内容正文:
第四章 单元质量测评
基础题(占比50%) 中档题(占比30%) 拔高题(占比20%)
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★ ★★★ ★ ★★
对点 观察法求数列的通项公式 等比数列中基本量的计算 数列递推公式的应用 等差数列的实际应用 等差数列不连续n项和的性质及应用 等比数列连续n项和的性质及应用 等差、等比数列通项公式的综合应用 数列的新定义问题 等差数列的通项、性质及前n项和的最值 数阵问题——等差、等比数列的通项及前n项和的应用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
2
题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19
难度 ★★★ ★ ★ ★★ ★ ★ ★★ ★★ ★★★
对点 数列递推公式的应用;数列前n项积的求解 等比数列的性质及应用 根据要求写数列的通项公式 由递推公式求通项公式;裂项相消法解决不等式问题 等差数列的通项公式;数列前n项和的最值 累乘法求通项公式;裂项相消法证明不等式 等比数列的实际应用 等比数列的通项公式;错位相减法在不等式恒成立问题中的应用 等差数列的通项公式;累加法求通项公式;与等差中项有关的探索性
问题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
3
时间:120分钟 满分:150分
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
5
2.若{an}是等比数列,其公比是q,且-a5,a4,a6成等差数列,则q=( )
A.1或2 B.1或-2
C.-1或2 D.-1或-2
解析:依题意有2a4=a6-a5,即2a4=a4q2-a4q,而a4≠0,∴q2-q-2=0,(q-2)(q+1)=0,∴q=-1或q=2.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
7
4.某企业为节能减排,用9万元购进一台新设备用于生产.第一年需运营费用2万元,从第二年起,每年运营费用均比上一年增加2万元,该设备每年生产的收入均为11万元.设该设备使用了n(n∈N*)年后,盈利总额达到最大值(盈利额=收入-成本),则n=( )
A.6 B.5 C.4 D.3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
8
5.已知等差数列{an}的公差为1,且S99=99,则a3+a6+…+a96+a99的值是( )
A.99 B.66
C.33 D.0
解析:设A=a1+a4+a7+…+a97,B=a2+a5+…+a98,C=a3+a6+…+a99,则A+B+C=S99,B-A=33,C-B=33,∴A=C-66,故C-66+C-33+C=S99=99,∴C=66.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
9
6.(2023·新课标Ⅱ卷)记Sn为等比数列{an}的前n项和,若S4=-5,S6=21S2,则S8=( )
A.120 B.85 C.-85 D.-120
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
12
8.若一个数列的第m项等于这个数列的前m项的乘积,则称该数列为“m积数列”.若各项均为正数的等比数列{an}是一个“2025积数列”,且a1>1,则当其前n项的乘积取最大值时n的值为( )
A.1011 B.1012
C.1011或1012 D.1012或1013
解析:由题意,知a2025=a1a2…a2025,∴a1a2·…·a2024=1,又数列{an}的各项均为正数,∴a1a2024=a2a2023=a3a2022=…=a1011a1014=a1012a1013=1,q>0.∵a1>1,∴a1012>1,0<a1013<1,∴前n项积最大时n的值为1012.故选B.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
13
二、选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分)
9.已知Sn为等差数列{an}的前n项和,且a1=-13,S3=-33,则下列结论正确的是( )
A.an=2n-15
B.{an}是先递减后递增的数列
C.a12是a8和a48的等比中项
D.Sn的最小值为-49
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
15
a11 a12 a13 … a1n
a21 a22 a23 … a2n
a31 a32 a33 … a3n
…
an1 an2 an3 … ann
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
17
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
18
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
19
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分.将答案填在题中的横线上)
12.(2023·全国乙卷)已知{an}为等比数列,a2a4a5=a3a6,a9a10=-8,则a7= .
-2
解析:设{an}的公比为q(q≠0),则a2a4a5=a3a6=a2q·a5q,显然an≠0,则a4=q2,即a1q3=q2,则a1q=1,因为a9a10=-8,则a1q8·a1q9=-8,则q15=(q5)3=-8=(-2)3,则q5=-2,则a7=a1q·q5=q5=-2.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
21
13.写出一个同时具有性质①②③的数列{an}的通项公式:①无穷数列;②0<an<1;③每一项都是正数,则an= .
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
22
119
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
23
四、解答题(本题共5小题,共77分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
15.(本小题满分13分)已知{an}是公差为d的等差数列,其前n项和为Sn,且a5=1, .若存在正整数n,使得Sn有最小值.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求Sn的最小值.
在①a3=-1;②d=2;③d=-2这三个条件中选择符合题意的一个,补充在横线上并解答.
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
24
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
25
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
26
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
27
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
28
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
29
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
32
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
33
解:(1)设数列{an}的公比为q,
∵a3,a2+a4,a5成等差数列,∴2(a2+a4)=a3+a5,
∴2(a1q+a1q3)=a1q2+a1q4,∴2q(1+q2)=q2(1+q2),
∴q=2,∴an=a1qn-1=2×2n-1=2n.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
34
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
35
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
36
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
37
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
38
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
39
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
40
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
41
R
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.数列1,-eq \f(3,4),eq \f(2,3),-eq \f(5,8),eq \f(3,5),…的通项公式可能是( )
A.an=(-1)n-1eq \f(n+1,2n)
B.an=(-1)neq \f(n+1,2n)
C.an=(-1)n-1eq \f(n+1,2n)
D.an=(-1)neq \f(n+1,2n)
解析:将数列1,-eq \f(3,4),eq \f(2,3),-eq \f(5,8),eq \f(3,5),…变为eq \f(2,2),-eq \f(3,4),eq \f(4,6),-eq \f(5,8),eq \f(6,10),…,从而可知分母的规律为2n,分子的规律为n+1,奇数项为正,偶数项为负,可知其通项公式可能为an=(-1)n-1eq \f(n+1,2n).
3.已知Sn为数列{an}的前n项和,若a1=eq \f(1,3),且an+1=eq \f(2,2-an)(n∈N*),则S201=( )
A.2
B.4
C.6
D.8
解析:因为an+1=eq \f(2,2-an)(n∈N*),a1=eq \f(1,3),所以a2=eq \f(2,2-a1)=eq \f(6,5),a3=eq \f(2,2-a2)=eq \f(5,2),a4=eq \f(2,2-a3)=-4,a5=eq \f(2,2-a4)=eq \f(1,3)=a1,可知数列{an}是周期为4的周期数列,所以S201=50(a1+a2+a3+a4)+a1=50×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)+\f(6,5)+\f(5,2)-4))+eq \f(1,3)=2.
解析:设该设备第n年的运营费用为an万元,则数列{an}是以2为首项,2为公差的等差数列,所以an=2n,所以该设备使用n年的运营费用总和为Tn=eq \f(n(2+2n),2)=n2+n.设n年的盈利总额为Sn万元,则Sn=11n-(n2+n)-9=-n2+10n-9=-(n-5)2+16,所以当n=5时,盈利总额取得最大值为16万元.故选B.
解析:解法一:设等比数列{an}的公比为q,若q=1,则S6=6a1=3×2a1=3S2,与题意不符,所以q≠1;由S4=-5,S6=21S2可得,eq \f(a1(1-q4),1-q)=-5,eq \f(a1(1-q6),1-q)=21×eq \f(a1(1-q2),1-q) ①,由①可得,1+q2+q4=21,解得q2=4,所以S8=eq \f(a1(1-q8),1-q)=eq \f(a1(1-q4),1-q)×(1+q4)=-5×(1+16)=-85.故选C.
解法二:设等比数列{an}的公比为q,因为S4=-5,S6=21S2,所以q≠-1,否则S4=0,从而S2,S4-S2,S6-S4,S8-S6成等比数列,所以(-5-S2)2=S2(21S2+5),解得S2=-1或S2=eq \f(5,4).当S2=-1时,S2,S4-S2,S6-S4,S8-S6,即为-1,-4,-16,S8+21,易知S8+21=-64,即S8=-85;当S2=eq \f(5,4)时,S4=a1+a2+a3+a4=(a1+a2)(1+q2)=(1+q2)S2>0,与S4=-5矛盾,舍去.故选C.
7.数列{an}中,an=3n-7(n∈N*),数列{bn}满足b1=eq \f(1,3),bn-1=27bn(n≥2且n∈N*),若an+logkbn为常数,则满足条件的k值( )
A.唯一存在,且为eq \f(1,3)
B.唯一存在,且为3
C.存在且不唯一
D.不一定存在
解析:依题意,bn=b1·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,27)))
eq \s\up12(n-1)=eq \f(1,3)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))
eq \s\up12(3n-3)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))
eq \s\up12(3n-2),∴an+logkbn=3n-7+logkeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))
eq \s\up12(3n-2)=3n-7+(3n-2)logkeq \f(1,3)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3+3logk\f(1,3)))n-7-2logkeq \f(1,3).∵an+logkbn是常数,∴3+3logkeq \f(1,3)=0,即logk3=1,∴k=3.
解析:由题意,得S3=3a1+3d=-33,因为a1=-13,所以d=2.所以{an}的通项公式为an=-13+2(n-1)=2n-15,A正确;由于d=2>0,所以{an}为递增数列,B错误;通过计算可得,a8=1,a12=9,a48=81,其中aeq \o\al(2,12)=a8a48,C正确;因为{an}为递增数列,且a7=-1<0,a8=1>0,故Sn在n=7时取得最小值,S7=7a4=-49,D正确.故选ACD.
10.将n2个数排成n行n列的一个数阵,如图:该
数阵第一列的n个数从上到下构成以m为公差的等差数
列,每一行的n个数从左到右构成以m为公比的等比数
列(其中m>0).已知a11=2,a13=a61+1,记这n2个数
的和为S,则下列结论正确的是( )
A.m=3
B.a67=17×37
C.aij=(3i-1)×3j-1 D.S=eq \f(1,4)n(3n+1)(3n-1)
解析:由题意可得,a13=a11m2=2m2,a61=a11+5m=2+5m,所以2m2=2+5m+1,解得m=3或m=-eq \f(1,2)(舍去),所以A正确;又a67=a61m6=(2+5×3)×36=17×36,所以B不正确;又aij=ai1mj-1=[a11+(i-1)×m]×mj-1=[2+(i-1)×3]×3j-1=(3i-1)×3j-1,所以C正确;这n2个数的和S=(a11+a12+…+a1n)+(a21+a22+…+a2n)+…+(an1+an2+…+ann)=eq \f(a11(1-3n),1-3)+eq \f(a21(1-3n),1-3)+…+eq \f(an1(1-3n),1-3)=eq \f(1,2)(3n-1)·eq \f((2+3n-1)n,2)=eq \f(1,4)n(3n+1)(3n-1),所以D正确.故选ACD.
11.正项数列{an}满足a1=10,an+1=aeq \o\al(2,n),数列{bn}满足则( )
A.an=102n-1
B.b2n=b2n-1
C.{an}的前n项积为102n-1
D.{bn}的前2n项积为102(2n+3)
解析:因为a1=10,an+1=aeq \o\al(2,n),所以a2=aeq \o\al(2,1)=102,a3=aeq \o\al(2,2)=(102)2=102×2=1022,a4=aeq \o\al(2,3)=(102×2)2=102×2×2=1023,可猜想an=102n-1.当n=1时,an=102n-1成立,假设n=k(k≥1,k∈N*)时ak=102k-1,所以ak+1=aeq \o\al(2,k)=(102k-1)2=102k-1×2=102k也成立,所以an=102n-1,故A正确;因为所以b2n==an=102n-1,b2n-1==an=102n-1,故b2n=b2n-1,故B正确;a1·a2·a3·…·an=1020·1021·1022·…·
102n-1=1020+21+22+…+2n-1,其中20+21+22+…+2n-1=eq \f(1×(1-2n),1-2)=2n-1,
所以a1·a2·a3·…·an=102n-1,故C正确;b1·b2·b3·b4·b5·b6·…·b2n-1·b2n=(b1·b2)·(b3·b4)·(b5·b6)·…·(b2n-1·b2n)=(1020)2·(1021)2·(1022)2·…·
(102n-1)2=(1020+21+22+…+2n-1)2=(102n-1)2=102(2n-1),故D错误.故选ABC.
解析:根据题意,数列{an}的通项公式可以为an=eq \f(1,n+1),为无穷数列,每一项都是正数,且0<an<1.
eq \f(1,n+1)(答案不唯一)
14.已知数列{an}中,a1=1,an=2,n-1)eq \r(a+1)
(n≥2),则数列{an}的通项公式为 ;若eq \f(1,a1+a2)+eq \f(1,a2+a3)+…+eq \f(1,an+an+1)<10,则n的最大值为 .
解析:∵a1=1,an=2,n-1)eq \r(a+1)
(n≥2),∴aeq \o\al(2,n)-aeq \o\al(2,n-1)=1.∴数列{aeq \o\al(2,n)}为等差数列,首项为1,公差为1.∴aeq \o\al(2,n)=1+(n-1)=n.又an>0,∴数列{an}的通项公式为an=eq \r(n).又eq \f(1,an+an+1)=eq \f(1,\r(n)+\r(n+1))=eq \r(n+1)-eq \r(n),∴eq \f(1,a1+a2)+eq \f(1,a2+a3)+…+eq \f(1,an+an+1)=eq \r(2)-1+eq \r(3)-eq \r(2)+…+eq \r(n+1)-eq \r(n)=eq \r(n+1)-1<10.∴eq \r(n+1)<11,解得n<120,∴n的最大值为119.
an=eq \r(n)
解:当选①a3=-1时,根据题意得a5-a3=2d,
即1-(-1)=2d,解得d=1.
(1)an=a5+(n-5)d=1+(n-5)×1=n-4.
(2)因为a1=a3-2d=-3,
所以Sn=na1+eq \f(n(n-1)d,2)=n×(-3)+eq \f(n(n-1),2)×1
=eq \f(n2-7n,2),
所以当n=3或4时,Sn取得最小值,为-6.
当选②d=2时,根据题意得a1=a5-4d=1-4×2=-7.
(1)an=a1+(n-1)d=-7+(n-1)×2=2n-9.
(2)Sn=na1+eq \f(n(n-1)d,2)=n×(-7)+eq \f(n(n-1)×2,2)=n2-8n,
所以当n=4时,Sn取得最小值,为-16.
当选③d=-2时,
根据题意得a1=a5-4d=1-4×(-2)=9.
(1)an=a1+(n-1)d=9+(n-1)×(-2)=-2n+11.
(2)Sn=na1+eq \f(n(n-1)d,2)=n×9+eq \f(n(n-1),2)×(-2)=-n2+10n,无最小值,所以条件③不符合题意.
(本题可以选择条件①或②并进行作答)
16.(本小题满分15分)记Sn为数列{an}的前n项和,已知a1=1,eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Sn,an)))是公差为eq \f(1,3)的等差数列.
(1)求{an}的通项公式;
(2)证明:eq \f(1,a1)+eq \f(1,a2)+…+eq \f(1,an)<2.
解:(1)因为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Sn,an)))是首项为1,公差为eq \f(1,3)的等差数列,
所以eq \f(Sn,an)=1+eq \f(1,3)(n-1)=eq \f(n+2,3),
故Sn=eq \f(n+2,3)an. ①
当n≥2时,Sn-1=eq \f(n+1,3)an-1. ②
由①-②可知an=eq \f(n+2,3)an-eq \f(n+1,3)an-1,
所以(n-1)an=(n+1)an-1,即eq \f(an,an-1)=eq \f(n+1,n-1).
所以eq \f(a2,a1)×eq \f(a3,a2)×…×eq \f(an-1,an-2)×eq \f(an,an-1)=eq \f(3,1)×eq \f(4,2)×eq \f(5,3)×…×eq \f(n,n-2)×eq \f(n+1,n-1)=eq \f(n(n+1),2)(n≥2),
所以an=eq \f(n(n+1),2)(n≥2),
又a1=1也满足上式,
所以an=eq \f(n(n+1),2)(n∈N*).
(2)证明:因为eq \f(1,an)=eq \f(2,n(n+1))=eq \f(2,n)-eq \f(2,n+1),
所以eq \f(1,a1)+eq \f(1,a2)+…+eq \f(1,an)=eq \f(2,1)-eq \f(2,2)+eq \f(2,2)-eq \f(2,3)+…+eq \f(2,n)-eq \f(2,n+1)=2-eq \f(2,n+1)<2.
17.(本小题满分15分)森林资源是全人类共有的宝贵财富,其在改善环境,保护生态可持续发展方面发挥了重要的作用.为了增加森林蓄积量,A地林业管理部门着手制定本地的森林蓄积量规划.经统计,A地2023年底的森林蓄积量为120万立方米,森林每年以25%的增长率自然生长,而为了保证森林通风和发展经济的需要,每年冬天都要砍伐掉t(10<t<30)万立方米的森林.设an为自2024年开始,第n年末的森林蓄积量(例如a1=150-t).
(1)试写出数列{an}的一个递推公式;
(2)设bn=an-4t(n∈N,n≥1),证明:数列{bn}是等比数列;
(3)若到2033年底,A地要实现“森林蓄积量要超过640万立方米”这一目标,那么每年的砍伐量t最大是多少万立方米?(精确到1万立方米)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(参考数据:\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,4)))\s\up12(8)≈5.96,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,4)))\s\up12(9)≈7.45,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,4)))\s\up12(10)≈9.31))
解:(1)由题意,得a1=120×(1+25%)-t=150-t,
an+1=an(1+25%)-t=eq \f(5,4)an-t.
(2)证明:因为an+1=eq \f(5,4)an-t,
故an+1-4t=eq \f(5,4)(an-4t),
当n=1时,b1=a1-4t=150-t-4t=150-5t≠0,
所以an-4t≠0,
即eq \f(an+1-4t,an-4t)=eq \f(5,4),
故数列{bn}是以150-5t为首项,eq \f(5,4)为公比的等比数列.
(3)由(2)知{an-4t}是以150-5t为首项,eq \f(5,4)为公比的等比数列,故其通项公式为an-4t=(150-5t)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,4)))
eq \s\up12(n-1),
所以an=4t+(150-5t)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,4)))
eq \s\up12(n-1).
2033年底的森林蓄积量为数列{an}的第10项,
a10=4t+(150-5t)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,4)))
eq \s\up12(9).
由题意,森林蓄积量到2033年底要超过640万立方米,
所以a10>640,即4t+(150-5t)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,4)))
eq \s\up12(9)>640,
即4t+(150-5t)×7.45=4t+1117.5-37.25t>640,
解得t<14.36.
所以每年的砍伐量t最大为14万立方米.
18.(本小题满分17分)在等比数列{an}中,a1=2,a3,a2+a4,a5成等差数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若数列{bn}满足b1+eq \f(b2,2)+…+eq \f(bn,n)=an(n∈N*),{bn}的前n项和为Sn,求使Sn-nan+6≥0成立的正整数n的最大值.
(2)由题意,得b1+eq \f(b2,2)+…+eq \f(bn,n)=an,①
b1+eq \f(b2,2)+…+eq \f(bn-1,n-1)=an-1(n≥2),②
①-②得eq \f(bn,n)=an-an-1=2n-2n-1=2n-1,
∴bn=n×2n-1(n≥2).
当n=1时,b1=a1=2不符合上式.
∴bn=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2,n=1,,n×2n-1,n≥2,))
∴当n≥2时,Sn=2+2×2+3×22+…+n×2n-1,③
2Sn=2×2+2×22+3×23+…+n×2n,④
③-④得-Sn=2+22+23+…+2n-1-n×2n=eq \f(2(1-2n-1),1-2)-n×2n=2n-2-n×2n,∴Sn=(n-1)2n+2.
当n=1时,S1=b1=2,符合上式,∴Sn=(n-1)2n+2(n∈N*).
Sn-nan+6=(n-1)2n+2-n×2n+6=-2n+8,
∴-2n+8≥0,即2n≤8,∴n≤3,
∴n的最大值为3.
19.(本小题满分17分)已知数列{an}是公差为正数的等差数列,其前n项和为Sn,且a2a3=15,S4=16.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)数列{bn}满足b1=a1,bn+1-bn=eq \f(1,anan+1).
①求数列{bn}的通项公式;
②是否存在正整数m,p(m≠p),使得b2,bm,bp成等差数列?若存在,求出m,p的值;若不存在,请说明理由.
解:(1)设数列{an}的公差为d,则d>0.
由a2a3=15,S4=16,
得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1((a1+d)(a1+2d)=15,,4a1+6d=16,))
解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=1,,d=2))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=7,,d=-2))(舍去),
所以an=2n-1.
(2)①因为b1=a1,bn+1-bn=eq \f(1,anan+1),
所以b1=a1=1,
bn+1-bn=eq \f(1,anan+1)=eq \f(1,(2n-1)(2n+1))
=eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2n-1)-\f(1,2n+1))),
于是b2-b1=eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,3))),
b3-b2=eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)-\f(1,5))),…
bn-bn-1=eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2n-3)-\f(1,2n-1))),n≥2,
累加,得bn-b1=eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,2n-1)))=eq \f(n-1,2n-1),n≥2,
所以bn=b1+eq \f(n-1,2n-1)=1+eq \f(n-1,2n-1)=eq \f(3n-2,2n-1),n≥2.
b1=1也符合上式,故bn=eq \f(3n-2,2n-1),n∈N*.
②假设存在正整数m,p(m≠p),使得b2,bm,bp成等差数列,则b2+bp=2bm.
又b2=eq \f(4,3),bp=eq \f(3p-2,2p-1)=eq \f(3,2)-eq \f(1,4p-2),bm=eq \f(3,2)-eq \f(1,4m-2),
所以eq \f(4,3)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)-\f(1,4p-2)))=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)-\f(1,4m-2))),
即eq \f(1,2m-1)=eq \f(1,6)+eq \f(1,4p-2),
化简得2m=eq \f(7p-2,p+1)=7-eq \f(9,p+1).
当p+1=3,即p=2时,m=2(舍去);
当p+1=9,即p=8时,m=3,符合题意.
所以存在正整数m=3,p=8,使得b2,bm,bp成等差数列.
$$