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高中数学数列

发布时间:2023-06-06 作者:admin 来源:文学

高中数学数列

高中数学数列

田合禄-英语畅谈中国文化

2023年2月21日发(作者:电磁波谱)

数列基础知识点

《考纲》要求:?

1、理解数列的概念,了解数列通项公式的意义,了解递推公式是给出数列的一种方法,并能根据递推公

式写出数列的前几项;?

2、理解等差数列的概念,掌握等差数列的通项公式与前n项和公式,并能解决简单的实际问题;??

3、理解等比数列的概念,掌握等比数列的通项公式与前n项和公式,并能解决简单的实际问题。?

数列的概念

1.数列的概念:数列是按一定的顺序排列的一列数,在函数意义下,数列是定义域为正整数N*或其子集

{1,2,3,……n}的函数f(n).数列的一般形式为a1,a2,…,an…,简记为{an},其中an是数列{an}的

第项.

2.数列的通项公式

一个数列{an}的与之间的函数关系,如果可用一个公式an=f(n)来表示,我们就把这

个公式叫做这个数列的通项公式.

3.在数列{an}中,前n项和Sn与通项an的关系为:

4.求数列的通项公式的其它方法

⑴公式法:等差数列与等比数列采用首项与公差(公比)确定的方法.

⑵观察归纳法:先观察哪些因素随项数n的变化而变化,哪些因素不变;初步归纳出公式,再取n的特

珠值进行检验,最后用数学归纳法对归纳出的结果加以证明.

⑶递推关系法:先观察数列相邻项间的递推关系,将它们一般化,得到的数列普遍的递推关系,再通过

代数方法由递推关系求出通项公式.

例1.根据下面各数列的前n项的值,写出数列的一个通项公式.

⑴-

31

2

53

4

,-

75

8

97

16

…;

⑵1,2,6,13,23,36,…;

⑶1,1,2,2,3,3,

解:⑴an=(-1)n

)12)(12(

12



nn

n

⑵an=)673(

2

1

2nn

(提示:a2-a1=1,a3-a2=4,a4-a3=7,a5-a4=10,…,an-an-1=1+3(n-2)=3n-5.各式相加得

⑶将1,1,2,2,3,3,…变形为,

2

13

,

2

02

,

2

11

4

)1(12

2

2

)1(1

1

1





n

n

n

n

n

a

变式训练1.某数列{an}的前四项为0,2,0,2,则以下各式:

①an=

2

2

[1+(-1)n]②an=n

)(11

③an=

)(0

)(2

为奇数

为偶数

n

n

其中可作为{an}的通项公式的是()

A.①B.①②

C.②③D.①②③

解:D

典型例

基础过

例2.已知数列{an}的前n项和Sn,求通项.

⑴Sn=3n-2

⑵Sn=n2+3n+1

解⑴an=Sn-Sn-1(n≥2)a1=S1

解得:an=



)1(1

)2(32

1

n

n

n

⑵an=



)2(22

)1(5

nn

n

变式训练2:已知数列{an}的前n项的和Sn满足关系式lg(Sn-1)=n,(n∈N*),则数列{an}的通项公式

为.

解:,110101)1lg(n

n

n

nn

SSnS当n=1时,a1=S1=11;当n≥2时,an=Sn-Sn-1=10n-10n-1=9·10

n-1.故an=



)2(109

)1(11

1n

n

n

例3.根据下面数列{an}的首项和递推关系,探求其通项公式.

⑴a1=1,an=2an-1+1(n≥2)

⑵a1=1,an=1

1

3

n

n

a(n≥2)

⑶a1=1,an=

1

1

n

a

n

n

(n≥2)

解:⑴an=2an-1+1(an+1)=2(an-1+1)(n≥2),a1+1=2.故:a1+1=2n,∴an=2n-1.

⑵an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a3-a2)+(a2-a1)+a1=3n-1+3n-2+…+33+3+1=)13(

2

1

n.

(3)∵

n

n

a

a

n

n

1

1

∴an=



1

21

1

1

2

3

2

2

1

1

n

n

n

n

a

a

a

a

a

a

a

a

a

n

n

n

n

n

n

变式训练3.已知数列{an}中,a1=1,an+1=

2

2

n

n

a

a

(n∈N*),求该数列的通项公式.

解:方法一:由an+1=

2

2

n

n

a

a

2

111

1



nn

aa

,∴{

n

a

1

}是以1

1

1

a

为首项,

2

1

为公差的等差数列.

n

a

1

=1+(n-1)·

2

1

,即an=

1

2

n

方法二:求出前5项,归纳猜想出an=

1

2

n

,然后用数学归纳证明.

例4.已知函数)(xf=2x-2-x,数列{an}满足)(log

2n

af=-2n,求数列{an}通项公式.

解:nafn

a

n

a

n

222)(log2

log

2

log

2



n

a

a

n

n

2

1

得nna

n

12

变式训练4.知数列{an}的首项a1=5.前n项和为Sn且Sn+1=2Sn+n+5(n∈N*).

(1)证明数列{an+1}是等比数列;

(2)令f(x)=a1x+a2x2+…+anxn,求函数f(x)在点x=1处导数f1(1).

解:(1)由已知Sn+1=2Sn+n+5,∴n≥2时,Sn=2Sn-1+n+4,两式相减,得:

Sn+1-Sn=2(Sn-Sn-1)+1,即an+1=2an+1

从而an+1+1=2(an+1)

当n=1时,S2=2S1+1+5,∴a1+a2=2a1+6,

又a1=5,∴a2=11

1

1

1

n

n

a

a

=2,即{an+1}是以a1+1=6为首项,2为公比的等比数列.

(2)由(1)知an=3×2n-1

)(xf

=a1x+a2x2+…+anxn

)('xf

=a1+2a2x+…+nanxn-1

从而

)1('f

=a1+2a2+…+nan

=(3×2-1)+2(3×22-1)+…+n(3×2n-1)

=3(2+2×22+…+n×2n)-(1+2+…+n)

=3[n×2n+1-(2+…+2n)]-

2

)1(nn

=3(n-1)·2n+1-

2

)1(nn

+6

1.根据数列的前几项,写出它的一个通项公式,关键在于找出这些项与项数之间的关系,常用的方法有

观察法、通项法,转化为特殊数列法等.

2.由Sn求an时,用公式an=Sn-Sn-1要注意n≥2这个条件,a1应由a1=S1来确定,最后看二者能否统一.

3.由递推公式求通项公式的常见形式有:an+1-an=f(n),

n

n

a

a

1=f(n),an+1=pan+q,分别用累加法、

累乘法、迭代法(或换元法).

数列的概念与简单表示法

●三维目标

知识与技能:了解数列的递推公式,明确递推公式与通项公式的异同;会根据数列的递推公式写出数列

的前几项;理解数列的前n项和与

n

a的关系

过程与方法:经历数列知识的感受及理解运用的过程。

情感态度与价值观:通过本节课的学习,体会数学来源于生活,提高数学学习的兴趣。

●教学重点

根据数列的递推公式写出数列的前几项

●教学难点

理解递推公式与通项公式的关系

1、通项公式法

如果数列

n

a的第n项与序号之间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的通项

公式。

归纳小结

如数列的通项公式为

?的通项公式为

的通项公式为

2、图象法

启发学生仿照函数图象的画法画数列的图形.具体方法是以项数

为横坐标,相应的项

为纵坐标,即以

为坐标在平面直角坐标系中做出点(以前面提到的数列

为例,做出一个数列的图象),所得的数列的图形是一群

孤立的点,因为横坐标为正整数,所以这些点都在轴的右

侧,而点的个数取决于数列的项数.从图象中可以直观地看到数列的项随项数由小到大变化而变化的趋

势.

3、递推公式法

知识都来源于实践,最后还要应用于生活用其来解决一些实际问题.

观察钢管堆放示意图,寻其规律,建立数学模型.

模型一:自上而下:

第1层钢管数为4;即:1

4=1+3

第2层钢管数为5;即:2

5=2+3

第3层钢管数为6;即:3

6=3+3

第4层钢管数为7;即:4

7=4+3

第5层钢管数为8;即:5

8=5+3

第6层钢管数为9;即:6

9=6+3

第7层钢管数为10;即:7

10=7+3

若用

n

a表示钢管数,n表示层数,则可得出每一层的钢管数为一数列,且1(3na

n

≤n≤7)

运用每一层的钢筋数与其层数之间的对应规律建立了数列模型,运用这一关系,会很快捷地求

出每一层的钢管数这会给我们的统计与计算带来很多方便。

让同学们继续看此图片,是否还有其他规律可循?(启发学生寻找规律)

模型二:上下层之间的关系

自上而下每一层的钢管数都比上一层钢管数多1。

即4

1

a;1145

12

aa;1156

23

aa

依此类推:

1

1



nn

aa(2≤n≤7)

对于上述所求关系,若知其第1项,即可求出其他项,看来,这一关系也较为重要。

定义:

递推公式:如果已知数列

n

a的第1项(或前几项),且任一项

n

a与它的前一项

1n

a(或前n项)间的

关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的递推公式

递推公式也是给出数列的一种方法。

如下数字排列的一个数列:3,5,8,13,21,34,55,89

递推公式为:

)83(,5,3

2121





naaaaa

nnn

数列可看作特殊的函数,其表示也应与函数的表示法有联系,首先请学生回忆函数的表示法:列表法,

图象法,解析式法.相对于列表法表示一个函数,数列有这样的表示法:用

表示第一项,用

表示第一项,……,用

表示第

项,依次写出成为

4、列表法

.简记为

[范例讲解]

例3设数列

n

a满足

1

1

1

1

1(1).

n

n

a

an

a



写出这个数列的前五项。

解:分析:题中已给出

n

a的第1项即1

1

a,递推公式:

1

1

1



n

na

a

解:据题意可知:

3

21

1,2

1

1,1

2

3

1

21



a

a

a

aa,

5

8

,

3

51

1

5

3

4

a

a

a

[补充例题]

例4已知2

1

a,

nn

aa2

1

写出前5项,并猜想

n

a.

法一:2

1

a2

2

222a32

3

222a

,观察可得n

n

a2

法二:由

nn

aa2

1

1

2

nn

aa即

2

1

n

n

a

a

∴1

1

2

3

2

2

1

1

2

n

n

n

n

n

n

n

a

a

a

a

a

a

a

a



∴nn

n

aa221

1



[补充练习]

1.根据各个数列的首项和递推公式,写出它的前五项,并归纳出通项公式

(1)

1

a=0,

1n

a=

n

a+(2n-1)(n∈N);

(2)

1

a=1,

1n

a=

2

2

n

n

a

a

(n∈N);

(3)

1

a=3,

1n

a=3

n

a-2(n∈N).

解:(1)

1

a=0,

2

a=1,

3

a=4,

4

a=9,

5

a=16,∴

n

a=(n-1)2;

(2)

1

a=1,

2

a=

3

2

,

3

a=

4

2

2

1

,

4

a=

5

2

,

5

a=

6

2

3

1

,∴

n

a=

1

2

n

;

(3)

1

a=3=1+203,

2

a=7=1+213,

3

a=19=1+223,

4

a=55=1+233,

5

a=163=1+243,∴

n

a=1+2·31n;

Ⅳ.课时小结

本节课学习了以下内容:

1.递推公式及其用法;

2.通项公式反映的是项与项数之间的关系,而递推公式反映的是相邻两项(或n项)之间的关

系。

等差数列的定义与性质

定义:

1nn

aad

(d为常数),

1

1

n

aand

等差中项:xAy,,成等差数列2Axy

前n项和



1

1

1

22

n

n

aannn

Snad





性质:

n

a是等差数列

(1)若mnpq,则

mnpq

aaaa;

(2)数列

12212

,,

nnn

aaa仍为等差数列,

232nnnnn

SSSSS,,……仍为等差数列,公差为

dn2;

(3)若三个成等差数列,可设为adaad,,

(4)若

nn

ab,

是等差数列,且前n项和分别为

nn

ST,

,则21

21

mm

mm

aS

bT

(5)

n

a为等差数列2

n

Sanbn(ab,为常数,是关于n的常数项为0的二次函数)

n

S的最值可求二次函数2

n

Sanbn的最值;或者求出

n

a中的正、负分界项,

即:当

1

00ad,,解不等式组

1

0

0

n

n

a

a

可得

n

S达到最大值时的n值.

1

00ad,,由

1

0

0

n

n

a

a

可得

n

S达到最小值时的n值.

(6)项数为偶数n2的等差数列

n

a

ndSS

奇偶

1

n

n

a

a

S

S

奇.

(7)项数为奇数12n的等差数列

n

a

)()12(

12

为中间项

nnn

aanS

n

aSS

偶奇

1

n

n

S

S

奇.

等比数列的定义与性质

定义:1n

n

a

q

a

(q为常数,0q),1

1

n

n

aaq

.

等比中项:xGy、、成等比数列2Gxy,或Gxy

.

前n项和:1

1

(1)

1

(1)

1

n

n

naq

S

aq

q

q

(要注意!)

性质:

n

a是等比数列

(1)若mnpq,则

mnpq

aaaa··

(2)

232nnnnn

SSSSS,,……仍为等比数列,公比为nq

.

注意:由

n

S

n

a

时应注意什么?

1n时,

11

aS;

2n时,

1nnn

aSS



.

求数列通项公式的常用方法

(1)求差(商)法

如:数列

n

a,

12

2

111

25

222n

n

aaan……,求

n

a

解1n时,

1

1

215

2

a,∴

1

14a①

2n时,

121

21

111

215

222n

n

aaan

……②

①—②得:

1

2

2n

n

a,∴12n

n

a,∴

1

14(1)

2(2)n

n

n

a

n

[练习]数列

n

a满足

111

5

4

3nnn

SSaa



,,求

n

a

注意到

11nnn

aSS



,代入得14n

n

S

S



1

4S,∴

n

S是等比数列,4n

n

S

2n时,1

1

34n

nnn

aSS

……·

(2)叠乘法

如:数列

n

a中,1

1

3

1

n

n

a

n

a

an



,,求

n

a

解3

2

121

121

23

n

n

aa

a

n

aaan

·……·……,∴

1

1

n

a

an

又

1

3a,∴

3

n

a

n

.

(3)等差型递推公式

110

()

nn

aafnaa

,,求

n

a,用迭加法

2n时,

21

32

1

(2)

(3)

()

nn

aaf

aaf

aafn







…………

两边相加得

1

(2)(3)()

n

aafffn……

0

(2)(3)()

n

aafffn……

[练习]数列

n

a中,1

11

132n

nn

aaan

,,求

n

a

答案:

1

31

2

n

n

a

(4)等比型递推公式

1nn

acad

(cd、为常数,010ccd,,)

可转化为等比数列,设

11

1

nnnn

axcaxacacx





令(1)cxd,∴

1

d

x

c

,∴

1n

d

a

c







是首项为

11

d

ac

c

,为公比的等比数列

∴1

111

n

n

dd

aac

cc











·,∴1

111

n

n

dd

aac

cc











(5)倒数法

如:

11

2

1

2

n

n

n

a

aa

a



,,求

n

a

由已知得:

1

2

111

22

n

nnn

a

aaa

,∴

1

111

2

nn

aa



1

n

a







为等差数列,

1

1

1

a

,公差为

1

2

,∴

111

111

22

n

nn

a

·,

2

1n

a

n

(附:

公式法、利用1

(2)

1

(1)

nn

SSn

Sn

n

a





、累加法、累乘法.构造等差或等比

1nn

apaq

或

1

()

nn

apafn

、待定系数法、对数变换法、迭代法、数学归纳法、换元法)

4.求数列前n项和的常用方法

(1)裂项法

把数列各项拆成两项或多项之和,使之出现成对互为相反数的项.

如:

n

a是公差为d的等差数列,求

1

1

1n

k

kk

aa

解:由



11

11111

0

kkkkkk

d

aaaaddaa











·

11

1112231

nn

kk

kkkknn

aadaadaaaaaa

























……

[练习]求和:

111

1

12123123n





……

……

(2)错位相减法

若

n

a为等差数列,

n

b为等比数列,求数列

nn

ab(差比数列)前n项和,可由

nn

SqS,求

n

S

其中q为

n

b的公比.

如:2311234n

n

Sxxxnx……①

23412341nn

n

xSxxxxnxnx·……②

①—②2111nn

n

xSxxxnx……

1x时,



2

1

1

1

n

n

n

x

nx

S

x

x



,1x时,

1

123

2n

nn

Sn

……

(3)倒序相加法

把数列的各项顺序倒写,再与原来顺序的数列相加.

121

121

nnn

nnn

Saaaa

Saaaa





……

……

相加

1211

2

nnnn

Saaaaaa

……

[练习]已知

2

2

()

1

x

fx

x

,则

2

22

2

222

1

11

()1

111

1

1

xx

x

fxf

xxxx

x























∴原式

11111

(1)(2)(3)(4)1113

23422

fffffff















(附:

a.用倒序相加法求数列的前n项和

如果一个数列{an},与首末项等距的两项之和等于首末两项之和,可采用把正着写与倒着写的两个和

式相加,就得到一个常数列的和,这一求和方法称为倒序相加法。我们在学知识时,不但要知其果,更

要索其因,知识的得出过程是知识的源头,也是研究同一类知识的工具,例如:等差数列前n项和公式

的推导,用的就是“倒序相加法”。

b.用公式法求数列的前n项和

对等差数列、等比数列,求前n项和Sn可直接用等差、等比数列的前n项和公式进行求解。运用公

式求解的注意事项:首先要注意公式的应用范围,确定公式适用于这个数列之后,再计算。

c.用裂项相消法求数列的前n项和

裂项相消法是将数列的一项拆成两项或多项,使得前后项相抵消,留下有限项,从而求出数列的前n

项和。

d.用错位相减法求数列的前n项和

错位相减法是一种常用的数列求和方法,应用于等比数列与等差数列相乘的形式。即若在数列{an·bn}

中,{an}成等差数列,{bn}成等比数列,在和式的两边同乘以公比,再与原式错位相减整理后即可以求出

前n项和。

e.用迭加法求数列的前n项和

迭加法主要应用于数列{an}满足an+1=an+f(n),其中f(n)是等差数列或等比数列的条件下,可把这个

式子变成an+1-an=f(n),代入各项,得到一系列式子,把所有的式子加到一起,经过整理,可求出an,从

而求出Sn。

f.用分组求和法求数列的前n项和

所谓分组求和法就是对一类既不是等差数列,也不是等比数列的数列,若将这类数列适当拆开,可分

为几个等差、等比或常见的数列,然后分别求和,再将其合并。

g.用构造法求数列的前n项和

所谓构造法就是先根据数列的结构及特征进行分析,找出数列的通项的特征,构造出我们熟知的基本

数列的通项的特征形式,从而求出数列的前n项和。)

数列的综合应用

高考要求

(1)理解数列的概念,了解数列通项公式的意义了解递推公式是给出数列的一种方法,并能根据递推

公式写出数列的前几项

(2)理解等差数列的概念,掌握等差数列的通项公式与前n项和公式,并能解决简单的实际问题

(3)理解等比数列的概念,掌握等比数列的通项公式与前n项和公式,井能解决简单的实际问题

知识点归纳

1.通项与前n项和的关系:





)2(,

)1(,

1

1

nSS

na

aS

nn

nn

2.迭加累加法:

1

(),(2)

nn

aafnn

若,

)2(

12

faa则,)3(

23

faa,………,)(

1

nfaa

nn



3.迭乘累乘法:

)(

1

ng

a

a

n

n

若,)2(

1

2g

a

a

则,)3(

2

3g

a

a

,………,)(

1

ng

a

a

n

n

4.裂项相消法:)

11

(

1

))((

1

CAnBAnBCCAnBAn

a

n





5.错位相减法:

nnn

cba,

n

b是公差d≠0等差数列,

n

c是公比q≠1等比数列

所以有

13211

)()1(



nnnn

cbdccccbSq

6.通项分解法:

nnn

cba

7.等差与等比的互变关系:

8.等比、等差数列和的形式:

9.无穷递缩等比数列的所有项和:

题型讲解

例1等差数列{an}的首项a1>0,前n项和为Sn,若Sm=Sk(m≠k),问n为何值时,Sn最大?

解:根据BnAnSBAnaa

nnn

2成等差数列,首项a1>0,若m+k为偶数,则当n=(m+k)/2

时,Sn最大;

若m+k为奇数,当n=(m+k─1)/2或n=(m+k+1)/2时,Sn最大

例2已知关于n的不等式1/(n+1)+1/(n+2)+…+1/(2n)>

3

2

)1(log

12

1

a

a

对于一切大于1的自然数n

都成立,求a的取值范围

解:把1/(n+1)+1/(n+2)+…+1/(2n)看成一个函数f(n),将问题转化为函数f(n)的最小值大于右式

∵f(n)=1/(n+1)+1/(n+2)+…+1/(2n)

∴f(n+1)-f(n)=〔1/(n+2)+1/(n+3)+…+1/(2n+2)〕

-〔1/(n+1)+1/(n+2)+…+1/(2n)〕

=1/(2n+2)+1/(2n+1)-1/(n+1)

=1/(2n+1)-1/(2n+2)>0

∴f(n+1)>f(n)

∴函数f(n)是增函数,故其最小值为f(2)=7/12,

∴7/12>

3

2

)1(log

12

1

a

a

,

解得:1

5

+1)/2

例3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q≠1,p≠1,设

Cn=an+bn,Sn为数列{Cn}的前n项和,求

1

lim



n

n

nS

S

解:

)1)(1()1)(1(

)1)(1()1)(1(

1

1

1

1

11

1







nn

nn

n

n

qpbpqa

qpbpqa

S

S

,以下分两种情况讨论:

(1)当p>1时,

∵p>q>0,∴0

np

q

)(lim



=0,n

np

)

1

(lim



=0,

两边同除以pn,得:

1

lim



n

n

nS

S

=p;

(2)当p<1时,

∵p>q>o,∴0

n

p



lim=0,n

n

q



lim=0,∴

1

lim



n

n

nS

S

=1

例4如图所示:已知抛物线y=x2,点An的坐标为(1,0),将OAn分为n等分,分点为A1,A2,…An─1,过A1,A2,…

An─1,An分别作y轴的平行线,分别交抛物线于B1,B2,B3,…Bn─1,Bn,再分别以OA1,A1A2,A2A3,…An─1An为宽

作n个小矩形求n个小矩形的面积之和;求

n

n

S



lim(即曲边梯形OAnBn的面积)

解:Sn=222

2

)(

1

)

3

(

1

)

2

(

111

n

n

nnnnnnn

••••

=(n+1)(2n+1)/(6n2);

n

n

S



lim=1/3

本题用极限的思想求曲边梯形的面积,正是高等数学中的思想

例5等差数列{an}中,已知公差d≠0,an≠0,设方程arx2+2ar+1x+ar+2=0(r∈N)是关于x的一组方程

①证明这些方程中有公共根,并求这个公共根;

②设方程arx2+2ar+1x+ar+2=0的另一根记为mr,证明:数列{1/(mr+1)}是等差数列

解:①依题意,由{an}是等差数列,有ar+ar+2=2ar+1(r∈N),即x=─1时,方程成立,因此方程恒有实数根

x=─1;

②设公差为d(化归思想),先解出方程的另一根mr=─ar+2/ar,

∴1/(mr+1)=ar/(ar─ar+2)=─ar/(2d),

∴1/(mr+1+1)─1/(mr+1)=〔─ar+1/(2d)〕─〔─ar/(2d)〕=─1/2,

∴{1/(mr+1)}是等差数列

例6数列{an}的前n项和Sn=na+(n─1)nb,(n=1,2,…),a,b是常数,且b≠0,

①求证{an}是等差数列;

②求证以(an,Sn/n─1)为坐标的点Pn都落在同一直线上,并求出直线方程;

③设a=1,b=1/2,C是以(r,r)为圆心,r为半径的圆(r>0),求使得点P1,P2,P3都落在圆外的r?的取值范围

证明:①根据





)2(,

)1(,

1

1

nSS

na

aS

nn

nn

得an=a+(n─1)2b,

∴{an}是等差数列,首项为a,公比为2b

②由x=an=a+(n─1)2b,y=Sn/n─1=a+(n─1)b

两式中消去n,得:x─2y+a─2=0,

(另外算斜率也是一种办法)

(3)P1(1,0),P2(2,1/2),P3(3,1),它们都落在圆外的条件是:

(r─1)2+r2>r2;(r─2)2+(r─1/2)2>r2;(r─3)2+(r─1)2>r2

∴r的取值范围是(1,5/2─2)∪(0,1)∪(4+

6

,+∞)

例7已知数列{an}满足条件a1=1,a2=r(r>0),且{anan+1}是公比为q(q>0)的等比数列,设bn=a2n─1+a2n

(n=1,2,3,…)

①求出使不等式anan+1+an+1an+2>an+2an+3(n∈N)成立的q的取值范围;

②求bn和

n

nS

1

lim



,其中Sn为数列bn的前n项的和;

③设r=2192─1,q=05,求数列{

n

n

b

b

2

12

log

log

}的最大项和最小项的值

解:①rqn─1+rqn>rqn+1,q>00

5

)/2;

②q

a

a

aa

aa

n

n

nn

nn

2

1

21

nn

nn

nn

nn

n

n

aa

qaqa

aa

aa

b

b

212

212

212

22121

=q≠0

∴{bn}是首项为1+r,公比为q的等比数列,从而bn=(1+r)qn─1,

当q=1时,Sn=n(1+r),

n

nS

1

lim



=0;

当0

n

nS

1

lim



=(1─q)/(1+r);

当q>1时,

n

nS

1

lim



=0;

n

n

b

b

2

12

log

log

=f(n)=

n

n

2.20

2.19

=1+1/(n─202),

当n21时,f(n)递减,∴f(n)f(21)1

当n20时,f(n)递减,∴f(n)f(20)1>f(n)─4;

∴当n=21时,

n

n

b

b

2

12

log

log

有最大值225;当n=20时,

n

n

b

b

2

12

log

log

有最小值─4

例8一个水池有若干出水相同的水龙头,如果所有的水龙头同时放水,那么24分钟可注满水池,如果开

始时全部开放以后隔相等时间关闭一个水龙头,到最后一个水龙头关闭时,恰好注满水池,而且关闭最

后一个水龙头放水的时间恰好是关闭前一个水龙头放水时间的5倍,问最后关闭的这个水龙头放水多少

时间?

解:设每个水龙头放水时间依次为x1,x2,…xn,

由已知x2─x1=x3─x2=x4─x3=…=xn─xn─1,

∴{xn}为等差数列,又每个水龙头每分钟放水时间是1/(24n),

∴1)(

24

1

21



n

xxx

n

x1+x2+…+xn=24n;

即n(x1+xn)/2=24nx1+xn=48,又xn=5x1,

∴xn=40即最后一个水龙头放水时间是40分钟

例9某林场原有森林木材量为a,木材以每年25%的增长速度增长,而每年要砍伐的木材量为r,为使经

过20年木材存量翻两番,求每年的最大砍伐量x(取lg2=0.3)

解:用归纳法求解,

第一年存量:1.25a─x;

第二年存量:1.25(1.25a─x)─x=a1.252─x(1+1.25);

第三年存量:1.25[a1.252─x(1+1.25)]─x=a1.253─x(1+1.25+1.252);

……

第20年末存量:a1.2520─x(1+1.25+1.252+…+1.2519)=a1.2520─4x(1─1.2520)

依题意:a1.2520─4x(1─1.2520)=4a,

又设y=1.2520lgy=20lg1.25=20(1─3lg2)=2

∴y=100,即1.2520=100x=8a/33

答:每年的最大砍伐量为8a/33

例10某地区现有耕地面积10000公顷,规划10年后粮食单产比现在提高22%,人均粮食占有量比现在提

高10%,如果人口年增长率为1%,那么耕地平均每年至多只能减少多少公顷?(精确到1公顷)

解法一:以粮食单产比现在提高22%为目标建立数学模型,设现有的人口为A人,人均粮食占有量为b

吨,平均每年减少耕地x公顷,由题意可知:

x

bA

1010

)1.01()01.01(

4

10



)22.01(

104

Ab

解得:

22.110

)1.01()01.01(10)22.01(101044



x,

再用二项式定理进行计算可得:x4

解法二:以10年后人均粮食占有量比现在提高10%为目标建立数学模型,粮食单产为a吨/公顷,可得:

10

4

)01.01(

)1010)(22.01(



A

xa

%)101(

104

A

a

x4(公顷)

例10某城市2001年末汽车保有量为30万辆,预计此后每年报废上一年末汽车保有量的6%,并且每

年新增汽车数量相同.为了保护城市环境,要求该城市汽车保有量不超过60万辆,那么每年新增汽车数

量不应超过多少辆?

解:设2001年末的汽车保有量为

1

a,以后每年末的汽车保有量依次为....,

32

aa,每年新增汽车

x

万辆

由题意得)

06.0

(94.0

06.0

94.0

1

1

x

a

x

axaa

nnnn



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