内容正文:
1.2 数列的函数特性
1
了解数列的函数特性及表示方法(数学抽象、数学建模、数学运算).
课标要求
基础落实
01
典例研析
02
拓视野 数列的递推公式
03
目录
课时作业
04
3
01
PART
基础落实
基础落实
目 录
古语云:“勤学如春起之苗,不见其增,日有所长;辍
学如磨刀之石,不见其损,日有所亏.”如果对“春起之
苗”每日用精密仪器度量,则每日的高度按日期排在一
起,可组成一个数列.同样,对“磨刀之石”用精密仪器
度量,则每日的质量按日期排在一起,也可组成一个数列.
【问题】 (1)你能定义这两个数列吗?
(2)“春起之苗”的高度组成的数列与“磨刀之石”的质量组成的数列
有何特征呢?
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知识点一 数列的表示方法
数列的表示方法一般有三种: 、 、 .
提醒:对用列表法和图象法表示数列的两点说明:①列表法可以清楚
地反映出数列的许多具体的项,也能发现项的变化规律,但由于受函数定
义域的影响,有时不能完整地反映一个数列;②图象法可以形象直观地反
映数列的项及项的变化规律,但要注意数列的图象与一般函数图象的区别
在于数列的图象是一系列孤立的点.
列表法
图象法
解析法
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【想一想】
用图象法表示数列时,其图象有什么特点?
提示:其图象是一些离散的点.
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知识点二 数列的函数特性
分类 定义 表达式
递增数列 从第2项起,每一项都 它的前一项 an+1>an
递减数列 从第2项起,每一项都 它的前一项 an+1<an
常数列 各项 an+1=an
大于
小于
都相等
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提醒:(1)数列是以正整数作为自变量的特殊函数,因此在解决数
列问题时,要善于利用函数的知识、函数的观点、函数的思想方法;
(2)要注意数列的特殊性(离散性).由于数列的定义域是N+(或它的有
限子集{1,2,…,n}),所以数列的值域是一系列孤立的实数组成的集
合;(3)有的数列不是常数列也不具有单调性,即存在某一项比它的前
一项大,也存在某一项比它的前一项小,这样的数列称为摆动数列,因此
数列按其单调性可分为“递增数列、递减数列、常数列和摆动数列”.
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1. 判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)数列的图象可以分布在坐标系内的任意象限. ( × )
(2)递增数列没有最大项. ( × )
(3)递减数列的最大项一定是当n=1时取得. ( √ )
(4)如果一个数列不是递增数列,那么它一定是递减数列. ( × )
×
×
√
×
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2. 数列{an}满足an+1=an+1,则数列{an}是( )
A. 递增数列 B. 递减数列
C. 常数列 D. 摆动数列
解析: 因为an+1-an=1>0,所以{an}为递增数列.
√
3. 数列{an}的通项公式为an=n2-6n,则它最小项的值是 .
解析:∵an=n2-6n=(n-3)2-9,∴当n=3时,an取得最小值-9.
-9
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02
PART
典例研析
典例研析
目 录
题型一|数列的表示方法
【例1】 (1)根据数列的通项公式填表:
n 1 2 … 5 … … n
an … … 153 … 3(3+4n)
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解: 由第n项可知此数列的通项公式为:an=3(4n+3),
所以a1=3×(4×1+3)=21,a2=3×(4×2+3)=33,a5=3×(4×5
+3)=69.
令3(4n+3)=153,
解得n=12.
故填充完整的表格为:
n 1 2 … 5 … 12 … n
an 21 33 … 69 … 153 … 3(3+4n)
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(2)画出数列{an}的图象,其中an=3n-1.
解: an=3n-1,列表:
n 1 2 3 4 …
an 1 3 9 27 …
在直角坐标系中图象如图:
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通性通法
1. 列表法不必通过计算就能知道两个变量间的对应关系,比较直观,但它
只能表示有限个元素之间的对应关系.
2. 数列an=3n-1的图象是函数y=3x-1(x>0)图象上的无穷多个孤立
的点.
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【跟踪训练】
某种练习本单价5元,小王买了n本(n∈N+,n≤5)该练习本,记an为
买n本的总价,试用三种方法来表示数列{an}.
解:通项公式法:an=5n(n∈N+,n≤5).
列表法:
n 1 2 3 4 5
an 5 10 15 20 25
图象法:
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题型二|数列单调性的判断
角度1 图象法
【例2】 已知数列{an}的通项公式为an= ,画出它的图象,并判断
增减性.
解:图象如图所示,该数列在{1,2,3,4}上是递
减的,在{5,6,…}上也是递减的.但它在N+上不
具有增减性.
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通性通法
利用数列的图象判断数列的增减性
数列的图象可直观地反映数列各项的变化趋势,从而可判断数列的增
减性.
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角度2 作差(商)法
【例3】 (1)已知数列{an}的通项公式为an= (n∈N+),则数列
{an}为( B )
A. 递增数列
B. 递减数列
C. 常数列
D. 无法确定数列的增减性
B
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解析: 由题意,数列{an}的通项公式为an= (n∈N+),可得an
-an-1=2+ -2- = - <0(n∈N+且n≥2),所以an<an-
1,即数列{an}为递减数列.故选B.
(2)已知数列{an}满足an= ,证明:数列{an}是递减数列.
证明:因为 = · = = <1恒成立,且an>0,所
以数列{an}是递减数列.
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通性通法
利用数列单调性的定义判断数列的增减性
(1)作差法:将 -an与0进行比较;
(2)作商法:将 与1进行比较(在作商时,要注意an<0还是 an>
0).
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【跟踪训练】
1. 作出下列数列的图象,并根据图象判断数列的增减性:
(1)数列{an}的通项公式是an=2n+3;
解: 作图如下:
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(2)数列{bn}的通项公式是bn= ;
解: 作图如下:
由图知数列{an}是递增数列. 由图知数列{bn}是递减数列.
(3)数列{cn}的通项公式是cn=(n-1.2)2+1;
解: 作图如下:
由图知数列{an}是递增数列.
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(4)数列{dn}的通项公式是dn=(n-1.8)2+1.
解: 作图如下:
由图可知a2<a1<a3,数列{an}不具有增减性,是摆动数
列.
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2. 已知数列{an}的通项公式an= (n∈N+),试判断该数列的增
减性.
解:对任意n∈N+,由通项公式an= 得an+1-an= -
=[1- ]-( 1- )= -
= >0,
即an+1>an(n∈N+),故数列{an}是递增数列.
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题型三|数列单调性的应用
角度1 求变量的取值范围
【例4】 已知函数f(x)= 若数列{an}满足
an=f(n),n∈N+,且{an}是递增数列,则实数a的取值范围可以是
( )
A. (1,3) B. (1,2]
C. (2,3) D. [ ,3)
√
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解析: 由题意知an= 因为数列{an}是递增
数列,所以当n≤10时,3-a>0,即a<3;当n>10时,a>1.又a10<
a11,所以(3-a)×10-6<a11-9,即a2+10a-24>0,即(a+12)
(a-2)>0,所以a<-12或a>2.综上可得,a的取值范围为(2,
3).
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通性通法
利用数列{an}的增减性解决问题时,既要结合函数单调性的知识,又
要注意数列本身的特性,如本例中函数f(x)递增只要满足(3-a)
×10-6≤a10-9即可,而数列{an}递增要满足(3-a)×10-6<a11-9.
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角度2 求最值
【例5】 已知数列{an}的通项公式是an=(n+2)×( )n(n∈N
+),试问数列{an}是否有最大项?若有,求出最大项;若没有,说明
理由.
解:法一(作差法) an+1-an=(n+3)×( )n+1-(n+2)×
( )n=( )n× .
当n<5时,an+1-an>0,即an+1>an;
当n=5时,an+1-an=0,即an+1=an;
当n>5时,an+1-an<0,即an+1<an.
故a1<a2<a3<a4<a5=a6>a7>a8>…,
所以数列{an}有最大项,最大项为a5和a6,且a5=a6= .
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法二(作商法) = = .
易知an>0,
令 >1,解得n<5;令 =1,解得n=5;
令 <1,解得n>5.
故a1<a2<a3<a4<a5=a6>a7>a8>…,
所以数列{an}有最大项,最大项为a5和a6,且a5=a6= .
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法三 假设{an}中有最大项,且最大项为第n项,则 即
解得 即5≤n≤6.
故数列{an}有最大项,最大项为a5和a6,且a5=a6= .
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通性通法
求数列{an}的最大(小)项的方法
(1)利用数列的单调性确定数列的最大(小)项.当数列不单调时,还需
解不等式an+1-an>0( 或 >1,此时要关注an的符号)来确定数列的
单调“区间”,进而求其最大(小)项;
(2)通过解不等式组来确定,即设第k(k∈N+,k>1)项是数列的最
大(小)项,则 ( ),求出k的正整数值后代
入通项公式即得最大(小)项.
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【跟踪训练】
1. 已知数列{an}满足an=n+ ,则数列{an}的最小值为( )
A. B.
C. 8 D. 12
解析: ∵f(x)=x+ 在(0,4 )上单调递减,在(4 ,+
∞)上单调递增,∴当x=n(n∈N+)时,f(n)min=min{f(5),f
(6)},又f(5)=5+ = ,f(6)=6+ = ,∴f(n)min=
,即an=n+ 的最小值为 .故选A.
√
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2. 已知数列{an}的通项公式为an=n2-λn(λ∈R),且为严格单调递增
数列,则实数λ的取值范围是 .
解析:由数列{an}是严格单调递增数列,所以an+1-an>0,即(n+1)2
-λ(n+1)-n2+λn=2n+1-λ>0,即λ<2n+1(n∈N+)恒成立,
又数列{2n+1}是单调递增数列,所以当n=1时,2n+1取得最小值3,所
以λ<3.
(-∞,3)
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1. 数列{an}中,an=-2n,则{an}是( )
A. 递增数列 B. 递减数列
C. 常数列 D. 以上都不是
解析: an+1-an=-2(n+1)-(-2n)=-2<0,则{an}是递减
数列.
√
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2. 数列{an}中,an=-n2+11n,则此数列最大项的值是( )
A. B. 30
C. 31 D. 32
解析: an=-n2+11n=- + ,∵n∈N+,∴当n=5或6
时,an取最大值30,故选B.
√
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3. 〔多选〕下面四个结论中正确的是( )
A. 数列可以看作是一个定义在正整数集(或它的有限子集{1,2,
3,…,n})上的函数
B. 数列若用图象表示,从图象上看都是一系列孤立的点
C. 数列的项数是无限的
D. 数列通项的表达式是唯一的
解析: A、B正确.数列的项数可以是有限的,也可以是无限的.数列
通项的表达式可以不唯一.例如,数列1,0,-1,0,1,0,-1,0,…
的通项可以是an= sin ,也可以是an= cos .C、D不正确.
√
√
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4. 已知数列2a-1,a-3,3a-5为递减数列,则a的取值范围为
.
解析:∵数列2a-1,a-3,3a-5为递减数列,
∴ 解得-2<a<1.
(-
2,1)
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5. 写出下列数列的前5项,并作出它们的图象:
(1)按从小到大的顺序排列的所有素数构成的数列;
解: 前5项为2,3,5,7,11,函数图象如图①所示.
(2)an=-n+1.
解: 前5项为0,-1,-2,-3,-4,函数图象如图②所示.
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03
PART
拓视野 数列的递推公式
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如果一个数列的相邻两项或多项之间的关系可以用一个式子来表示,
那么这个式子叫作数列的递推公式.递推公式也是给出数列的一种重要方
法,递推公式和通项公式一样都是关于项数n的恒等式.
类型一|由递推公式求数列的某指定项
【例1】 若数列{an}满足a1=2,an+1= ,n∈N+,求a2 025.
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解:由题意得,a2= = =-3,
a3= = =- ,a4= = = ,
a5= = =2=a1,∴{an}是周期为4的数列,
∴a2 025=a4×506+1=a1=2.
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方法总结
递推公式反映的是相邻两项(或n项)之间的关系.对于通项公式,已
知n的值即可得到相应的项,而递推公式则要已知首项(或前几项),才
可依次求得其他的项.若项数很大,则应考虑数列是否具有规律(如本例
的周期性).
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【跟踪训练】
〔多选〕已知数列{an}中,a1=3,an+1=- ,能使an=3的n可以
为( )
A. 22 B. 24
C. 26 D. 28
解析: 由a1=3,an+1=- ,得a2=- ,a3=- ,a4=3.所以
数列{an}是周期为3的数列,故a22=a28=3.
√
√
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类型二|由数列的递推公式求通项公式
【例2】 在数列{an}中,a1=2,an+1=an+ln( 1+ ),则数列{an}的
通项公式为an=( )
A. 2+ln n
B. 2+(n-1)ln n
C. 2+nln n
D. 1+n+ln n
√
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解析: 法一(归纳法) 数列的前5项分别为a1=2,a2=2+ln( 1+
)=2+ln 2,a3=2+ln 2+ln( 1+ )=2+ln 3,a4=2+ln 3+ln( 1
+ )=2+ln 4,a5=2+ln 4+ln( 1+ )=2+ln 5,由此可得数列的一
个通项公式为an=2+ln n.
法二(迭代法) a2=a1+ln( 1+ ),a3=a2+ln( 1+ ),…,an
=an-1+ln( 1+ )(n≥2),则an=a1+ln( × × ×…× )
=2+ln n(n≥2).又a1=2=2+ln 1,所以an=2+ln n.
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法三(累加法) an+1-an=ln( 1+ )=ln =ln(1+n)-ln n,a1
=2,a2-a1=ln 2,a3-a2=ln 3-ln 2,a4-a3=ln 4-ln 3,…,an-an
-1=ln n-ln(n-1)(n≥2),以上各式相加得an=2+ln 2+(ln 3-ln
2)+…+[ln n-ln(n-1)],所以an=2+ln n(n≥2).因为a1=2也适
合上式,所以an=2+ln n.
法四(排除法) 由题意知,a2=a1+ln 2=2+ln 2,将n=2代入各选
项,可排除C、D,又a3=2+ln 3,所以排除B,选A.
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方法总结
由递推关系求通项公式的常用方法
(1)归纳法:根据数列的某项和递推公式求出数列的前几项,归纳出通
项公式,在解答题中还需给出严格的证明;
(2)迭代法、累加法或累乘法:
①an+1-an=常数,或an+1-an=f(n)(f(n)是可以求和的),使
用累加法或迭代法;
②an+1=pan(p为非零常数),或an+1=f(n)an(f(n)是可以求积
的),使用累乘法或迭代法.
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【跟踪训练】
已知数列{an}中,a1=1,an=n(an+1-an)(n∈N+).求数列{an}的
通项公式.
解:法一(累乘法) ∵an=n(an+1-an),an≠0,即 = ,
∴ = , = , = ,…, = (n≥2).
以上各式两边分别相乘,得 = × × ×…× =n.
又a1=1,∴an=n(n≥2).
∵a1=1也适合上式,
∴an=n.
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法二(迭代法) 由题意易得an+1=an· ,
则a2=a1× ,a3=a2× ,a4=a3× ,…,an=an-1× (n≥2),
∴an=a1× × × ×…× × =n(n≥2).
又a1=1也适合上式,
∴an=n.
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类型三|斐波那契数列
【例3】 〔多选〕已知斐波那契数列{Fn}满足F1=1,F2=1,Fn+2=Fn
+1+Fn,则以下选项正确的有( )
A. F2+F4+…+F2n=F2n+1
B. F1+F3+…+F2n-1=F2n
C. F3n为偶数
D. F4n为3的倍数
√
√
√
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解析: 因为F2n+1=F2n+F2n-1,所以F2n=F2n+1-F2n-1,从而F2
+F4+…+F2n=F2n+1-F1=F2n+1-1,所以选项A错误;因为F2n=F2n
-1+F2n-2(n≥2),所以F2n-1=F2n-F2n-2,当n≥2时,F1+F3+…
+F2n-1=F1+(F4-F2)+…+(F2n-F2n-2)=F2n成立,所以选项B
正确;因为F3n+3=F3n+2+F3n+1=2F3n+1+F3n,且F3=2为偶数,所以
F3n均为偶数,所以选项C正确;同理可得F4n为3的倍数,所以选项D正确.
综上可知,选B、C、D.
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方法总结
斐波那契数列有着许多有趣的性质,除了本题选项中的几条性质,还
有其他一些性质,再列举部分性质如下.
(1)斐波那契数列的第n+2项同时也代表了集合{1,2,…,n}中所有
不包含相邻正整数的子集个数;
(2)第3,6,9等项的数字能被2整除;第4,8,12等项的数字能被3整
除;第5,10,15等项的数字能被5整除;其余以此类推;
(3)Fn-1Fn+2-FnFn+1=(-1)n(n≥2);
(4)前n项和 Fk=Fn+2-1.
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【跟踪训练】
著名的斐波那契数列{an}:1,1,2,3,5,8,…,满足a1=a2=1,an+
2=an+1+an(n∈N+),则1+a3+a5+a7+a9+…+a101是斐波那契数
列{an}中的( )
A. 第99项 B. 第100项
C. 第101项 D. 第102项
解析: 因为a1=a2=1,所以1+a3+a5+a7+a9+…+a101=a2+a3+
a5+a7+a9+…+a101=a4+a5+a7+a9+…+a101=a6+a7+a9+…+
a101=…=a100+a101=a102.故选D.
√
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04
PART
课时作业
课时作业
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1. 已知数列{an}的通项公式为an=2n-7,则下列关于此数列的图象叙述
正确的是( )
A. 此数列不能用图象表示
B. 此数列的图象仅在第一象限
C. 此数列的图象为直线y=2x-7
D. 此数列的图象为直线y=2x-7上满足x∈N+的一系列孤立的点
解析: 数列{an}的图象为直线y=2x-7上满足x∈N+的一系列孤立
的点.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
√
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2. 递减数列{an}中,an=kn(k为常数),则实数k的取值范围是
( )
A. R B. (0,+∞)
C. (-∞,0) D. (-∞,0]
解析: an+1-an=k(n+1)-kn=k<0.
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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3. 已知数列{an}的通项公式是an= ,则数列{an}的最小项的值为
( )
A. 1 B. -1
C. +1 D. - +1
解析: 因为an= = + ,显然数列{an}为递增数列,
所以当n=1时,取得最小值 +1.
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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4. 对于函数y=f(x),部分x与y的对应关系如表:
x … 1 2 3 4 5 6 7 8 9 …
y … 3 7 5 9 6 1 8 2 4 …
数列{xn}满足:x1=1,且对于任意n∈N+,点(xn,xn+1)都在函数y=
f(x)的图象上,则x1+x2+…+x2 024=( )
A. 7 576 B. 7 575
C. 7 590 D. 7 584
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
数学·选择性必修第二册(BSD)
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解析: 由题意,数列{xn}满足x1=1,且点(xn,xn+1)都在函数y=f
(x)的图象上,可得x2=f(x1)=f(1)=3,x3=f(x2)=f(3)=
5,x4=f(x3)=f(5)=6,x5=f(x4)=f(6)=1,…,所以数列
{xn}满足x4k-3=1,x4k-2=3,x4k-1=5,x4k=6,k∈N+,则x1+x2+…
+x2 024=506×(1+3+5+6)=7 590.故选C.
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5. 对任意的an∈(0,1),由关系式an+1=f(an)得到的数列满足an+1
>an(n∈N+),则函数y=f(x)的图象可能是( )
√
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解析: 由an+1=f(an)且an+1>an,即f(an)>an,即函数f(x)
图象上任意一点(x,y)都满足y>x,结合选项可知函数y=f(x)的
图象不可能是B、C、D,故选A.
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6. 〔多选〕已知函数f(x)=-x2+2x+1,设数列{an}的通项公式为an
=f(n)(n∈N+),则此数列( )
A. 图象是二次函数y=-x2+2x+1的图象
B. 是递减数列
C. 从第3项往后各项均为负数
D. 有两项为1
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√
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解析: ∵函数f(x)=-x2+2x+1,数列{an}的通项公式为an=f
(n)(n∈N+),∴an=-n2+2n+1,对于选项A,数列{an}的图象
是当n取正整数时f(n)=-n2+2n+1的图象上的对应点的坐标,∴此
数列图象不是二次函数y=-x2+2x+1的图象,故A错误;对于选项B,
an=-n2+2n+1=-(n-1)2+2,∴此数列是递减数列,故B正确;对
于选项C,an=-n2+2n+1=-(n-1)2+2,a1=2,a2=1,a3=-
2,此数列是递减数列,∴从第3项往后各项均为负数,故C正确;对于选
项D,an=-n2+2n+1=-(n-1)2+2,a1=2,a2=1,a3=-2,且
此数列是递减数列,此数列只有一项为1,故D错误.故选B、C.
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7. 已知数列{an}的通项公式为an=2 024-3n,则使an>0成立的最大正整
数n的值为 .
解析:∵数列{an}的通项公式为an=2 024-3n,
∴由an>0得2 024-3n>0,解得n<674+ ,
∵n是正整数,∴n的最大值为674.
674
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8. 已知数列{an}的通项an=(2-a)n+a(n∈N+),若数列{an}是递
增数列,则实数a的取值范围是 .
解析:因为数列{an}是递增数列,所以2-a>0,解得a<2,故实数a的
取值范围为(-∞,2).
(-∞,2)
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9. 已知数列{an}的通项公式为an=an2+n(n∈N+),若满足a1<a2<
a3<a4<a5<a6,且an>an+1,对任意n≥10恒成立,则实数a的取值范围
是 .
解析:由题意可得 解得- <a<- ,∴实数a的
取值范围是 .
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10. 根据下列数列的前4项,写出数列的一个通项公式:
(1)-1,1,3,5,…;
解: 因为a1=2×1-3=-1,a2=2×2-3=1,a3=2×3-3=3,a4
=2×4-3=5,
故an=2×n-3=2n-3.
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(2)- , ,- , ,…;
解: 因为a1=(-1)1× =- ,a2=(-1)2× = ,a3=
(-1)3× =- ,a4=(-1)4× = ,故an=(-1)n×
= .
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(3)0.8,0.88,0.888,0.888 8,….
解: 所给数列可写成 ×( 1- ), ×( 1- ), ×( 1-
), ×( 1- ),…,
所以原数列的一个通项公式为an= ( 1- ).
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11. 已知数列{an}的通项公式为an=n2-11n+ ,a5是数列{an}的最小
项,则实数a的取值范围是( )
A. [-40,-25] B. [-40,0]
C. [-25,25] D. [-25,0]
解析: 由条件可知,对任意的n∈N+,都有an≥a5恒成立,即n2-
11n+ ≥ -30,整理得(n-5)(n-6)≥ .当n≤4时,不
等式化简为a≥5n(n-6)恒成立,当n=1时,5n(n-6)取得最大值
-25,所以a≥-25,当n≥6时,不等式化简为a≤5n(n-6)恒成立,
所以a≤0;综上,实数a的取值范围是[-25,0].故选D.
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12. 〔多选〕数列{an}的通项公式为an=n+ ,则下列说法正确的是
( )
A. 当a=2时,数列{an}的最小值是a1=a2=3
B. 当a=-1时,数列{an}的最小值是a1=0
C. 当0<a<4时,a是数列{an}中的项
D. 当a<2时,{an}为递增数列
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解析: 当a=2时,an=n+ ,由f(x)=x+ (x>0)的单调
性及a1=3,a2=3,可知A正确;当a=-1时,an=n- ,数列{an}显
然是递增数列,故最小值为a1=0,B正确;令an=n+
=a,得n2-na+a=0,当0<a<4时,Δ=a2-4a<0,故方程无解,所
以a不是数列{an}中的项,C不正确;若{an}是递增数列,则an+1>an,
即n+1+ >n+ ,得a<n2+n,又n∈N+,n2+n≥2,所以a<
2,D正确.
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13. 已知函数f(x)= ,设数列{an}的通项公式为an=f(n),其
中n∈N+.
(1)求a2的值;
解: 由题意得an= =2- ,
所以a2=2- = .
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(2)求证:1≤an<2;
解: 证明:由题意得an=2- ,
因为n为正整数,所以n≥1,0< ≤1,
所以1≤2- <2,所以1≤an<2.
(3)判断{an}是递增数列还是递减数列,并说明理由.
解: 由题得{an}是递增数列,
证明:an= =2- ,an+1-an= - = >0,
所以{an}是递增数列.
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