资源描述
一、解答题 :
1.在数列中,a1=1,an+1=2an+2n.
(Ⅰ)设bn=,证明:数列是等差数列;
(Ⅱ)求数列的前n项的和Sn.
【答案】
(Ⅰ)因为bn+1-bn=-===1
所以数列{bn}为等差数列
(Ⅱ)因为bn=b1+(n-1)×1=n
所以an=n·2n-1
所以Sn=1×20+2×21+…+n×2n-1
2Sn=1×21+2×22+…+n×2n
两式相减得Sn=(n-1)·2n+1
2.在数列{an}中,a1=,an+1=an+.
(Ⅰ)设bn=2nan,证明:数列{bn}是等差数列;
(Ⅱ)求数列{an}的前n项和Sn.
【答案】
(Ⅰ)由an+1=an+,
得2n+1an+1=2nan+1 bn+1=bn+1,
则{bn}是首项b1=1,公差为1的等差数列.
故bn=n,an=.
(Ⅱ)Sn=1×+2×+3×+…+(n-1)×+n×
Sn=1×+2×+3×+…+(n-1)×+n×
两式相减,得:
Sn=+++…+-
=-=1--
Sn=2--
3.数列{an}的各项均为正数,前n项和为Sn,且满足4Sn=(an+1)2(n∈N*).
(Ⅰ)证明:数列{an}是等差数列,并求出其通项公式an;
(Ⅱ)设bn=an+2an(n∈N*),求数列{bn}的前n项和Tn.
【答案】
(Ⅰ)n=1时,4a1=(a1+1)2⇒a-2a1+1=0,即a1=1
n≥2时,4an=4Sn-4Sn-1=(an+1)2-(an-1+1)2=a-a+2an-2an-1
⇒a-a-2an-2an-1=0
⇒(an+an-1)[(an-an-1)-2]=0
∵an>0 ∴an-an-1=2
故数列{an}是首项为a1=1,公差为d=2的等差数列,且an=2n-1(n∈N*)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知bn=an+2an=(2n-1)+22n-1
∴Tn=b1+b2+…+bn
=(1+21)+(3+23)+…+[(2n-1)+22n-1]
=[1+3+…+(2n-1)]+(21+23+…+22n-1)
=n2+=+n2-=
4.数列{an}的各项均为正数,前n项和为Sn,且满足2=an+1(n∈N*).
(Ⅰ)证明:数列{an}是等差数列,并求出其通项公式an;
(Ⅱ)设bn=an·2n(n∈N*),求数列{bn}的前n项和Tn.
【答案】
(Ⅰ)由2=an+1(n∈N*)可以得到4Sn=(an+1)2(n∈N*)
n=1时,4a1=(a1+1)2⇒a-2a1+1=0,即a1=1
n≥2时,4an=4Sn-4Sn-1=(an+1)2-(an-1+1)2
=a-a+2an-2an-1
⇒a-a-2an-2an-1=0
⇒(an+an-1)[(an-an-1)-2]=0
∵an>0 ∴an-an-1=2
故数列{an}是首项为a1=1,公差为d=2的等差数列,且
an=2n-1(n∈N*)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知bn=an·2n=(2n-1)·2n
∴Tn=(1·21)+(3·22)+…+[(2n-3)·2n-1]+[(2n-1)·2n]
则2Tn=(1·22)+(3·23)+…+[(2n-3)·2n]+[(2n-1)·2n+1]
两式相减得:
-Tn=(1·21)+(2·22)+…+(2·2n)-[(2n-1)·2n+1]
=2·-2-[(2n-1)·2n+1]
=(3-2n)·2n+1-6
∴Tn=(2n-3)·2n+1+6(或Tn=(4n-6)·2n+6)
5.已知数列{an},其前n项和为Sn=n2+n(n∈N*).
(Ⅰ)求a1,a2;
(Ⅱ)求数列{an}的通项公式,并证明数列{an}是等差数列;
(Ⅲ)如果数列{bn}满足an=log2bn,请证明数列{bn}是等比数列,并求其前n项和Tn.
【答案】
(Ⅰ)a1=S1=5,
a1+a2=S2=×22+×2=13,
解得a2=8.
(Ⅱ)当n≥2时,
an=Sn-Sn-1
=[n2-(n-1)2]+[n-(n-1)]
=(2n-1)+=3n+2.
又a1=5满足an=3n+2,
∴an=3n+2(n∈N*).
∵an-an-1=3n+2-[3(n-1)+2]
=3(n≥2,n∈N*),
∴数列{an}是以5为首项,3为公差的等差数列.
(Ⅲ)由已知得bn=2an(n∈N*),
∵==2an+1-an=23=8(n∈N*),
又b1=2a1=32,
∴数列{bn}是以32为首项,8为公比的等比数列.
∴Tn==(8n-1).
6.已知函数f(x)=,数列{an}满足:a1=,an+1=f(an).
(Ⅰ)求证:数列为等差数列,并求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)记Sn=a1a2+a2a3+…+anan+1,求证:Sn<.
【答案】
证明:(Ⅰ)∵an+1=f(an)=,∴=+,即-=,
则成等差数列,
所以=+(n-1)×=+(n-1)×=,则an=.
(Ⅱ)∵anan+1=·=8,
∴Sn=a1a2+a2a3+…+anan+1=8=8<.
7.已知数列{an}的前三项依次为2,8,24,且{an-2an-1}是等比数列.
(Ⅰ)证明是等差数列;
(Ⅱ)试求数列{an}的前n项和Sn的公式.
【答案】
(Ⅰ)∵a2-2a1=4,a3-2a2=8,
∴{an-2an-1}是以2为公比的等比数列.
∴an-2an-1=4×2n-2=2n.
等式两边同除以2n,得-=1,
∴是等差数列.
(Ⅱ)根据(Ⅰ)可知=+(n-1)×1=n,∴an=n·2n.
Sn=1×2+2×22+3×23+…+n·2n,'①
2Sn=1×22+2×23+…+(n-1)·2n+n·2n+1.'②
①-②得:
-Sn=2+22+23+…+2n-n·2n+1
=-n·2n+1=2n+1-2-n·2n+1,
∴Sn=(n-1)·2n+1+2.
8.已知数列{an}的各项为正数,前n项和为Sn,且满足:Sn=(n∈N*).
(Ⅰ)证明:数列{S}是等差数列;
(Ⅱ)设Tn=S+S+S+…+S,求Tn.
【答案】
(Ⅰ)证明:当n=1时,a1=S1,又Sn=(n∈N*),
∴S1=,解得S1=1.
当n≥2时,an=Sn-Sn-1,
∴Sn=,
即Sn+Sn-1=,化简得S-S=1,
{S}是以S=1为首项,1为公差的等差数列.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知S=n,
Tn=S+S+…+S,
即Tn=1·+2·+…+(n-1)+n·.'①
①×得Tn=1·+…+(n-1)+n·.'②
①-②得Tn=++…+-n·
=-n·=1--n·=1-,
∴Tn=2-.
9.数列{an}满足a1=1,an+1·=1(n∈N*),记Sn=a+a+…+a.
(Ⅰ)证明:是等差数列;
(Ⅱ)对任意的n∈N*,如果S2n+1-Sn≤恒成立,求正整数m的最小值.
【答案】
(Ⅰ)证明:-=4⇒=+(n-1)×4⇒=4n-3,
即是等差数列.
(Ⅱ)令g(n)=S2n+1-Sn=++…+.
∵g(n+1)-g(n)<0,
∴g(n)在n∈N*上单调递减,
∴[g(n)]max=g(1)=.∴≤恒成立⇒m≥,
又∵m∈N,∴正整数m的最小值为10.
10.已知数列{an}是首项a1=,公比为的等比数列,设bn+15log3an=t,常数t∈N*.
(Ⅰ)求证:{bn}为等差数列;
(Ⅱ)设数列{cn}满足cn=anbn,是否存在正整数k,使ck+1,ck,ck+2成等比数列?若存在,求k,t的值;若不存在,请说明理由.
【答案】
(Ⅰ)证明:an=3-,bn+1-bn=-15log3=5,
∴{bn}是首项为b1=t+5,公差为5的等差数列.
(Ⅱ)cn=(5n+t)·3-,令5n+t=x,则cn=x·-,
cn+1=(x+5)·3-,cn+2=(x+10)·3-,
若c=cn+1cn+2,则(x·3-)2=(x+5)·3-·(x+10)·3-,
化简得2x2-15x-50=0,解得x=10或-(舍),
进而求得n=1,t=5,
综上,存在n=1,t=5适合题意.
11.在数列{ an}中,a1=1,an+1=2an+2n+1.
(Ⅰ)设bn=an+1-an+2,(n∈N*),证明:数列{bn}是等比数列;
(Ⅱ)求数列{an}的通项an.
【答案】
(Ⅰ)由已知an+1=2an+2n+1 ①
得an+2=2an+1+2n+3 ②
②-①,得an+2-an+1=2an+1-2an+2
设an+2-an+1+c=2(an+1-an+c).
展开与上式对比,得c=2
因此,有an+2-an+1+2=2(an+1-an+2)
由bn=an+1-an+2,得bn+1=2bn,
由a1=1,a2=2a1+3=5,得b1=a2-a1+2=6,
故数列{bn}是首项为6,公比为2的等比数列
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,bn=6×2n-1=3×2n
则an+1-an=bn-2=3×2n-2,
所以an=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1)
=1+(3×21-2)+(3×22-2)+…+(3×2n-1-2)
=1+3(2+22+23+…+2n-1)-2(n-1)
an=3×2n-2n-3,
当n=1时,a1=3×21-2×1-3=6-5=1,故a1也满足上式
故数列{an}的通项为an=3×2n-2n-3(n∈N*).
12.在数列{an}中,a1=,an=an-1+×(n∈N*且n≥2).
(Ⅰ)证明:{an+}是等比数列;
(Ⅱ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅲ)设Sn为数列的前n项和,求证Sn<.
【答案】
(Ⅰ)由已知,得==∴是等比数列.
(Ⅱ)设An=an+,则A1=a1+1=+=,且q=
则An=()n,
∴an+=,可得an=-
(Ⅲ)Sn=(-)+(-)+…+(-)
=-
=-+·=-<
13.已知数列{an}满足a1=2,an+1=2an-n+1(n∈N*).
(Ⅰ)证明:数列{an-n}是等比数列,并求出数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)数列{bn}满足:bn=(n∈N*),求数列{bn}的前n项和Sn.
【答案】
(Ⅰ)证法一:由an+1=2an-n+1可得an+1-(n+1)=2(an-n),又a1=2,则a1-1=1,
∴数列{an-n}是以a1-1=1为首项,且公比为2的等比数列,
则an-n=1×2n-1,∴an=2n-1+n.
证法二:===2,
又a1=2,则a1-1=1,
∴数列{an-n}是以a1-1=1为首项,且公比为2的等比数列,
则an-n=1×2n-1,∴an=2n-1+n.
(Ⅱ)∵bn=,∴bn==
∴Sn=b1+b2+…+bn=+2·()2+…+n·()n ①
∴Sn=()2+2·()3+…+(n-1)()n+n·()n+1 ②
由①-②,得Sn=+()2+()3+…+()n-n·()n+1=-n·()n+1=1-(n+2)()n+1,
∴Sn=2-(n+2)()n.
14.在数列{an}中,a1=1,2nan+1=(n+1)an,n∈N*.
(Ⅰ)设 bn=,证明:数列{bn}是等比数列;
(Ⅱ)求数列{an}的前n项和Sn.
【答案】
(Ⅰ)因为=×=,
所以{bn}是首项为1,公比为的等比数列.
(Ⅱ)由(Ⅰ)可知=,即an=,
Sn=1++++…+,
上式两边乘以,得
Sn=+++…++,
两式相减,得Sn=1++++…+-,
Sn=2-,
所以Sn=4-
15.设数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=(1+λ)-λan,其中λ≠-1,0.
(Ⅰ)证明:数列{an}是等比数列;
(Ⅱ)设数列{an}的公比q=f(λ),数列{bn}满足b1=,bn=f(bn-1)(n∈N*,n≥2),求数列{bn}的通项公式.
【答案】
(Ⅰ)由Sn=(1+λ)-λan⇒Sn-1=(1+λ)-λan-1(n≥2),
相减得:an=-λan+λan-1,∴=(n≥2),
∴数列{an}是等比数列
(Ⅱ)f(λ)=,∴bn=⇒=+1,
∴{}是首项为=2,公差为1的等差数列;
∴=2+(n-1)=n+1,∴bn=.
16.在等差数列{an}中,a10=30,a20=50.
(Ⅰ)求数列{an}的通项an;
(Ⅱ)令bn=2an-10,证明:数列{bn}为等比数列;
(Ⅲ)求数列{nbn}的前n项和Tn.
【答案】
(Ⅰ)由an=a1+(n-1)d,a10=30,a20=50,
得方程组,解得a1=12,d=2.
∴an=12+(n-1)·2=2n+10.
(Ⅱ)由(Ⅰ)得bn=2an-10=22n+10-10=22n=4n,∴==4
∴{bn}是首项是4,公比q=4的等比数列.
(Ⅲ)由nbn=n×4n
得:Tn=1×4+2×42+…+n×4n
4Tn=1×42+…+(n-1)×4n+n×4n+1
相减可得:
-3Tn=4+42+…+4n-n×4n+1=-n×4n+1
Tn=
17.已知{an}是等差数列,其前n项和为Sn,已知a3=11,S9=153,
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)设an=log2bn,证明{bn}是等比数列,并求其前n项和Tn.
【答案】
(Ⅰ) 解得:d=3,a1=5, ∴an=3n+2
(Ⅱ)bn=2an,∵==2an+1-an=23=8,
∴{bn}是公比为8的等比数列
又∵b1=2a1=32, ∴Tn==(8n-1).
18.在数列{an}中,a1=3,an=2an-1+n-2(n≥2,且n∈N*).
(Ⅰ)求a2,a3的值;
(Ⅱ)证明:数列{an+n}是等比数列,并求{an}的通项公式;
(Ⅲ)求数列{an}的前n项和Sn.
【答案】
(Ⅰ)∵a1=3,
an=2an-1+n-2(n≥2,且n∈N*),
∴a2=2a1+2-2=6,
a3=2a2+3-2=13.
(Ⅱ)证明:∵=
==2,
∴数列{an+n}是首项为a1+1=4,公比为2的等比数列.
∴an+n=4·2n-1=2n+1,即an=2n+1-n,
∴{an}的通项公式为an=2n+1-n(n∈N*).
(Ⅲ)∵{an}的通项公式为an=2n+1-n(n∈N*),
∴Sn=(22+23+24+…+2n+1)-
(1+2+3+…+n)
=-
=2n+2-.
19.已知数列{an}满足a1=2,an+1=3an+2(n∈N*).
(Ⅰ)求证:数列{an+1}是等比数列;
(Ⅱ)求数列{an}的通项公式.
【答案】
(Ⅰ)证明:由an+1=3an+2得an+1+1=3(an+1),
从而=3,
即数列{an+1}是首项为3,公比为3的等比数列.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,an+1=3·3n-1=3n⇒an=3n-1.
20.已知数列{an}满足a1=2,an+1=4an+2n+1,Sn为{an}的前n项和.
(Ⅰ)设bn=an+2n,证明数列{bn}是等比数列,并求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)设Tn=,n=1,2,3,…,证明:i<.
【答案】
(Ⅰ)因为bn+1=an+1+2n+1=(4an+2n+1)+2n+1=4(an+2n)=4bn,且b1=a1+2=4,
所以{bn}是以4为首项,以q=4为公比的等比数列.
所以bn=b1qn-1=4n,所以an=4n-2n.
(Ⅱ)Sn=a1+a2+…+an=(4+42+…+4n)-(2+22+…+2n)
=(4n-1)-2(2n-1)=[(2n+1)2-3·2n+1+2]
=(2n+1-1)(2n+1-2)=(2n+1-1)(2n-1),
所以Tn==×=×,
因此i==<.
21.已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=4an-3(n∈N*).
(Ⅰ)证明:数列{an}是等比数列;
(Ⅱ)若数列{bn}满足bn+1=an+bn(n∈N*),且b1=2,求数列{bn}的通项公式.
【答案】
(Ⅰ)证明:由Sn=4an-3,n=1时,a1=4a1-3,解得a1=1.
n≥2时,Sn-1=4an-1-3,所以当n≥2时,an=Sn-Sn-1=4an-4an-1,得an=an-1.
又a1=1≠0,所以{an}是首项为1,公比为的等比数列.
(Ⅱ)因为an=,由bn+1=an+bn(n∈N*),得bn+1-bn=.
可得bn=b1+(b2-b1)+(b3-b2)+…+(bn-bn-1)=2+=3-1(n≥2),
当n=1时也满足,所以数列{bn}的通项公式为bn=3-1.
22.在各项均为负数的数列{an}中,已知点(an,an+1)(n∈N*)在函数y=x的图象上,且a2·a5=.
(Ⅰ)求证:数列{an}是等比数列,并求出其通项;
(Ⅱ)若数列{bn}的前n项和为Sn,且bn=an+n,求Sn.
【答案】
(Ⅰ)证明:因为点(an,an+1)(n∈N*)在函数y=x的图象上,
所以an+1=an,即=,故数列{an}是公比q=的等比数列.
因为a2a5=,则a1q·a1q4=,即a=,
由于数列{an}的各项均为负数,则a1=-,所以an=-.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,an=-,bn=-+n,
所以Sn=3·+.
23.已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=3·2n-1-2,bn=an+1.
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)证明:数列{bn}是等比数列,并求其前n项和Tn.
【答案】
(Ⅰ)∵Sn=3·2n-1-2,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=3·2n-1-2-3·n-2+2=3·2n-2,
当n=1时,a1=1不满足上式.∴an=
(Ⅱ)bn=an+1=3×2n-1,b1=a2=3,n∈N*.
∵==2,n∈N*,∴数列{bn}是首项为3,公比为2的等比数列;
由等比数列前n项和公式得Tn==3×2n-3.
24.设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=5,an+1=Sn+3n(n∈N*).
(Ⅰ)令bn=Sn-3n,求证:{bn}是等比数列;
(Ⅱ)令cn=,设Tn是数列{cn}的前n项和,求满足不等式Tn>的n的最小值.
【答案】
(Ⅰ)证明:b1=S1-3=2≠0,
Sn+1-Sn=Sn+3n,即Sn+1=2Sn+3n,
===2≠0,
所以{bn}是等比数列.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知bn=2n,
则cn==
=-,
Tn=-,
Tn=->,n>2 011,即nmin=2 012.
25.已知数列{an}满足:a1=1,an+1=(n∈N*).
(Ⅰ)求证:数列是等比数列;
(Ⅱ)若=+1,且数列{bn}是单调递增数列,求实数λ的取值范围.
【答案】
(Ⅰ)证明:=1+,+1=2,
+1=2≠0,所以数列是等比数列.
(Ⅱ)+1=2n,an=,
=+1=2n,bn+1=2n(n-λ),
bn=2n-1(n-1-λ)(n≥2),b1=-λ适合,
所以bn=2n-1(n-1-λ)(n∈N*),
由bn+1>bn得2n+1(n+1-λ)>2n(n-λ),
λ<n+2,λ<(n+2)min=3,
∴λ的取值范围为{λ|λ<3}.
26.已知数列{an}中,a1=2,a2=4,an+1=3an-2an-1(n≥2,n∈N*).
(Ⅰ)证明:数列{an+1-an}是等比数列,并求出数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)记bn=,数列{bn}的前n项和为Sn,求使Sn>2 010的n的最小值.
【答案】
(Ⅰ)an+1=3an-2an-1(n≥2),
∴(an+1-an)=2(an-an-1)(n≥2).
∵a1=2,a2=4,∴a2-a1=2≠0,an-an-1≠0,
故数列{an+1-an}是首项为2,公比为2的等比数列,
∴an+1-an=(a2-a1)2n-1=2n,
∴an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+(an-2-an-3)+…+
(a2-a1)+a1
=2n-1+2n-2+2n-3+…+21+2
=+2
=2n(n≥2).
又a1=2满足上式,∴an=2n(n∈N*).
(Ⅱ)由(Ⅰ)知bn==2=2
=2-,
∴Sn=2n-
=2n-=2n-2=2n-2+.
由Sn>2 010得:
2n-2+>2 010,即n+>1 006,
因为n为正整数,所以n的最小值为1 006.
27.已知数列{an}的前n项和为Sn,满足Sn+2n=2an.
(I)证明:数列{an+2}是等比数列,并求数列{an}的通项公式an;
(Ⅱ)若数列{bn}满足bn=log2(an+2),求数列{}的前n项和Tn.
【答案】
(I)证明:由Sn+2n=2an,得Sn=2an﹣2n,
当n∈N*时,Sn=2an﹣2n,①
当n=1时,S1=2a1﹣2,则a1=2,
当n≥2时,Sn﹣1=2an﹣1﹣2(n﹣1),②
①﹣②,得an=2an﹣2an﹣1﹣2,
即an=2an﹣1+2,
∴an+2=2(an﹣1+2),
∴,
∴{an+2}是以a1+2为首项,以2为公比的等比数列.
∴,
∴.
(Ⅱ)解:∵,
∴bn=n(n+1),
∴,
∴
=1﹣+﹣+…+
=1﹣
=.
【解析】
考点: 数列的求和;等比数列的通项公式.
专题: 综合题.
分析: (I)由Sn+2n=2an,得Sn=2an﹣2n,由此利用构造法能够证明数列{an+2}是等比数列,并求出数列{an}的通项公式an.
(Ⅱ)由,得,由此利用错位相减法能够求出数列{}的前n项和Tn.
28.数列{an}中,a1=1,当n≥2时,其前n项的和Sn满足S=an(Sn-1).
(Ⅰ)证明:数列是等差数列;
(Ⅱ)设bn=log2,数列{bn}的前n项和为Tn,求满足Tn≥6的最小正整数n.
【答案】
(Ⅰ)∵S=an(Sn-1),
∴S=(Sn-Sn-1)(Sn-1)(n≥2),
∴SnSn-1=Sn-1-Sn,即-=1,
∴是1为首项,1为公差的等差数列.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知Sn=,∴bn=log2,
∴Tn=log2
=log2≥6,
∴(n+2)(n+1)≥128,∵n∈N*,∴n≥10,
所以满足Tn≥6的最小正整数为10
29.已知数列{an}的首项a1=,,其中n∈N+.
(Ⅰ)求证:数列{}为等比数列;
(Ⅱ)记Sn=,若Sn<100,求最大的正整数n.
【答案】
(Ⅰ)证明:∵,∴,
∵,∴∈N+),
∴数列{}为等比数列.
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)可求得
=,
若Sn<100,则n+1﹣,
∴nmax=99.
【解析】考点: 数列递推式;数列的求和.专题: 综合题;等差数列与等比数列.
分析: (Ⅰ)利用数列递推式,变形可得,从而可证数列{}为等比数列;
(Ⅱ)确定数列的通项,利用等比数列的求和公式求和,即可求最大的正整数n.
30.在数列{an}中,a1=2,an+1=4an-3n+1,n∈N*.
(Ⅰ)证明数列{an-n}是等比数列;
(Ⅱ)设数列{an}的前n项和Sn,求Sn+1-4Sn的最大值.
【答案】
(Ⅰ)证明:由题设an+1=4an-3n+1,
得an+1-(n+1)=4(an-n),n∈N*.
又a1-1=1,所以数列{an-n}是首项为1,且公比为4的等比数列.
(Ⅱ)由(Ⅰ)可知an-n=4n-1,
于是数列{an}的通项公式为an=4n-1+n.
所以数列{an}的前n项和Sn=+.
Sn+1-4Sn=+-4
=-(3n2+n-4),故n=1,最大0.
24 / 24
展开阅读全文