1、 专题专题 03 数列解答题强化训练数列解答题强化训练(省赛试题汇编省赛试题汇编) 1 【2018 年广西预赛】设为非负数,求证: . 【答案】见解析 【解析】 当 n=1 时,结论显然成立.假设当 n=k 时,结论对于任意 k 个非负数成立.则当 n=k+1 时,对于任意 k+1 个非 负数,根据归纳假设有 , 从而 . 下面证明 由柯西不等式可得 . 即. 于是有. 故. 从而. 即式成立. 由数学归纳法可知,对任意的非负实数结论均成立. 2【2018年湖南预赛】 已知数列的奇数项是首项为1的等差数列, 偶数项是首项为2的等比数列.数列 前 n 项和为,且满足. (1)求数列的通项公式:
2、(2)若,求正整数 m 的值; (3)是否存在正整数 m,使得恰好为数列中的一项?若存在,求出所有满足条件的 m 值,若不存 在,说明理由. 【答案】 (1)(2)(3) 【解析】 试题分析: (1)数列通项分奇偶求:方法为待定系数法,注意项数,由可解 得公差及公比,从而,因此 (2)由于数列通项分奇偶,因此从奇偶分别讨论:若 , 解得; 若, 即, 解得, 舍(3)先求和,限定 ,而为正整数,即只能为,分类讨论得 . 试题解析: (1)设的公差为 d. 的公比为 ,则 由 故 故4 分 (2)由,若,则 即,即 若,即 即 为正整数 为正整数,即 即,此时式为不合题意 综上,. 9 分 (3
3、)若中的一项,则为正整数 又 故若中的某一项只能为 若无解 若,显然不符合题意,符合题意 当时,即,则 即为增函数,故,即为增函数 故,故当时方程无解 即是方程唯一解 若 综上所述,. 16 分 考点:等差数列及等比数列综合应用 3 【2018 年甘肃预赛】设等比数列的前 项和为,且) (1)求数列的通项公式; (2)在之间插入 个实数,使这个数依次组成公差为的等差数列,设数列的前 项和为 ,求证: 【答案】 (1)(2)见解析 【解析】 (1)由两式相减得, 所以) 因为等比,且,所以,所以 故 (2)由题设得,所以, 所以, 则 , 所以 4 【2018 年吉林预赛】数列为等差数列,且满足
4、,数列满足 的前 n 项和记为.问:当 n 为何值时,取得最大值,说明理由. 【答案】16 【解析】 因为,所以.解得. 所以 d0,. 故是首项为正数的递减数列. 由,即,解得. 即,所以, 所以, 而. 故, 又 所以最大,即 n=16 时,取得最大值. 5 【2018 年河南预赛】在数列中,是给定的非零整数, (1)若,求; (2)证明:从中一定可以选取无穷多项组成两个不同的常数项 【答案】 (1)1(2)见解析 【解析】 (1)因, , 所以自第 20 项起,每三个相邻的项周期的取值为 1,1,0 又,故 (2)首先证明:数列必在有限项后出现“0”项 假设中没有“0”项,由于,所以当时
5、,都有 若,则 若,则 即要么比至少小 1,要么比至少小 1, 令,2,3,则 由于是确定的正整数,这样下去,必然存在某项,这与矛盾, 故中必有“0”项 若第一次出现的“0”项为,记, 则自第 项开始,每三个相邻的项周期的取值 0、, 即,1,2, 所以数列中一定可以选取无穷多项组成两个不同的常数列 6 【2018 年河北预赛】已知数列满足:.记 的值。 【答案】 【解析】 因为,所以.所以, 故. 又,所以,所以, 故. 因此. 7 【2018 年河北预赛】已知数列, (1)求数列的通项公式; (2)求数列的前 n 项和. 【答案】 (1)(2) 【解析】 (1)由 令,则 由 得. (2)
6、由题意知 所以 两式相减得 设,再利用错位相减法求得 所以. 8【2018 年四川预赛】 已知数列满足:, 若对任意正整数 , 都有, 求实数的最大值. 【答案】的最大值为 2 【解析】 因为, 故 若,注意到时, 因此,存在充分大的 ,使得,即,矛盾! 所以, 又当时,可证:对任意的正整数 ,都有 当,结论成立 假设)时,结论成立,即, 则, 即结论对也成立 由数学归纳法知,对任意的正整数 ,都有 综上可知,所求实数的最大值为 2 9 【2018 年浙江预赛】设实数 x1,x2,x2018满足(n=1,2,2016)和,证 明:. 【答案】见解析 【解析】 证明:由条件同号.反证法,假设.
7、(1)若同为正数,由同号可知 x1,x2,x2018同号. 由 同理. 类似可证明:,. 因此,矛盾. (2)若同为负数,由同号可知 x1,x2,x2018均为负数,仍然有 ,类似(1)可证得. 10 【2018 年浙江预赛】将 2n()个不同整数分成两组 a1,a2,an;b1,b2,bn.证明: 【答案】见解析 【解析】 证明:令 下面用归纳法证明. 当 n=2 时,不妨设 a1a2,b1b2,a2b2. 当; . 假设对正整数 n 成立,对正整数 n+1, 不妨设. 再设,则有: 下证. 由(1)(k=1,2,n),得到: (2)若,则 . 11 【2018 年辽宁预赛】已知数列中,且
8、(1)求数列的通项公式; (2)证明:对一切,有 【答案】 (1)见解析. 【解析】 (1)由已知,对 上式两边同除以 n 并整理得 则 即 故 因此, 又当时也成立,故 (2)当时,有 所以,当时,有 又当时, 故对一切,有 12 【2018 年湖南预赛】棋盘上标有第 0,1,2,100 站,棋子开始时位于第 0 站,棋手抛掷均匀硬币 走跳棋游戏.若掷出正面,棋子向前跳出一站;若掷出反面,棋子向前跳出两站,直到跳到第 99 站(胜利大 本营)或第 100 站(失败集中营)是,游戏结束.设棋子跳到第 n 站的概率为. (1)求的值; (2)证明:; (3)求的值. 【答案】 (1) (2)(3
9、) 【解析】 (1)棋子跳到第 3 站有以下三种途径: 连续三次掷出正面, 其概率在 ; 第一次掷出反面,第二次掷出正面, 其概率为 ;第一次掷出正面,第二次掷出反面,其概率为 ,因此. (2)易知棋子先跳到第站,再掷出反面,其概率为;棋子先跳到第站,再掷出正面,其概 率为,因此有 , 即, 也即. (3)由(2)知数列是首项为,公比为的等 比数列.因此有.由此得到 . 由于若跳到第 99 站时,自动停止游戏,故有. 13 【2018 年福建预赛】已知数列的前 项和满足,且 (1)求数列的通项公式; (2)设为数列的前 项和,求使成立的最小正整数 的值 【答案】 (1)(2)50 【解析】 (
10、1)由,得 将上述两式相减,得 所以 所以 ,得 , 所以 故数列为等差数列 又由,及,得的公差 所以 (2)由(1)知, 所以 所以 由,得所以 所以使成立的最小正整数 的值为 50 14 【2016 年浙江预赛】给定数列。证明:存在唯一分解,其中,数列非负,单调 不减,且。 【答案】见解析 【解析】 用数学归纳法证明.当时,.若,则;若 ,则.因此,当时,命题成立. 假设当时,命题成立.则当时,题设等价于 .若,则 ;若,则.故当时,命题成立. 由数学归纳法,知对于任意的自然数 ,命题均成立. 15 【2016 年上海预赛】已知数列满足求所有的值,使得为单调数 列,即为递增数列或递减数列
11、【答案】见解析 【解析】 依题意得 于是,令则 若,则当 充分大时, 又同号,从而,正负交替,不是单调数列 当时,为递减数列 16【2016 年四川预赛】 设等比数列的前 n 项和为(r 为常数) .记. (1)求数列的前 n 项和; (2)若对于任意的正整数 n,均有,求实数 k 的最大值. 【答案】 (1); (2) 【解析】 (1)由条件易知 . 代入,得 r=-1. 于是, 则, . 故 . 以上两式相减得 从而,数列的前 n 项和为 (2)注意到,. 构造. 则. 于是,数列严格单调递增. 从而,的最小值为,即实数 k 的最大值为. 17 【2016 年辽宁预赛】已知数列满足, a2
12、(k若对于所有的, 均有,求 k 的取值范围 【答案】见解析 【解析】 当 k=1,即 a0=1 时,由数学归纳法知 当 k=2 时,由. 显然, 为单调递增数列. 故 . 当时,有,当时, 由 因此,当 k3 时,有 18 【2016 年江苏预赛】在数列的每相邻两项之间插入此两项的和,形成新的数列,这样的操作称为该数列 的一次“Z 扩展”已知数列 1,2,3 第一次 Z 扩展后得到数列 1,3,2,5,3;第二次 Z 扩展后得到数列 1, 4, 3, 5, 2, 7, 5, 8, 3; 设第n次Z扩展后所得数列1, , , 3, 并记 (1)求的值; (2)若,证明:为等比数列,并求数列的通
13、项公式 【答案】 【解析】 设 则 由,得 于是, 又,故为等比数列,且 从而, 19 【2016 年江苏预赛】设数列满足 是否存在正整数 n,使得, ()?若存在,求出最小的正整数 n 的值;若不存 在,请说明理由 【答案】 【解析】 存在无穷多个正数 n,使得,且最小的正整数 n 为 若,则记 因此,且 若,则 由,知在模 2 意义下是周期为 3 的周期数列 因此,当时, 令显然, 又 故当且仅当,即 因此,当且仅当,其中, 综上,最小的正整数 n 为 20 【2016 年湖北预赛】已知定义在 R 上的函数满足,且对任意实数 x、y,恒有 设数列满足. (1)求数列的通项公式; (2)令为数列的前 n 项和.证明:1. 【答案】 (1); (2)见解析 【解析】 (1)在式中,令 x1,y0,得 . 又,则. 在在式中,令 xn,y1,得 . 由 . (2)由(1)知 . 容易证明:对一切恒有 . 故 .