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热点难点微专题十五 代数推理问题
代数推理能力在数列压轴题中经常运用,也是考试说明和核心素养中的重要组成部分,要求较高,难度很大. 在2015—2017的高考试题中,数列都作为压轴题出现,其中2015年考察了等比数列证明的论证问题;2016、2018年考察了数列中不等关系的综合论证;2017年考察了数列中的代数推理问题.可见在近三年的高考试卷中,数列的代数推理论证是数列考察的热点和难点.
例1 已知数列{an}和{bn}的通项公式分别为an=3·2n-1,bn=3n-2,{cn}的通项公式为cn=an+bn(n∈N*),是否存在元素均为正整数的集合A={n1,n2,…,nk}(k≥4,k∈N*),使得数列cn1,cn2,…,cnk为等差数列?请证明你的结论.
点评:
例2 在数列{an},{bn}中,已知a1=0,a2=1,b1=1,b2=,数列{an}的前n项和为Sn,数列{bn}的前n项和为Tn,且满足Sn+Sn+1=n2,2Tn+2=3Tn+1-Tn,其中n为正整数.
(1) 求数列{an},{bn}的通项公式;
(2) 问是否存在正整数m,n,使>1+bm+2成立?若存在,求出所有符合条件的有序实数对(m,n);若不存在,请说明理由.
点评:
【思维变式题组训练】
1. 设数列{an}的前n项和为Sn(n∈N*),且满足① |a1|≠|a2|;② r(n-p)Sn+1=(n2+n)an+(n2-n-2)a1,其中r,p∈R,且r≠0.
(1) 求p的值;
(2) 数列{an}能否是等比数列?请说明理由.
2. 已知数列{an}与{bn}的前n项和分别为An和Bn,且对任意n∈N*,an+1-an=2(bn+1-bn)恒成立.
(1) 若An=n2,b1=2,求Bn;
(2) 若对任意n∈N*,都有an=Bn及+++…+<成立,求正实数b1的取值范围;
(3) 若a1=2,bn=2n,是否存在两个互不相等的整数s,t(1<s<t),使,,成等差数列?若存在,求出s,t的值;若不存在,请说明理由.
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代数推理能力在数列压轴题中经常运用,也是考试说明和核心素养中的重要组成部分,要求较高,难度很大. 在2015—2017的高考试题中,数列都作为压轴题出现,其中2015年考察了等比数列证明的论证问题;2016、2018年考察了数列中不等关系的综合论证;2017年考察了数列中的代数推理问题.可见在近三年的高考试卷中,数列的代数推理论证是数列考察的热点和难点.
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典 型 例 题
例1 已知数列{an}和{bn}的通项公式分别为an=3·2n-1,bn=3n-2,{cn}的通项公式为cn=an+bn(n∈N*),是否存在元素均为正整数的集合A={n1,n2,…,nk}(k≥4,k∈N*),使得数列cn1,cn2,…,cnk为等差数列?请证明你的结论.
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解析:方法一:假设存在满足题意的集合A,不妨设l,m,p,r∈(l<m<p<r),且cl,cm,cp,cr成等差数列,则2cm=cp+cl.
因为cl>0,所以2cm>cp. (*)
★若p>m+1时,则p≥m+2,结合(*)可知,
2[3·2m-1+(3m-2)]>3·2p-1+(3p-2)≥3·2m+1+(3m+4),
化简可得,2m-m<-eq \f(8,3)<0,与m≥2且m∈N*矛盾.
所以p=m+1.
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★同理可得r=p+1,所以cm,cp,cr为数列的连续三项,因为an=3·2n-1,bn=3n-2,{cn}的通项公式为cn=an+bn,(c∈N*),则等比数列{an}中连续三项成等差数列,易知{an}为常数列,则与题意矛盾.故不存在满足题意的集合A.
方法二:由题意,cn=3·2n-1+(3n-2).
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构造函数f(x)=2x-1-x+4(x≥3,x∈N*),
则f(x+1)-f(x)=2x-1-1>0恒成立,
所以f(x)≥f(3)=5>0,
则2n3-1-n3+4>0,与(*)式矛盾,
故不存在满足题意的集合A.
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