当n≥2时,由bn=Sn-Sn-1, 得bn=-,
2(bn+1-bn)2(bn-bn-1)整理得bn+1+bn-1=2bn.
所以数列{bn}是首项和公差均为1的等差数列. 因此,数列{bn}的通项公式为bn=n(n∈N). ②由①知,bk=k,k∈N.
因为数列{cn}为“M-数列”,设公比为q,所以c1=1,q>0. 因为ck≤bk≤ck+1,所以q当k=1时,有q≥1;
ln kln k当k=2,3,…,m时,有≤ln q≤.
kk-1ln x1-ln x设f(x)=(x>1),则f′(x)=. 2
k-1*
*
bnbn+1bn-1bn≤k≤q,其中k=1,2,3,…,m.
kxx令f′(x)=0,得x=e.列表如下: x f′(x) f(x) (1,e) + e 0 极大值 (e,+∞) - ln 2ln 8ln 9ln 3ln 3因为=<=,所以f(k)max=f(3)=.
26633
ln k3
取q=3,当k=1,2,3,4,5时,≤ln q,即k≤qk,经检验知qk-1≤k也成立.因
k此所求m的最大值不小于5.
若m≥6,分别取k=3,6,得3≤q,且q≤6,从而q≥243,且q≤216,所以q不存在.因此所求m的最大值小于6.
综上,所求m的最大值为5.
数列综合与创新问题的解题策略
(1)分析已知条件和求解目标,为最终解决问题设置中间问题,例如求和需要先求出通项公式、求通项公式需要先求出首项和公差(公比)等,确定解题的顺序.
(2)注意细节:在等差数列与等比数列综合问题中,如果等比数列的公比不能确定,则要看其是否有等于1的可能,在数列的通项问题中第一项和后面的项能否用同一个公式表示等,
3
5
15
15
- 6 -
这些细节对解题的影响也是巨大的.
[对点训练]
2.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”. (1)证明:等差数列{an}是“P(3)数列”;
(2)若数列{an}既是“P(2)数列”,又是“P(3)数列”,证明:{an}是等差数列. [证明] (1)因为{an}是等差数列,设其公差为d,则an=a1+(n-1)d,从而,当n≥4时,
an-k+an+k=a1+(n-k-1)d+a1+(n+k-1)d=2a1+2(n-1)d=2an,k=1,2,3,
所以an-3+an-2+an-1+an+1+an+2+an+3=6an, 因此等差数列{an}是“P(3)数列”.
(2)数列{an}既是“P(2)数列”,又是“P(3)数列”,因此, 当n≥3时,an-2+an-1+an+1+an+2=4an,①
当n≥4时,an-3+an-2+an-1+an+1+an+2+an+3=6an.② 由①知,an-3+an-2=4an-1-(an+an+1),③
an+2+an+3=4an+1-(an-1+an).④
将③④代入②,得an-1+an+1=2an,其中n≥4, 所以a3,a4,a5,…是等差数列,设其公差为d′. 在①中,取n=4,则a2+a3+a5+a6=4a4, 所以a2=a3-d′,
在①中,取n=3,则a1+a2+a4+a5=4a3, 所以a1=a3-2d′, 所以数列{an}是等差数列.
1.已知数列{an}的前n项和Sn满足Sn+Sm=Sn+m(n,m∈N)且a1=5,则a8=________. [解析] 数列{an}的前n项和Sn满足Sn+Sm=Sn+m(n,m∈N)且a1=5,令m=1,则Sn+1=
**
Sn+S1=Sn+5,即Sn+1-Sn=5,所以an+1=5,所以a8=5.
[答案] 5
2.(2019·江苏省名校高三入学摸底卷)已知公差不为0的等差数列{an}的前n项和为Sn,若a1,a3,a4成等比数列,则
S3
S7-S4
的值为________.
- 7 -
[解析] 法一:设等差数列{an}的公差为d,因为a1,a3,a4成等比数列, 所以a3=a1a4,所以(a1+2d)=a1(a1+3d),
3×23a1+d2S33a1+3d-9d因为d≠0,所以a1=-4d,所以====-
S7-S44×3?3a1+15d3d7×6?
d7a1+d-?4a1+
2?2??3.
法二:设等差数列{an}的公差为d,因为a1,a3,a4成等比数列, 所以a3=a1a4,所以(a1+2d)=a1(a1+3d),因为d≠0,所以a1=-4d, 所以
3a2a1+d-3d====-3. S7-S43a6a1+5dd2
2
2
2
S3
[答案] -3
3.(2019·泰州市高三模拟)设f(x)是R上的奇函数,当x>0时,f(x)=2+ln,记an4=f(n-5),则数列{an}的前8项和为________.
[解析] 数列{an}的前8项和为a1+a2+…+a8=f(-4)+f(-3)+…+f(3)=f(-4)+[f(-3)+f(3)]+[f(-2)+f(2)]+[f(-1)+f(1)]+f(0)=f(-4)=-f(4)=-(2+ln 1)=-16.
[答案] -16
4.(2019·日照模拟改编)已知数列{an}的前n项和Sn=n-6n,则{|an|}的前n项和Tn=________.
[解析] 由Sn=n-6n可得,当n≥2时,
2
2
4
xxan=Sn-Sn-1=n2-6n-(n-1)2+6(n-1)=2n-7.
当n=1时,S1=-5=a1,也满足上式, 所以an=2n-7,n∈N.
所以n≤3时,an<0;n≥4时,an>0,
??6n-n,1≤n≤3,
所以Tn=?2
?n-6n+18,n≥4.??6n-n,1≤n≤3,?
[答案] ?2
?n-6n+18,n≥4?
22
*
5.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,并且S10>0,S11<0,若Sn≤Sk对n∈N恒成立,则正整数k的值为________.
*
- 8 -
[解析] 由S10>0,S11<0知a1>0,d<0,并且a1+a11<0,即a6<0,又a5+a6>0,所以a5>0,即数列的前5项都为正数,第5项之后的都为负数,所以S5最大,则k=5.
[答案] 5
6.(2019·南京高三模拟)若等比数列{an}的各项均为正数,且a3-a1=2,则a5的最小值为________.
[解析] 设等比数列{an}的公比为q(q>0且q≠1),则由a3-a1=2,得a1=
4
2
.因为q-1
2
42q?1?a3-a1=2>0,所以q>1,所以a5=a1q=2.令q2-1=t>0,所以a5=2?t++2?≥8,q-1?t?
当且仅当t=1,即q=2时,等号成立,故a5的最小值为8.
[答案] 8
??a(a≥b)
7.(2019·江苏名校高三入学摸底)定义实数a,b之间的运算⊕如下:a⊕b=?,
?b(a
2(an+1⊕2)*
已知数列{an}满足:a1=a2=1,an+2=(n∈N),若a2 017=1,记数列{an}的前n项
an和为Sn,则S2 017的值为________.
[解析] 因为a1=1,a2=1,所以a3=4,a4=8,a5=4,
a6=1,a7=1,a8=4,…
即此时{an}是周期数列,且周期为5, 所以a2 017=a2=1,a1+a2+a3+a4+a5=18, 故S2 017=403×18+a1+a2=7 256. [答案] 7 256
8.对于数列{an},定义数列{an+1-an}为数列{an}的“差数列”,若a1=2,{an}的“差数列”的通项公式为an+1-an=2,则数列{an}的前n项和Sn=________.
[解析] 因为an+1-an=2,
所以an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1 =2
n-1
nn+2
n-2
2-2nn+…+2+2+2=+2=2-2+2=2.
1-2
2
n2-2n+1
所以Sn==2-2.
1-2[答案] 2
n+1
n+1
-2
9.(2019·徐州调研)设等差数列{an}满足a3+a7=36,a4a6=275,且anan+1有最小值,则这个最小值为________.
- 9 -
[解析] 设等差数列{an}的公差为d,因为a3+a7=36, 所以a4+a6=36,
??a4=11,??a4=25,?与a4a6=275,联立,解得或? ?a6=25?a6=11,??
???a4=11,?a1=-10,
当?时,可得?此时an=7n-17,a2=-3,a3=4,易知当n≤2时,an<0,?a6=25?d=7,??
当n≥3时,an>0,
所以a2a3=-12为anan+1的最小值;
???a4=25,?a1=46,当?时,可得?此时an=-7n+53,a7=4,a8=-3,易知当n≤7时,an>0,??a=11d=-7,6??
当n≥8时,an<0,
所以a7a8=-12为anan+1的最小值. 综上,anan+1的最小值为-12. [答案] -12
10.(2019·昆明调研)将数列{an}中的所有项按每一行比上一行多1项的规则排成如下数阵:
a1a2,a3a4,a5,a6a7,a8,a9,a10
……
记数阵中的第1列数a1,a2,a4,…构成的数列为{bn},Sn为数列{bn}的前n项和.若Sn=2bn-1,则a56=________.
[解析] 当n≥2时,因为Sn=2bn-1,所以Sn-1=2bn-1-1,所以bn=2bn-2bn-1,所以bn=2bn-1(n≥2且n∈N),因为b1=2b1-1,所以b1=1,所以数列{bn}是首项为1,公比为2的等比数列,所以bn=2
n-1*
.
设a1,a2,a4,a7,a11,…的下标1,2,4,7,11,…构成数列{cn},则c2-c1=1,c3-
c2=2,c4-c3=3,c5-c4=4,…,cn-cn-1=n-1,累加得,cn-c1=1+2+3+4+…+(n-
1),所以cn=n(n-1)
2
+1,由cn=
n(n-1)
2
+1=56,得n=11,所以a56=b11=2=1 024.
10
[答案] 1 024
- 10 -
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