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大题专项练(二) 数 列
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(新)高考二轮复习·数学
1.(2022·福建三明模拟)设数列的前n项和为Sn,若a1=1,Sn=an+1-1.
(1)求数列的通项公式;
解:(1)因为a1=1,Sn=an+1-1.
所以S1=a2-1,解得a2=2.
当n≥2时,Sn-1=an-1,
所以an=Sn-Sn-1=an+1-an,所以2an=an+1,即=2.
因为=2也满足上式,所以是首项为1,公比为2的等比数列,所以an=2n-1(n∈N*).
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(2)设bn=,求数列的前n项和Tn.
解:(2)由(1)知an+1=2n,所以bn=,
所以Tn=1×+2×+3×+…+n×,①
Tn=1×+2×+…+(n-1)×+n×,②
①-②得Tn=+++…+-n×=-n×
=1-,所以Tn=2-.
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2.(2022·湖北黄冈模拟)已知等差数列的前n项和为Sn,且a3=1,S6=7,数列满足b1+b2+…+bn=2n+1-2.
(1)求数列和的通项公式;
解:(1)设等差数列的公差为d,则
解得
所以an=+(n-1)×=.
因为b1+b2+…+bn=2n+1-2,
所以当n=1时,b1=2;
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当n≥2时,b1+b2+…+bn-1=2n-2,
所以bn=(2n+1-2)-(2n-2)=2n,
显然b1=2符合bn=2n.
综上可知bn=2n.
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(2)记cn=bn·tan(anπ),求数列的前3n项和.
解:(2)由(1)知cn=2n·tan,
设dn=c3n-2+c3n-1+c3n,则dn=23n-2×+23n-1×(-)+0=-×23n-2,
所以是以8为公比,-2为首项的等比数列,
所以数列的前3n项和为T3n==.
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3.(2022·江苏无锡模拟)已知数列满足an=(n∈N*).
(1)求a1,a3,a5.
(1)解:由题意知a1=a2-2=-2=0,
a3=a4-4=-4=4,
a5=a6-6=-6=12.
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①证明:是等差数列;
(2)将数列中下标为奇数的项依次取出,构成新数列(m∈N*),
②设数列的前m项和为Sm,求证:Sm<.
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(2)证明:①当n为奇数时,n+1为偶数,
∴an=an+1-(n+1)=-(n+1)=,
∴bm=a2m-1==2m(m-1),
∴==2m-2,
当m≥2时,-=(2m-2)-[2(m-1)-2]=2,
∴是以==0为首项,2为公差的等差数列.
②由①知bm+1=2m(m+1)(m∈N*),
∴==(-),
Sm===-<.
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4.(2022·北京卷)已知Q:a1,a2,…,ak为有穷整数数列.给定正整数m,若对任意的n∈{1,2,…,m},在Q中存在ai,ai+1,ai+2,…,ai+j(j≥0),使得ai+ai+1+ai+2+…+ai+j=n,则称Q为m-连续可表数列.
(1)判断Q:2,1,4是否为5-连续可表数列?是否为6-连续可表数列?说明理由.
(1)解:若m=5,则对于任意的n∈{1,2,3,4,5},a1=2,a2=1,a1+a2=2
+1=3,a3=4,a2+a3=1+4=5,
所以Q是5-连续可表数列.
由于不存在任意连续若干项相加之和为6,
所以Q不是6-连续可表数列.
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(2)证明:假设k的值为3,则a1,a2,a3最多能表示a1,a2,a3,a1+a2,a2+a3,a1+a2+a3共6个数字,与Q是8-连续可表数列矛盾,同理k的值为1,2也不满足题意,故k≥4.
现构造Q:6,2,-1,4,可以表示出1,2,3,4,5,6,7,8这8个数字,即存在k=4满足题意.
故k的最小值为4.
(2)若Q:a1,a2,…,ak为8-连续可表数列,求证:k的最小值为4.
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(3)证明:先证明k≥6.
从5个正整数中,取一个数字只能表示自身,最多可表示5个数字,取连续两个数字最多能表示4个数字,取连续三个数字最多能表示3个数字,取连续四个数字最多能表示2个数字,取连续五个数字最多能表示1个数字,所以对任意给定的5个正整数,最多可以表示5+4+3+2+1=15(个)正整数,不能表示20个正整数,同理k的值小于5也不满足题意,则k≥6.
若k=6,最多可以表示6+5+4+3+2+1=21(个)正整数,由于Q为20-连续可表数列,且a1+a2+a3+…+ak<20,所以其中必有一项为负数.
由前面证明可知有5个正整数时,最