内容正文:
2024-2025学年第二学期高二年级数学学科期中考试试卷
命题人:韩旭 审核人:席立红
考生须知:
1.本试卷分为试题、答题卡两部分.满分150分,考试时间120分钟.
2.认真填写所在班级、姓名、教育ID.准确粘贴条形码.
3.考生务必将答案答在答题卡上,在试卷上作答无效.
一、单选题:本题共10小题,每小题4分,共40分.
1. 如图所示,从甲地到乙地有条公路可走,从乙地到丙地有条公路可走,从甲地不经过乙地到丙地有条水路可走.则从甲地经过乙地到丙地和从甲地到丙地的走法种数分别为( )
A. , B. , C. , D. ,
【答案】A
【解析】
【分析】根据分步乘法计数原理和分类加法计数原理可得结果.
【详解】根据分步乘法计数原理,可知从甲地经过乙地到丙地的走法种数为,
又从甲地不经过乙地到丙地有条水路可走,由分类加法计数原理,可得从甲地到丙地的走法种数为.
故选:A.
2. 某物体做自由落体运动的位移,,若,则是该物体( )
A. 从1s到这段时间的平均速度 B. 从0s到1s这段时间的平均速度
C. 在t=1s这一时刻的瞬时速度 D. 在这一时刻的瞬时速度
【答案】A
【解析】
【分析】根据某段时间内物体的平均速度的定义,结合条件可得出答案.
【详解】由表示从1s到这段时间内物体的位移.
为从1s到这段时间的增加量
所以表示从1s到这段时间的平均速度
故选:A
3. 函数的导数为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】利用简单复合函数的求导公式进行求解
【详解】,
故选:C
4. 某大学四名学生利用暑假到学校的实践基地进行实习,每人从甲、乙、丙三个基地中任选一个,若不考虑其他条件,则不同的选法有( )
A. 9种 B. 13种 C. 64种 D. 81种
【答案】D
【解析】
【分析】根据每名大学生都有3种选择,利用分步计数原理求解.
【详解】解:因为每名大学生都有3种选择,
所以共有种选法.
故选:D
5. 已知函数,则的值为( )
A. 0 B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】由基本函数的求导公式以及求导法则求导,即可代入求值.
【详解】,所以,
故选:B
6. 已知函数在处可导,是函数在点处取得极值的( )
A. 充分不必要条件 B. 必要不充分条件
C. 充要条件 D. 既不充分也不必要条件
【答案】B
【解析】
【分析】函数在点处取得极值的充要条件是:且在点附近的左右两侧异号,由此结合充分、必要、充要条件的判断,即可得到答案.
【详解】函数在处可导,推不出函数在点处取得极值;
反之,函数在点处取极值,必有.
故是函数在点处取得极值的必要不充分条件.
故选:B.
7. 曲线在处的切线如图所示,则( )
A. 0 B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
由图示求出直线方程,然后求出,,即可求解.
【详解】由直线经过,,可求出直线方程为:
∵在处的切线
∴,
∴
故选:C
【点睛】用导数求切线方程常见类型:
(1)在出的切线:为切点,直接写出切线方程:;
(2)过出的切线:不是切点,先设切点,联立方程组,求出切点坐标 ,再写出切线方程:.
8. 为评估某种治疗肺炎药物的疗效,有关部门对该药物在人体血管中的药物浓度进行测量.设该药物在人体血管中药物浓度与时间的关系为.甲、乙两人服用该药物后,血管中药物浓度随时间变化的关系如下图所示.
给出下列四个结论:
① 在时刻,甲、乙两人血管中的药物浓度相同;
② 在时刻,甲、乙血管中药物浓度的瞬时变化率相同;
③ 在这个时间段内,甲、乙两人血管中药物浓度的平均变化率相同;
④ 在两个时间段内,甲血管中药物浓度的平均变化率相同.
其中所有正确结论的序号是( )
A. ①② B. ①③④ C. ②③ D. ①③
【答案】D
【解析】
【分析】理解瞬时变化率和平均变化率的概念,结合导数的几何意义可知,瞬时变化率是在此点处切线的斜率,平均变化率是,再结合图象,逐一判断选项即可.
【详解】解:对于①,在时刻,两图象相交,说明甲、乙两人血管中的药物浓度相同,即①正确;
对于②,在时刻,两图象的切线斜率不相等,即两人的不相等,说明甲、乙两人血管中药物浓度的瞬时变化率不相同,即②错误;
对于③,由平均变化率公式知,甲、乙两人在,内,血管中药物浓度的平均变化率均为,即③正确;
对于④,在,和,两个时间段内,甲血管中药物浓度的平均变化率分别为和,显然不相同,即④错误.
故正确的只有①③;
故选:D.
9. 曲线上的点到直线的最短距离是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
根据题意,求出直线的斜率,再利用导数求出曲线与直线平行的切线的切点,求出切点到直线的距离即可.
【详解】解:因为直线的斜率为2,
所以令,解得,
把代入曲线方程得:,
即曲线过的切线斜率为2,
则到直线的距离,
即曲线上的点到直线的最短距离是.
故选:C.
【点睛】本题考查了导数的几何意义和点到直线的距离公式的应用问题,属于基础题.
10. 已知函数,有如下3个结论:
①当时,在区间上单调递减;
②当时,有两个极值点;
③当时,有最大值.
其中,正确结论的个数是( )
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
【答案】C
【解析】
【分析】①求出函数的导数,根据已知求得,即可求得说法正确;
②根据已知将问题转化为两个函数与的图象交点问题,作出图象,求得两个图象有两个交点,从而求得有两个极值点,则说法正确;
③结合图象,时,可求得,则单增无最大值,故说法错误.
【详解】,,
对于①,因为,所以,
当时,,则在区间上单调递减,所以①正确.
对于②,令,得,令,,
当,则,当,则,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,所以当,,
又当趋近于时,趋近于,,当趋近于时,趋近于0,
所以可作出函数的大致图象如图所示,
由图可知,当时,直线与的图象有两个交点,
即方程有两个不等实根,
当或时,, 当时,,
则在和上单调递增,在上单调递减,
所以是函数的极大值点,是函数的极小值点,
故有两个极值点,所以②正确.
对于③,当时,,即恒成立,则函数在上单调递增,
所以函数无最大值,所以③错误.
则说法正确的个数为,
故选:C.
【点睛】关键点点睛:本题②的关键在于求导后分离参数,再次构造函数求导分析单调性和最值.
二、填空题:本题共5小题,每小题5分,共25分.
11. 若,则________.
【答案】
【解析】
【分析】利用排列数公式、组合数公式计算可得答案.
【详解】若,则,
解得,或舍去.
故答案为:.
12. 的展开式中的常数项为____________.(用数字作答)
【答案】
【解析】
【分析】写出二项展开式的通项,由的指数为0求得值,则答案可求.
【详解】解:由.
令,得.
所以,展开式中常数项为.
故答案为:
13. 在复平面内,复数,则的虚部是__________.
【答案】
【解析】
【分析】根据复数的除法运算先求出复数,根据复数的代数表示即可求解.
【详解】,
所以虚部是.
故答案为:.
14. 将A,B,C,D,E,F六个字母排成一排,且A,B均在C的同侧,则不同的排法共有___________种(用数字作答)
【答案】480
【解析】
【详解】按C的位置分类,在左1,左2,左3,或者在右1,右2,右3,
因为左右是对称的,所以只看左的情况最后乘以2即可.
当C在左边第1个位置时,有A,
当C在左边第2个位置时AA,
当C在左边第3个位置时,有AA+AA,
共为240种,乘以2,得480.则不同的排法共有 480种.
故答案为480.
15. 共享单车已经逐渐成为人们在日常生活中必不可少的交通工具.通过调查发现人们在单车选择时,可以使用“竞争函数”进行近似估计,其解析式为(其中参数a表示市场外部性强度,a越大表示外部性越强).给出下列四个结论:
①过定点;
②在上单调递增;
③关于对称;
④取定x,外部性强度a越大,越小.
其中所有正确结论的序号是___________.
【答案】①②
【解析】
【分析】对于①令即可求得定点可判断①的正误;对于②对求导,判断导函数在时的正负即可判断②的正误;对于③由②即可判断正误;对于④以为自变量构造新函数,求导,判断单调性即可判断正误.
【详解】对于①,在中,令,则,过定点,故①正确;
对于②,,当,,则为单调递增,故②正确;
对于③,由②知为单调递增,故不存在对称性,故③错误;
对于④,以为自变量,设为,则,
,故,的正负取决于,
当,即时,,随着的增大,减小;
当,即时,,随着的增大,增大,故④错误.
故答案为:①②.
三、解答题:本题共6小题,共85分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.
16. 有3名男生,4名女生,在下列不同要求下,求不同的排列方法总数.
(1)全体排成一行,其中男生必须排在一起;
(2)全体排成一行,男、女各不相邻;
(3)全体排成一行,其中甲不在最左边,乙不在最右边;
(4)全体排成一行,其中甲、乙、丙三人从左至右的顺序不变.
【答案】(1)720;(2)144;(3)3720;(4)840.
【解析】
【详解】分析:(1)相邻问题用捆绑法,即将男生看成一个整体,进行全排列 (2)不相邻问题用插空法:先排好男生,然后将女生插入其中的四个空位,(3)特殊位置先排列,分情况讨论,最后用加法原理求排列数,(4)定序排列.先求全排列,再除以顺序数即可.
详解:
(1)捆绑法. 将男生看成一个整体,进行全排列 再与其他元素进行全排列. 共有种.
(2)插空法. 先排好男生,然后将女生插入其中的四个空位,共有种.
(3)位置分析法. 先排最右边,除去甲外,有种,余下的6个位置全排有种,但应剔除乙在最右边的排法数种.则符合条件的排法共有种.
(4)定序排列. 第一步,设固定甲、乙、丙从左至右顺序的排列总数为N,第二步,对甲、乙、丙进行全排列,则为七个人的全排列,因此, ∴种.
点睛:求解排列、组合问题常用的解题方法:
(1)元素相邻的排列问题——“捆邦法”;(2)元素相间的排列问题——“插空法”;(3)元素有顺序限制的排列问题——“除序法”;(4)带有“含”与“不含”“至多”“至少”的排列组合问题——间接法.
17. 已知函数
(1)当时,求曲线在点处曲线的切线方程;
(2)求函数的单调区间.
【答案】(1)
(2)
当时,在上单调递增,
当时,在单调递增,单调递减.
【解析】
【分析】(1)利用导数的几何意义求解;(2)利用导函数研究函数的单调性.
【小问1详解】
当时,,定义域为,
,所以切点为,
又因为,所以,即切线的斜率等于2,
根据点斜式得,整理得.
【小问2详解】
,
当时,恒成立,所以在上单调递增,
当时,令即解得,
令即解得,
所以在单调递增,单调递减.
综上,
当时,在上单调递增,
当时,在单调递增,单调递减.
18. 如图,在多面体ABCDEF中,梯形ADEF与平行四边形ABCD所在平面互相垂直,.
(1)求证:BF∥平面CDE;
(2)求二面角的余弦值;
(3)判断线段BE上是否存在点Q,使得平面CDQ⊥平面BEF?若存在,求出的值,若不存在,说明理由.
【答案】(1)详见解析
(2)
(3)存在点;
【解析】
【分析】(1)根据线面平行的判断定理,作辅助线,转化为证明线线平行;
(2)证得,,两两垂直,从而建立以D点为原点的空间直角坐标系,求得平面和平面的一个法向量,根据法向量的夹角求得二面角的余弦值;
(3)设,求得平面的法向量为,若平面平面,则,从而解得的值,找到Q点的位置.
【小问1详解】
取的中点,连结,,
因为,所以,且,
所以四边形是平行四边形,所以,且,
又因为,且,所以,,
所以四边形是平行四边形,所以,
因为平面,平面,
所以平面;
【小问2详解】
因为平面平面,平面平面,,
所以平面,平面,则,故,,两两垂直,所以以,,所在的直线分别为轴、轴和轴,如图建立空间直角坐标系,
则,,,,,,
所以,,为平面的一个法向量.
设平面的一个法向量为,
由,,得,
令,得.
所以.
如图可得二面角为锐角,
所以二面角的余弦值为.
【小问3详解】
结论:线段上存在点,使得平面平面.
证明如下:
设,
所以.
设平面的法向量为,又因为,
所以,,即,
若平面平面,则,即,
解得.所以线段上存在点,使得平面平面,
且此时.
19. 设椭圆的右焦点为,过的直线与交于两点,点的坐标为.
(1)当与轴垂直时,求直线的方程;
(2)设为坐标原点,证明:.
【答案】(1)的方程为或;(2)证明见解析.
【解析】
【分析】(1)根据与轴垂直,且过点,求得直线的方程为,代入椭圆方程求得点的坐标为或,利用两点式求得直线的方程;
(2)方法一:分直线与轴重合、与轴垂直、与轴不重合也不垂直三种情况证明,特殊情况比较简单,也比较直观,对于一般情况将角相等通过直线的斜率的关系来体现,从而证得结果.
【详解】(1)由已知得,的方程为.
由已知可得,点的坐标为或.
所以的方程为或.
(2)[方法一]:【通性通法】分类+常规联立
当与轴重合时,.
当与轴垂直时,为的垂直平分线,所以.
当与轴不重合也不垂直时,设的方程为,,
则,直线、的斜率之和为.
由得.
将代入得.
所以,.
则.
从而,故、的倾斜角互补,所以.
综上,.
[方法二]:角平分线定义的应用
当直线l与x轴重合或垂直时,显然有.当直线l与x轴不垂直也不重合时,设直线l的方程为,交椭圆于,.
由得.
由韦达定理得.
点A关于x轴的对称点,则直线的方程为.
令,,则直线过点M,.
[方法三]:直线参数方程的应用
设直线l的参数方程为(t为参数).(*)
将(*)式代入椭圆方程中,整理得.
则,.
又,则
,
即.所以.
[方法四]:【最优解】椭圆第二定义的应用
当直线l与x轴重合时,.
当直线l与x轴不重合时,如图,过点A,B分别作准线的垂线,垂足分别为C,D,则有轴.
由椭圆的第二定义,有,,得,即.
由轴,有,即,于是,且.可得,即有.
[方法五]:角平分线定理逆定理+极坐标方程的应用
椭圆以右焦点为极点,x轴正方向为极轴,得.
设.
.
所以,.
由角平分线定理的逆定理可知,命题得证.
[方法六]:角平分线定理的逆定理的应用
设点O(也可选点F)到直线的距离分别为,根据角平分线定理的逆定理,要证,只需证.
当直线l的斜率为0时,易得.
当直线l的斜率不为0时,设直线l的方程为:.由方程组得恒成立,..
直线的方程为:.
因为点A在直线l上,所以,故.
同理,..
因为,所以,即.
综上,.
[方法七]:【通性通法】分类+常规联立
当直线l与x轴重合或垂直时,显然有.
当直线l与x轴不垂直也不重合时,设直线l的方程为,交椭圆于,.
由得.
由韦达定理得.
所以,
故、的倾斜角互补,所以.
[方法八]:定比点差法
设,,
所以,
由作差可得,,所以,
,又,所以,,
故,、的倾斜角互补,所以.
当时,与轴垂直,为的垂直平分线,所以.
故.
【整体点评】(2)方法一:通过分类以及常规联立,把角相等转化为斜率和为零,再通过韦达定理即可实现,是解决该类问题的通性通法;
方法二:根据角平分线的定义可知,利用点关于轴的对称点在直线上,证直线过点即可;
方法三:利用直线的参数方程证明斜率互为相反数;
方法四:根据点M是椭圆的右准线与x轴的交点,用椭圆的第二定义结合平面几何知识证明,运算量极小,是该题的最优解;
方法五:利用椭圆的极坐标方程以及角平分线定理的逆定理的应用,也是不错的方法选择;
方法六:类比方法五,角平分线定理的逆定理的应用;
方法七:常规联立,同方法一,只是设直线的方程形式不一样;
方法八:定比点差法的应用.
20. 已知函数,,其中.
(1)当时,求的单调区间;
(2)若存在,使得不等式成立,求的取值范围.
【答案】(1)见解析;(2).
【解析】
【分析】(1)求出函数的定义域和导数,由得出和,然后对和的大小关系进行分类讨论,分析导数符号,可得出函数的单调增区间和减区间;
(2)由,得出,得出,构造函数,将问题转化为,其中,然后利用导数求出函数在区间上的最小值,可得出实数的取值范围.
【详解】(1)函数的定义域为,
.
当时,令,可得或.
①当时,即当时,对任意的,,
此时,函数的单调递增区间为;
②当时,即当时,
令,得或;令,得.
此时,函数的单调递增区间为和,单调递减区间为;
③当时,即当时,
令,得或;令,得.
此时,函数的单调递增区间为和,单调递减区间为;
(2)由题意,可得,可得,其中.
构造函数,,则.
,令,得.
当时,;当时,.
所以,函数在或处取得最小值,
,,则,,.
因此,实数的取值范围是.
【点睛】本题考查函数单调区间的求解,同时也考查了利用导数研究函数不等式成立问题,在求解时充分利用参变量分离法求解,可简化分类讨论,考查分类讨论数学思想的应用,属于中等题.
21. 已知数列,从中选取第项、第项、…、第项,若,则称新数列为的长度为的递增子列.规定:数列的任意一项都是的长度为1的递增子列.
(Ⅰ)写出数列1,8,3,7,5,6,9的一个长度为4的递增子列;
(Ⅱ)已知数列的长度为的递增子列的末项的最小值为,长度为的递增子列的末项的最小值为.若,求证: ;
(Ⅲ)设无穷数列的各项均为正整数,且任意两项均不相等.若的长度为的递增子列末项的最小值为,且长度为末项为的递增子列恰有个,求数列的通项公式.
【答案】(Ⅰ) 1,3,5,6;(Ⅱ)见解析;(Ⅲ)见解析.
【解析】
【分析】(Ⅰ)由题意结合新定义的知识给出一个满足题意的递增子列即可;
(Ⅱ)利用数列的性质和递增子列的定义证明题中的结论即可;
(Ⅲ)观察所要求解数列的特征给出一个满足题意的通项公式,然后证明通项公式满足题中所有的条件即可.
【详解】(Ⅰ)满足题意的一个长度为4的递增子列为:1,3,5,6.
(Ⅱ)对于每一个长度为的递增子列,都能从其中找到若干个长度为的递增子列,此时,
设所有长度为的子列的末项分别为:,
所有长度为的子列的末项分别为:,
则,
注意到长度为的子列可能无法进一步找到长度为的子列,
故,
据此可得:.
(Ⅲ)满足题意的一个数列的通项公式可以是,
下面说明此数列满足题意.
很明显数列为无穷数列,且各项均为正整数,任意两项均不相等.
长度为的递增子列末项的最小值为2s-1,
下面用数学归纳法证明长度为s末项为2s-1的递增子列恰有个:
当时命题显然成立,
假设当时命题成立,即长度为k末项为2k-1的递增子列恰有个,
则当时,对于时得到的每一个子列,
可构造:和两个满足题意的递增子列,
则长度为k+1末项为2k+1的递增子列恰有个,
综上可得,数列是一个满足题意的数列的通项公式.
注:当时,所有满足题意的数列为:,
当时,数列对应的两个递增子列为:和.
【点睛】“新定义”主要是指即时定义新概念、新公式、新定理、新法则、新运算五种,然后根据此新定义去解决问题,有时还需要用类比的方法去理解新的定义,这样有助于对新定义的透彻理解.但是,透过现象看本质,它们考查的还是基础数学知识,所以说“新题”不一定是“难题”,掌握好三基,以不变应万变才是制胜法宝.
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2024-2025学年第二学期高二年级数学学科期中考试试卷
命题人:韩旭 审核人:席立红
考生须知:
1.本试卷分为试题、答题卡两部分.满分150分,考试时间120分钟.
2.认真填写所在班级、姓名、教育ID.准确粘贴条形码.
3.考生务必将答案答在答题卡上,在试卷上作答无效.
一、单选题:本题共10小题,每小题4分,共40分.
1. 如图所示,从甲地到乙地有条公路可走,从乙地到丙地有条公路可走,从甲地不经过乙地到丙地有条水路可走.则从甲地经过乙地到丙地和从甲地到丙地的走法种数分别为( )
A. , B. , C. , D. ,
2. 某物体做自由落体运动的位移,,若,则是该物体( )
A. 从1s到这段时间的平均速度 B. 从0s到1s这段时间的平均速度
C. 在t=1s这一时刻的瞬时速度 D. 在这一时刻的瞬时速度
3. 函数的导数为( )
A. B. C. D.
4. 某大学四名学生利用暑假到学校的实践基地进行实习,每人从甲、乙、丙三个基地中任选一个,若不考虑其他条件,则不同的选法有( )
A. 9种 B. 13种 C. 64种 D. 81种
5. 已知函数,则的值为( )
A. 0 B. C. D.
6. 已知函数在处可导,是函数在点处取得极值的( )
A. 充分不必要条件 B. 必要不充分条件
C. 充要条件 D. 既不充分也不必要条件
7. 曲线在处的切线如图所示,则( )
A. 0 B. C. D.
8. 为评估某种治疗肺炎药物的疗效,有关部门对该药物在人体血管中的药物浓度进行测量.设该药物在人体血管中药物浓度与时间的关系为.甲、乙两人服用该药物后,血管中药物浓度随时间变化的关系如下图所示.
给出下列四个结论:
① 在时刻,甲、乙两人血管中的药物浓度相同;
② 在时刻,甲、乙血管中药物浓度的瞬时变化率相同;
③ 在这个时间段内,甲、乙两人血管中药物浓度的平均变化率相同;
④ 在两个时间段内,甲血管中药物浓度的平均变化率相同.
其中所有正确结论的序号是( )
A. ①② B. ①③④ C. ②③ D. ①③
9. 曲线上的点到直线的最短距离是( )
A. B. C. D.
10. 已知函数,有如下3个结论:
①当时,在区间上单调递减;
②当时,有两个极值点;
③当时,有最大值.
其中,正确结论的个数是( )
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
二、填空题:本题共5小题,每小题5分,共25分.
11. 若,则________.
12. 的展开式中的常数项为____________.(用数字作答)
13. 在复平面内,复数,则的虚部是__________.
14. 将A,B,C,D,E,F六个字母排成一排,且A,B均在C的同侧,则不同的排法共有___________种(用数字作答)
15. 共享单车已经逐渐成为人们在日常生活中必不可少的交通工具.通过调查发现人们在单车选择时,可以使用“竞争函数”进行近似估计,其解析式为(其中参数a表示市场外部性强度,a越大表示外部性越强).给出下列四个结论:
①过定点;
②在上单调递增;
③关于对称;
④取定x,外部性强度a越大,越小.
其中所有正确结论的序号是___________.
三、解答题:本题共6小题,共85分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.
16. 有3名男生,4名女生,在下列不同要求下,求不同的排列方法总数.
(1)全体排成一行,其中男生必须排在一起;
(2)全体排成一行,男、女各不相邻;
(3)全体排成一行,其中甲不在最左边,乙不在最右边;
(4)全体排成一行,其中甲、乙、丙三人从左至右的顺序不变.
17. 已知函数
(1)当时,求曲线在点处曲线的切线方程;
(2)求函数的单调区间.
18. 如图,在多面体ABCDEF中,梯形ADEF与平行四边形ABCD所在平面互相垂直,.
(1)求证:BF∥平面CDE;
(2)求二面角的余弦值;
(3)判断线段BE上是否存在点Q,使得平面CDQ⊥平面BEF?若存在,求出的值,若不存在,说明理由.
19. 设椭圆的右焦点为,过的直线与交于两点,点的坐标为.
(1)当与轴垂直时,求直线的方程;
(2)设为坐标原点,证明:.
20. 已知函数,,其中.
(1)当时,求的单调区间;
(2)若存在,使得不等式成立,求的取值范围.
21. 已知数列,从中选取第项、第项、…、第项,若,则称新数列为的长度为的递增子列.规定:数列的任意一项都是的长度为1的递增子列.
(Ⅰ)写出数列1,8,3,7,5,6,9的一个长度为4的递增子列;
(Ⅱ)已知数列的长度为的递增子列的末项的最小值为,长度为的递增子列的末项的最小值为.若,求证: ;
(Ⅲ)设无穷数列的各项均为正整数,且任意两项均不相等.若的长度为的递增子列末项的最小值为,且长度为末项为的递增子列恰有个,求数列的通项公式.
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