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1.设{an}是公比大于1的等比数列,Sn为数列{an}的前n项和,已知S3=7,且a1+3,3a2,a3+4构成等差数列.
(1)求数列{an}的通项;
(2)令bn=ln a3n+1,n=1,2,…,求数列{bn}的前n项和Tn.
解 (1)由已知得⇒a2=2.
设数列{an}的公比为q,由a2=2,可得a1=,a3=2q,
又S3=7,所以+2+2q=7,即2q2-5q+2=0.
解得q=2或q=,
∵q>1,∴q=2,∴a1=1.
故数列{an}的通项为an=2n-1.
(2)由(1)得a3n+1=23n,
∴bn=ln 23n=3nln 2.
又bn+1-bn=3ln 2,∴数列{bn}为等差数列.
∴Tn=b1+b2+…+bn=
==ln 2.
故Tn=ln 2.
2.(2021·南昌模拟)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,公差d≠0,且S3+S5=50,a1,a4,a13成等比数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设是首项为1,公比为3的等比数列,求数列{bn}的前n项和Tn.
解 (1)依题意得
解得
∴an=2n+1.
(2)∵=3n-1,∴bn=an·3n-1=(2n+1)·3n-1,
∴Tn=3+5×3+7×32+…+(2n+1)×3n-1,
3Tn=3×3+5×32+7×33+…+(2n-1)×3n-1+(2n+1)×3n,两式相减得,
-2Tn=3+2×3+2×32+…+2×3n-1-(2n+1)×3n
=3+2×-(2n+1)×3n=-2n×3n,
∴Tn=n×3n.
3.已知函数f(x)=,数列{an}满足a1=1,an+1=f,n∈N+,
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)令Tn=a1a2-a2a3+a3a4-a4a5+…-a2na2n+1,求Tn.
解 (1)∵an+1=f===an+,
∴{an}是以为公差的等差数列.又a1=1,∴an=n+.
(2)Tn=a1a2-a2a3+a3a4-a4a5+…-a2na2n+1
=a2(a1-a3)+a4(a3-a5)+…+a2n(a2n-1-a2n+1)
=-(a2+a4+…+a2n)=-·
=-(2n2+3n).
4.(2022·浙江卷)已知数列{an}和{bn}满足a1a2a3…an=()bn(n∈N+).若{an}为等比数列,且a1=2,b3=6+b2.
(1)求an与bn;
(2)设cn=-(n∈N+).记数列{cn}的前n项和为Sn.
①求Sn;
②求正整数k,使得对任意n∈N+均有Sk≥Sn.
解 (1)由题意a1a2a3…an=()bn,b3-b2=6,
知a3=()b3-b2=8.
又由a1=2,得公比q=2(q=-2舍去),
所以数列{an}的通项为an=2n(n∈N+).
所以,a1a2a3…an=2=()n(n+1).
故数列{bn}的通项为bn=n(n+1)(n∈N+).
(2)①由(1)知cn=-=-(n∈N+),
所以Sn=-(n∈N+).
②由于c1=0,c2>0,c3>0,c4>0;
当n≥5时,
cn=,
而-=>0,
得≤<1,
所以,当n≥5时,cn<0.
综上,对任意n∈N+恒有S4≥Sn,故k=4.
5.已知等比数列{an}满足2a1+a3=3a2,且a3+2是a2,a4的等差中项.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若bn=an+log2,Sn=b1+b2+…+bn,求使Sn-2n+1+47<0成立的n的最小值.
解 (1)设等比数列{an}的公比为q,依题意,有
即
由①得q2-3q+2=0,解得q=1或q=2.
当q=1时,不合题意,舍去;
当q=2时,代入②得a1=2,
所以an=2·2n-1=2n.
故所求数列{an}的通项公式an=2n(n∈N+).
(2)bn=an+log2=2n+log2=2n-n.
所以Sn=2-1+22-2+23-3+…+2n-n
=(2+22+23+…+2n)-(1+2+3+…+n)
=-=2n+1-2-n-n2.
由于Sn-2n+1+47<0,
所以2n+1-2-n-n2-2n+1+47<0,
即n2+n-90>0,解得n>9或n<-10.
由于n∈N+,故使Sn-2n+1+47<0成立的正整数n的最小值为10.
6.(2022·合肥一模)已知数列{an}的首项a1=4,前n项和为Sn,且Sn+1-3Sn-2n-4=0(n∈N+).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设函数f(x)=anx+an-1x2+an-2x3+…+a1xn,f′(x)是函数f(x)的导函数,令bn=f′(1),求数列{bn}的通项公式,并争辩其单调性.
解 (1)由Sn+1-3Sn-2n-4=0(n∈N+),
得Sn-3Sn-1-2n+2-4=0(n≥2),
两式相减得an+1-3an-2=0,
可得an+1+1=3(an+1)(n≥2),
又由S2-3S1-2-4=0及a1=4,得a2=14,所以a2+1=3(a1+1),即{an+1}是一个首项为5,公比为3的等比数列,所以an=5×3n-1-1(n∈N+).
(2)由于f′(x)=an+2an-1x+…+na1xn-1,所以f′(1)=an+2an-1+…+na1=(5×3n-1-1)+2(5×3n-2-1)+…+n(5×30-1)=5(3n-1+2×3n-2+3×3n-3+…+n×30)-,
令S=3n-1+2×3n-2+3×3n-3+…+n×30,
则3S=3n+2×3n-1+3×3n-2+…+n×31,
两式作差得S=--,所以f′(1)=-,
即bn=-.
而bn+1=-,所以bn+1-bn=-n->0,所以数列{bn}是单调递增数列.
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