第7章 第1讲 数列的概念与表示-【金版教程】2026年高考数学一轮复习创新方案课件PPT(提升版)
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教辅
内容正文:
第七章 数列
第1讲 数列的概念与表示
了解数列的概念和表示方法(列表、图象、通项公式),了解数列是一种特殊函数.
基础知识整合
核心考向突破
课时作业
目录
基础知识整合
1.数列的定义
按照____________排列的一列数称为数列,数列中的每一个数叫做这个数列的___.其中第1项也叫做首项.数列的一般形式是a1,a2,…,an,…,简记为_______.
确定的顺序
项
{an}
基础知识整合
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列表法 列表格表示n与an的对应关系
图象法 把点(n,an)画在平面直角坐标系中
公式法 通项公式 如果数列{an}的第n项an与它的_______之间的对应关系可以用一个式子来表示,那么这个式子叫做这个数列的通项公式
递推公式 如果一个数列的___________________________可以用一个式子表示,那么这个式子叫做这个数列的递推公式,知道了______和____________,就能求出这个数列的每一项
序号n
2.数列的表示方法
相邻两项或多项之间的关系
首项
递推公式
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有限
3.数列的分类
无限
>
<
基础知识整合
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a1+a2+…+an
S1
Sn-Sn-1
基础知识整合
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3.数列通项公式的注意点
(1)并不是所有的数列都有通项公式.
(2)同一个数列的通项公式在形式上未必唯一.
(3)对于一个数列,如果只知道它的前几项,而没有指出它的变化规律,是不能确定这个数列的.
基础知识整合
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1.在数列1,1,2,3,5,8,13,x,34,55,…中,x应取( )
A.19 B.20
C.21 D.22
解析:由题意,可以发现,从第3项起,每一项都是前面两项的和,∴x=8+13=21.故选C.
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5.已知an=n2+λn,且对任意的n∈N*,数列{an}是递增数列,则实数λ的取值范围是___________.
解析:由{an}是递增数列可知,an+1>an,即an+1-an=[(n+1)2+λ(n+1)]-(n2+λn)=2n+1+λ>0对任意的n∈N*恒成立,∴λ>-(2n+1)对任意的n∈N*恒成立,又当n∈N*时,-(2n+1)≤-3,故λ>-3.
(-3,+∞)
基础知识整合
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核心考向突破
考向一 利用an与Sn的关系求通项公式
核心考向突破
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核心考向突破
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1.已知Sn求an的一般步骤
(1)当n=1时,由a1=S1求a1的值;
(2)当n≥2时,由an=Sn-Sn-1,求得an的表达式;
(3)检验a1的值是否满足(2)中的表达式,若不满足,则分段表示an;
(4)写出an的完整表达式.
2.Sn与an关系问题的求解思路
(1)利用an=Sn-Sn-1(n≥2)转化为只含Sn,Sn-1的关系式,再求解;
(2)利用Sn-Sn-1=an(n≥2)转化为只含an,an-1的关系式,再求解.
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2.已知数列{an}的前n项和Sn=(-1)n+1·n,则a5+a6=________,an=__________________.
解析:a5+a6=S6-S4=(-6)-(-4)=-2.当n=1时,a1=S1=1;当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(-1)n+1·n-(-1)n·(n-1)=(-1)n+1·[n+(n-1)]=(-1)n+1·(2n-1),又a1也适合此式,所以an=(-1)n+1·(2n-1).
-2
(-1)n+1·(2n-1)
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考向二 由递推关系求数列的通项公式
角度1 累加法
(1)(2024·河北唐山二模)已知数列{an}满足an+1=an+a1+2n,a10=130,则a1=( )
A.1 B.2
C.3 D.4
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形如an+1=an+f(n)的递推关系式,可利用累加法求和,特别注意能消去多少项,保留多少项.
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(2025·山东青岛质检)已知数列{an}满足an+1=an+3n+2,且a1=2,则an=_________________.
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(2)(2024·四川泸州三模)已知Sn是数列{an}的前n项和,a1=1,nan+1=(n+2)Sn,则an=____________.
(n+1)·2n-2
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考向三 数列的性质
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利用递推公式探求数列的周期性的两种思想
(1)根据递推公式,写出数列的前n项直到出现周期情况后,利用an+T=an写出周期(n+T)-n=T.
(2)利用递推公式“逐级”递推,直到出现an+T=an,即得周期T=(n+T)-n.
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(2025·山东济宁模拟)已知数列{an}中,a1=2,a2=1,an+1=an-an-1(n≥2,n∈N*),则a2030=( )
A.-2 B.-1
C.1 D.2
解析:由a1=2,a2=1,an+1=an-an-1(n≥2,n∈N*),得a3=a2-a1=-1,a4=a3-a2=-2,a5=a4-a3=-1,a6=a5-a4=1,a7=a6-a5=2,a8=a7-a6=1,…,则数列{an}是以6为周期的周期数列,所以a2030=a338×6+2=a2=1.故选C.
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求数列的最大项与最小项的常用方法
(1)将数列视为函数f(x)当x∈N*时所对应的一列函数值,根据f(x)的类型作出相应的函数图象,或利用求函数最值的方法,求出f(x)的最值,进而求出数列的最大项或最小项.
(2)通过通项公式研究数列的增减性,确定最大项及最小项.
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2.(2024·河南开封二模)已知数列{an}的前n项和Sn=3n-1,则a5=( )
A.81 B.162
C.243 D.486
解析:数列{an}的前n项和Sn=3n-1,所以a5=S5-S4=35-34=162.故选B.
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三、填空题
12.已知数列{an}满足下列条件:
①是无穷数列;②是递减数列;③每一项都是正数.
写出一个符合条件的数列{an}的通项公式为an=_______________.
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13.已知数列{an}满足an+an+1=2n+1(n∈N*),a1=1,则数列{an}的通项公式为________.
an=n
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16.设数列{an}的前n项和为Sn.已知a1=a(a≠3),an+1=Sn+3n,n∈N*.
(1)设bn=Sn-3n,求数列{bn}的通项公式;
(2)若an+1≥an,n∈N*,求a的取值范围.
解:(1)依题意得Sn+1-Sn=an+1=Sn+3n,即Sn+1=2Sn+3n,
由此得Sn+1-3n+1=2(Sn-3n),即bn+1=2bn,
又b1=S1-3=a-3,
则数列{bn}是以a-3为首项,2为公比的等比数列,
因此数列{bn}的通项公式为bn=(a-3)2n-1,n∈N*.
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R
4.数列{an}的前n项和Sn与an的关系
(1)Sn的定义
把数列{an}从第1项起到第n项止的各项之和,称为数列{an}的前n项和,记作Sn,即Sn=___________________.
(2)an与Sn的关系
an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(___,n=1,,________,n≥2.))
1.在数列{an}中,若an最大,则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an≥an-1,,an≥an+1.))
若an最小,则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an≤an-1,,an≤an+1.))
2.数列与函数的关系
数列是一种特殊的函数,即数列是一个定义在非零自然数集或其子集上的函数,当自变量依次从小到大取值时所对应的一列函数值,就是数列.
2.(多选)(人教A选择性必修第二册4.1例2(2)改编)已知数列的前4项为2,0,2,0,则依此归纳该数列的通项可能是( )
A.an=(-1)n-1+1
B.an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2,n为奇数,,0,n为偶数))
C.an=2sineq \f(nπ,2)
D.an=cos(n-1)π+1
解析:对n=1,2,3,4进行验证,an=2sineq \f(nπ,2)不符合题意,其他均符合.故选ABD.
3.(人教B选择性必修第三册习题5-1B T6改编)若Sn为数列{an}的前n项和,且Sn=eq \f(n,n+1),则eq \f(1,a5)=( )
A.eq \f(5,6)
B.eq \f(6,5)
C.eq \f(1,30)
D.30
解析:∵当n≥2时,an=Sn-Sn-1=eq \f(n,n+1)-eq \f(n-1,n)=eq \f(1,n(n+1)),∴eq \f(1,a5)=5×(5+1)=30.故选D.
eq \f(n+1,n)
4.(人教A选择性必修第二册习题4.1 T2(4)改编)已知数列{an}满足a1=2,an=2-eq \f(1,an-1)(n≥2),则a5=________,猜想an=________.
解析:由题意知a2=2-eq \f(1,2)=eq \f(3,2),a3=2-eq \f(2,3)=eq \f(4,3),a4=2-eq \f(3,4)=eq \f(5,4),a5=2-eq \f(4,5)=eq \f(6,5),猜想an=eq \f(n+1,n).
eq \f(6,5)
(1)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,Sn=2an+1,则Sn=( )
A.2n-1
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))
eq \s\up12(n-1)
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(n-1)
D.eq \f(1,2n-1)
解析:由已知Sn=2an+1,得Sn=2(Sn+1-Sn),即2Sn+1=3Sn,则Sn+1=eq \f(3,2)Sn,而S1=a1=1,所以Sn=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))
eq \s\up12(n-1).故选B.
(2)已知数列{an}满足a1+2a2+3a3+…+nan=2n,则an=______________.
解析:当n=1时,a1=21=2;当n≥2时,由a1+2a2+3a3+…+nan=2n ①,得a1+2a2+3a3+…+(n-1)an-1=2n-1 ②,由①-②,得nan=2n-2n-1=2n-1,所以an=eq \f(2n-1,n).显然当n=1时不满足上式,所以an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2,n=1,,\f(2n-1,n),n≥2.))
1.(多选)设Sn是数列{an}的前n项和,且a1=-1,an+1=SnSn+1,则下列结论正确的是( )
A.an=eq \f(1,n(n-1))
B.an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-1,n=1,,\f(1,n(n-1)),n≥2))
C.Sn=-eq \f(1,n)
D.数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(1,Sn)))是等差数列
解析:∵an+1=SnSn+1,又an+1=Sn+1-Sn,∴Sn+1-Sn=SnSn+1,∴eq \f(1,Sn+1)-eq \f(1,Sn)=-1,∴eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(1,Sn)))是首项为eq \f(1,S1)=eq \f(1,a1)=-1,公差为d=-1的等差数列,∴eq \f(1,Sn)=-1+(n-1)×(-1)=-n,即Sn=-eq \f(1,n).又当n≥2时,an=Sn-Sn-1=-eq \f(1,n)+eq \f(1,n-1)=eq \f(1,n(n-1)),显然a1=-1不满足上式,故an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-1,n=1,,\f(1,n(n-1)),n≥2.))综上可知,B,C,D正确.故选BCD.
解析:由题意可得an+1-an=a1+2n,则可得a2-a1=a1+2,a3-a2=a1+4,…,a10-a9=a1+18,将以上等式左右两边分别相加,得a10-a1=9a1+eq \f(9×(2+18),2)=9a1+90,即a10=10a1+90,又a10=130,所以a1=4.故选D.
(2)(2025·四川绵阳诊断考试)在数列{an}中,a1=3,且an=an-1+lg eq \f(n,n-1)(n≥2),则a100=________.
解析:a2=a1+lg 2,a3=a2+lg eq \f(3,2),a4=a3+lg eq \f(4,3),…,a100=a99+lg eq \f(100,99),各式累加得a100=a1+lg 2+lg eq \f(3,2)+lg eq \f(4,3)+…+lg eq \f(100,99)=3+lg 100=5.
解析:因为an+1=an+3n+2,所以an+1-an=3n+2,所以当n≥2时,a2-a1=3×1+2,a3-a2=3×2+2,…,an-an-1=3×(n-1)+2,以上各式相加,得an-a1=3×[1+2+…+(n-1)]+2(n-1)=3×eq \f((n-1)n,2)+2(n-1)=eq \f(3,2)n2+eq \f(n,2)-2,即an=eq \f(3,2)n2+eq \f(n,2)-2+a1=eq \f(3,2)n2+eq \f(n,2).当n=1时,a1=2满足上式,所以an=eq \f(3,2)n2+eq \f(n,2)(n∈N*).
eq \f(3,2)n2+eq \f(n,2)(n∈N*)
角度2 累乘法
(1)(2025·湖南永州模拟)已知a1=2,an=n(an+1-an),则数列{an}的通项公式是an=( )
A.n
B.n+1
C.2n
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n+1,n)))
eq \s\up12(n)
解析:由an=n(an+1-an),得(n+1)an=nan+1,即eq \f(an+1,an)=eq \f(n+1,n),则当n≥2时,eq \f(an,an-1)=eq \f(n,n-1),eq \f(an-1,an-2)=eq \f(n-1,n-2),eq \f(an-2,an-3)=eq \f(n-2,n-3),…,eq \f(a2,a1)=eq \f(2,1),由累乘法可得eq \f(an,a1)=eq \f(an,an-1)·eq \f(an-1,an-2)·eq \f(an-2,an-3)·…·eq \f(a2,a1)=n(n≥2),因为a1=2,所以an=2n.
解析:当n≥2时,(n-1)an=(n+1)Sn-1,即Sn=eq \f(n,n+2)an+1,Sn-1=eq \f(n-1,n+1)an,则Sn-Sn-1=eq \f(n,n+2)an+1-eq \f(n-1,n+1)an=an,即eq \f(an+1,an)=eq \f(2(n+2),n+1),则有eq \f(an,an-1)=eq \f(2(n+1),n),eq \f(an-1,an-2)=eq \f(2n,n-1),…,eq \f(a2,a1)=eq \f(2×3,2),则an=eq \f(an,an-1)×eq \f(an-1,an-2)×…×eq \f(a2,a1)×a1=(n+1)·2n-2,当n=1时,a1=1,符合上式,故an=(n+1)·2n-2.
形如an+1=an·f(n)的递推关系式可化为eq \f(an+1,an)=f(n)的形式,可用累乘法,也可用an=eq \f(an,an-1)·eq \f(an-1,an-2)·…·eq \f(a2,a1)·a1代入求出通项.
(2025·福建漳州模拟)设数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,{Sn+nan}为常数列,则an=( )
A.eq \f(1,3n-1)
B.eq \f(2,n(n+1))
C.eq \f(6,(n+1)(n+2))
D.eq \f(5-2n,3)
解析:由题意知Sn+nan=2,当n≥2时,Sn-1+(n-1)an-1=2,两式相减得(n+1)an=(n-1)an-1,即eq \f(an,an-1)=eq \f(n-1,n+1),从而eq \f(a2,a1)·eq \f(a3,a2)·eq \f(a4,a3)·…·eq \f(an,an-1)=eq \f(1,3)×eq \f(2,4)×…×eq \f(n-1,n+1),得an=eq \f(2,n(n+1)),当n=1时,上式也成立,所以an=eq \f(2,n(n+1)).
(2025·辽宁重点高中协作校联考)数列{an}中,a1=4,a2=3,an+1=eq \f(an,an-1)(n∈N*,n≥2),则a1000的值为( )
A.eq \f(1,4)
B.eq \f(3,4)
C.3
D.eq \f(4,3)
解析:因为a1=4,a2=3,an+1=eq \f(an,an-1)(n∈N*,n≥2),令n=2,可得a3=eq \f(a2,a1)=eq \f(3,4);令n=3,可得a4=eq \f(a3,a2)=eq \f(1,4);令n=4,可得a5=eq \f(a4,a3)=eq \f(1,3);令n=5,可得a6=eq \f(a5,a4)=eq \f(4,3);令n=6,可得a7=eq \f(a6,a5)=4;令n=7,可得a8=eq \f(a7,a6)=3,则数列{an}是以6为周期的周期数列,所以a1000=a166×6+4=a4=eq \f(1,4).故选A.
角度2 数列的单调性
(2025·江苏南京模拟)已知数列{an}的通项公式为an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(3n2-2tn+2,n≤7,,4n+94,n>7,))若对任意n∈N*,都有an+1>an,则实数t的取值范围是( )
A.[3,+∞)
B.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(23,14),\f(9,2)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(23,14),\f(9,2)))
D.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(23,14),+∞))
解析:当n∈{1,2,3,4,5,6}时,an+1-an=3(n+1)2-2t(n+1)+2-3n2+2tn-2=6n+3-2t>0恒成立,所以2t<6n+3对n∈{1,2,3,4,5,6}恒成立,故2t<9⇒t<eq \f(9,2),又当n>7,n∈N时,an=4n+94为递增数列,故要使对任意n∈N*,都有an+1>an,则a8>a7,即4×8+94>3×72-14t+2,解得t>eq \f(23,14).综上,实数t的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(23,14),\f(9,2))).故选C.
判断数列的单调性的两种方法
已知数列{an}的各项均为正数,数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(an+n,2n)))是常数列,则数列{an}( )
A.是递增数列
B.是递减数列
C.先递增后递减
D.先递减后递增
解析:设eq \f(an+n,2n)=k(k为常数),则an=k·2n-n,∵an>0,∴k>eq \f(n,2n),易得k>eq \f(1,2),an-an-1=k·2n-n-k·2n-1+n-1=k·2n-1-1>eq \f(1,2)×21-1=0(n≥2),∴an-an-1>0,数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(an))为递增数列.故选A.
角度3 数列的最值
已知数列{an}的通项公式为an=neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(n),则数列{an}中的最大项为( )
A.eq \f(8,9)
B.eq \f(2,3)
C.eq \f(64,81)
D.eq \f(125,243)
解析:解法一(作差比较法):an+1-an=(n+1)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(n+1)-neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(n)=eq \f(2-n,3)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(n),当n<2时,an+1-an>0,即an+1>an;当n=2时,an+1-an=0,即an+1=an;当n>2时,an+1-an<0,即an+1<an,所以a1<a2=a3>a4>a5>…>an,所以数列{an}中的最大项为a2或a3,且a2=a3=2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(2)=eq \f(8,9).故选A.
解法二(作商比较法):由题意可知,an>0,eq \f(an+1,an)=eq \f((n+1)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))\s\up12(n+1),n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))\s\up12(n))=eq \f(2,3)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,n))),令eq \f(an+1,an)>1,解得n<2;令eq \f(an+1,an)=1,解得n=2;令eq \f(an+1,an)<1,解得n>2.故a1<a2=a3>a4>a5>…>an,所以数列{an}中的最大项为a2或a3,且a2=a3=2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(2)=eq \f(8,9).故选A.
已知数列{an}中,an=1+eq \f(1,a+2(n-1))(n∈N*,a∈Z,且a≠0).若对任意的n∈N*,都有an≤a6成立,则a=________,数列{an}中最小项的值为________.
解析:an=1+eq \f(1,a+2(n-1))=1+eq \f(\f(1,2),n-\f(2-a,2)).因为对任意的n∈N*,都有an≤a6成立,结合函数f(x)=1+eq \f(\f(1,2),x-\f(2-a,2))的单调性,知5<eq \f(2-a,2)<6,所以-10<a<-8,因为a∈Z,所以a=-9,所以an=1+eq \f(1,2n-11),可知最小项为a5=0.
一、单项选择题
1.已知数列eq \r(2),eq \r(5),2eq \r(2),…,则2eq \r(5)是该数列的( )
A.第5项
B.第6项
C.第7项
D.第8项
解析:由数列eq \r(2),eq \r(5),2eq \r(2),…的前3项eq \r(2),eq \r(5),eq \r(8)可知,数列的通项公式为an=eq \r(2+3(n-1))=eq \r(3n-1),由eq \r(3n-1)=2eq \r(5),可得n=7.故选C.
3.(2025·乌鲁木齐模拟)已知数列{an}满足an=eq \f(1,an-1)+1(n≥2,n∈N*),若a3=eq \f(3,2),则a1=( )
A.eq \f(1,2)
B.eq \f(2,3)
C.1
D.2
解析:因为an=eq \f(1,an-1)+1(n≥2,n∈N*),令n=2,则a2=eq \f(1,a1)+1;令n=3,则a3=eq \f(1,a2)+1=eq \f(1,\f(1,a1)+1)+1=eq \f(a1,1+a1)+1=eq \f(3,2),所以a1=1.故选C.
4.(2025·江苏淮安模拟)在数列{an}中,a1=1,an+1=an+eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1),则an=( )
A.eq \f(1,n)
B.eq \f(2n-1,n)
C.eq \f(n-1,n)
D.eq \f(1,2n)
解析:由an+1-an=eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1)及题意,得a1=1,a2-a1=1-eq \f(1,2),a3-a2=eq \f(1,2)-eq \f(1,3),a4-a3=eq \f(1,3)-eq \f(1,4),…,an-an-1=eq \f(1,n-1)-eq \f(1,n)(n≥2),以上各式累加,得an=1+1-eq \f(1,2)+eq \f(1,2)-eq \f(1,3)+…+eq \f(1,n-1)-eq \f(1,n)=2-eq \f(1,n)=eq \f(2n-1,n)(n≥2),因为a1=1也适合上式,所以an=eq \f(2n-1,n)(n∈N*).故选B.
5.九连环是我国从古至今广泛流传的一种益智游戏,它用九个圆环相连成串,以解开为胜.据明代杨慎《丹铅总录》记载:“两环互相贯为一,得其关捩,解之为二,又合而为一.”在某种玩法中,用an表示解下n(n≤9,n∈N*)个圆环所需的最少移动次数,若a1=1,且an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2an-1-1,n为偶数,,2an-1+2,n为奇数,))则解下5个圆环所需的最少移动次数为( )
A.7
B.13
C.16
D.22
解析:数列{an}满足a1=1,且an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2an-1-1,n为偶数,,2an-1+2,n为奇数,))所以a2=2a1-1=1,a3=2a2+2=4,a4=2a3-1=7,a5=2a4+2=16.所以解下5个圆环所需的最少移动次数为16.故选C.
6.(2025·江苏盐城模拟)若数列{an}满足2na1+2n-1a2+…+2an=4n,{an}的前n项和为Sn,则( )
A.Sn=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2,n=1,,\f(4n-4,3),n≥2))
B.Sn=eq \f(4n-1+5,3)
C.Sn=eq \f(2n+4,3)
D.Sn=eq \f(4n+2,3)
解析:∵2na1+2n-1a2+…+2an=4n,∴当n≥2时,2n-1a1+2n-2a2+…+2an-1=4n-1,∴2na1+2n-1a2+…+22an-1=2×4n-1,∴2an=(2na1+2n-1a2+…+2an)-(2na1+2n-1a2+…+22an-1)=4n-2×4n-1=2×4n-1,∴an=4n-1(n≥2).当n=1时,2a1=4,解得a1=2,不满足上式,∴an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2,n=1,,4n-1,n≥2.))当n≥2时,Sn=2+4+42+…+4n-1=2+eq \f(4(1-4n-1),1-4)=eq \f(4n+2,3),又S1=a1=2满足Sn=eq \f(4n+2,3),∴Sn=eq \f(4n+2,3)(n∈N*).故选D.
7.(2025·湖北武汉期末)函数f(x)的定义域为[1,+∞),数列{an}满足an=f(n),则“函数f(x)为减函数”是“数列{an}为递减数列”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
解析:函数f(x)的定义域为[1,+∞),且为减函数,又数列{an}满足an=f(n),n∈N*,而N*⊆[1,+∞),则y=f(n)在n∈N*上必是递减的,即数列{an}为递减数列,故“函数f(x)为减函数”是“数列{an}为递减数列”的充分条件;反之,数列{an}为递减数列,即y=f(n)在n∈N*上是递减的,但是y=f(x)在[1,+∞)上未必递减.(如函数f(x)=-[x],x≥1([x]表示不超过x的最大整数)在x∈[1,2)上的函数值都是-1,显然函数不是减函数,同时对应的数列{an}满足an=-[n],是递减数列.)故“函数f(x)为减函数”不是“数列{an}为递减数列”的必要条件.故选A.
8.(2025·山东青岛模拟)若数列{an}满足(n-1)an=(n+1)an-1(n≥2),a1=2,则满足不等式an<930的最大正整数n为( )
A.28
B.29
C.30
D.31
解析:依题意,数列{an}满足(n-1)an=(n+1)·an-1(n≥2),a1=2,则eq \f(an,an-1)=eq \f(n+1,n-1)(n≥2),所以an=a1·eq \f(a2,a1)·eq \f(a3,a2)·…·eq \f(an,an-1)=2×eq \f(3,1)×eq \f(4,2)×eq \f(5,3)×…×eq \f(n,n-2)×eq \f(n+1,n-1)=n(n+1),a1也符合,所以an=n(n+1),{an}是递增数列,由an=n(n+1)<930,即(n+31)(n-30)<0,解得-31<n<30,所以n的最大值为29.故选B.
二、多项选择题
9.下列四个命题中正确的是( )
A.数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(n+1,n)))的第k项为1+eq \f(1,k)
B.已知数列{an}的通项公式为an=n2-n-50,n∈N*,则-8是该数列的第7项
C.数列3,5,9,17,33,…的一个通项公式为an=2n-1
D.数列{an}的通项公式为an=eq \f(n,n+1),n∈N*,则数列{an}是递增数列
解析:对于A,数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(n+1,n)))的第k项为1+eq \f(1,k),故A正确;对于B,令n2-n-50=-8,得n=7或n=-6(舍去),故B正确;对于C,将3,5,9,17,33,…的各项减去1,得2,4,8,16,32,…,设该数列为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(bn)),则其通项公式为bn=2n(n∈N*),因此数列3,5,9,17,33,…的一个通项公式为an=bn+1=2n+1(n∈N*),故C错误;对于D,an=eq \f(n,n+1)=1-eq \f(1,n+1),则an+1-an=eq \f(1,n+1)-eq \f(1,n+2)=eq \f(1,(n+1)(n+2))>0,因此数列{an}是递增数列,故D正确.故选ABD.
10.(2025·河南安阳林州晋豫名校联盟月考)下列递推关系式或其通项公式可以使数列{an}为周期数列的是( )
A.a1=2,an+1=eq \f(1+an,1-an)
B.an=2ncoseq \f(nπ,2)
C.a1=1,an+1=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2an,n是奇数,,\f(1,an),n是偶数))
D.an=n3+2025
解析:对于A,an+1=eq \f(1+an,1-an),又a1=2,计算得a2=-3,a3=-eq \f(1,2),a4=eq \f(1,3),a5=2=a1,因此数列{an}为周期数列,且周期为4,故A符合题意;对于B,a1=2coseq \f(π,2)=0,a2=22coseq \f(2π,2)=-22,a3=23coseq \f(3π,2)=0,a4=24coseq \f(4π,2)=24,…,数列{an}不是周期数列,故B不符合题意;对于C,a2=2a1=2,a3=eq \f(1,a2)=eq \f(1,2),a4=2a3=1,a5=eq \f(1,a4)=1,a6=2a5=2,a7=eq \f(1,a6)=eq \f(1,2),…,归纳可得,数列{an}是以4为周期的周期数列,故C符合题意;对于D,an=n3+2025是增函数,故数列{an}不是周期数列,故D不符合题意.故选AC.
11.费马数是以数学家费马命名的一组自然数,具有如下形式:Fn=22n+1(n=0,1,2,…).若bn=eq \f(1,log2(Fn-1)-36)(n∈N*),则( )
A.数列{bn}的最大项为b1
B.数列{bn}的最大项为b6
C.数列{bn}的最小项为b1
D.数列{bn}的最小项为b5
解析:bn=eq \f(1,log2(Fn-1)-36)=eq \f(1,2n-36),因为函数f(n)=2n-36单调递增,且当n≤5时,f(n)<0,即bn<0,当n≥6时,f(n)>0,即bn>0,所以数列{bn}的最大项为b6,最小项为b5.故选BD.
eq \f(1,n)(答案不唯一)
解析:符合条件的数列有eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(1,n))),eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(1,n2))),eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(1,n3))),….
解析:当n≥2时,由题得an-1+an=2(n-1)+1=2n-1,联立eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an-1+an=2n-1,,an+an+1=2n+1,))得an+1-an-1=2,所以奇数项成等差数列,偶数项也成等差数列,公差均为2,由a1=1得,当n为奇数时,an=n;当n=1时,由an+an+1=2n+1(n∈N*)得a2=2,所以当n为偶数时,an=n,从而an=n.
14.(2024·浙江绍兴三模)记Tn为正项数列{an}的前n项积,已知Tn=eq \f(an,an-1),则a1=________,T2024=________.
解析:根据题意,令n=1,可知T1=a1=eq \f(a1,a1-1),又数列{an}的各项均为正,即a1≠0,解得a1=2.由Tn=eq \f(an,an-1)=a1a2a3…an,可得eq \f(1,an-1)=a1a2a3…an-1,即a1a2a3…an-1(an-1)=1,可得Tn-Tn-1=1,所以数列{Tn}是以T1=a1=2为首项,d=1为公差的等差数列,所以Tn=T1+(n-1)×1=n+1,所以T2024=2024+1=2025.
四、解答题
15.问题:已知n∈N*,数列{an}的前n项和为Sn,是否存在数列{an},满足S1=1,an+1≥1+an,________?若存在,求出数列{an}的通项公式;若不存在,说明理由.
在①an+1=2(eq \r(Sn+1)+eq \r(Sn));②an=Sn-1+n(n≥2);③an+1=2an+n-1这三个条件中任选一个,补充在上面问题中,并解答.
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
解:选①:an+1=2(eq \r(Sn+1)+eq \r(Sn))=Sn+1-Sn=(eq \r(Sn+1)+eq \r(Sn))(eq \r(Sn+1)-eq \r(Sn)).
∵S1=a1=1,an+1-an≥1,
∴eq \r(Sn+1)+eq \r(Sn)>0,
∴eq \r(Sn+1)-eq \r(Sn)=2,即{eq \r(Sn)}是以1为首项,2为公差的等差数列,
∴eq \r(Sn)=2n-1,∴Sn=(2n-1)2,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(2n-1)2-(2n-3)2=8n-8,
显然,a1=1不满足上式,∴an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1,n=1,,8n-8,n≥2.))
选②:当n≥2时,an=Sn-1+n,
即Sn-1=an-n,
∴an=Sn-Sn-1=an+1-(n+1)-(an-n),
整理得an+1+1=2(an+1).
又a2=S1+2=3,a2+1=4.
∴{an+1}从第2项起,是以4为首项,2为公比的等比数列.
∴当n≥2时,an+1=4·2n-2=2n,
即an=2n-1.
显然,n=1时,上式也成立,∴an=2n-1.
选③:∵an+1=2an+n-1,∴an+1+n+1=2(an+n).
又a1+1=2,
∴{an+n}是以2为首项和公比的等比数列,
∴an+n=2n,∴an=2n-n.
(2)由(1)可知Sn=3n+(a-3)2n-1,n∈N*,
于是当n≥2时,an=Sn-Sn-1=3n+(a-3)2n-1-3n-1-(a-3)2n-2=2×3n-1+(a-3)2n-2,
an+1-an=4×3n-1+(a-3)2n-2
=2n-2eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(12\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))\s\up12(n-2)+a-3)),
所以当n≥2时,an+1≥an⇒12eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))
eq \s\up12(n-2)+a-3≥0⇒a≥-9,
当n=1时,a2=a1+3>a1,满足题意.
又a≠3,所以a的取值范围是[-9,3)∪(3,+∞).
$$