内容正文:
第二编 主干知识突破
专题三 数列
第1讲 等差数列与等比数列
「考情研析」1.在新课标卷中,涉及数列的选择题、填空题,主要考查数列的递推公式、通项公式与前n项和公式及其关系,等差(比)数列的定义、性质、通项公式和前n项和公式,难度以中、低档题为主. 2.注意运用数列的函数性质解决数列求和、数列的实际应用问题,难度以中、高档题为主.
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核心 知识回顾
目录
热点 考向探究
真题VS押题
专题作业
核心 知识回顾
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核心 知识回顾
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核心 知识回顾
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(2)(2025·安徽合肥一模)记Sn为等差数列{an}的前n项和,若a3=3,S3=3,则S12=( )
A.144 B.120
C.100 D.80
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(4)中国载人航天工程发射的第二十艘飞船,简称“神二十”,于2025年4月执行载人航天飞行任务.运送“神二十”的长征二号F运载火箭,在点火第一秒钟通过的路程为2 km,以后每秒钟通过的路程都增加3 km,在达到离地面222 km的高度时,火箭开始进入转弯程序.则从点火到进入转弯程序大约需要的时间是________ s.
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解决等差、等比数列基本量运算的思想方法
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2.(2025·江西景德镇二模)正项等比数列{an}中,Sn是其前n项和,若a2=a3+2a4,S2=16,则S6=( )
A.20 B.21
C.24 D.28
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(2)(2023·新课标Ⅱ卷,8)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
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(4)(多选)已知{an}是等差数列,Sn是其前n项和,则下列命题为真命题的是( )
A.若a3+a4=9,a7+a8=18,则a1+a2=5
B.若a2+a13=4,则S14=28
C.若S15<0,则S7>S8
D.若{an}和{anan+1}都为递增数列,则an>0
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1.(2025·广东湛江一模)在等比数列{an}中,a3·a5=49,a4+a6=70,则a8=( )
A.-567 B.567
C.451 D.699
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2.(2025·吉林长春二模)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,若S3=S9=6,则S12的值为( )
A.0 B.3
C.6 D.12
解析:因为{an}是等差数列,所以S3,S6-S3,S9-S6,S12-S9成等差数列,又S3=S9=6,所以6,S6-6,6-S6,S12-6成等差数列,则6+S12-6=S6-6+6-S6,则S12=0.故选A.
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考向3 数列的递推关系
例3 (1)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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(2)设数列{an}的前n项和为Sn,若Sn+n=2an,则a7=( )
A.65 B.127
C.129 D.255
解析:当n=1时,a1+1=2a1,则a1=1.当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2an-n-[2an-1-(n-1)]=2an-2an-1-1,∴an=2an-1+1,∴an+1=2(an-1+1),又a1+1=2≠0,∴{an+1}是以2为首项,2为公比的等比数列,∴an=2×2n-1=2n,∴a7+1=27=128,∴a7=127.故选B.
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(3)(2025·福建三明三模)若数列{an}满足an+1+an=2n+1(n∈N*),a4=2,则a1+a2+a3+…+a17=( )
A.155 B.156
C.203 D.204
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(4)已知Sn是数列{an}的前n项和,a1=1,nan+1=(n+2)Sn,则an=( )
A.2n-1 B.2n-2
C.n·2n-1 D.(n+1)·2n-2
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1.典型的递推关系式及处理方法
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2.Sn与an关系问题的求解思路
通项an与Sn的关系中,an=Sn-Sn-1成立的条件是n≥2,而a1应由a1=S1求出,然后再检验a1是否满足n≥2时an的式子.
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2.(2025·福建漳州一模)记数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=2,Sn+1-2Sn=n,则a10=( )
A.1024
B.1023
C.513
D.256
解析:由Sn+1-2Sn=n,得Sn+1+n+2=2(Sn+n+1),因为a1=2,所以S1+1+1=4,所以Sn+n+1≠0,所以{Sn+n+1}是首项为4,公比为2的等比数列,所以Sn+n+1=4×2n-1=2n+1,所以Sn=2n+1-n-1,所以a10=S10-S9=1023.故选B.
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3.记数列{an}的前n项和为Sn,若a1=1,Sn+Sn+1=3n2+2n+1,则S20=( )
A.590 B.602
C.630 D.650
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4.(2025·江苏宿迁二模)设数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2an-2n,则( )
A.9a7>8a8
B.9a7<8a8
C.9S7>7a8
D.9S7<7a8
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解析:解法一:由an+1+an=2n+1,an+2+an+1=2n+3,得an+2-an=2,又a1+a2=3,a1=1,所以a2=2,所以数列{an}中的奇数项是以1为首项,2为公差的等差数列,偶数项是以2为首项,2为公差的等差数列,S9=(a1+a3+a5+a7+a9)+(a2+a4+a6+a8)=(5a1+20)+(4a2+12)=25+20=45.
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解析:若数列{an+n2}是等差数列,则数列{an+n2}的首项为a1+12=6,公差为(a2+22)-(a1+12)=7,所以an+n2=6+(n-1)×7=7n-1,则an=-n2+7n-1,所以an+1-an=[-(n+1)2+7(n+1)-1]-(-n2+7n-1)=-2n+6,则当n=1,2,3时,an+1-an≥0,则a4=a3>a2>a1;当n≥4时,an+1-an<0,则a4>a5>a6>a7>….综上,{an}的最大项为a3=a4=11.故选D.
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(3)(2025·湖南长沙二模)已知数列{an}的前n项和为Sn,对任意的n∈N*,都有3Sn=an+64.若Tn是数列{an}的前n项积,则Tn的最大值为( )
A.29
B.214
C.215
D.216
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(6)(2025·河北保定一模)现有n个串联的信号处理器单向传输信号,处理器的工作为:接收信号——处理并产生新信号——发射新信号.当处理器接收到一个A类信号时,会产生一个A类信号和一个B类信号并全部发射至下一个处理器;当处理器接收到一个B类信号时,会产生一个A类信号和两个B类信号,产生的B类信号全部发射至下一个处理器,但由接收B类信号直接产生的所有A类信号只发射一个至下一个处理器.当第一个处理器只发射一个A类信号至第二个处理器时,按上述规则依次类推,若第n个处理器发射的B类信号数量记作bn,即b1=0,则b4=
___________________,数列{bn}的通项公式为bn=________.
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2.已知数列{an}的前n项和为Sn,2an+1=3Sn,若tSn<2n对任意的n∈N*恒成立,则实数t的取值范围为( )
A.(-4,2) B.[-3,2)
C.(-6,2) D.(-3,2]
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3.已知数列c1:0,2,0,2,0,现按规则f:每个0都变为“2,0,2”,每个2都变为“0,2,0”对该数列进行变换,得到一个新数列,记数列ck+1=f(ck),k∈N*,则数列cn的项数为____________,设cn的所有项的和为Sn,则S2n=_______________.
5×3n-1
5×32n-1+1
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解析:因为c1共5项,在f作用下,每个项都变为3个项,所以cn的项数是首项为5,公比为3的等比数列,所以cn的项数为5×3n-1.根据变换规则,知若数列的各项中,2与0的个数相同,则与之相邻的下一个数列中2与0的个数也相同;若2比0多n个,则与之相邻的下一个数列中2比0少n个;若2比0少n个,则与之相邻的下一个数列中2比0多n个;因为c1中有5项,其中2个2,3个0,2比0少1个,所以c2的15项中,2比0多1个;以此类推,若n为奇数,则数列的各项中2比0少1个,若n为偶数,则数列的各项中2比0多1个.所以数列c2n中2比0多1个,所以S2n=5×32n-1+1.
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4.某区域的地形大致如图1,某部门负责该区域的安全警戒,在哨位O的正上方安装探照灯对警戒区域进行探查扫描.假设1:警戒区域为空旷的扇环形平地A1AnBnB1;假设2:视探照灯为点M,且距离地面20米;假设3:探照灯M照射在地面上的光斑是椭圆.当探照灯M以某一俯角从AkAk+1侧扫描到BkBk+1侧时,记为一次扫描,此过程中照射在地面上的光斑形成一个扇环Sk(k=1,2,3,…).由此,通过调整M的俯角,逐次扫描形成扇环S1,S2,S3,….第一次扫描时,光斑的长轴为EF,|OE|=30米,此时在探照灯M处测得点F的俯角为30°(如图2).记|AkAk+1|=dk,经测量知|A1An|=80米,且{dk}是公差约为0.1米的等差数列,则至少需要经过______次扫描,才能将整个警戒区域扫描完毕.
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真题VS押题
1.(2025·新课标Ⅱ卷,7)记Sn为等差数列{an}的前n项和,若S3=6,S5=-5,则S6=( )
A.-20 B.-15
C.-10 D.-5
真题VS押题
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真题VS押题
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真题VS押题
74
3.(2025·新课标Ⅰ卷,13)若一个等比数列的各项均为正数,且前4项的和等于4,前8项的和等于68,则这个数列的公比等于________.
2
真题VS押题
75
4.(2024·新课标Ⅱ卷,12)记Sn为等差数列{an}的前n项和,若a3+a4=7,3a2+a5=5,则S10=________.
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真题VS押题
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真题VS押题
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真题VS押题
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真题VS押题
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真题VS押题
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专题作业
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
难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★
对点 利用等差数列的性质求等差数列的前n项和 数列周期性的应用 等比数列前n项和的
性质 等差数列基本量的计算 利用an与Sn的关系、累加法求数列的通项公式 求等差数列的前n项和;并项求和法 构造法求数列的通项公式;等差、等比数列基本量的计算
题号 8 9 10 11 12 13 14
难度 ★★★ ★ ★★ ★★★ ★ ★★ ★★★
对点 利用数列探索几何图形的分形规律 等差数列基本量的计算;等差数列前n项和的性质 等比数列的判定;等比数列基本量的计算;分组求和法 累乘法求数列的通项公式;数列的单调性及其应用;裂项相消法求和 等差数列基本量的计算 由数列的递推关系求首项;等比数列的判定;求等比数列的前n项和 累乘法求数列的通项公式;数列与不等式的
综合
专题作业
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3
4
5
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7
8
9
10
11
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13
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一、单选题
1.(2025·辽宁名校联盟一模)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,若a3+a10=a6+4,则S13=( )
A.4 B.60
C.68 D.52
专题作业
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专题作业
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4
5
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8
9
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11
12
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3.记等比数列{an}的前n项和为Sn,若S8=8,S12=26,则S4=( )
A.1 B.2
C.3 D.4
专题作业
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4.(2025·湖北武汉二调)记等差数列{an}的前n项和为Sn,若S10=0,S6=2S3-12,则a1=( )
A.6 B.8
C.10 D.12
解析:设等差数列{an}的公差为d,由S6=2S3-12,得6a1+15d=2(3a1+3d)-12,所以9d=-12,由S10=0,得10a1+45d=0,则2a1=-9d=12,所以a1=6.故选A.
专题作业
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5.已知数列{an}的前n项和Sn满足Sn=2an-1,若数列{bn}满足b1=2,bn+1=an+bn,则数列{bn}的通项公式为( )
A.bn=2n-1+1 B.bn=2n+1
C.bn=2n-1-1 D.bn=2n-1
专题作业
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6.(2025·安徽皖南八校三模)已知数列{an}满足an=(-1)nn2,某同学将其前20项中某一项正负号写错,得其前20项和为372,则写错之前这个数为( )
A.-64 B.-81
C.100 D.-121
解析: an=(-1)nn2,则其前20项和为S=-12+22-32+42-…-192+202=(22-12)+(42-32)+…+(202-192)=1+2+3+4+…+20=210.设写错项为x,则S-x-x=372,解得x=-81,a9=-81,故写错之前这个数为-81.故选B.
专题作业
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7.(2025·河南许洛平一模)已知数列{an},{bn}中,a1=2,b1=6,an+1=2an,bn+1=2bn-an,若am=bm,则m=( )
A.4 B.5
C.6 D.7
专题作业
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二、多选题
9.(2025·广东茂名二模)等差数列{an}中,a2+a3=-12,a5+a7=2.记数列{an}的前n项和为Sn,则下列说法正确的是( )
A.数列{an}的公差为2
B.Sn取最小值时,n=6
C.S4=S7
D.数列{|an|}的前10项和为50
专题作业
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专题作业
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2n-1
专题作业
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专题作业
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101
R
(1)等差数列的性质
设等差数列{an}(公差为d)的前n项和为Sn.
①若m+n=p+q,则am+an=ap+aq(m,n,p,q∈N*);
②数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Sn,n)))是等差数列,首项为a1,公差为eq \f(1,2)d;
③Sk,S2k-Sk,S3k-S2k,…,Smk-S(m-1)k,…构成公差为k2d的等差数列;
④若数列{an}共有2n项,则S偶-S奇=nd,eq \f(S奇,S偶)=eq \f(an,an+1);
⑤若数列{an}共有2n-1项,则S奇-S偶=an,eq \f(S奇,S偶)=eq \f(n,n-1).
(2)等比数列的性质
若数列{an}是公比为q的等比数列,前n项和为Sn,则有如下性质:
①若m+n=p+q,则aman=apaq(m,n,p,q∈N*);
②若m,n,p成等差数列,则am,an,ap成等比数列(m,n,p∈N*);
③Sn+m=Sm+qmSn=Sn+qnSm;
④若项数为2n,则eq \f(S偶,S奇)=eq \a\vs4\al(q),若项数为2n+1,则eq \f(S奇-a1,S偶)=eq \a\vs4\al(q);
⑤当q≠-1时,连续m项的和(如Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…)仍组成等比数列(公比为qm,m≥2).注意:这里连续m项的和均非零.
考向1 等差、等比数列基本量的计算
例1 (1)(2025·江西南昌一模)已知数列{an}为等比数列,若a2+4a4=4a3,则{an}的公比q=( )
A.-2
B.2
C.-eq \f(1,2)
D.eq \f(1,2)
解析:根据等比数列的定义,由a2+4a4=4a3,可得a2+4a2q2=4a2q,显然a2≠0,所以4q2-4q+1=0,解得q=eq \f(1,2).故选D.
解析:设等差数列{an}的公差为d,因为S3=3a2=3,所以a2=1,又a3=3,所以d=a3-a2=2,则a1=a2-d=-1,所以S12=12×(-1)+eq \f(12×11,2)×2=120.故选B.
(3)(2025·河北重点中学联考)某厂家对其软件进行加密升级,现对软件程序中的某序列A={a1,a2,a3,…}重新编辑,编辑新序列为A*=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(a2,a1),\f(a3,a2),\f(a4,a3),…)),它的第n项为eq \f(an+1,an).若序列(A*)*的所有项都是3,且a2=1,a5=27,则a1=( )
A.eq \f(1,3)
B.eq \f(1,9)
C.3
D.9
解析:因为A*=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(a2,a1),\f(a3,a2),\f(a4,a3),…)),设bn=eq \f(an+1,an),则(A*)*=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(b2,b1),\f(b3,b2),\f(b4,b3),…)),因为(A*)*的所有项都是3,所以eq \f(bn+1,bn)=3,设b1=m,所以{bn}是以m为首项,3为公比的等比数列,所以bn=m·3n-1.由eq \f(a2,a1)=m,a2=1⇒ma1=1;由eq \f(a3,a2)=3m,a2=1⇒a3=3m;由eq \f(a4,a3)=32·m⇒a4=9m·3m=27m2;由eq \f(a5,a4)=33·m⇒a5=27m·27m2=36·m3.又a5=27,所以36·m3=27⇒m=eq \f(1,3).所以a1=3.故选C.
解析:设每秒钟通过的路程构成数列{an},由题意可知{an}为等差数列,首项a1=2,公差d=3,所以an=a1+(n-1)d=2+(n-1)×3=3n-1,由求和公式得Sn=eq \f(n(a1+an),2)=eq \f((3n-1+2)n,2)=222,解得n=12.
1.在数列{an}中,a1=1,eq \f(1,an+1)-eq \f(1,an)=1,则a2026=( )
A.2026
B.eq \f(1,2026)
C.2025
D.eq \f(1,2025)
解析:∵a1=1,eq \f(1,an+1)-eq \f(1,an)=1,∴数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(1,an)))是首项为1,公差为1的等差数列,∴eq \f(1,an)=1+(n-1)×1=n,∴an=eq \f(1,n),∴a2026=eq \f(1,2026).故选B.
解析:设正项等比数列{an}的公比为q(q>0),由a2=a3+2a4,得1=q+2q2,则q=eq \f(1,2),而S2=16,所以S6=(a1+a2)+(a3+a4)+(a5+a6)=16+16×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(2)+16×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(4)=21.故选B.
3.(2025·山西太原一模)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且S5=4a4-1,eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(2Sn,an)))(n∈N*)是以1为公差的等差数列,则下列结论正确的是( )
A.a5=10
B.S5=15
C.a10=20
D.S10=30
解析:设等差数列{an}的首项为a1,公差为d.因为S5=4a4-1,所以5a1+eq \f(5×(5-1),2)d=4(a1+3d)-1,得到5a1+10d=4a1+12d-1,即a1=2d-1,因为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(2Sn,an)))是以1为公差的等差数列,所以eq \f(2S2,a2)-eq \f(2S1,a1)=1,即eq \f(2\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(2a1+\f(2×(2-1),2)d)),a1+d)-2=1,化简,得4a1+2d=3a1+3d,即a1=d,又a1=2d-1,所以a1=d=1,则an=1+n-1=n.对于A,a5=5,故A错误;对于B,S5=5+eq \f(5×(5-1),2)=15,故B正确;对于C,a10=10,故C错误;对于D,S10=10+eq \f(10×(10-1),2)=55,故D错误.故选B.
4.折纸是一种用纸张折成各种不同形状的艺术活动.在一次数学实践课上某同学将一张腰长为1的等腰直角三角形纸对折,每次对折后仍成等腰直角三角形,则对折6次后得到的等腰直角三角形的斜边长为( )
A.eq \f(\r(2),8)
B.eq \f(1,8)
C.eq \f(\r(2),4)
D.eq \f(1,4)
解析:由题意可知,对折后的等腰直角三角形的腰长成等比数列,且首项为eq \f(\r(2),2),公比为eq \f(\r(2),2),故对折6次后,得到腰长为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2)))
eq \s\up12(6)=eq \f(1,8)的等腰直角三角形,所以斜边长为eq \f(1,8)×eq \r(2)=eq \f(\r(2),8).故选A.
考向2 等差数列、等比数列的性质
例2 (1)(2025·广西南宁三模)设等差数列{an}的前n项和为Sn,若a5=2,a3+a8=12-a7,则Sn的最小值为( )
A.-14
B.-eq \f(49,4)
C.-12
D.-10
解析:设等差数列{an}的公差为d,由a3+a8=12-a7,得a3+a7=12-a8,2a5=12-(a5+3d)=12-a5-3d,所以3d=12-3a5=12-6=6,所以d=2,故an=a5+(n-5)d=2n-8,则a1=2-8=-6,Sn=eq \f(n(a1+an),2)=eq \f(n(-6+2n-8),2)=n(n-7)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n-\f(7,2)))
eq \s\up12(2)-eq \f(49,4),则当n=3或4时,Sn取得最小值,为S3=S4=-12.故选C.
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.
(3)已知数列{an}为等比数列,a2+a4+a6=8,eq \f(1,a2)+eq \f(1,a4)+eq \f(1,a6)=2,则a4=( )
A.2eq \r(2)
B.±2eq \r(2)
C.2
D.±2
解析:设等比数列{an}的公比为q,则aeq \o\al(2,4)=a2a6,又a2+a4+a6=8,所以eq \f(1,a2)+eq \f(1,a4)+eq \f(1,a6)=eq \f(1,a2)+eq \f(1,a6)+eq \f(1,a4)=eq \f(a2+a6,a2a6)+2,4)eq \f(a4,a)
=2,4)eq \f(a2+a6,a)
+2,4)eq \f(a4,a)
=2,4)eq \f(a2+a4+a6,a)
=2,4)eq \f(8,a)
=2,解得a4=±2,又a2+a4+a6=a2(1+q2+q4)=8>0,而1+q2+q4>0恒成立,所以a2>0,则a4=a2q2>0,故a4=2.故选C.
解析:设等差数列{an}的公差为d.对于A,由a3+a4=9,a7+a8=18,可得(a7+a8)-(a3+a4)=8d=9,所以d=eq \f(9,8),又a1+a2=(a3+a4)-4d=9-4×eq \f(9,8)=eq \f(9,2),所以A为假命题;对于B,S14=eq \f(14(a1+a14),2)=eq \f(14(a2+a13),2)=28,所以B为真命题;对于C,由S15=eq \f(15(a1+a15),2)=15a8<0,可得a8<0,又因为S8-S7=a8<0,则S7>S8,所以C为真命题;对于D,因为{an}为递增数列,所以公差d>0,因为{anan+1}为递增数列,所以an+2an+1-anan+1=an+1·2d>0,所以对任意的n≥2,an>0,但a1的正负不确定,所以D为假命题.故选BC.
1.通项的性质
若m+n=p+q=2k(m,n,p,q,k∈N*),则对于等差数列有am+an=ap+aq=2ak,对于等比数列有aman=apaq=aeq \o\al(2,k).
2.前n项和的性质
对于等差数列有Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…成等差数列;对于等比数列有Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…成等比数列(q=-1且m为偶数情况除外).
若数列{an}为等比数列,则an≠0,且a1,a3,a5,…,a2n-1,…同号,a2,a4,a6,…,a2n,…同号.
解析:设等比数列{an}的公比为q.因为a3a5=aeq \o\al(2,4)=49,所以a4=±7,当a4=-7时,-7-7q2=70,q2=-11,舍去,故a4=7,所以7+7q2=70,即q2=9,所以a8=a4q4=567.故选B.
3.已知等差数列{an}和{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,若eq \f(Sn,Tn)=eq \f(3n+4,n+2),则eq \f(a5+a8,b2+b11)=( )
A.eq \f(17,13)
B.eq \f(37,13)
C.eq \f(20,7)
D.eq \f(37,7)
解析:因为Sn,Tn分别是等差数列{an}和{bn}的前n项和,所以S12=eq \f(12(a1+a12),2),T12=eq \f(12(b1+b12),2),又eq \f(Sn,Tn)=eq \f(3n+4,n+2),所以eq \f(a5+a8,b2+b11)=eq \f(a1+a12,b1+b12)=eq \f(S12,T12)=eq \f(3×12+4,12+2)=eq \f(20,7).故选C.
4.(多选)(2025·福建泉州一模)已知数列{an}的前n项和Sn=kn2+n-k+2,则下列说法正确的是( )
A.若{an}是等差数列,则k=2
B.若{an}不是递增数列,则k≤eq \f(2,3)
C.若Sn<Sn+2,则k>2
D.若eq \f(Sn,n)的最小值为3,则k≥eq \f(2,3)
解析:若{an}是公差为d的等差数列,则Sn=na1+eq \f(n(n-1),2)d=eq \f(d,2)n2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a1-\f(d,2)))n,所以-k+2=0,解得k=2,Sn=2n2+n,故A正确;Sn-1=k(n-1)2+(n-1)-k+2(n≥2),则an=Sn-Sn-1=2kn-k+1(n≥2),当n=1时,a1=S1=k+1-k+2=3,所以an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(3,n=1,,2kn-k+1,n≥2,))因为{an}不是递增数列,所以k≤0或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(k>0,,3≥2k·2-k+1,))则k≤eq \f(2,3),故B正确;若Sn<Sn+2,则kn2+n-k+2<k(n+2)2+(n+2)-k+2,整理,得k>eq \f(-1,2(n+1)),又eq \f(-1,2(n+1))<0,所以k≥0,故C错误;因为eq \f(Sn,n)的最小值为3,所以eq \f(Sn,n)=kn+1+eq \f(-k+2,n)≥3恒成立,即k(n2-1)≥2n-2,当n=1时,成立,当n≥2时,k≥eq \f(2,n+1),则k≥eq \f(2,2+1)=eq \f(2,3),故D正确.故选ABD.
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.
解析:由an+1+an=2n+1(n∈N*),得an+an-1=2n-1(n≥2),则an+1-an-1=2,故数列{an}中的奇数项成公差为2的等差数列,偶数项也成公差为2的等差数列,由a4=2,得a3+a4=7,则a3=5,所以a17=a3+eq \f(17-3,2)×2=19,故a1+a2+a3+…+a17=(a1+a2)+(a3+a4)+…+(a15+a16)+a17=3+7+11+…+2×15+1+19=eq \f((3+31)×8,2)+19=155.故选A.
解析:当n≥2时,(n-1)an=(n+1)Sn-1,即Sn-1=eq \f(n-1,n+1)an,由nan+1=(n+2)Sn,得Sn=eq \f(n,n+2)an+1,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,a1=1也符合上式,故an=(n+1)·2n-2.故选D.
(5)(多选)已知数列{an}满足an+1=eq \f(an-1,an+3)且a1=2,则下列说法正确的是( )
A.a3=-eq \f(1,4)
B.数列{an}是周期数列
C.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(1,an+1)))是等差数列
D.数列{an}的通项公式为an=eq \f(7-3n,3n-1)
解析:对于A,由a1=2,得a2=eq \f(a1-1,a1+3)=eq \f(1,5),a3=eq \f(a2-1,a2+3)=-eq \f(1,4),故A正确;对于B,C,由an+1+1=eq \f(2an+2,an+3),得eq \f(1,an+1+1)=eq \f(an+3,2an+2)=eq \f((an+1)+2,2(an+1))=eq \f(1,2)+eq \f(1,an+1),则eq \f(1,an+1+1)-eq \f(1,an+1)=eq \f(1,2),又eq \f(1,a1+1)=eq \f(1,2+1)=eq \f(1,3),所以数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(1,an+1)))是首项为eq \f(1,3),公差为eq \f(1,2)的等差数列,故B错误,C正确;对于D,由eq \f(1,an+1)=eq \f(1,3)+eq \f(1,2)(n-1)=eq \f(3n-1,6),得an+1=eq \f(6,3n-1),解得an=eq \f(7-3n,3n-1),故D正确.故选ACD.
(6)(多选)(2025·湖北武汉四调)已知数列{an}满足a1+2a2+…+2n-1an=n·2n,{an}的前n项和为Sn,则( )
A.a1=2
B.数列{an}是等比数列
C.Sn,S2n,S3n构成等差数列
D.数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(1,anan+1)))的前100项和为eq \f(25,51)
解析:对于A,当n=1时,可得a1=1×21=2,故A正确;对于B,a1+2a2+…+2n-1an=n·2n,当n≥2时,a1+2a2+…+2n-2an-1=(n-1)·2n-1,两式相减,得2n-1an=n·2n-(n-1)·2n-1=(n+1)·2n-1,所以an=n+1,又a1=2符合上式,所以an=n+1,又eq \f(an,an-1)=eq \f(n+1,n)不是常数,所以数列{an}不是等比数列,故B错误;
对于C,由an=n+1可知,an-an-1=n-n+1=1,所以{an}是以2为首项,1为公差的等差数列,所以Sn=2n+eq \f(n(n-1),2),所以S2n=4n+eq \f(2n(2n-1),2)=2n2+3n,S3n=6n+eq \f(3n(3n-1),2),Sn+S3n=2n+eq \f(n(n-1),2)+6n+eq \f(3n(3n-1),2)=5n2+6n,又2S2n=4n2+6n,所以Sn+S3n≠2S2n,所以Sn,S2n,S3n不构成等差数列,故C错误;对于D,eq \f(1,anan+1)=eq \f(1,(n+1)(n+2))=eq \f(1,n+1)-eq \f(1,n+2),所以T100=eq \f(1,a1a2)+eq \f(1,a2a3)+eq \f(1,a3a4)+…+eq \f(1,a100a101)=eq \f(1,2)-eq \f(1,3)+eq \f(1,3)-eq \f(1,4)+eq \f(1,4)-eq \f(1,5)+…+eq \f(1,101)-eq \f(1,102)=eq \f(1,2)-eq \f(1,102)=eq \f(25,51),故D正确.故选AD.
递推式
方法
示例
an+1=an+f(n)
累加法
a1=1,an+1=an+2n
an+1=anf(n)
累乘法
a1=1,eq \f(an+1,an)=2n
an+1=Aan+B (A≠0,1,B≠0)
构造法
a1=1,an+1=2an+1
an+1=eq \f(Aan,Ban+C) (A,B,C为常数)
取倒数法
a1=1,an+1=eq \f(3an,2an+3)
1.(2025·河北张家口一模)已知数列{an}满足a1=2,an>0且aeq \o\al(2,n+1)-aeq \o\al(2,n)=eq \f(1,2n)+1,则aeq \o\al(2,n)-n=( )
A.3-eq \f(1,2n)
B.3+eq \f(1,2n-1)
C.4-eq \f(1,2n-1)
D.4+eq \f(1,2n-1)
解析:由题意,得aeq \o\al(2,n)=(aeq \o\al(2,n)-aeq \o\al(2,n-1))+(aeq \o\al(2,n-1)-aeq \o\al(2,n-2))+…+(aeq \o\al(2,2)-aeq \o\al(2,1))+aeq \o\al(2,1)=eq \f(1,2n-1)+eq \f(1,2n-2)+…+eq \f(1,21)+(n-1)+4=eq \f(\f(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,2n-1))),1-\f(1,2))+(n-1)+4=n+4-eq \f(1,2n-1),当n=1时,n+4-eq \f(1,2n-1)=1+4-1=4=aeq \o\al(2,1),符合题意,所以aeq \o\al(2,n)-n=n+4-eq \f(1,2n-1)-n=4-eq \f(1,2n-1).故选C.
解析:因为Sn+Sn+1=3n2+2n+1,所以Sn+1+Sn+2=3(n+1)2+2(n+1)+1,两式相减可得an+1+an+2=6n+5=6(n+1)-1.由a1=1,S1+S2=3×12+2×1+1=6,解得a2=4,所以a1+a2=5,满足上式,故an+an+1=6n-1,所以S20=(a1+a2)+(a3+a4)+…+(a19+a20)=5+17+29+…+113=eq \f(10×(5+113),2)=590.故选A.
解析:因为数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2an-2n,当n=1时,由a1=S1=2a1-2,解得a1=2,当n≥2,n∈N*时,由Sn=2an-2n,可得Sn-1=2an-1-2n-1,上述两式作差可得an=2an-2an-1-2n-1,整理可得an-2an-1=2n-1,等式an-2an-1=2n-1两边同时除以2n-1,可得eq \f(an,2n-1)-eq \f(an-1,2n-2)=1,又eq \f(a1,21-1)=2,所以数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(an,2n-1)))是以2为首项,1为公差的等差数列,所以eq \f(an,2n-1)=2+n-1=n+1,所以an=(n+1)·2n-1.9a7=9×8×26=9×29,8a8=8×9×27=9×210,则9a7<8a8,故A错误,B正确;Sn=2an-2n=(n+1)·2n-2n=n·2n,9S7=9×7×27=63×27,7a8=7×9×27=63×27,所以9S7=7a8,故C,D错误.故选B.
5.已知数列{an}满足a1=1,an+1=eq \f(an-1,an+3),则下列说法正确的是( )
A.a10=eq \f(4,5)
B.an=2-n
C.{an}有最大值
D.{an}不是单调数列
解析:设bn=an+1,则an=bn-1.已知an+1=eq \f(an-1,an+3),将an=bn-1,an+1=bn+1-1代入,可得bn+1-1=eq \f(bn-1-1,bn-1+3)=eq \f(bn-2,bn+2),可得bn+1=eq \f(bn-2,bn+2)+1=eq \f(bn-2+bn+2,bn+2)=eq \f(2bn,bn+2),两边取倒数,得eq \f(1,bn+1)=eq \f(bn+2,2bn)=eq \f(1,2)+eq \f(1,bn),即eq \f(1,bn+1)-eq \f(1,bn)=eq \f(1,2).又因为a1=1,所以b1=a1+1=2,则eq \f(1,b1)=eq \f(1,2),所以数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(1,bn)))是以eq \f(1,2)为首项,eq \f(1,2)为公差的等差数列,所以eq \f(1,bn)=eq \f(1,2)+(n-1)×eq \f(1,2)=eq \f(n,2),则bn=eq \f(2,n),所以an=bn-1=eq \f(2,n)-1,故B错误;当n=10时,a10=eq \f(2,10)-1=-eq \f(4,5),故A错误;由an=eq \f(2,n)-1,可知an+1-an=eq \f(2,n+1)-1-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,n)-1))=eq \f(2,n+1)-eq \f(2,n)=eq \f(-2,n(n+1))<0,所以数列{an}是递减数列,故D错误;由数列{an}是递减数列,可知{an}有最大值,为a1=1,故C正确.故选C.
6.记数列{an}的前n项和为Sn,已知数列{an}满足a1=1,an+1+an=2n+1,则S9=________,数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(1,Sn)))的前2026项和为________.
eq \f(4052,2027)
解法二:S9=a1+(a2+a3)+(a4+a5)+(a6+a7)+(a8+a9)=1+5+9+13+17=45.由题意知a1=1,a2=2,an+1+an=2n+1,an+2+an+1=2n+3,则an+2-an=2,当n为奇数时,an=a1+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n+1,2)-1))×2=1+n+1-2=n,当n为偶数时,an=a2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n,2)-1))×2=2+n-2=n,所以an=n,所以数列{an}是首项为1,公差为1的等差数列,所以Sn=eq \f(n(n+1),2),故eq \f(1,Sn)=eq \f(2,n(n+1))=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,n)-\f(1,n+1))),所以eq \f(1,S1)+eq \f(1,S2)+…+eq \f(1,S2026)=2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,2)+\f(1,2)-\f(1,3)+…+\f(1,2026)-\f(1,2027)))=2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,2027)))=eq \f(4052,2027).
考向4 数列的综合问题
例4 (1)数列{an}中,a1=5,a2=9,若数列{an+n2}是等差数列,则{an}的最大项为( )
A.3
B.3或4
C.eq \f(45,4)
D.11
(2)嫦娥二号卫星在完成探月任务后,继续进行深空探测,成为我国第一颗环绕太阳飞行的人造行星.为研究嫦娥二号绕日周期与地球绕日周期的比值,用到数列{bn}:b1=1+eq \f(1,α1),b2=1+eq \f(1,α1+\f(1,α2)),b3=1+eq \f(1,α1+\f(1,α2+\f(1,α3))),…,以此类推,其中αk∈N*(k=1,2,…).则( )
A.b1<b5
B.b3<b8
C.b6<b2
D.b4<b7
解析:解法一(常规解法):因为αk∈N*(k=1,2,…),所以α1<α1+eq \f(1,α2),则eq \f(1,α1)>eq \f(1,α1+\f(1,α2)),则1+eq \f(1,α1)>1+eq \f(1,α1+\f(1,α2)),即b1>b2,同理,α1+eq \f(1,α2)>α1+eq \f(1,α2+\f(1,α3)),可得b2<b3,因为α1<α1+eq \f(1,α2+\f(1,α3)),所以b1>b3.同理,α1+eq \f(1,α2)>α1+eq \f(1,α2+\f(1,α3+\f(1,α4))),α1+eq \f(1,α2+\f(1,α3))<α1+eq \f(1,α2+\f(1,α3+\f(1,α4))),故b2<b4,b3>b4;以此类推,可得b1>b3>b5>b7>…,b7>b8,故A错误;b3>b7>b8,故B错误;由α1+eq \f(1,α2)>α1+eq \f(1,α2+\f(1,α3+…\f(1,α6))),得b2<b6,故C错误;由α1+eq \f(1,α2+\f(1,α3+\f(1,α4)))>α1+eq \f(1,α2+…\f(1,α6+\f(1,α7))),得b4<b7,故D正确.
解法二(特值法):不妨设αn=1,则b1=2,b2=eq \f(3,2),b3=eq \f(5,3),b4=eq \f(8,5),b5=eq \f(13,8),b6=eq \f(21,13),b7=eq \f(34,21),b8=eq \f(55,34),b4<b7,故D正确.
解析:当n=1时,a1=32,当n≥2时,3Sn=an+64,3Sn-1=an-1+64,两式相减,得3an=an-an-1,即2an=-an-1,又a1=32≠0,故eq \f(an,an-1)=-eq \f(1,2),所以数列{an}是以32为首项,-eq \f(1,2)为公比的等比数列,所以an=32·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)))
eq \s\up12(n-1).因为Tn是数列{an}的前n项积,所以Tn=a1a2a3…an=32n·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)))eq \s\up12(0+1+2+…+(n-1))=(-1)eq \s\up12(\f(n(n-1),2))·2eq \s\up12(5n- \f(n(n-1),2))=(-1)eq \s\up12(\f(n(n-1),2))·2eq \s\up12(\f(-n2+11n,2)),当n=5或n=6时,eq \f(-n2+11n,2)有最大值15,所以当n=5时,Tn有最大值215.故选C.
(4)欧拉函数φ(n)(n∈N*)的函数值等于所有不超过正整数n,且与n互质的正整数的个数,例如φ(4)=2.已知bn=eq \f(2n,φ(3n+1)),n∈N*,Tn是数列{bn}的前n项和,若Tn<M恒成立,则M的最小值为( )
A.eq \f(3,4)
B.1
C.eq \f(7,6)
D.2
解析:因为3为质数,在不超过3n的正整数中,所有能被3整除的正整数的个数为3n-1,φ(3n)=3n-3n-1=2×3n-1(n∈N*),所以φ(3n+1)=2×3n(n∈N*),则bn=eq \f(2n,φ(3n+1))=eq \f(2n,2×3n)=eq \f(n,3n),所以Tn=b1+b2+b3+…+bn-1+bn=eq \f(1,3)+eq \f(2,32)+eq \f(3,33)+…+eq \f(n-1,3n-1)+eq \f(n,3n),eq \f(1,3)Tn=eq \f(1,32)+eq \f(2,33)+eq \f(3,34)+…+eq \f(n-1,3n)+eq \f(n,3n+1),两式相减,可得eq \f(2,3)Tn=eq \f(1,3)+eq \f(1,32)+eq \f(1,33)+…+eq \f(1,3n)-eq \f(n,3n+1)=eq \f(\f(1,3)\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))\s\up12(n))),1-\f(1,3))-eq \f(n,3n+1)=eq \f(1,2)
eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))\s\up12(n)))-eq \f(n,3n+1)=eq \f(1,2)-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))
eq \s\up12(n)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)+\f(n,3))),所以Tn=eq \f(3,4)-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))
eq \s\up12(n)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)+\f(n,2)))<eq \f(3,4),因为Tn<M恒成立,所以M≥eq \f(3,4),所以M的最小值为eq \f(3,4).故选A.
(5)已知函数f(x)=eq \f(3x-1,3x+1),数列{an}满足a1=a2=1,an+3=an(n∈N*),f(a2)+f(a3+a4)=0,则eq \o(∑,\s\up12(2027),\s\do14(i=1))ai=________.
解析:由题意,可知f(x)的定义域为R,且f(x)+f(-x)=eq \f(3x-1,3x+1)+eq \f(3-x-1,3-x+1)=eq \f(3x-1,3x+1)+eq \f(1-3x,1+3x)=0,即f(x)=-f(-x),可知f(x)为R上的奇函数.f(x)=eq \f(3x-1,3x+1)=1-eq \f(2,3x+1),因为y=3x在R上单调递增,所以f(x)在R上单调递增.因为f(a2)+f(a3+a4)=0,所以f(a3+a4)=-f(a2)=f(-a2),可得a3+a4=-a2,即a2+a3+a4=0,由an+3=an(n∈N*),可知3为数列{an}的周期,则an+an+1+an+2=0,又2027=3×675+2,所以eq \o(∑,\s\up12(2027),\s\do14(i=1))ai=a1+a2=2.
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(0,n=1,,3×2n-2-n,n≥2))
解析:设第n个处理器发射的A类信号数量记作an,则a1=1,b1=0,由题意,当n≥2时,第n个处理器发射的A类信号数量为n-1,即当n≥2时,an=n-1,当n≥2时,bn=an-1+2bn-1,则b2=a1+2b1=1,b3=a2+2b2=3,b4=a3+2b3=8,故当n≥3时,bn=n-2+2bn-1,可得bn+n=2(bn-1+n-1),又b2+2=3,所以数列{bn+n}从第2项开始是以3为首项,2为公比的等比数列,所以bn+n=3×2n-2,所以bn=3×2n-2-n,当n=1时,上式不成立,所以bn=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(0,n=1,,3×2n-2-n,n≥2.))
1.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(小)项.
(2)通过通项an研究数列的单调性,利用
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an≥an-1,,an≥an+1))(n≥2)确定最大项,利用eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an≤an-1,,an≤an+1))(n≥2)确定最小项.
2.数列多与数学文化、不等式等知识创新交汇命题,解决此类问题时要注意构造思想、转化思想的运用.
1.(2025·重庆西南大学附属中学二模)已知{an},{bn}均为正项等差数列,a1=b1,∀n∈N*,有a1+a2+…+an=beq \o\al(2,n),若数列{aeq \o\al(2,n)-kbn}中第3项为最小项,则k的取值范围是( )
A.[12,24]
B.[16,24]
C.[12,28]
D.[16,28]
解析:设数列{an}的公差为d1,数列{bn}的公差为d2,当n=1时,a1=beq \o\al(2,1),又a1=b1,且a1>0,b1>0,所以a1=b1=1,当n=2时,a1+a2=beq \o\al(2,2),即1+1+d1=(1+d2)2 ①,当n=3时,a1+a2+a3=beq \o\al(2,3),即1+1+d1+1+2d1=(1+2d2)2 ②,由①②,得d1=2,d2=1,所以an=1+2(n-1)=2n-1,bn=1+(n-1)=n,令cn=aeq \o\al(2,n)-kbn=(2n-1)2-kn=4n2-(4+k)n+1,因为数列{aeq \o\al(2,n)-kbn}中第3项为最小项,cn是关于n的二次函数,其图象的对称轴为n=eq \f(4+k,8),根据二次函数的性质,对称轴应满足eq \f(5,2)≤eq \f(4+k,8)≤eq \f(7,2),解得16≤k≤24.故选B.
解析:由2an+1=3Sn,得an=eq \f(3Sn-1,2),当n≥2时,an=Sn-Sn-1,则eq \f(3Sn-1,2)=Sn-Sn-1,整理得Sn=-2Sn-1+1,即Sn-eq \f(1,3)=-2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Sn-1-\f(1,3))),而3S1=2a1+1=2S1+1,解得S1=1,于是S1-eq \f(1,3)=eq \f(2,3)≠0,所以数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(Sn-\f(1,3)))是首项为eq \f(2,3),公比为-2的等比数列,因此Sn-eq \f(1,3)=eq \f(2,3)×(-2)n-1,即Sn=eq \f(1-(-2)n,3),由tSn<2n,得eq \f(1-(-2)n,3)·t<2n.当n为奇数时,eq \f(1+2n,3)·t<2n,即t<eq \f(3×2n,1+2n)=3-eq \f(3,1+2n),显然eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(3-\f(3,1+2n)))为递增数列,当n=1时,3-eq \f(3,1+2n)取得最小值,为2,于是t<2;当n为偶数时,eq \f(1-2n,3)·t<2n,即t>eq \f(3×2n,1-2n)=-3+eq \f(3,1-2n),显然恒有-3+eq \f(3,1-2n)<-3,于是t≥-3,所以实数t的取值范围为[-3,2).故选B.
解析:因为在Rt△MOF中,∠F=30°,|OM|=20米,所以|OF|=20eq \r(3)米,|EF|=(20eq \r(3)-30)米,故|A1A2|=(20eq \r(3)-30)米,故{dk}是以20eq \r(3)-30为首项,0.1为公差的等差数列,故Sk=(20eq \r(3)-30)k+eq \f(k(k-1),2)×0.1,而S14≈74.07<80,S15≈80.1>80,故kmin=15.所以至少需要经过15次扫描,才能将整个警戒区域扫描完毕.
解析:设等差数列{an}的公差为d,则由题可得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(3a1+3d=6,,5a1+10d=-5,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(d=-3,,a1=5,))所以S6=6a1+15d=6×5+15×(-3)=-15.故选B.
2.(2022·新高考Ⅱ卷,3)图1是中国古代建筑中的举架结构,AA′,BB′,CC′,DD′是桁,相邻桁的水平距离称为步,垂直距离称为举.图2是某古代建筑屋顶截面的示意图.其中DD1,CC1,BB1,AA1是举,OD1,DC1,CB1,BA1是相等的步,相邻桁的举步之比分别为eq \f(DD1,OD1)=0.5,eq \f(CC1,DC1)=k1,eq \f(BB1,CB1)=k2,eq \f(AA1,BA1)=k3.已知k1,k2,k3成公差为0.1的等差数列,且直线OA的斜率为0.725,则k3=( )
A.0.75
B.0.8
C.0.85
D.0.9
解析:设OD1=DC1=CB1=BA1=1,则DD1=0.5,CC1=k1,BB1=k2,AA1=k3,依题意,有k3-0.2=k1,k3-0.1=k2,且eq \f(DD1+CC1+BB1+AA1,OD1+DC1+CB1+BA1)=0.725,所以eq \f(0.5+3k3-0.3,4)=0.725,故k3=0.9.故选D.
解析:解法一:设等比数列为{an},其公比为q,前n项和为Sn,因为等比数列{an}的各项均为正数,所以q>0,又S4=4,S8=68,所以q≠1.由S4=4,得eq \f(a1(1-q4),1-q)=4 ①,由S8=68,得eq \f(a1(1-q8),1-q)=68 ②,②÷①,得eq \f(1-q8,1-q4)=eq \f(68,4),即eq \f((1+q4)(1-q4),1-q4)=1+q4=17,所以q4=16,又q>0,所以q=2.
解法二:设等比数列为{an},其公比为q,前n项和为Sn,因为等比数列{an}的各项均为正数,所以q>0,因为S4=4,S8=68,所以S8-S4=64,因为S4,S8-S4,S12-S8,…成等比数列,且公比为q4,所以q4=eq \f(S8-S4,S4)=eq \f(64,4)=16,又q>0,所以q=2.
解析:设等差数列{an}的公差为d,则由题意,得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1+2d+a1+3d=7,,3(a1+d)+a1+4d=5,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=-4,,d=3,))则S10=10a1+eq \f(10×9,2)d=10×(-4)+45×3=95.
5.(2021·新高考Ⅰ卷,16)某校学生在研究民间剪纸艺术时,发现剪纸时经常会沿纸的某条对称轴把纸对折,规格为20 dm×12 dm的长方形纸,对折1次共可以得到10 dm×12 dm,20 dm×6 dm两种规格的图形,它们的面积之和S1=240 dm2,对折2次共可以得到5 dm×12 dm,10 dm×6 dm,20 dm×3 dm三种规格的图形,它们的面积之和S2=180 dm2,以此类推.则对折4次共可以得到不同规格图形的
种数为__________;如果对折n次,那么eq \o(∑,\s\up12(n),\s\do14(k=1))Sk=__________________dm2.
240×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3-\f(n+3,2n)))
解析:对折3次可以得到eq \f(5,2) dm×12 dm,5 dm×6 dm,10 dm×3 dm,20 dm×eq \f(3,2) dm,共四种规格的图形,它们的面积之和为S3=4×30=120 dm2.对折4次可以得到eq \f(5,4) dm×12 dm,eq \f(5,2) dm×6 dm,5 dm×3 dm,10 dm×eq \f(3,2) dm,20 dm×eq \f(3,4) dm,共五种规格的图形,它们的面积之和为S4=5×15=75 dm2.对折n次有n+1种规格的图形,且Sn=eq \f(240,2n)(n+1),因此eq \o(∑,\s\up12(n),\s\do14(k=1))Sk=240×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,21)+\f(3,22)+…+\f(n+1,2n))).eq \f(1,2)
eq \o(∑,\s\up12(n),\s\do14(k=1))Sk=240×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,22)+\f(3,23)+…+\f(n,2n)+\f(n+1,2n+1))),因此eq \f(1,2)
eq \o(∑,\s\up12(n),\s\do14(k=1))Sk=240×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,22)+\f(1,23)+…+\f(1,2n)-\f(n+1,2n+1)))=240×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)-\f(n+3,2n+1))).所以eq \o(∑,\s\up12(n),\s\do14(k=1))Sk=240×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3-\f(n+3,2n))) dm2.
(多选)对于数列{an},把它连续两项an+1与an的差记为bn=an+1-an,得到一个新数列{bn},称数列{bn}为数列{an}的一阶差数列.若cn=bn+1-bn,则数列{cn}为数列{an}的二阶差数列,以此类推,可得数列{an}的p阶差数列.如果某数列的p阶差数列是一个非零的常数列,则称此数列为p阶等差数列,如数列1,3,6,10,它的前后两项之差组成新数列2,3,4,新数列2,3,4的前后两项之差再组成新数列1,1,新数列1,1为非零常数列,则数列1,3,6,10称为二阶等差数列.已知数列{an}满足a1=6,且Sn=eq \f(1,4)an(n+3),则下列结论中正确的是( )
A.{an}为二阶等差数列
B.an}为三阶等差数列
C.eq \f(an,an-1)=eq \f(n+2,n-1)(n≥2)
D.n=n(n+1)(n+2)
解析:由Sn=eq \f(1,4)an(n+3),得Sn+1=eq \f(1,4)an+1(n+4),所以an+1=Sn+1-Sn=eq \f(1,4)an+1(n+4)-eq \f(1,4)an(n+3),即eq \f(an+1,an)=eq \f(n+3,n).当n≥2时,eq \f(an,an-1)=eq \f(n+2,n-1),故C正确;当n≥2时,eq \f(an,an-1)×eq \f(an-1,an-2)×…×eq \f(a2,a1)=eq \f(n+2,n-1)×eq \f(n+1,n-2)×…×eq \f(4,1),即eq \f(an,a1)=eq \f((n+2)(n+1)n,6),因为a1=6,所以an=eq \f((n+2)(n+1)n,6)×a1=(n+2)(n+1)n,当n=1时,a1=6,符合上式,所以an=(n+2)(n+1)n,故D正确;bn=an+1-an=(n+3)(n+2)(n+1)-(n+2)(n+1)n=3(n+2)(n+1),cn=bn+1-bn=3(n+3)(n+2)-3(n+2)(n+1)=6(n+2),不为常数,故{an}不是二阶等差数列,故A错误;dn=cn+1-cn=6(n+3)-6(n+2)=6,为非零常数,故{an}为三阶等差数列,故B正确.故选BCD.
解析:∵a3+a10=a6+a7=a6+4,∴a7=4,∴S13=eq \f(13(a1+a13),2)=13a7=52.故选D.
2.已知数列{an}中,a1=-eq \f(1,4),当n>1时,an=1-eq \f(1,an-1),则a2028=( )
A.-eq \f(1,4)
B.eq \f(4,5)
C.5
D.-eq \f(4,5)
解析:由a1=-eq \f(1,4),当n>1时,an=1-eq \f(1,an-1),得a2=5,a3=eq \f(4,5),a4=-eq \f(1,4),a5=5,…,可知各项取值的周期为3,所以a2028=a3=eq \f(4,5).故选B.
解析:因为数列{an}为等比数列,且等比数列{an}的前n项和为Sn,所以S4,S8-S4,S12-S8成等比数列,则(S8-S4)2=S4(S12-S8),即(8-S4)2=S4(26-8),解得S4=32或S4=2.设等比数列{an}的公比为q,则q≠1,eq \f(S8,S4)=eq \f(1-q8,1-q4)=1+q4>1,则S8>S4>0,得S4=2.故选B.
解析:因为Sn=2an-1,当n≥2时,Sn-1=2an-1-1,两式相减,得an=2an-2an-1,即an=2an-1(n≥2),又a1=2a1-1,所以a1=1,所以数列{an}是以1为首项,2为公比的等比数列,所以an=2n-1,则bn+1-bn=2n-1,当n≥2时,bn=(bn-bn-1)+(bn-1-bn-2)+…+(b2-b1)+b1=2n-2+2n-3+…+1+2=eq \f(1-2n-1,1-2)+2=2n-1+1,b1=2也满足上式,故bn=2n-1+1.故选A.
解析:在数列{an}中,由a1=2,an+1=2an,得数列{an}是首项为2,公比为2的等比数列,an=2n,则bn+1=2bn-2n,即eq \f(bn+1,2n+1)-eq \f(bn,2n)=-eq \f(1,2),因此数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(bn,2n)))是以eq \f(b1,2)=3为首项,-eq \f(1,2)为公差的等差数列,则eq \f(bn,2n)=3+(n-1)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2))),即bn=(7-n)2n-1,由am=bm,得2m=(7-m)2m-1,所以m=5.故选B.
8.分形几何学是美籍法国数学家伯努瓦—曼德尔布罗特在20世纪70年代创立的一门新学科,它的创立为解决传统科学领域的众多难题提供了全新的思路.下图展示了如何按照图1的分形规律生长成一个图2的树形图,则在图2中第2026行的黑心圈的个数是( )
A.eq \f(32025-1,2)
B.eq \f(32026-3,2)
C.32025-1
D.32026-3
解析:设题图2中第n行白心圈的个数为an,黑心圈的个数为bn,依题意可得an+bn=3n-1,an+1=2an+bn,bn+1=2bn+an,且有a1=1,b1=0,故有eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an+1+bn+1=3(an+bn),,an+1-bn+1=an-bn,))所以{an+bn}是以a1+b1=1为首项,3为公比的等比数列,{an-bn}为常数列,且a1-b1=1,所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an+bn=3n-1,,an-bn=1,))故eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an=\f(3n-1+1,2),,bn=\f(3n-1-1,2),))所以b2026=eq \f(32025-1,2).故选A.
解析:对于A,设等差数列{an}的公差为d,则由题意,知eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2a1+3d=-12,,2a1+10d=2,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=-9,,d=2,))故A正确;对于B,an=-9+2(n-1)=2n-11,Sn=-9n+eq \f(n(n-1),2)×2=n2-10n=(n-5)2-25,则当n=5时,Sn取最小值-25,故B错误;对于C,S4=42-10×4=-24,S7=72-10×7=-21,则S4≠S7,故C错误;对于D,数列{|an|}的前10项和为|-9|+|-7|+|-5|+|-3|+|-1|+1+3+5+7+9=50,故D正确.故选AD.
10.(2025·河北NT20名校二调)已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足a1=1,a2=3,an+2=3an+1+4an,则下列说法正确的是( )
A.{an+1+an}是等比数列
B.{an+1-4an}是等比数列
C.an=eq \f(4n+(-1)n,5)
D.Sn=eq \f(2×4n+1-3×(-1)n,30)
解析:设an+2+λan+1=(λ+3)(an+1+λan),则an+2=3an+1+(λ+3)λan,则λ(λ+3)=4,解得λ=-4或λ=1,当λ=1时,an+2+an+1=4(an+1+an),因为a2+a1=4≠0,所以{an+1+an}是以4为首项,4为公比的等比数列,所以an+1+an=4n ①,故A正确;当λ=-4时,an+2-4an+1=-(an+1-4an),因为a2-4a1=3-4=-1≠0,所以{an+1-4an}是以-1为首项,-1为公比的等比数列,所以an+1-4an=(-1)n ②,故B正确;①②两式作差,得an=eq \f(4n-(-1)n,5),故C错误;数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(4n,5)))的前n项和为eq \f(1,5)×(41+42+…+4n)=eq \f(1,5)×eq \f(4-4n+1,1-4)=eq \f(4n+1-4,15),数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f((-1)n,5)))的前n项和为eq \f(1,5)×[(-1)1+(-1)2+…+(-1)n]=eq \f(1,5)×eq \f(-1-(-1)n+1,1-(-1))=eq \f(-1-(-1)n+1,10),则Sn=eq \f(4n+1-4,15)-eq \f(-1-(-1)n+1,10)=eq \f(2×4n+1-3×(-1)n-5,30),故D错误.故选AB.
11.(2025·山西临汾二模)已知数列{an}满足a1=3,3nan=(n+1)an+1,则下列说法正确的是( )
A.a3=9
B.{an}是递增数列
C.若Tn为数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(an,(n+1)3n)))的前n项和,则Tn<1
D.若对任意n∈N*,都有(-1)nλan≤an+1,则-3≤λ≤1
解析:由3nan=(n+1)an+1,得eq \f(an+1,an)=eq \f(3n,n+1),故an=eq \f(an,an-1)·eq \f(an-1,an-2)·…·eq \f(a2,a1)·a1=eq \f(3(n-1),n)×eq \f(3(n-2),n-1)×…×eq \f(3×2,3)×eq \f(3×1,2)×3=eq \f(3n,n),a1=3也符合上式,故an=eq \f(3n,n),a3=eq \f(33,3)=9,A正确;
由于eq \f(an+1,an)=eq \f(3n,n+1)=1+eq \f(2n-1,n+1)>1,故an+1>an,因此{an}是递增数列,B正确;eq \f(an,(n+1)3n)=eq \f(\f(3n,n),(n+1)3n)=eq \f(1,(n+1)n)=eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1),故Tn=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,2)))+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)-\f(1,3)))+…+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,n)-\f(1,n+1)))=1-eq \f(1,n+1)<1,C正确;由(-1)nλan≤an+1,得(-1)nλ≤eq \f(an+1,an)=3×eq \f(n,n+1)=3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,n+1))),当n为偶数时,λ≤3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,n+1)))恒成立,由于f(n)=1-eq \f(1,n+1)单调递增,故λ≤3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,2+1)))=2,当n为奇数时,-λ≤3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,n+1)))恒成立,由于f(n)=1-eq \f(1,n+1)单调递增,故-λ≤3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,1+1)))=eq \f(3,2),即λ≥-eq \f(3,2),故若对任意n∈N*,都有(-1)nλan≤an+1,则-eq \f(3,2)≤λ≤2,D错误.故选ABC.
三、填空题
12.(2025·江西南昌一模)已知等差数列{an}各项均不为零,前n项和为Sn,若Sn=anan+1,则a13=________.
解析:在等差数列{an}中,an不为零,设公差为d,因为Sn=anan+1,当n=1时,S1=a1=a1a2,所以a2=1,当n=2时,S2=a2a3,则1+a1=a3=a1+2d,所以d=eq \f(1,2),则a13=a2+11d=1+eq \f(11,2)=eq \f(13,2).
eq \f(13,2)
13.(2025·河北盐山中学高三模拟)已知函数f(x)=x2+3x-4,设曲线y=f(x)在点(an,f(an))处的切线与x轴的交点为(an+1,0)(n∈N*),a1>1,a2=eq \f(8,7),则a1=______;设x1,x2(x1>x2)是函数f(x)的零点,bn=log6eq \f(an-x2,an-x1),则数列{bn}的前n项和Sn=____________.
解析:因为f(x)=x2+3x-4,所以f′(x)=2x+3.因为f(an)=aeq \o\al(2,n)+3an-4,f′(an)=2an+3,所以曲线y=f(x)在点(an,f(an))处的切线方程为y-(aeq \o\al(2,n)+3an-4)=(2an+3)(x-an).令y=0,得x=2,n)eq \f(a+4,2an+3)
,即an+1=2,n)eq \f(a+4,2an+3)
.因为a2=eq \f(8,7)=2,1)eq \f(a+4,2a1+3)
,所以7aeq \o\al(2,1)-16a1+4=(7a1-2)(a1-2)=0.因为a1>1,所以a1=2.因为f(x)=x2+3x-4=(x+4)(x-1),所以x1=1,x2=-4,所以bn=log6eq \f(an+4,an-1).因为eq \f(an+1+4,an+1-1)=2,n)eq \f(\f(a+4,2an+3)+4,\f(aeq \o\al(2,n)+4,2an+3)-1)
=2,n)eq \f(a+8an+16,aeq \o\al(2,n)-2an+1)
=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(an+4,an-1)))
eq \s\up12(2),故bn+1=2bn,而b1=log6eq \f(a1+4,a1-1)=1≠0,故{bn}是首项为1,公比为2的等比数列,所以bn=2n-1,故Sn=eq \f(1-2n,1-2)=2n-1.
14.已知首项为eq \f(1,2)的正项数列{an}满足aeq \o\al(n+1,n)=aeq \o\al(n,n+1),若存在n∈N*,使得不等式[m-(-1)nan][m+(-1)nan+3]<0成立,则m的取值范围为_____________.
解析:因为aeq \o\al(n+1,n)=aeq \o\al(n,n+1)(an>0),所以(n+1)ln an=nln an+1⇒eq \f(ln an+1,ln an)=eq \f(n+1,n),当n≥2时,eq \f(ln an,ln an-1)·eq \f(ln an-1,ln an-2)·…·eq \f(ln a2,ln a1)=eq \f(n,n-1)·eq \f(n-1,n-2)·…·eq \f(2,1),所以eq \f(ln an,ln a1)=n(n≥2),又a1=eq \f(1,2),所以an=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(n)(n≥2),当n=1时也成立,所以an=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(n).因为[m-(-1)nan][m+(-1)nan+3]<0,当n为奇数时,上式变为(m+an)(m-an+3)<0,所以-an<m<an+3,因为{an}为递减数列,所以-eq \f(1,2)<m<eq \f(1,16);当n为偶数时,上式变为(m-an)(m+an+3)<0,所以-an+3<m<an,解得-eq \f(1,32)<m<eq \f(1,4).综上,m的取值范围为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2),\f(1,4))).
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2),\f(1,4)))
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