
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
2nn
(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
得
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(3na
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
1n
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
222a32
3
222a
,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,
1n
a=
n
a+(2n-1)(n∈N);
(2)
1
a=1,
1n
a=
2
2
n
n
a
a
(n∈N);
(3)
1
a=3,
1n
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+2·31n;
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.
当
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
,
有
ndSS
奇偶
,
1
n
n
a
a
S
S
偶
奇.
(7)项数为奇数12n的等差数列
n
a
,
有
)()12(
12
为中间项
nnn
aanS
,
n
aSS
偶奇
,
1
n
n
S
S
偶
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
求
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
14a①
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
;
又
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
由
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—②2111nn
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
由
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>00 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; ③ n n b b 2 12 log log =f(n)= n n 2.20 2.19 =1+1/(n─202), 当n21时,f(n)递减,∴f(n)f(21)1 当n20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=24nx1+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=a1.252─x(1+1.25); 第三年存量:1.25[a1.252─x(1+1.25)]─x=a1.253─x(1+1.25+1.252); …… 第20年末存量:a1.2520─x(1+1.25+1.252+…+1.2519)=a1.2520─4x(1─1.2520) 依题意:a1.2520─4x(1─1.2520)=4a, 又设y=1.2520lgy=20lg1.25=20(1─3lg2)=2 ∴y=100,即1.2520=100x=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:x4 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 x4(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 即