内容正文:
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1.(2025·陕西西安模拟)已知数列{an}满足a1=1,an=3an-1+4(n≥2).设bn=log3(an+2).
(1)求证:数列{an+2}是等比数列,并求数列{an}的通项公式;
解:由a1=1,an=3an-1+4(n≥2),
可得an+2=3an-1+6=3(an-1+2),又a1+2=3,
即数列{an+2}是首项和公比均为3的等比数列,则an+2=3n,即an=3n-2.
基础巩固练
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(2)设数列cn=,且对任意正整数n,不等式cn≤λ恒成立,求实数λ的取值范围.
解:数列cn===,
则=·=<1,
可得{cn}为递减数列,可得cn≤c1=,对任意正整数n,不等式cn≤λ恒成立,
可得λ≥,即λ的取值范围是[,+∞).
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2.(2024·天津卷)已知{an}为公比大于0的等比数列,其前n项和为Sn,且a1=1,S2=a3-1.
(1)求{an}的通项公式及Sn;
解:设等比数列{an}的公比为q>0.
因为a1=1,S2=a3-1,即a1+a2=a3-1,
可得1+q=q2-1,整理得q2-q-2=0,解得q=2或q=-1(舍去),
所以an=2n-1,Sn==2n-1.
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(2)设数列{bn}满足bn=其中k∈N*.
求证:当n=ak+1(k∈N*,且k>1)时,bn-1≥akbn.
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证明:由(1)可知an=2n-1,且k∈N*,k≥2,
当n=ak+1=2k≥4时,
则
即ak<n-1<ak+1,
由上可知ak=2k-1,bn=k+1,
所以bn-1=+(ak+1-ak-1)·2k=k+2k(2k-1-1)=k(2k-1),
可得bn-1-akbn=k(2k-1)-(k+1)2k-1=(k-1)2k-1-k≥2(k-1)-k=k-2≥0,
当且仅当k=2时,等号成立,所以bn-1≥akbn.
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3.(2025·湖北武汉模拟)已知数列{an}的首项为2,前n项和为Sn,且Sn+1+2=an+3n+Sn.
(1)求数列{an}的通项公式;
解:由已知Sn+1+2=an+3n+Sn,
则an+1=Sn+1-Sn=an+3n-2,
即an+1-an=3n-2,则an-an-1=3n-5,an-1-an-2=3n-8,…,a2-a1=1,
以上等式左右两边分别相加可得an-a1=(3n-5)+(3n-8)+…+1==,
则an=+a1=.
能力提升练
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(2)求满足an>的n的最小值;
解:由(1)得an=,且an>,
即>,
化简可得(3n-1)(n-3)>0.
又n∈N*,即n>3,
所以满足an>的n的最小值为4.
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(3)已知bn=,记数列{bn}的前n项和为Tn,求证:-≤Tn<-.
证明:依题意得,bn====(-),
则Tn=(-1-+-+-+…+-)=(-1-)=--,
又n∈N*,所以∈(0,],所以Tn=--∈[-,-),
即-≤Tn<-.
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4.(2025·四川南充模拟)对于无穷数列{xn}和函数f(x),若xn+1=f(xn)(n∈N*),则称f(x)是数列{xn}的生成函数.
(1)定义在R上的函数g(x)满足:对任意n∈N*,都有g(2n+1)=2g(2n)+2n,且g(2)=1;又数列{an}满足an=g(2n).
①求证:f(x)=x+是数列的生成函数;
②求数列{an}的前n项和Sn.
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①证明:由题意知:a1=g(2)=1,g(2n+1)=2g(2n)+2n,
又an=g(2n),∴an+1=2an+2n,即=+,
∴f(x)=x+的生成函数.
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②解:由①知:=+,又=,
∴数列为首项,为公差的等差数列,
∴=+(n-1)×=n,∴an=n×2n-1,
∴Sn=1×20+2×21+3×22+…+n×2n-1,
2Sn=1×21+2×22+3×23+…+n×2n,
两式相减得-Sn=20+21+22+…+2n-1-n×2n=-n×2n=(1-n)×2n-1,
∴Sn=(n-1)×2n+1.
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(2)已知f(x)=是数列{bn}的生成函数,且b1=2.若数列的前n项和为Tn,求证:25(1-0.99n)<Tn<250(1-0.999n)(n∈N*,n≥2).
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证明:由题意知:bn+1=,b1=2,
∴bn+1-1==,
bn+1+2==,
∴=·,
又=,
∴数列为首项,为公比的等比数列,
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∴=·()n-1,又0.99<<0.999,
∴·0.99n-1<·()n-1<·0.999n-1(n∈N*,n≥2),
则当n≥2时,0.99i-1<Tn<0.999i-1,
即·<Tn<·,
∴25(1-0.99n)<Tn<250(1-0.999n)(n∈N*,n≥2).
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