内容正文:
第一章 数列
§1 数列的概念及其函数特性
1.1 数列的概念
课程标准:1.通过日常生活和数学中的实例,了解数列的概念.2.会用列表法、通项公式法表示数列.
教学重点:1.数列的有关概念.2.能由数列的前几项写出数列的一个通项公式.
教学难点:观察数列的特点,写出数列的通项公式.
核心素养:从日常生活和数学中的实例,经历数列的概念的抽象过程,并在由数列的前几项归纳数列的通项公式的过程中,培养数学抽象和逻辑推理素养.
(教师独具内容)
核心概念掌握
核心素养形成
随堂水平达标
目录
课后课时精练
核心概念掌握
知识点一 数列及其有关概念
1.数列:按__________排列的一列数叫作数列.
2.项:数列中的__________叫作这个数列的项.
知识点二 数列的表示
数列的一般形式可以写成a1,a2,a3,…,an,…或简记为数列_____,其中___是数列的第1项,也叫数列的_____;_____是数列的第n项,也叫数列的_____.
一定次序
每一个数
{an}
a1
首项
an
通项
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知识点三 数列的分类
按项的个数分类
知识点四 数列的通项公式
如果数列{an}的第n项an与______之间的函数关系可以用一个式子表示成an=f(n),那么这个式子就叫作这个数列的____________.数列的通项公式就是相应函数的解析式.
类别 含义
______数列 项数有限的数列
______数列 项数无限的数列
有穷
无穷
n
通项公式
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1.从定义的角度理解数列的概念
从定义角度考虑:数列的项与正整数1,2,3,…严格对应,对应的正整数是项数,数列中的项是有序的,有序性是数列的主要特征;再者,数列中的数可以重复出现,这与数集中的数的无序性、互异性是不同的,例如:1,3,5,7,9和9,7,5,3,1不是同一个数列.
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1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)数列1,1,1,…是无穷数列.( )
(2)数列1,2,3,4和数列1,2,4,3是同一个数列.( )
(3)有些数列没有通项公式.( )
答案: (1)√ (2)× (3)√
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核心素养形成
题型一 数列的概念
例1 (多选)下列说法正确的是( )
A.数列4,7,3,4的首项是4
B.数列{an}中,若a1=3,则从第2项起,各项均不等于3
C.数列1,2,3,…是无穷数列
D.a,-3,-1,1,b,5,7,9,11能构成数列
解析 根据数列的相关概念,可知数列4,7,3,4的第1项就是首项,即4,故A正确;同一个数在一个数列中可以重复出现,故B错误;由无穷数列的概念可知C正确;因为数列是按确定的顺序排列的一列数,当a,b都代表数时,能构成数列,当a,b中至少有一个不代表数时,不能构成数列,故D错误.
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【感悟提升】数列概念的三个注意点
(1)数列{an}表示数列a1,a2,a3,…,an,…,不是表示一个集合,与集合表示有本质的区别.
(2)从数列的定义可以看出,如果组成数列的数相同而排列次序不同,那么它们就是不同的数列;在定义中,并没有规定数列中的数必须不同,因此,同一个数在数列中可以重复出现.
(3)数列中各项的次序揭示了数列的规律性,是理解、把握数列的关键.
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题型二 数列通项公式的简单应用
例2 已知数列{an}的通项公式为an=3n2-28n.
(1)写出数列的第4项和第6项;
(2)-49和68是该数列的项吗?若是,是第几项?若不是,请说明理由.
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【感悟提升】判断某数是否为数列的项的步骤
(1)将所给某数代入通项公式中.
(2)解关于n的方程.
(3)若n为正整数,说明某数是该数列的项;若n不是正整数,说明某数不是该数列的项.
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[变式探究] 把本例(5)改为“0.6,0.66,0.666,0.6666,…”,又如何求通项公式呢?
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【感悟提升】用观察法求数列通项公式的一般规律
此类问题虽无固定模式,但有规律可循,主要靠观察(观察规律)、比较(比较已知数列)、归纳、转化(转化为特殊数列)、联想(联想常见的数列)等方法.具体方法为:(1)先统一项的结构,如都化成分数、根式等;(2)分析这一结构中变化的部分与不变的部分,探索变化部分的规律与对应序号间的函数解析式;(3)对于符号交替出现的情况,可先观察其绝对值,再以(-1)n或(-1)n+1处理符号;(4)对于周期出现的数列,可考虑拆成几个简单数列和的形式,或者利用周期函数,如三角函数等.
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随堂水平达标
1.有下列说法:
①数列1,3,5,7可表示为{1,3,5,7};
②数列1,3,5,7与数列7,5,3,1是同一数列;
③数列1,3,5,7与数列1,3,5,7,…是同一数列;
④1,1,1…不能构成一个数列.
其中说法正确的有( )
A.0个 B.1个
C.2个 D.3个
随堂水平达标
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解析:①错误,构成数列的数是有顺序的,而集合中的元素是无序的;②错误,两数列的数排列顺序不相同,不是相同的数列;③错误,数列1,3,5,7是有穷数列,而数列1,3,5,7,…是无穷数列;④错误,由数列的定义,可知1,1,1,…能构成一个常数列.
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随堂水平达标
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3.已知数列{an}的通项公式为an=n2-n-50,则-8是该数列的( )
A.第5项
B.第6项
C.第7项
D.非任何一项
解析:由n2-n-50=-8,得n=7或n=-6(舍去).
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-13
3-2n
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课后课时精练
一、选择题
1.下列有关数列的说法正确的是( )
①数列1,2,3与数列3,2,1是同一数列;
②数列{an}与{a2n-1}表示同一数列;
③数列-1,1,-1,1,…的通项公式不唯一;
④数列-1,1,3,5,8,…的通项公式为an=2n-3,n∈N+.
A.①④ B.②③
C.③ D.①②
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解析:①错误,数列各项顺序不同,即表示不同的数列;②错误,数列{an}表示数列a1,a2,a3,a4,…,an,…,而数列{a2n-1}表示数列a1,a3,a5,…,a2n-1,…,不是同一数列;③正确,数列-1,1,-1,1,…的通项公式可以是an=(-1)n,an=cosnπ等;④错误,显然当n=5时,a5=7,不是数列中的项.故选C.
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3.已知an=n2+n,那么( )
A.0是数列中的一项
B.21是数列中的一项
C.702是数列中的一项
D.以上答案都不对
解析: ∵an=n(n+1),702=26×27,∴702是第26项.故选C.
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解析:将n=1,2,3,4分别代入A,B,C,D的通项公式中,可知A,B,C符合,对于D,显然当n=1时就不符合.故选ABC.
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8.已知数列{an}的通项公式为an=5n+1,数列{bn}的通项公式为bn=n2,若将数列{an},{bn}中相同的项按从小到大的顺序排列后看作数列{cn},则c6的值为________.
解析:数列{an}的通项公式为an=5n+1,其数据符合平方的数有:16,36,81,121,196,256,…,数列{bn}的通项公式为bn=n2,当n=4,6,9,11,14,16,…时符合上面各个数.数列{an},{bn}中相同的项按从小到大的顺序排列后看作数列{cn},则c6的值为256.
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10.数列{an}的通项公式为an=30+n-n2.
(1)-60是否是{an}中的项?
(2)当n分别取何值时,an=0,an>0,an<0?
解: (1)假设-60是{an}中的项,则-60=30+n-n2.
解得n=10或n=-9(舍去).
所以-60是{an}的第10项.
(2)分别令30+n-n2=0,30+n-n2>0,30+n-n2<0,
解得n=6,0<n<6,n>6,即当n=6时,an=0;
当0<n<6且n∈N+时,an>0;
当n>6且n∈N+时,an<0.
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R
2.对数列通项公式的理解
(1)数列的通项公式必须适合数列中的任意一项.
(2)如果知道了数列的通项公式,那么依次用1,2,3,…去替代公式中的n就可以求出这个数列的各项;同时,用数列的通项公式也可以判断某数是否是某数列中的一项,如果是,是第几项.
(3)像所有的函数关系不一定都有解析式一样,并不是所有的数列都有通项公式.
如eq \r(2)的不足近似值,精确到1,0.1,0.01,0.001,0.0001,…所构成的数列1,1.4,1.41,1.414,1.4142,…就没有通项公式.
(4)有的数列的通项公式,在形式上不一定是唯一的,如:数列-1,1,-1,1,-1,1,…,它可以写成an=(-1)n,也可以写成an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-1,n为奇数,,1,n为偶数,))还可以写成an=(-1)n+2等.
这些通项公式,形式上虽然不同,但都表示同一个数列.
(5)有些数列,只给出它的前几项,并没有给出它的构成规律,那么仅由前几项归纳出的数列的通项公式可能并不唯一.
2.做一做
(1)在数列-1,0,eq \f(1,9),eq \f(1,8),…,eq \f(n-2,n2),…中,0.08是它的( )
A.第100项
B.第12项
C.第10项
D.第8项
(2)若数列{an}的前4项分别是eq \f(1,2),-eq \f(1,3),eq \f(1,4),-eq \f(1,5),则该数列的一个通项公式为( )
A.an=eq \f((-1)n+1,n+1)
B.an=eq \f((-1)n,n+1)
C.an=eq \f((-1)n,n)
D.an=eq \f((-1)n-1,n)
(3)若数列{an}的通项满足eq \f(an,n)=n-2,那么15是这个数列的第________项.
【跟踪训练】
1.下列叙述正确的是( )
A.数列2,4,6,8与8,6,4,2是同一个数列
B.数列0,1,2,3,…可以表示为{n}
C.数列0,2,0,2,…是有穷数列
D.数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(n,n+1)))的首项是eq \f(1,2)
解析:数列2,4,6,8与数列8,6,4,2中项的排列次序不同,故不是同一个数列,A错误;数列0,1,2,3,…可以表示为{n-1},n∈N+,B错误;数列0,2,0,2,…中项的个数无限,故该数列为无穷数列,C错误;令n=1,则可知数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(n,n+1)))的首项是eq \f(1,2),D正确.故选D.
解 (1)∵an=3n2-28n,∴a4=3×42-28×4=-64,a6=3×62-28×6=-60.
(2)令3n2-28n=-49,
即3n2-28n+49=0,解得n=7或n=eq \f(7,3)(舍去).
∴-49是该数列的第7项.
令3n2-28n=68,即3n2-28n-68=0,解得n=-2或n=eq \f(34,3).
∵-2∉N+,eq \f(34,3)∉N+,∴68不是该数列的项.
【跟踪训练】
2.已知数列{an}的通项公式为an=eq \f(4,n2+3n).
(1)写出数列的第4项和第6项;
(2)试问eq \f(1,10)和eq \f(16,27)是不是数列{an}中的项?如果是,是第几项?
解:(1)由题意可知,a4=eq \f(4,42+3×4)=eq \f(1,7),a6=eq \f(4,62+3×6)=eq \f(2,27).
(2)令eq \f(4,n2+3n)=eq \f(1,10),则n2+3n-40=0,
解得n=5或n=-8,
由于n∈N+,故n=-8舍去.
所以eq \f(1,10)是数列{an}中的第5项.
令eq \f(4,n2+3n)=eq \f(16,27),则4n2+12n-27=0,
解得n=eq \f(3,2)或n=-eq \f(9,2),
由于n∈N+,所以eq \f(16,27)不是数列{an}中的项.
题型三 利用观察法求数列的通项公式
例3 写出下面数列的一个通项公式,使它的前几项分别是下列各数:
(1)3,5,7,9,…;
(2)eq \f(1,2),eq \f(3,4),eq \f(7,8),eq \f(15,16),…;
(3)eq \f(1,1×2),-eq \f(1,2×3),eq \f(1,3×4),-eq \f(1,4×5),…;
(4)eq \r(3),3,eq \r(15),eq \r(21),3eq \r(3),…;
(5)0.9,0.99,0.999,0.9999,…;
(6)eq \f(3,2),1,eq \f(7,10),eq \f(9,17),…;
(7)eq \f(1,2),2,eq \f(9,2),8,….
解 (1)因为各项减去1后为正偶数,所以an=2n+1.
(2)因为每一项的分子比分母少1,而分母组成数列21,22,23,24,…,
所以an=eq \f(2n-1,2n).
(3)这个数列的前4项的绝对值都等于序号与序号加1的积的倒数,且奇数项为正,偶数项为负,所以它的一个通项公式是an=eq \f((-1)n+1,n(n+1)).
(4)原数列可化为eq \r(3),eq \r(9),eq \r(15),eq \r(21),eq \r(27),…,即eq \r(3×1),eq \r(3×3),eq \r(3×5),eq \r(3×7),eq \r(3×9),…,每个根号里面可分解成两数之积,前一个因数为常数3,后一个因数为2n-1,故原数列的通项公式为an=eq \r(3(2n-1)).
(5)将原数列变形为1-0.1,1-0.01,1-0.001,1-0.0001,…,故原数列的通项公式为an=1-10-n=1-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,10)))
eq \s\up12(n).
(6)将原数列变形为eq \f(3,2),eq \f(5,5),eq \f(7,10),eq \f(9,17),….对于分子3,5,7,9,…,是序号的2倍加1,可得分子的通项公式为bn=2n+1;对于分母2,5,10,17,…,联想到数列1,4,9,16,…,即数列{n2},可得分母的通项公式为cn=n2+1,故原数列的通项公式为an=eq \f(2n+1,n2+1).
(7)将数列变形为eq \f(1,2),eq \f(4,2),eq \f(9,2),eq \f(16,2),…,可知分子为n2,分母为2,所以an=eq \f(n2,2).
解:数列0.6,0.66,0.666,0.6666,…的通项公式为an=eq \f(2,3)
eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,10)))\s\up12(n))).
【跟踪训练】
3.根据数列的前几项,写出下列各数列的一个通项公式:
(1)eq \f(4,5),eq \f(1,2),eq \f(4,11),eq \f(2,7),…;
(2)eq \f(1,2),eq \f(1,4),-eq \f(5,8),eq \f(13,16),-eq \f(29,32),eq \f(61,64),…;
(3)7,77,777,…;
(4)0,3,8,15,24,…;
(5)-1,7,-13,19,…;
(6)3,5,3,5,3,5,….
解:(1)注意前4项中有两项的分子为4,不妨把分子统一为4,即为eq \f(4,5),eq \f(4,8),eq \f(4,11),eq \f(4,14),…,于是它们的分母相差3,因而有an=eq \f(4,3n+2).
(2)分母为2n,易看出第2,3,4,5,6项的分子均比分母少3,因此第1项为-eq \f(2-3,2),因此原数列可以化为-eq \f(2-3,2),eq \f(22-3,22),-eq \f(23-3,23),eq \f(24-3,24),…,所以它的一个通项公式为an=(-1)n·eq \f(2n-3,2n).
(3)把各项除以7,得1,11,111,…,再乘以9,得9,99,999,…,所以an=eq \f(7,9)(10n-1).
(4)观察数列,递增速度较快,有点像成平方的递增,不妨用平方数列对照看一看,即12,22,32,42,52,…,很快发现an=n2-1.
(5)应解决两个问题:一是符号问题,可考虑用(-1)n表示,二是各项绝对值的排列规律,不难发现后面的数的绝对值总比它前面的数的绝对值大6.故通项公式为an=(-1)n(6n-5).
(6)此数列奇数项为3,偶数项为5,故通项公式可写作an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(3,n为奇数,,5,n为偶数.))此数列两项3与5的平均数为eq \f(3+5,2)=4,奇数项为4-1,偶数项为4+1,故通项公式还可写作an=4+(-1)n.
2.数列eq \f(1,2),eq \f(1,6),eq \f(1,12),eq \f(1,20),…的一个通项公式是( )
A.an=eq \f(1,n(n-1))
B.an=eq \f(1,2(2n-1))
C.an=eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1)
D.an=1-eq \f(1,n)
解析:因为eq \f(1,2)=1-eq \f(1,2),eq \f(1,6)=eq \f(1,2)-eq \f(1,3),eq \f(1,12)=eq \f(1,3)-eq \f(1,4),eq \f(1,20)=eq \f(1,4)-eq \f(1,5).所以推断an=eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1).
4.已知数列{an}满足eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an+1=2an-3,,a1=1,))n∈N+,则a4=________,通项an=________.
解析:由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an+1=2an-3,,a1=1,))n∈N+,得a2=2a1-3=-1=3-22,a3=2a2-3=-5=3-23,a4=2a3-3=-13=3-24,观察,得an=3-2n.
5.已知数列{an}的通项公式为an=eq \f(3n-2,3n+1).
(1)求a10;
(2)判断eq \f(7,10)是否为数列{an}中的项.若是,它为第几项?若不是,请说明理由.
解:(1)根据题意,可得a10=eq \f(3×10-2,3×10+1)=eq \f(28,31).
(2)令an=eq \f(7,10),即eq \f(3n-2,3n+1)=eq \f(7,10),解得n=3,
所以eq \f(7,10)为数列{an}中的第3项.
2.数列-2,4,-eq \f(26,3),20,…的一个通项公式可以是( )
A.an=(-1)n·2n
B.an=(-1)n·eq \f(3n-n,n)
C.an=(-1)n·eq \f(2n+1-2,n)
D.an=(-1)n·eq \f(3n-1,n)
解析:-2=(-1)1×eq \f(31-1,1),4=(-1)2×eq \f(32-1,2),-eq \f(26,3)=(-1)3×eq \f(33-1,3),20=(-1)4×eq \f(34-1,4),所以该数列的一个通项公式可以是an=(-1)n·eq \f(3n-1,n).故选D.
4.数列eq \r(3),eq \r(8),eq \r(13),eq \r(18),…中,7eq \r(2)是第______项( )
A.17
B.18
C.19
D.20
解析:根据题意,数列eq \r(3),eq \r(8),eq \r(13),eq \r(18),…可写成eq \r(5-2),eq \r(5×2-2),eq \r(5×3-2),eq \r(5×4-2),…,则数列的通项公式为an=eq \r(5n-2),令7eq \r(2)=eq \r(5n-2),解得n=20.故选D.
5.(多选)已知数列{an}的前4项为1,0,1,0,则下列可作为数列{an}的通项公式的是( )
A.an=eq \f(1,2)[1+(-1)n+1]
B.an=sin2eq \f(nπ,2)
C.an=eq \f(1-cosnπ,2)
D.an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1,n为偶数,,0,n为奇数))
二、填空题
6.在数列0,eq \f(1,4),…,eq \f(n-1,2n),…中,第3项是______,eq \f(3,7)是它的第________项.
解析:令n=3,则eq \f(n-1,2n)=eq \f(3-1,2×3)=eq \f(1,3),所以第3项是eq \f(1,3).令eq \f(n-1,2n)=eq \f(3,7),解得n=7,所以eq \f(3,7)是它的第7项.
eq \f(1,3)
an=eq \r(2n)(n∈N+)
7.在数列eq \r(2),2,x,2eq \r(2),eq \r(10),2eq \r(3),…中,x=________,该数列的一个通项公式是_______________.
解析:各项可依次写为eq \r(2),eq \r(4),eq \r(x2),eq \r(8),eq \r(10),eq \r(12),…,观察可知,根号下依次为正偶数,故x2=6,可得x=eq \r(6),数列的通项公式为an=eq \r(2n)(n∈N+).
eq \r(6)
三、解答题
9.根据数列的前几项,写出下面各数列的一个通项公式:
(1)1,-2,3,-4,5,…;(2)5,55,555,5555,…;
(3)1,3,6,10,15,…;(4)eq \f(1,2),eq \f(4,5),eq \f(9,10),eq \f(16,17),…;
(5)1,-eq \f(1,3),eq \f(1,7),-eq \f(1,15),eq \f(1,31),….
解:(1)这个数列的前4项1,-2,3,-4的绝对值都是序号且奇数项为正,偶数项为负,所以数列的通项公式是an=(-1)n+1·n.
(2)∵数列9,99,999,9999,…的第n项为10n-1,数列1,11,111,1111,…的第n项应为eq \f(1,9)(10n-1),所以数列5,55,555,5555,…的通项公式是an=eq \f(5,9)(10n-1).
(3)注意到6=2×3,10=2×5,15=3×5,规律还不明显,再把各项分子、分母同乘以2,即eq \f(1×2,2),eq \f(2×3,2),eq \f(3×4,2),eq \f(4×5,2),eq \f(5×6,2),…,所以数列的通项公式为an=eq \f(n(n+1),2).
(4)注意各项的分子分别是12,22,32,42,…,分母比分子大1,所以数列的通项公式为an=eq \f(n2,n2+1).
(5)因为奇数项为正,偶数项为负,各项分母可看作21-1=1,22-1=3,23-1=7,24-1=15,25-1=31,…,各项分子均为1,所以数列的通项公式为an=(-1)n+1·eq \f(1,2n-1).
1.已知数列{an}的通项公式为an=eq \f((-1)n(n+1),(2n-1)(2n+1)),n∈N+.
(1)写出它的第10项;
(2)判断eq \f(2,33)是不是该数列中的项.
解:(1)a10=eq \f((-1)10×11,19×21)=eq \f(11,399).
(2)①当n为偶数时,an=eq \f(n+1,(2n-1)(2n+1)),
令eq \f(n+1,(2n-1)(2n+1))=eq \f(2,33),化简得8n2-33n-35=0,
解得n=5eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n=-\f(7,8)舍去)).
而n=5为奇数,所以eq \f(2,33)不是该数列中的偶数项.
②当n为奇数时,an=-eq \f(n+1,(2n-1)(2n+1)),
令-eq \f(n+1,(2n-1)(2n+1))=eq \f(2,33),化简得8n2+33n+31=0,
解得n=eq \f(-33±\r(97),16)不是整数,所以eq \f(2,33)不是该数列中的奇数项.
综上,eq \f(2,33)不是该数列中的项.
2.已知数列{an}的通项公式为an=eq \f(n2-21n,2)(n∈N+).
(1)判断0和1是不是数列{an}中的项.若是,指出是第几项;若不是,请说明理由;
(2)判断数列{an}中是否存在连续且相等的两项.若存在,指出分别是第几项;若不存在,请说明理由.
解:(1)令an=0,得n2-21n=0,
∴n=21或n=0(舍去),
∴0是数列{an}中的项,是第21项.
令an=1,得eq \f(n2-21n,2)=1,该方程无正整数解,
∴1不是数列{an}中的项.
(2)假设存在连续且相等的两项am,am+1,m∈N+,
则有am=am+1,
即eq \f(m2-21m,2)=eq \f((m+1)2-21(m+1),2),解得m=10,
∴存在连续且相等的两项,它们分别是第10项和第11项.
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