设Sn为等差数列an的前n项和,若3S3=S2+S4,a1=2,则a5=( )
A.−12 B.−10 C.10 D.12
1.B 设该等差数列的公差为d,根据题中的条件可得3(3×2+3×22⋅d)=2×2+d+4×2+4×32⋅d,整理解得d=−3,所以a5=a1+4d=2−12=−10,故选B.
2.(2017•新课标Ⅰ,4)记Sn为等差数列{an}的前n项和.若a4+a5=24,S6=48,则{an}的公差为( )
A.1 B.2 C.4 D.8
2. C ∵Sn为等差数列{an}的前n项和,a4+a5=24,S6=48,
∴ ,解得a1=﹣2,d=4,∴{an}的公差为4.故选C.
3.(2017•浙江,6)已知等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn , 则“d>0”是“S4+S6>2S5”的( )
A. 充分不必要条件 B. 必要不充分条件
C. 充分必要条件 D. 既不充分也不必要条件
3. C ∵S4+S6>2S5 , ∴4a1+6d+6a1+15d>2(5a1+10d),∴21d>20d,∴d>0,
故“d>0”是“S4+S6>2S5”充分必要条件,故选C.
4.(2016·浙江,6)如图,点列{An},{Bn}分别在某锐角的两边上,且|AnAn+1|=|An+1An+2|,An≠An+2,n∈N*,|BnBn+1|=|Bn+1Bn+2|,Bn≠Bn+2,n∈N*(P≠Q表示点P与Q不重合).若dn=|AnBn|,Sn为
△AnBnBn+1的面积,则( )
A. {Sn}是等差数列 B.{S}是等差数列
B. C.{dn}是等差数列 D.{d}是等差数列
4.A[Sn表示点An到对面直线的距离(设为hn)乘以|BnBn-1|长度一半,即Sn=
hn|BnBn-1|,由题目中条件可知|BnBn-1|的长度为定值,过A1作垂直得到初始距离h1,那么A1,An和两个垂足构成等腰梯形,则hn=h1+|A1An|tan θ(其中θ为两条线所成的锐角,为定值),
从而Sn=(h1+|A1An|tan θ)|BnBn+1|,Sn+1=(h1+|A1An+1|)|BnBn+1|,
则Sn+1-Sn=|AnAn+1||BnBn+1|tan θ,都为定值,所以Sn+1-Sn为定值,故选A.]
5.(2016·全国Ⅰ,3)已知等差数列{an}前9项的和为27,a10=8,则a100=( )
A.100 B.99 C.98 D.97
5.C[由等差数列性质,知S9===9a5=27,得a5=3,而a10=8,因此公差d==1,∴a100=a10+90d=98,故选C.]
6.(2015·重庆,2)在等差数列{an}中,若a2=4,a4=2,则a6=( )
A.-1 B.0 C.1 D.6
6.B [由等差数列的性质,得a6=2a4-a2=2×2-4=0,选B.]
7.(2015·北京,6)设{an}是等差数列,下列结论中正确的是( )
A.若a1+a2>0,则a2+a3>0 B.若a1+a3<0,则a1+a2<0
C.若0<a1<a2,则a2> D.若a1<0,则(a2-a1)(a2-a3)>0
7.C [A,B选项易举反例,C中若0<a1<a2,∴a3>a2>a1>0,∵a1+a3>2,又2a2=a1+a3,∴2a2>2,即a2>成立.]
8.(2014·福建,3)等差数列{an}的前n项和为Sn,若a1=2,S3=12,则a6等于( )
A.8 B.10 C.12 D.14
8.C [设等差数列{an}的公差为d,则S3=3a1+3d,所以12=3×2+3d,解得d=2,所以a6=a1+5d=2+5×2=12,故选C.]
9.(2014·辽宁,8)设等差数列{an}的公差为d.若数列{}为递减数列,则( )
A.d<0 B.d>0 C.a1d<0 D.a1d>0
9.C [{2a1an}为递减数列,可知{a1an}也为递减数列,又a1an=a+a1(n-1)d=a1dn+a-a1d,故a1d<0,故选C.]
10.(2018北京,9)设an是等差数列,且a1=3,a2+a5=36,则an的通项公式为__________.
10.an=6n−3∵a1=3,∴3+d+3+4d=36,∴d=6,∴an=3+6(n−1)=6n−3.
11.(2017•新课标Ⅱ,15)等差数列{an}的前n项和为Sn , a3=3,S4=10,则 =________.
11. 等差数列{an}的前n项和为Sn , a3=3,S4=10,S4=2(a2+a3)=10,可得a2=2,数列的首项为1,公差为1,Sn= , = ,则 =2[1﹣ + +…+ ]=2(1﹣ )= .故答案为: .
12.(2016·北京,12)已知{an}为等差数列,Sn为其前n项和.若a1=6,a3+a5=0,则S6=________.
12.6 [∵a3+a5=2a4=0,∴a4=0.又a1=6,∴a4=a1+3d=0,∴d=-2.
∴S6=6×6+×(-2)=6.]
13.(2016·江苏,8)已知{an}是等差数列,Sn是其前n项和.若a1+a=-3,S5=10,则a9的值是________.
13.20 [设等差数列{an}公差为d,由题意可得:解得
则a9=a1+8d=-4+8×3=20.]
14.(2018全国Ⅱ,17)记Sn为等差数列{an}的前n项和,已知a1=−7,S3=−15.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求Sn,并求Sn的最小值.
14.(1)设{an}的公差为d,由题意得3a1+3d=–15.
由a1=–7得d=2.
所以{an}的通项公式为an=2n–9.
(2)由(1)得Sn=n2–8n=(n–4)2–16.
所以当n=4时,Sn取得最小值,最小值为–16.
15.(2016·全国Ⅱ,17)Sn为等差数列{an}的前n项和,且a1=1,S7=28.记bn=[lg an],其中[x]表示不超过x的最大整数,如[0.9]=0,[lg 99]=1.
(1)求b1,b11,b101;
(2)求数列{bn}的前1 000项和.
15.(1)设{an}的公差为d,据已知有7+21d=28,解得d=1.所以{an}的通项公式为an=n.
b1=[lg 1]=0,b11=[lg 11]=1,b101=[lg 101]=2.
(2)因为bn=
所以数列{bn}的前1 000项和为1×90+2×900+3×1=1 893.
16.(2015·广东,10)在等差数列{an}中,若a3+a4+a5+a6+a7=25,则a2+a8=________.
16.10[因为{an}是等差数列,所以a3+a7=a4+a6=a2+a8=2a5,a3+a4+a5+a6+a7=5a5=25,即a5=5,a2+a8=2a5=10.]
17.(2015·陕西,13)中位数为1 010的一组数构成等差数列,其末项为2 015,则该数列的首项为________.
17.5[由题意设首项为a1,则a1+2 015=2×1 010=2 020,∴a1=5.]
18.(2017•江苏,19)对于给定的正整数k,若数列{an}满足:an﹣k+an﹣k+1+…+an﹣1+an+1+…an+k﹣1+an+k=2kan对任意正整数n(n>k)总成立,则称数列{an}是“P(k)数列”.
(Ⅰ)证明:等差数列{an}是“P(3)数列”;
(Ⅱ)若数列{an}既是“P(2)数列”,又是“P(3)数列”,证明:{an}是等差数列.
18.(Ⅰ)证明:设等差数列{an}首项为a1 , 公差为d,则an=a1+(n﹣1)d,
则an﹣3+an﹣2+an﹣1+an+1+an+2+an+3
=(an﹣3+an+3)+(an﹣2+an+2)+(an﹣1+an+1)
=2an+2an+2an
=2×3an ,
∴等差数列{an}是“P(3)数列”;
(Ⅱ)证明:由数列{an}是“P(2)数列”则an﹣2+an﹣1+an+1+an+2=4an , ①
数列{an}是“P(3)数列”an﹣3+an﹣2+an﹣1+an+1+an+2+an+3=6an , ②
由①可知:an﹣3+an﹣2+an+an+1=4an﹣1 , ③
an﹣1+an+an+2+an+3=4an+1 , ④
由②﹣(③+④):﹣2an=6an﹣4an﹣1﹣4an+1 ,
整理得:2an=an﹣1+an+1 ,
∴数列{an}是等差数列.
19.(2015·新课标全国Ⅰ,17)Sn为数列{an}的前n项和.已知an>0,a+2an=4Sn+3.
(1)求{an}的通项公式;
(2)设bn=,求数列{bn}的前n项和.
19.解(1)由a+2an=4Sn+3,可知a+2an+1=4Sn+1+3.
可得a-a+2(an+1-an)=4an+1,即2(an+1+an)=a-a=(an+1+an)(an+1-an).
由于an>0,可得an+1-an=2.又a+2a1=4a1+3,解得a1=-1(舍去),a1=3.
所以{an}是首项为3,公差为2的等差数列,通项公式为an=2n+1.
(2)由an=2n+1可知bn===.
设数列{bn}的前n项和为Tn,则
Tn=b1+b2+…+bn==
20.(2014·北京,12)若等差数列{an}满足a7+a8+a9>0,a7+a10<0,则当n=________时,{an}的前n项和最大.
20.8 [∵数列{an}是等差数列,且a7+a8+a9=3a8>0,∴a8>0.又a7+a10=a8+a9<0,∴a9<0.∴当n=8时,其前n项和最大.]
21.(2015·四川,16)设数列{an}(n=1,2,3,…)的前n项和Sn满足Sn=2an-a1,且a1,a2+1,a3成等差数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)记数列的前n项和为Tn,求使得|Tn-1|<成立的n的最小值.
21.解 (1)由已知Sn=2an-a1,有an=Sn-Sn-1=2an-2an-1(n≥2),即an=2an-1(n≥2),
从而a2=2a1,a3=2a2=4a1,又因为a1,a2+1,a3成等差数列,即a1+a3=2(a2+1),
所以a1+4a1=2(2a1+1),解得a1=2,
所以,数列{an}是首项为2,公比为2的等比数列,故an=2n.
(2)由(1)得 =,所以Tn=++…+==1-.
由|Tn-1|<,得<,即2n>1 000,
因为29=512<1 000<1 024=210,所以n≥10,
于是,使|Tn-1|<成立的n的最小值为10.
22.(2014·大纲全国,18)等差数列{an}的前n项和为Sn.已知a1=10,a2为整数,且Sn≤S4.
(1)求{an}的通项公式;
(2)设bn=,求数列{bn}的前n项和Tn.
22.解 (1)由a1=10,a2为整数知:等差数列{an}的公差d为整数.
又Sn≤S4,故a4≥0,a5≤0,于是10+3d≥0,10+4d≤0.
解得-≤d≤-.因此d=-3.
数列{an}的通项公式为an=13-3n.
(2)bn==.
于是Tn=b1+b2+…+bn
=
==
23.(2014·江苏,20)设数列{an}的前n项和为Sn.若对任意的正整数n,总存在正整数m,使得Sn=am,则称{an}是“H数列”.
(1)若数列{an}的前n项和Sn=2n(n∈N*),证明{an}是“H数列”;
(2)设{an}是等差数列,其首项a1=1,公差d<0.若{an}是“H数列”,求d的值;
(3)证明:对任意的等差数列{an},总存在两个“H数列”{bn}和{cn},使得an=bn+cn(n∈N*)成立.
23.(1)证明 由已知,当n≥1时,an+1=Sn+1-Sn=2n+1-2n=2n.于是对任意的正整数n,总存在正整数m=n+1,使得Sn=2n=am.所以{an}是“H数列”.
(2)解 由已知,得S2=2a1+d=2+d.因为{an}是“H数列”,所以存在正整数m,使得S2=am,即2+d=1+(m-1)d,于是(m-2)d=1.
因为d<0,所以m-2<0,故m=1.从而d=-1.
当d=-1时,an=2-n,Sn=是小于2的整数,n∈N*.于是对任意的正整数n,总存在正整数m=2-Sn=2-,使得Sn=2-m=am,所以{an}是“H数列”.因此d的值为-1.
(3)证明 设等差数列{an}的公差为d,则an=a1+(n-1)d=na1+(n-1)(d-a1)(n∈N*).
令bn=na1,cn=(n-1)(d-a1),则an=bn+cn(n∈N*).
下证{bn}是“H数列”.
设{bn}的前n项和为Tn,则Tn=a1(n∈N*).于是对任意的正整数n,总存在正整数m=,使得Tn=bm,所以{bn}是“H数列”.
同理可证{cn}也是“H数列”.
所以,对任意的等差数列{an},总存在两个“H数列”{bn}和{cn},使得an=bn+cn(n∈N*)成立.
考点3 等比数列及其前n项和
1.(2018浙江,10)已知a1,a2,a3,a4成等比数列,且a1+a2+a3+a4=ln(a1+a2+a3).若a1>1,则( )
A.a1a3,a2<a4 C.a1a4 D.a1>a3,a2>a4
1.B 令f(x)=x−lnx−1,则f′(x)=1−1x,令f′(x)=0,得x=1,所以当x>1时,f′(x)>0,当00,则a1+a2+a3+a4>a1+a2+a3>ln(a1+a2+a3),不合题意;若公比q≤−1,则a1+a2+a3+a4=a1(1+q)(1+q2)≤0,但ln(a1+a2+a3)=ln[a1(1+q+q2)]>lna1>0,即a1+a2+a3+a4≤0a1q2=a3,a20.则a8=a6+2a4即为a4q4=a4q2+2a4,解得q2=2(负值舍去),又a2=1,所以a6=a2q4=4.]
18.(2018全国Ⅲ,17)等比数列an中,a1=1 , a5=4a3.
(1)求an的通项公式;
(2)记Sn为an的前n项和.若Sm=63,求m.
18.(1)设{an}的公比为q,由题设得an=qn-1.
由已知得q4=4q2,解得q=0(舍去),q=-2或q=2.
故an=(-2)n-1或an=2n-1.
(2)若an=(-2)n-1,则Sn=1-(-2)n3.由Sm=63得(-2)m=-188,此方程没有正整数解.
若an=2n-1,则Sn=2n-1.由Sm=63得2m=64,解得m=6.
综上,m=6.
19.(2015·湖北,18)设等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,等比数列{bn}的公比为q,已知b1=a1,b2=2,q=d,S10=100.
(1)求数列{an},{bn}的通项公式;
(2)当d>1时,记cn=,求数列{cn}的前n项和Tn.
19.解 (1)由题意有,即
解得或故或
(2)由d>1,知an=2n-1,bn=2n-1,故cn=,于是
Tn=1+++++…+,①
Tn=+++++…+.②
①-②可得
Tn=2+++…+-=3-,故Tn=6-.
20.(2014·新课标全国Ⅱ,17)已知数列{an}满足a1=1,an+1=3an+1.
(1)证明是等比数列,并求{an}的通项公式;
(2)证明++…+<.
20.证明 (1)由an+1=3an+1得an+1+=3又a1+=,
所以是首项为,公比为3的等比数列.
an+=,因此{an}的通项公式为an=.
(2)由(1)知=.
因为当n≥1时,3n-1≥2×3n-1,所以≤.
于是++…+≤1++…+=<.
所以++…+<.
考点4 数列的综合应用
1.(2015·福建,8)若a,b是函数f(x)=x2-px+q(p>0,q>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p+q的值等于( )
A.6 B.7 C.8 D.9
1.D [由题意知:a+b=p,ab=q,∵p>0,q>0,∴a>0,b>0.在a,b,-2这三个数的6种排序中,成等差数列的情况有a,b,-2;b,a,-2;-2,a,b;-2,b,a;成等比数列的情况有:a,-2,b;b,-2,a.
∴或解之得:或
∴p=5,q=4,∴p+q=9,故选D.]
2.(2015·浙江,3)已知{an}是等差数列,公差d不为零,前n项和是Sn,若a3,a4,a8成等比数列,则( )
A.a1d>0,dS4>0 B.a1d<0,dS4<0 C.a1d>0,dS4<0 D.a1d<0,dS4>0
2.B [∵a3,a4,a8成等比数列,∴(a1+3d)2=(a1+2d)(a1+7d),整理得a1=-d,
∴a1d=-d2<0,又S4=4a1+d=-,∴dS4=-<0,故选B.]
3.(2018江苏,14)已知集合A={x|x=2n−1,n∈N*},B={x|x=2n,n∈N*}.将A∪B的所有元素从小到大依次排列构成一个数列{an}.记Sn为数列{an}的前n项和,则使得Sn>12an+1成立的n的最小值为________.
3.27 设an=2k,则Sn=[(2×1−1)+(2×2−1)+⋯+(2⋅2k−1−1)]+[2+22+⋯+2k]
=2k−11+2×2k−1−12+2(1−2k)1−2=22k−2+2k+1−2
由Sn>12an+1得22k−2+2k+1−2>12(2k+1),(2k−1)2−20(2k−1)−14>0,2k−1≥25,k≥6
所以只需研究2516.
由m2+25+1−2>12(2m+1),m2−24m+50>0,∴m≥22,n=m+5≥27
得满足条件的n最小值为27.
4.(2017•北京,10)若等差数列{an}和等比数列{bn}满足a1=b1=﹣1,a4=b4=8,则 =________.
4. 1 等差数列{an}和等比数列{bn}满足a1=b1=﹣1,a4=b4=8,设等差数列的公差为d,等比数列的公比为q.可得:8=﹣1+3d,d=3,a2=2;8=﹣q3 , 解得q=﹣2,∴b2=2.
可得 =1.故答案为:1.
5.(2015·新课标全国Ⅱ,16)设Sn是数列{an}的前n项和,且a1=-1,an+1=SnSn+1,则Sn
=____________.
5.- [由题意,得S1=a1=-1,又由an+1=SnSn+1,得Sn+1-Sn=SnSn+1,所以Sn≠0,所以=1,即-=-1,故数列是以=-1为首项,-1为公差的等差数列,得=-1-(n-1)=-n,所以Sn=-.]
6.(2018浙江,20)已知等比数列{an}的公比q>1,且a3+a4+a5=28,a4+2是a3,a5的等差中项.数列
{bn}满足b1=1,数列{(bn+1−bn)an}的前n项和为2n2+n.
(Ⅰ)求q的值;
(Ⅱ)求数列{bn}的通项公式.
6.(Ⅰ)由a4+2是a3,a5的等差中项得a3+a5=2a4+4,
所以a3+a4+a5=3a4+4=28,
解得a4=8.
由a3+a5=20得8(q+1q)=20,
因为q>1,所以q=2.
(Ⅱ)设cn=(bn+1-bn)an,数列{cn}前n项和为Sn.
由cn=S1,n=1,Sn-Sn-1,n≥2.解得cn=4n-1.
由(Ⅰ)可知an=2n-1,
所以bn+1-bn=(4n-1)⋅(12)n-1,
故bn-bn-1=(4n-5)⋅(12)n-2,n≥2,
bn-b1=(bn-bn-1)+(bn-1-bn-2)+⋯+(b3-b2)+(b2-b1) =(4n-5)⋅(12)n-2+(4n-9)⋅(12)n-3+⋯+7⋅12+3.
设Tn=3+7⋅12+11⋅(12)2+⋯+(4n-5)⋅(12)n-2,n≥2,12Tn=3⋅12+7⋅(12)2+⋯+(4n-9)⋅(12)n-2+(4n-5)⋅(12)n-1
所以12Tn=3+4⋅12+4⋅(12)2+⋯+4⋅(12)n-2-(4n-5)⋅(12)n-1,
因此Tn=14-(4n+3)⋅(12)n-2,n≥2,
又b1=1,所以bn=15-(4n+3)⋅(12)n-2.
7.(2018天津,18)设{an}是等比数列,公比大于0,其前n项和为Sn(n∈N*),{bn}是等差数列.已知a1=1,a3=a2+2,a4=b3+b5,a5=b4+2b6.
(I)求{an}和{bn}的通项公式;
(II)设数列{Sn}的前n项和为Tn(n∈N*),
(i)求Tn;
(ii)证明k=1n(Tk+bk+2)bk(k+1)(k+2)=2n+2n+2-2(n∈N*).
7.(I)设等比数列{an}的公比为q.由a1=1,a3=a2+2,
可得q2-q-2=0.因为q>0,可得q=2,故an=2n-1.
设等差数列{bn}的公差为d,由a4=b3+b5,可得b1+3d=4.
由a5=b4+2b6,可得3b1+13d=16,
从而b1=1,d=1, 故bn=n.
所以数列{an}的通项公式为an=2n-1,
数列{bn}的通项公式为bn=n.
(II)(i)由(I),有Sn=1-2n1-2=2n-1,
故Tn=k=1n(2k-1)=k=1n2k-n=2×(1-2n)1-2-n=2n+1-n-2.
(ii)因为(Tk+bk+2)bk(k+1)(k+2)=(2k+1-k-2+k+2)k(k+1)(k+2)=k⋅2k+1(k+1)(k+2)=2k+2k+2-2k+1k+1,
所以k=1n(Tk+bk+2)bk(k+1)(k+2)=(233-222)+(244-233)+⋯+(2n+2n+2-2n+1n+1)=2n+2n+2-2.
8.(2018江苏,20)设{an}是首项为a1,公差为d的等差数列,{bn}是首项为b1,公比为q的等比数列.
(1)设a1=0,b1=1,q=2,若|an−bn|≤b1对n=1,2,3,4均成立,求d的取值范围;
(2)若a1=b1>0,m∈N*,q∈(1,m2],证明:存在d∈R,使得|an−bn|≤b1对n=2,3,⋯,m+1均成立,并求d的取值范围(用b1,m,q表示).
8.(1)由条件知:an=(n-1)d,bn=2n-1.
因为|an-bn|≤b1对n=1,2,3,4均成立,
即|(n-1)d-2n-1|≤1对n=1,2,3,4均成立,
即1≤1,1≤d≤3,3≤2d≤5,7≤3d≤9,得73≤d≤52.
因此,d的取值范围为[73,52].
(2)由条件知:an=b1+(n-1)d,bn=b1qn-1.
若存在d,使得|an-bn|≤b1(n=2,3,···,m+1)成立,
即|b1+(n-1)d-b1qn-1|≤b1(n=2,3,⋯,m+1),
即当n=2,3,⋯,m+1时,d满足qn-1-2n-1b1≤d≤qn-1n-1b1.
因为q∈(1,m2],则10,对n=2,3,⋯,m+1均成立.
因此,取d=0时,|an-bn|≤b1对n=2,3,⋯,m+1均成立.
下面讨论数列{qn-1-2n-1}的最大值和数列{qn-1n-1}的最小值(n=2,3,⋯,m+1).
①当2≤n≤m时,qn-2n-qn-1-2n-1=nqn-qn-nqn-1+2n(n-1)=n(qn-qn-1)-qn+2n(n-1),
当1
0. 因此,当2≤n≤m+1时,数列{qn-1-2n-1}单调递增, 故数列{qn-1-2n-1}的最大值为qm-2m. ②设f(x)=2x(1-x),当x>0时,f'(x)=(ln2-1-xln2)2x<0, 所以f(x)单调递减,从而f(x)0,n∈N*. (1)若2a2,a3,a2+2成等差数列,求an的通项公式; (2)设双曲线x2-=1的离心率为en,且e2=,证明:e1+e2+…+en>. 13.(1)解 由已知,Sn+1=qSn+1,Sn+2=qSn+1+1,两式相减得到an+2=qan+1,n≥1.又由S2=qS1+1得到a2=qa1,故an+1=qan对所有n≥1都成立. 所以,数列{an}是首项为1,公比为q的等比数列.从而an=qn-1. 由2a2,a3,a2+2成等差数列,可得2a3=3a2+2,即2q2=3q+2,则(2q+1)(q-2)=0, 由已知,q>0,故q=2.所以an=2n-1(n∈N*). (2)证明 由(1)可知,an=qn-1.所以双曲线x2-=1的离心率en==. 由e2==,解得q=. 因为1+q2(k-1)>q2(k-1),所以>qk-1(k∈N*). 于是e1+e2+…+en>1+q+…+qn-1=.故e1+e2+…+en>. 14.(2016·山东,18)已知数列{an}的前n项和Sn=3n2+8n,{bn}是等差数列,且an=bn+bn+1. (1)求数列{bn}的通项公式; (2)令cn=,求数列{cn}的前n项和Tn. 14.解 (1)由题意知,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=6n+5, 当n=1时,a1=S1=11,所以an=6n+5. 设数列{bn}的公差为d.由即 可解得b1=4,d=3,所以bn=3n+1. (2)由(1)知,cn==3(n+1)·2n+1. 又Tn=c1+c2+…+cn,得Tn=3×[2×22+3×23+…+(n+1)×2n+1], 2Tn=3×[2×23+3×24+…+(n+1)×2n+2]. 两式作差,得-Tn=3×[2×22+23+24+…+2n+1-(n+1)×2n+2]=3× =-3n·2n+2,所以Tn=3n·2n+2. 15.(2015·山东,18)设数列{an}的前n项和为Sn.已知2Sn=3n+3. (1)求{an}的通项公式; (2)若数列{bn}满足anbn=log3an,求{bn}的前n项和Tn. 15.解 (1)因为2Sn=3n+3,所以2a1=3+3,故a1=3, 当n>1时,2Sn-1=3n-1+3,此时2an=2Sn-2Sn-1=3n-3n-1=2×3n-1,即an=3n-1, 所以an= (2)因为anbn=log3an,所以b1=, 当n>1时,bn=31-nlog33n-1=(n-1)·31-n.所以T1=b1=; 当n>1时,Tn=b1+b2+b3+…+bn=+(1×3-1+2×3-2+…+(n-1)×31-n), 所以3Tn=1+(1×30+2×3-1+…+(n-1)×32-n), 两式相减,得2Tn=+(30+3-1+3-2+…+32-n)-(n-1)×31-n =+-(n-1)×31-n =-,所以Tn=-, 经检验,n=1时也适合. 综上可得Tn=-. 16.(2015·天津,18)已知数列{an}满足an+2=qan(q为实数,且q≠1),n∈N*,a1=1,a2=2,且a2+a3,a3+a4,a4+a5成等差数列. (1)求q的值和{an}的通项公式; (2)设bn=,n∈N*,求数列{bn}的前n项和. 16.解 (1)由已知,有(a3+a4)-(a2+a3)=(a4+a5)-(a3+a4),即a4-a2=a5-a3, 所以a2(q-1)=a3(q-1),又因为q≠1,故a3=a2=2,由a3=a1q,得q=2. 当n=2k-1(k∈N*)时,an=a2k-1=2k-1=2; 当n=2k(k∈N*)时,an=a2k=2k=2. 所以,{an}的通项公式为an= (2)由(1)得bn==.设{bn}的前n项和为Sn, 则Sn=1×+2×+3×+…+(n-1)×+n×, Sn=1×+2×+3×+…+(n-1)×+n×. 上述两式相减得:Sn=1+++…+-=-=2--, 整理得,Sn=4-,n∈N*. 所以,数列{bn}的前n项和为4-,n∈N*. 17.(2015·广东,21)数列{an}满足:a1+2a2+…+nan=4-,n∈N*. (1)求a3的值; (2)求数列{an}前n项和Tn; (3)令b1=a1,bn=+an(n≥2),证明:数列{bn}的前n项和Sn满足Sn<2+2lnn. 17.(1)∵a1+2a2+…nan=4﹣,n∈N+. ∴a1=4﹣3=1,1+2a2=4﹣=2, 解得a2=, ∵a1+2a2+…+nan=4﹣,n∈N+. ∴a1+2a2+…+(n﹣1)an﹣1=4﹣,n∈N+. 两式相减得nan=4﹣﹣(4﹣)=,n≥2, 则an=,n≥2, 当n=1时,a1=1也满足, ∴an=,n≥1, 则a3=; (2)∵an=,n≥1, ∴数列{an}是公比q=, 则数列{an}的前 n项和Tn==2﹣21﹣n. (3)bn=+(1+++…+)an, ∴b1=a1,b2=+(1+)a2,b3=(1++)a3, ∴Sn=b1+b2+…+bn=(1+++…+)(a1+a2+…+an)=(1+++…+)Tn =(1+++…+)(2﹣21﹣n)<2×(1+++…+), 设f(x)=lnx+﹣1,x>1, 则f′(x)=﹣. 即f(x)在(1,+∞)上为增函数, ∵f(1)=0,即f(x)>0, ∵k≥2,且k∈N•时,, ∴f()=ln+﹣1>0,即ln>, ∴ln,,…, 即=lnn, ∴2×(1+++…+)<2+lnn, 即Sn<2(1+lnn)=2+2lnn. 18.(2015·浙江,20)已知数列{an}满足a1=且an+1=an-a(n∈N*). (1) 证明:1≤≤2(n∈N*); (2)设数列{a}的前n项和为Sn,证明:≤≤(n∈N*). 18.证明 (1)由题意得an+1-an=-a≤0,即an+1≤an,故an≤. 由an=(1-an-1)an-1得an=(1-an-1)(1-an-2)…(1-a1)a1>0. 由0<an≤得==∈[1,2],即1≤≤2 (2)由题意得 a=an-an+1,所以Sn=a1-an+1① 由-=和1≤≤2得1≤-≤2,所以n≤-≤2n, 因此≤an+1≤(n∈N*).② 由①②得≤≤(n∈N*). 19.(2014·山东,19)已知等差数列{an}的公差为2,前n项和为Sn,且S1,S2,S4成等比数列. (1)求数列{an}的通项公式; (2)令bn=(-1)n-1,求数列{bn}的前n项和Tn. 19.解 (1)因为S1=a1,S2=2a1+×2=2a1+2,S4=4a1+×2=4a1+12, 由题意得(2a1+2)2=a1(4a1+12),解得a1=1,所以an=2n-1. (2)bn=(-1)n-1=(-1)n-1=(-1)n-1. 当n为偶数时, Tn=-+…+-=1-=. 当n为奇数时, Tn=-+…-+=1+=. 所以Tn= 20.(2014·江西,17)已知首项都是1的两个数列{an},{bn}(bn≠0,n∈N*)满足anbn+1-an+1bn+2bn+1bn=0. (1)令cn=,求数列{cn}的通项公式; (2)若bn=3n-1,求数列{an}的前n项和Sn. 20.解 (1)因为anbn+1-an+1bn+2bn+1bn=0,bn≠0(n∈N*), 所以-=2,即cn+1-cn=2. 所以数列{cn}是以1为首项,2为公差的等差数列,故cn=2n-1. (2)由bn=3n-1知an=cnbn=(2n-1)3n-1, 于是数列{an}的前n项和Sn=1×30+3×31+5×32+…+(2n-1)×3n-1, 3Sn=1×31+3×32+…+(2n-3)×3n-1+(2n-1)·3n, 相减得-2Sn=1+2·(31+32+…+3n-1)-(2n-1)·3n=-2-(2n-2)3n, 所以Sn=(n-1)3n+1. 21.(2014·四川,19)设等差数列{an}的公差为d,点(an,bn)在函数f(x)=2x的图象上(n∈N*). (1)若a1=-2,点(a8,4b7)在函数f(x)的图象上,求数列{an}的前n项和Sn; (2)若a1=1,函数f(x)的图象在点(a2,b2)处的切线在x轴上的截距为2-,求数列的前n项和Tn. 21.解 (1)由已知得,b7=2a7,b8=2a8=4b7,有2a8=4×2a7=2a7+2. 解得d=a8-a7=2. 所以,Sn=na1+d=-2n+n(n-1)=n2-3n. (2)函数f(x)=2x在(a2,b2)处的切线方程为y-2a2=(2a2ln 2)(x-a2), 它在x轴上的截距为a2-. 由题意得,a2-=2-,解得a2=2.所以d=a2-a1=1. 从而an=n,bn=2n.所以Tn=+++…++, 2Tn=+++…+. 因此,2Tn-Tn=1+++…+-=2--=. 所以,Tn=. 22.(2014·湖北,18)已知等差数列{an}满足:a1=2,且a1,a2,a5成等比数列. (1)求数列{an}的通项公式; (2)记Sn为数列{an}的前n项和,是否存在正整数n,使得Sn>60n+800?若存在,求n的最小值;若不存在,说明理由. 22.解(1)设数列{an}的公差为d,依题意,2,2+d,2+4d成等比数列,故有(2+d)2=2(2+4d), 化简得d2-4d=0,解得d=0或d=4. 当d=0时,an=2; 当d=4时,an=2+(n-1)·4=4n-2, 从而得数列{an}的通项公式为an=2或an=4n-2. (2)当an=2时,Sn=2n.显然2n<60n+800, 此时不存在正整数n,使得Sn>60n+800成立. 当an=4n-2时,Sn==2n2. 令2n2>60n+800,即n2-30n-400>0, 解得n>40或n<-10(舍去), 此时存在正整数n,使得Sn>60n+800成立,n的最小值为41. 综上,当an=2时,不存在满足题意的n; 当an=4n-2时,存在满足题意的n,其最小值为41.