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2012江苏省数学竞赛《提优教程》第29讲 - - 等差数列与等比数列

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n (Ⅲ)当a=1时,证明?(ak?ak?1)ak?2?.

k?113

本节“情景再现”解答:

1.依题设得an?a1??n?1?d,a22?a1a4∴?a1?d??a1?a1?3d?,整理得

23d,k1d,k2d,...knd,...是d2?a1d∵d?0, ∴d?a1,得an?nd所以,由已知得d,等比数列.由于d?0,所以数列1,3,k1,k2,...kn,...也是等比数列,首项为1,公比为q?3?3,由此得k1?9等比数列{kn}的首项k1?9,公比q?3,所以1kn?9?qn?1?3n?1?n?12,,3....,?即得到数列{kn}的通项为kn?3n?1

2.用反证法.假设三个不同的素数p、q、r的立方根是一个等差数列的不同三项, 即设3p?a1?ld ①,3q?a1?md ②,

33r?a1?nd ③.

由此可得d?p?3ql?m,a1?l?3p?m?3q.将代入③式并化简整理得:

l?m(m?n)?3q?(l?n)?3q?(m?l)?3r两边立方得:

(m?n)3?p?(l?n)3?q?(m?l)3?r+3(l?m)(mm?l)(m?n)?3pqr

左式=(m?n)3?p为整数,因3pqr是无理数.故右式为无理数,所以左式≠右式.

3.(Ⅰ)∵a1?a,依an?2an?1?n2?4n?2(n?2,3,?),∴a2?2a?4?8?2?2a?2,

a3?2a2?9?12?2?4a?5,

a4?2a3?2?8a?8,

a2?a1?2a?2?a?a?2,a3?a2?2a?3,a4?a3?4a?3

若{an}是等差数列,则a2?a1?a3?a2,得a?1,但由a3?a2?a4?a3,得a=0,矛盾.∴{an}不可

(

)

bn?an?n2, ∴

bn?1?an?1?(n?1)2?2an?(n?1)2?4(n?1)?2?(n?1)2

?2an?2n2?2bn(n≥2) ,∴b2?a2?4?2a?2当a≠-1时, bn?0,{bn}从第2项起是以2为

(2a?2)(2n?1?1)公比的等比数列.∴Sn?b1??b?(2a?2)(2n?1?1) ,n≥2

2?1SnSn(a?1)2n?b?2a?2b?2a?2??2?时, ∴是等比数列, ∴(n≥{S}nSn?1(a?1)2n?1?b?2a?2(a?1)2n?1?b?2a?2Sn?1

2)是常数.

∵a≠-1时, ∴b-2a-2=0 ,当a=-1时,b2?0,由bn?2bn?1(n≥3),得bn?0(n≥2), ∴Sn?b1?b2????bn?b, ∵{Sn}是等比数列 ∴b≠0 综上, {Sn}是等比数列,实数a、b所满足的条件为??a??1?a??1或?

?b?2a?2?b?0t?22t24.(1)设f(x)=a(x-)-,由f(1)=0得a=1.

42∴f(x)=x2-(t+2)x+t+1.

(2)将f(x)=(x-1)[x-(t+1)]代入已知得:

(x-1)[x-(t+1)]g(x)+anx+bn=xn+1,上式对任意的x∈R都成立,取x=1和x=t+1分别代入上式得:

?an?bn?11t?1n+1n

]且t≠0,解得a=[(t+1)-1],b=[1-(t+1) nn?n?1tt(t?1)a?b?(t?1)nn?(3)由于圆的方程为(x-an)2+(y-bn)2=rn2,又由(2)知an+bn=1,故圆Cn的圆心On在直线x+y=1上,又圆Cn与圆Cn+1相切,故有rn+rn+1=2|an+1-an|=2(t+1)n+1

设{rn}的公比为q,则

n?1?rn?1?rn?rnq?2(t?1)②÷①得q==t+1,代?n?2r?n?rn?1?rn?1q?2(t?1)2(t?1)n?1入①得rn=

t?2∴Sn=π(r12+r22+…+rn2)=

?r1(q2n?1)2?(t?1)4[(t+1)2n-1] ?23q?1t(t?2)25.分析 由已知等式作递推变换,转化为关于an?1与an的等式,在此基础上分析an?1与an的比值,证得(1)的结论后,进一步求f(t),再分析数列{bn}的特征,并求其通项公式.

来源学科网

(1)证明:由s1?a1=1,s2?a1?a2?1?a2,3t(1?a2)?(2t?3)?1?3t,得

a2?a2t?32t?3 , 于是2? . ??① 3ta13t又3tsn?(2t?3)sn?1?3t,3tsn?1?(2t?3)sn?2?3t(n=3,4,??), 两式相减,得3t(sn?sn?1)?(2t?3)(sn?1?sn?2)?0, 即3tan?(2t?3)an?1?0(t?0).

于是,得

an2t?3(n=3,4??). ??② ?an?13t2t?3的等比数列. 3t综合①②,得?an?是首项为1,公比为(2)解 由(1),得f(t)?2t?31212??,bn?f()?bn?1? 3tt3bn?13即bn?bn?1?2. 3222n?1的等差数列,于是bn?1?(n?1)??. 333所以数列?bn?是首项为1,公差为

点评 要判断一个数列是否是等比数列,关键要看通项公式,若是已知求和公式,在求通项公式时一方面可用sn?sn?1?an(n?2),另一方面要特别注意a1是否符合要求. 1

6. (1)设等差数列{an}的公差为d,由m+k=2n,得ak=2an,因为a2m+ a2k≥(am+ ak)2=2a2n.

2am+ ak224a2m+ a2k2a2n2

(am ak)≤[()]=an . 所以 当且仅当d=0时等号成立. 2 ≥ 4 = 2 (am ak) an a2n

2

(2)由(1)结论,

112

≥2 (i=1,2,?,n-1)把这n-1个不等式相加,再把所得的结果两2+2 ai a2n-i an

1

边同时加上 a2便得到所证明的结论.当d=0时等号成立.

n

来源:Zxxk.Com]

本节“习题10”解答:

1.由a1?0,a2003?a2004?0,a2003.a2004?0得公差d<0,于是a2 004<0.

al+a4006=a2 003+a2 004>0,故S4 006>0.另一方面,al+a4 007=2a2 004<0,故S4 007<0.故答案选B.

ac1111? 2. b=aq,c=aq2,x=(a+b)=a(1+q),y=(b+c)=aq(1+q),

2222xy121aq(1?q)?a2q2(1?q)ay?cx22?==2.

12xyaq(1?q2)4?1?3.等比数列{an}的通项公式an?1536?????2??13 为正数,

?10、?11为负数,故只需比较?9、?12、?13.

n?1?1?,前n项之积?n?1536?????2?n(n?1)2,易知?9、?12、

?1?因为a9?1536?????2?9?1333?1??1??1???3,a11?a10????,a12?a11?????,a13?a12????,

248?2??2??2?

3??3?27且a10?a11?a12?(?3)???1.所以?12?a10?a11?a12??9??9. ????????2??4?8又因为0?a13?1及?13?a13?12,∴?13??12.故选C.

4.由题意知pq=a2,2b=p+c,2c=q+b由于后二式得b=3,c=3,

2p+qp+2qp+p+qp+q+q

于是有bc=3·3=3·3≥3p2q·3pq2=pq=a2,

因为p≠q,故bc>a2,方程的判别式△=4a2-4bc<0,因此,方程无实数根.

5.要求k的取值范围,必需将关于k的不等式Tn>ksn具体化.因此,可首先从探求Tn与

2p+qp+2q

sn的关系入手,寻求突破口.

解 因为?an?是首项a1?0,公比q??1,q?0的等比数列, 故an?1?anq , an?2?anq2.

bn?an?1?kan?2?an(q?kq2),

2(q-kq2)=sn(q?kq). Tn=b1?b2???bn=(a1+a2+?+an)

依题意,由Tn>ksn,得sn(q?kq)> ksn ① 对一切自然数n都成立.

当q?0时,由a1?0,知an?0,sn>0;

2a1(1?qn)当-10,1-q>0,所以sn=?0.

1?qn综合上述两种情况,当q??1,q?0时,sn>0恒成立 . 由①式,可得q?kq?k, ② 即k(1?q2)?q,k?2q1. ?211?q?qq由于q?11?2,故要使①式恒成立,k<-.

2q点评 本题条件表达较复杂,要认真阅读理解,并在此基础上先做一些能做的工作,如求Tn与sn的关系,将不等式具体化等.待问题明朗化后,注意k

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