2024年数学高二下册数列四大题型专题
一.由递推公式求数列通项公式
1.设等比数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=2,Sn+1=3Sn+2,n∈N*,则S4=( )
A.80 B.160 C.121 D.242
2.已知数列{an}满足,设其前n项和为Sn,则S100=( )
A.2500 B.2600 C.2700 D.2800
3.已知数列{an}满足,若,则a1=( )
A. B. C.1 D.2
4.在数列{an}中,若a1=1,,则a12=( )
A.﹣2 B. C.1 D.4
(多选)5.正项数列{an}的前n项和为Sn,若,,数列{bn}的前n项和为Tn,下面结论正确的有( )
A.an+1>an B.是等差数列
C.lnn+2≥2Sn D.满足Tn≥2的最小正整数n为5
(多选)6.设Sn是数列{an}的前n项和,,a1=a10,则( )
A. B.
C. D.
7.已知数列{an}满足2an+2=(n∈N*),且a1=a2=1,Sn为数列{an}的前n项和,则= ,2a2024+S2023= .
8.已知Sn为数列{an}的前n项和,且a2=a11,+2Sn+2Sn+1=0,则a1的最小值为 .
9.已知数列{bn}的前n项和为Tn,且满足.
(1)证明:t≤1;
(2)当t=0时,求证:Tn≥(n+1)2;
(3)是否存在常数t,使得{bn}为等比数列?若存在,求出所有满足条件的t的值.若不存在,请说明理由.
10.设数列{an}满足a1=2,,n∈N*,
(1)求{an}的通项公式;
(2)若数列{bn}满足,其前n项和为Sn,数列{cn}满足cn=,其前n项积为Tn,求证:Sn+2Tn=2.
二.前n项和做差法求数列通项公式
11.已知数列{an}的前n项和分别为Sn,Sn+an=1,若任取n∈N*,不等式(﹣1)nλ<Sn恒成立,则实数λ的取值范围为( )
A.(,) B.(,) C.(﹣1,) D.(﹣1,)
12.已知Sn是数列{an}的前n项和,a1=1,Sn+Sn+1=n(n+2),则=( )
A. B. C. D.
13.在数列{an}中,Sn=2n2﹣3n,则a4等于( )
A.11 B.15 C.17 D.20
14.设Sn为数列{an}的前n项和,已知a1=3,Sn+1=Sn+2n,那么a3=( )
A.4 B.5 C.7 D.9
(多选)15.已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,Sn+1=Sn+2an+1,数列的前n项和为Tn,n∈N*,则下列结论正确的是( )
A.{an+1}是等差数列 B.{an+1}是等比数列
C.{an}的通项公式为 D.Tn<1
(多选)16.已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足an+3SnSn﹣1=0(n≥2),a1=,则下列命题中正确的是( )
A.{}是等差数列 B.Sn=
C.an=﹣ D.{Sn}是等比数列
17.已知数列{an}各项非零,前n项和为Sn,a1=1,且4Sn=an+1an+1,则a100= .
18.已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,2nSn+1﹣2(n+1)Sn=n(n+1),则数列{an}的通项an= .
19.已知正项数列{an},对任意n∈N*,都有2Sn=+an,Sn为数列{an}的前n项和.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设,若数列{bn}是递增数列,求实数λ的取值范围.
20.已知正项数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,(n∈N*且n≥2).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设数列的前n项和为Tn,求证:Tn<1.
21.设等差数列{an}的前n项和为Sn,已知S5=35,且a4是a1与a13的等比中项,数列{bn}的前n项和.
(1)求数列{an}、{bn}的通项公式;
(2)若a1<4,对任意n∈N*总有恒成立,求实数λ的最小值.
三.列项法求数列前n项和
22.记Sn为等差数列{an}的前n项和.若a4+a5=24,S6=48,则数列的前2024项和为( )
A. B. C. D.
23.已知数列{an}的前n项和为Sn,若,则S7=( )
A. B. C. D.
24.已知Sn为数列{an}的前n项和,若a1=2且,设bn=1+log2an,则的值是( )
A. B. C. D.
(多选)25.已知数列{an}的前n项和为,数列{}的前n项和为Tn,若对一切n∈N*都有3m﹣1>Tn恒成立,则整数m的可能值为( )
A.﹣1 B.0 C.1 D.2
26.已知等差数列{an}是递增数列,且满足a2a8=85,a3+a7=22,令,且,则数列{bn}的前n项和为 .
27.已知数列{an}是正项数列,Sn是数列{an}的前n项和,且满足.若,Tn是数列{bn}的前n项和,则T20= .
28.若数列{an}的前n项和为Sn,,则称数列{bn}是数列{an}的“均值数列”.已知数列{bn}是数列{an}的“均值数列”且bn=n,设数列的前n项和为Tn,若对n∈N*恒成立,则实数m的取值范围为 .
29.已知数列{an}为等差数列,且a2+a3=8,a5+a6=20.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设,数列{bn}的前n项和为Tn,求证:.
30.已知正项数列{an}的前n项和为Sn,且满足a1=1,2Sn=anan+1,数列{bn}为正项等比数列,b2=a4且b2,3b1,b3依次成等差数列.
(1)求{an},{bn}的通项公式;
(2)设,{cn}的前n项和为Tn,问是否存在正整数k使得成立,若存在,求出k的值;若不存在,请说明理由.
31.已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2an﹣1,n∈N*.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)已知bn=,数列{bn}的前n项和为Tn,若对任意的正整数n,不等式2λ﹣1≤Tn<λ都成立,求实数λ的取值范围.
四.错位相减法求数列前n项和
32.设数列{an}满足a1+2a2+4a3+…+2n﹣1an=,则数列{an}的前n项和Sn为( )
A. B.
C. D.
33.设数列{nan}的前n项和为Sn,且an=2n,则使得Sn<1000成立的最大正整数n的值为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
34.已知数列{an}满足,数列{an}的前n项和为Sn,则下列结论错误的是( )
A.a1的值为2 B.数列{an}的通项公式为
C.数列{an}为递减数列 D.
(多选)35.已知数列an满足a1=2,an+1=,设bn=a2n,记数列{an}的前2n项和为S2n,数列{bn}的前n项和为Tn,则下列结论正确的是( )
A.a5=24 B.bn=n 2n
C.Tn=n 2n+1 D.S2n=(2n﹣1)2n+1+2
36.已知函数f(x)=xn,数列{an}的通项公式为an=f'(2),则数列{an}的前n项和Sn= .
37.数列{an}满足a1=2,且(n∈N*且n>1),若{an}的前n项和为Sn,则满足的最小正整数n的值为 .
38.已知Sn为等差数列{an}的前n项和,a3=3,S8=36,设bn=an 3n﹣1,且数列{bn}的前n项和为Tn,则使+λbn≥Tn恒成立的实数λ的取值范围是 .
39.数列{an}满足a1=,an+1=(n∈N*).
(1)计算a2,a3,猜想数列{an}的通项公式并证明;
(2)求数列{an(n+1)3n}的前n项和;
(3)设bn=2an(n∈N*),数列{bn}前n项和为Sn,证明:.
40.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,公差d≠0,且S3=15,a1,a4,a13成等比数列.
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)设是首项为1,公比为3的等比数列,
(ⅰ)求数列{bn}的前n项和Tn;
(ⅱ)若不等式对一切n∈N*恒成立,求实数λ的最大值.
41.已知数列{an}满足a1=2,.
(1)证明:an+2﹣an+1=an+1﹣an对任意的n∈N*成立.
(2)记,求数列{bn}的前n项和Tn.
(3)证明:.
课后练习
42.已知数列{an}满足a1=1,,Sn是数列{an}的前n项和,则S9=( )
A.29﹣10 B.29﹣11 C.210﹣10 D.210﹣11
43.已知等差数列{an}与等比数列{bn}的首项均为﹣1,且a2=8b4=1,则数列{anbn}( )
A.既有最大项又有最小项 B.只有最大项没有最小项
C.只有最小项没有最大项 D.没有最大项也没有最小项
44.已知数列{an}满足,数列{bn}的前n项和为Sn,若λ>Sn对n∈N*恒成立,则实数λ的最小值是( )
A. B.1 C. D.2
45.设等差数列{an}的前n项和为Sn,且,=﹣1,则下列结论正确的是( )
A.S2022=2022,a3>a2022 B.S2022=﹣2022,a3<a2022
C.S2024=2024,a3>a2022 D.S2024=﹣2024,a3<a2022
(多选)46.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,等比数列{bn}的前n项积为Tn,则( )
A.{anbn}可能为等差数列 B.{anbn}不可能为等比数列
C.是等差数列 D.{}是等比数列
(多选)47.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且,则( )
A.an=2n﹣1 B.
C.数列的前n项和为 D.数列的前n项和为2n+1+n2﹣2
48.在正项等比数列{an}中,a1=16,a3+a5=12,则a2a4…a2n的最大值为 .
49.在数列{an}中,a1=1,.设数列的前n项和Tn,若存在n∈N*,使得不等式Tn≥λ,则实数λ的取值范围为 .
50.设公差不为零的等差数列{an}的前n项和为Sn,S3=6,且a2,a4,a8成等比数列;
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若,数列{bn}的前n项和为Kn,求证:.
51.已知函数f(x)=xe4x,记f1(x)=f'(x),且fn+1(x)=fn'(x),n∈N*.
(1)求f1(x),f2(x);
(2)设,n∈N*,
(ⅰ)证明:数列是等差数列;
(ⅱ)数列{bn}的前n项和为Sn,且对任意的n∈N*,满足,求λ的取值范围.
参考答案与试题解析
1.设等比数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=2,Sn+1=3Sn+2,n∈N*,则S4=( )
A.80 B.160 C.121 D.242
【解答】解:由Sn+1=3Sn+2,得Sn+1+1=3Sn+3=3(Sn+1),
又S1=a1=2,得S1+1=3,
所以{Sn+1}是以3为首项,以3为公比的等比数列,
所以Sn+1=3n,即Sn=3n﹣1,
所以S4=34﹣1=80.
故选:A.
2.已知数列{an}满足,设其前n项和为Sn,则S100=( )
A.2500 B.2600 C.2700 D.2800
【解答】解:若n=2k﹣1,k∈N*,则,
若n=2k,k∈N*,则,
所以数列{an}的偶数项构成以2为首项,公差为2的等差数列,奇数项构成常数数列,
.
故选:B.
3.已知数列{an}满足,若,则a1=( )
A. B. C.1 D.2
【解答】解:因为,
令n=2,则a2=+1;
令n=3,则a3=+1=+1=+1=,
所以a1=1.
故选:C.
4.在数列{an}中,若a1=1,,则a12=( )
A.﹣2 B. C.1 D.4
【解答】解:∵a1=1,an+1=,
∴a2==4,a3==﹣2,a4==1=a1,
∴{an}是以3为周期的周期数列,
∴a12=a3×4=a3=﹣2.
故选:A.
(多选)5.正项数列{an}的前n项和为Sn,若,,数列{bn}的前n项和为Tn,下面结论正确的有( )
A.an+1>an
B.是等差数列
C.lnn+2≥2Sn
D.满足Tn≥2的最小正整数n为5
【解答】解:因为,
所以,n≥2,
整理得,,
当n=1时,,得a1=1,
当n=2时,,得,
所以是首项为1,公差为1的等差数列,B正确;
由得,
所以,
两式相减得,
因为{an}是正项数列,
所以an﹣an+1>0,即an>an+1,A错;
由选项B知,,
则,假设lnn+2≥2Sn,
则,
令,f(x)=lnx2﹣2x+2(x≥1),
则,
所以f(x)在定义域内单调递减,
所以f(x)≤f(1)=0,与假设矛盾,C错;
由,,
所以Tn=b1+b2+b3+ +bn=,
即Tn==,
令Tn≥2,即,
解得,当n=4时,,当n=5时,,
所以Tn≥2的最小正整数n为5,D正确.
故选:BD.
(多选)6.设Sn是数列{an}的前n项和,,a1=a10,则( )
A. B.
C. D.
【解答】解:由,可知,
则(﹣1)nan=﹣(n﹣1)﹣(n﹣2)﹣…﹣1+(﹣1)1a1=,
故,
由a10=a1,可知,解得,故A正确;
而,
当且仅当,即n=7时,anan+1≥0,
故anan+1的最大值为 ,
即,故D正确;
由,可得,
则有a2+a1=﹣1,a4+a3=﹣3,…,a2n+a2n﹣1=﹣(2n﹣1),
所以a1+a2+…+a2n=﹣[1+3+…+(2n﹣1)]==﹣n2,
即,故C正确;
由A,C可知,s9=s10﹣a10=﹣25﹣()=﹣,故B错误.
故选:ACD.
7.已知数列{an}满足2an+2=(n∈N*),且a1=a2=1,Sn为数列{an}的前n项和,则= ,2a2024+S2023= 22023+1 .
【解答】解:∵数列{an}满足2an+2=(n∈N*),
∴an+2an﹣=,
∵a1=a2=1,
∴a3a1﹣=,解得a3=,
同理可得:a4=,a5=,
则==.
由an+2an﹣=,
n≥2时,可得an+2an﹣=an+1an﹣1﹣,
化为==……====,
∴an+1+an﹣1=an,(*)
变形为an+1﹣xan=y(an﹣xan﹣1),
化为an+1+xyan﹣1=(x+y)an,
与(*)比较可得,
解得或,
不妨取,
∴an+1﹣2an=(an﹣2an﹣1),
∴数列{an+1﹣2an}是等比数列,公比为,首项为a2﹣2a1=﹣1,
∴an+1﹣2an=﹣,
变形为an+1﹣×=2[an﹣×],
a1﹣×=,a2﹣×=,
∴n=1时也成立,
∴数列{an﹣×}是等比数列,首项为,公比为2,
∴an﹣×=×2n﹣1,
可得an=[2n﹣1+],
∴Sn=×+×=(2n﹣+3),
∴2a2024+S2023=2×[22023+]+(22023﹣+3)=22023+1.
故答案为:,22023+1.
8.已知Sn为数列{an}的前n项和,且a2=a11,+2Sn+2Sn+1=0,则a1的最小值为 ﹣8 .
【解答】解:∵+2Sn+2Sn+1=0,
∴+2Sn﹣1+2Sn=0,(n≥2),
两式相减得﹣+2(an+an+1)=0,
∴(an+1+an)(an+1﹣an+2)=0,(n≥2),
∴an+1=﹣an…①,(n≥2),
或an+1=an﹣2…②,(n≥2),
又a2=a11,
∴由a2到a11经过9次变化,
∴要使a1的值最小,则9次变化中8次采用②,1次采用①,
∴a11=﹣(a2﹣2×8)=a2,
∴a2=8,
∴a1=﹣a2=﹣8,
∴a1的最小值为﹣8.
故答案为:﹣8
9.已知数列{bn}的前n项和为Tn,且满足.
(1)证明:t≤1;
(2)当t=0时,求证:Tn≥(n+1)2;
(3)是否存在常数t,使得{bn}为等比数列?若存在,求出所有满足条件的t的值.若不存在,请说明理由.
【解答】(1)证明:当n=1时,此时,
从而,
故t 1;
(2)证明:由题意有,
从而当n=1时,,解得b1=4;
当n 2时,,两式相减可得,且bn 0,
从而,
累加可得bn>2(n﹣1)+b1=2n+2,
从而,
又(n2+3n)﹣(n+1)2=n﹣1 0,即n 2时,,
又T1=4=(1+1)2,故;
(3)解:若存在常数t,使得{bn}为等比数列,不妨设其公比为q(q≠0),
又,可得,从而,
整理得对任意n均成立,
即对任意n均成立,故q=1或q=﹣1,
当q=1时,b1=0,舍去;
当q=﹣1时,,
特别地,,
解得b1=t=0(舍去)或b1=t=1,
当b1=t=1时,bn=(﹣1)n﹣1,
故存在常数t=﹣1,使得{bn}是公比为﹣1的等比数列.
10.设数列{an}满足a1=2,,n∈N*,
(1)求{an}的通项公式;
(2)若数列{bn}满足,其前n项和为Sn,数列{cn}满足cn=,其前n项积为Tn,求证:Sn+2Tn=2.
【解答】(1)解:由题意,可知 an>0,n∈N*,
则由两边取对数,
可得lnan+1=ln=2lnan,
∵lna1=ln2,
∴数列{lnan}是以ln2为首项,2为公比的等比数列,
∴lnan=ln2 2n﹣1=ln,
∴an=,n∈N*.
(2)证明:由(1)可得,
=
=
=
=
=﹣
=﹣,
∴Sn=b1+b2+…+bn
=﹣+﹣+…+﹣
=﹣
=1﹣,
又cn==,
故Tn=c1c2…cn
= …
=
=
=,
∴Sn+2Tn=1﹣+2
=1﹣+
=1+
=2.
11.已知数列{an}的前n项和分别为Sn,Sn+an=1,若任取n∈N*,不等式(﹣1)nλ<Sn恒成立,则实数λ的取值范围为( )
A.(,) B.(,) C.(﹣1,) D.(﹣1,)
【解答】解:∵Sn+an=1①,
当n=1时,a1=,
当n≥2时,Sn﹣1+an﹣1=1②,
由①﹣②得an=an﹣1,
∴数列{an}是首项为,公比为的等比数列,
∴an=,Sn=1﹣,
任取n∈N*,不等式(﹣1)nλ<Sn恒成立,
∴当n为奇数时,λ>﹣Sn=﹣1恒成立,即λ>(﹣1)max,
∵﹣Sn=﹣1随着n的增大而减小,
∴当n=1时取得最大值﹣,即;
当n为偶数时,λ<Sn=1﹣恒成立,只需λ<(1﹣)min
又Sn随着n的增大而增大,
∴当n=2时取得最小值,即,
∴<λ<,即λ∈(,).
故选:A.
12.已知Sn是数列{an}的前n项和,a1=1,Sn+Sn+1=n(n+2),则=( )
A. B. C. D.
【解答】解:由题意,当n=1时,S1+S2=2a1+a2=3,
∵a1=1,∴a2=1,
当n≥2时,由Sn+Sn+1=n(n+2),
可得Sn﹣1+Sn=(n﹣1)(n+1),
两式相减,可得an+an+1=2n+1,
化简整理,可得an+1﹣(n+1)=﹣(an﹣n)(n≥2),
∵a2﹣2=﹣1,
∴数列{an﹣n}从第二项起是以﹣1为首项,﹣1为公比的等比数列,
∴,
∴
∴S2023=a1+a2+a3+…+a2023
=1+(2﹣1)+(3+1)+ +(2023+1)
=1+2+3+…+2023
=
=2023×1012,
∴S2024=S2023+a2024
=2023×1012+(2024﹣1)
=2023×1013,
∴==.
故选:A.
13.在数列{an}中,Sn=2n2﹣3n,则a4等于( )
A.11 B.15 C.17 D.20
【解答】解:根据题意,a4=S4﹣S3=(2×42﹣3×4)﹣(2×32﹣3×3)=11.
故选:A.
14.设Sn为数列{an}的前n项和,已知a1=3,Sn+1=Sn+2n,那么a3=( )
A.4 B.5 C.7 D.9
【解答】解:依题意,由Sn+1=Sn+2n,
可知Sn+1﹣Sn=2n,
当n=2时,a3=S3﹣S2=22=4.
故选:A.
(多选)15.已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,Sn+1=Sn+2an+1,数列的前n项和为Tn,n∈N*,则下列结论正确的是( )
A.{an+1}是等差数列
B.{an+1}是等比数列
C.{an}的通项公式为
D.Tn<1
【解答】解:由Sn+1=Sn+2an+1,可知an+1=Sn+1﹣Sn=2an+1,可化为an+1+1=2(an+1).
又∵a1=1,a1+1=2,∴{an+1}是首项为2,公比为2的等比数列,
∴,即.
又∵,
∴Tn=…+=1﹣<1,
即Tn<1.
综上,可知A错误,B,C,D正确.
故选:BCD.
(多选)16.已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足an+3SnSn﹣1=0(n≥2),a1=,则下列命题中正确的是( )
A.{}是等差数列 B.Sn=
C.an=﹣ D.{Sn}是等比数列
【解答】解:由题意,当n≥2时,an=Sn﹣Sn﹣1,
代入题干表达式,
可得Sn﹣Sn﹣1+3SnSn﹣1=0,
两边同时乘以,
可得﹣+3=0,
整理,得﹣=3,
∵当n=1时,==3,
∴数列{}是以3为首项,3为公差的等差数列,故选项A正确,
∴=3+3(n﹣1)=3n,n∈N*,
∴Sn=,n∈N*,故选项B正确,
∵Sn=,n∈N*,
∴数列{Sn}不是等比数列,故选项D错误,
则当n≥2时,an=Sn﹣Sn﹣1=﹣=﹣,
当n=1时,a1=不满足上式,
∴an=,故选项C错误.
故选:AB.
17.已知数列{an}各项非零,前n项和为Sn,a1=1,且4Sn=an+1an+1,则a100= 199 .
【解答】解:由题意:a1=1,4Sn=an+1an+1,
当n=1时,4S1=a2a1+1,解得a2=3,
当n 2时,由4Sn=an+1an+1,可得4Sn﹣1=an﹣1an+1,
两式相减得4Sn﹣4Sn﹣1=an+1an+1﹣(an﹣1an+1),
即4an=an+1an﹣an﹣1an,由题意,an≠0,
所以4=an+1﹣an﹣1,
所以数列{a2n} 是以3为首项,4为公差的等差数列,
数列{a2n﹣1}是以1为首项,4 为公差的等差数列,
所以a2n=3+4(n﹣1)=2×2n﹣1,
a2n﹣1=1+4(n﹣1)=2×(2n﹣1)﹣1,
所以an=2n﹣1,故a100=199.
故答案为:199.
18.已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,2nSn+1﹣2(n+1)Sn=n(n+1),则数列{an}的通项an= n .
【解答】解:由2nSn+1﹣2(n+1)Sn=n(n+1),
两边同时除以2n(n+1)得:,
∵,
∴数列{}是以1为首项,为公差的等差数列,
∴=,
∴=,
当n≥2时,an=Sn﹣Sn﹣1==n,
当n=1时,a1=1也满足上式,
∴数列{an}的通项an=n.
故答案为:n.
19.已知正项数列{an},对任意n∈N*,都有2Sn=+an,Sn为数列{an}的前n项和.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设,若数列{bn}是递增数列,求实数λ的取值范围.
【解答】解:(1)因为,故,
故,整理得到,
因为an>0,故an+an﹣1>0,故an﹣an﹣1=1,
故{an}为等差数列,而,
故a1=0(舍)或a1=1,故an=n;
(2)由(1)可得,
因为{bn}是递增数列,故bn+1>bn,
故3n+1+(﹣1)n λ 2n+1>3n+(﹣1)n﹣1 λ 2n,
整理得到:2 3n>(﹣1)n﹣1 3λ 2n,故,
当n为正奇数时,故恒成立,故;
当n为正偶数时,故恒成立,故;
故.
20.已知正项数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,(n∈N*且n≥2).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设数列的前n项和为Tn,求证:Tn<1.
【解答】解:(1)由(n≥2)得:
,
∵{an}为正项数列,∴,
又∵,
∴数列{an}是以1为首项,1为公差的等差数列,
∴,
当n≥2时,,
∵a1=1也满足上式,
∴an=2n﹣1.
证明:(2)由(1)得==,
∴…
=<1,
∴Tn<1.
21.设等差数列{an}的前n项和为Sn,已知S5=35,且a4是a1与a13的等比中项,数列{bn}的前n项和.
(1)求数列{an}、{bn}的通项公式;
(2)若a1<4,对任意n∈N*总有恒成立,求实数λ的最小值.
【解答】解:(1)设等差数列{an}的公差为d,
∵S5=35,且a4是a1与a13的等比中项,
∴,即3d(3d﹣2a1)=0,a1+2d=7,解得d=0或d=2,
当d=0时,a1=7,此时数列{an}的通项公式an=7,
当d=2时,a1=3,此时数列{an}的通项公式an=3+2(n﹣1)=2n+1,
∵数列{bn}的前n项和①,
当n=1时,b1=T1=9,
当n≥2时,Tn﹣1=4(n﹣1)2+5(n﹣1)②,
由①﹣②得n≥2时,bn=4n2+5n﹣[4(n﹣1)2+5(n﹣1)]=8n+1,
当n=1时,b1=9,
∴数列{bn}的通项公式为bn=8n+1;
(2)由(1)得an=7或an=2n+1,bn=8n+1,
∵a1<4,∴an=2n+1,
∴等差数列{an}的前n项和为Sn==n(n+2),
令cn===(﹣),
∴++...+=c1+c2+...+cn=(1﹣+﹣+...+﹣)=(1﹣),
∵(1﹣)随n的增大而增大,
∴(1﹣)<恒成立,
∵对任意n∈N*总有恒成立,
∴λ≥,
故实数λ的最小值为.
22.记Sn为等差数列{an}的前n项和.若a4+a5=24,S6=48,则数列的前2024项和为( )
A. B. C. D.
【解答】解:设等差数列{an}的公差为d,
由,得,解得,
∴an=﹣2+4(n﹣1)=4n﹣6,
∴,
令数列的前n项和为Tn,
∴T2024=.
故选:C.
23.已知数列{an}的前n项和为Sn,若,则S7=( )
A. B. C. D.
【解答】解:由题意,可得==2 (﹣),
则S7=a1+a2+…+a7
=2 (1﹣)+2 (﹣)+…+2 (﹣)
=2 (1﹣+﹣+…+﹣)
=2 (1﹣)
=.
故选:C.
24.已知Sn为数列{an}的前n项和,若a1=2且,设bn=1+log2an,则的值是( )
A. B. C. D.
【解答】解:∵a1=2且,
∴数列{Sn}为等比数列,首项为2,公比为2,
∴Sn=2n,
n≥2时,an=Sn﹣Sn﹣1=2n﹣2n﹣1=2n﹣1,
n=1时上式不成立,
∴an=.
∴b1=1+log22=2;
n≥2,bn=1+log2an=1+=1+n﹣1=n.
∴n≥2时,==﹣,
n=1时,==,
则=+(﹣)+(﹣)+…+(﹣)=+﹣=.
故选:D.
(多选)25.已知数列{an}的前n项和为,数列{}的前n项和为Tn,若对一切n∈N*都有3m﹣1>Tn恒成立,则整数m的可能值为( )
A.﹣1 B.0 C.1 D.2
【解答】解:已知数列{an}的前n项和为,
则当n≥2时,=2n+1,
又a1=S1=3满足上式,
则an=2n+1,
则=,
则Tn==,
又对一切n∈N*都有3m﹣1>Tn恒成立,
则,
则,
故选:CD.
26.已知等差数列{an}是递增数列,且满足a2a8=85,a3+a7=22,令,且,则数列{bn}的前n项和为 .
【解答】解:设等差数列{an}的公差为d(d>0),
∵a2a8=85,a3+a7=a2+a8=22,可得,其中a2<a8,
解得a2=5,a8=17,∴,
∴an=a2+(n﹣2)×d=2n+1,
可得,
设数列{bn}的前n项和为Sn,
∴
=.
故答案为:.
27.已知数列{an}是正项数列,Sn是数列{an}的前n项和,且满足.若,Tn是数列{bn}的前n项和,则T20= 1﹣ .
【解答】解:由题意,当n=1时,a1=S1=(a1+),
解得a1=1,
当n≥2时,将an=Sn﹣Sn﹣1代入Sn=(an+),
可得Sn=(Sn﹣Sn﹣1+),
则有,即,
∴,
∵==1,
∴数列{}是以1为首项,1为公差的等差数列,
∴=1+1 (n﹣1)=n,
∴Sn=,n∈N*,
则当n≥2时,an=Sn﹣Sn﹣1=﹣,
∵当n=1时,a1=1也符合上式,
∴an=﹣,n∈N*,
∴,
∴T20=b1+b2+b3+…b20
=+﹣
=1﹣.
故答案为:1﹣.
28.若数列{an}的前n项和为Sn,,则称数列{bn}是数列{an}的“均值数列”.已知数列{bn}是数列{an}的“均值数列”且bn=n,设数列的前n项和为Tn,若对n∈N*恒成立,则实数m的取值范围为 (﹣1,2) .
【解答】解:由题意,可知bn==n,
即Sn=n2,n∈N*,
则当n=1时,a1=S1=1,
当n≥2时,an=Sn﹣Sn﹣1=n2﹣(n﹣1)2=2n﹣1,
∵当n=1时,a1=1也符合上式,
∴an=2n﹣1,n∈N*,
∴=
=
=,
∴Tn=++…+
=++…+
=,
故不等式即为(m2﹣m+﹣3)<,
化简整理,可得m2﹣m<+2﹣,
∵n∈N*,∴≥=,
∴+2﹣≥+2﹣=2,
∵不等式对n∈N*恒成立,
∴m2﹣m<2对n∈N*恒成立,
即m2﹣m﹣2<0恒成立,
解得﹣1<m<2,
∴满足不等式对n∈N*恒成立的实数m的取值范围为(﹣1,2).
故答案为:(﹣1,2).
29.已知数列{an}为等差数列,且a2+a3=8,a5+a6=20.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设,数列{bn}的前n项和为Tn,求证:.
【解答】解:(1)设数列{an}的公差为d,
由题意可得:,解得,
故an=2n﹣1;
(2)证明:由an=2n﹣1,故,
=.
30.已知正项数列{an}的前n项和为Sn,且满足a1=1,2Sn=anan+1,数列{bn}为正项等比数列,b2=a4且b2,3b1,b3依次成等差数列.
(1)求{an},{bn}的通项公式;
(2)设,{cn}的前n项和为Tn,问是否存在正整数k使得成立,若存在,求出k的值;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵a1=1,2Sn=anan+1,
当n=1时,2S1=a1a2,所以a2=2;
当n≥2时,2Sn﹣1=anan﹣1,
∴2Sn﹣2Sn﹣1=anan+1﹣anan﹣1,
即2an=an(an+1﹣an﹣1).
∵an>0,可得an+1﹣an﹣1=2(n≥2),
∴{an}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,
∴a2n﹣1=2n﹣1,a2n=2n,
综上可得an=n;
设等比数列{bn}的公比为q,
∵b2,3b1,b3依次成等差数列,∴b2+b3=6b1,
∴,∴q2+q﹣6=0,解得q=2或q=﹣3.
∵{bn}为正项等比数列,故q=2,由b2=a4=4,则,
∴.
(2)由(1)可得,
∴,
则,
当n=4时,;
当n>4时,
=
=
=.
∴存在k=16,使得.
31.已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2an﹣1,n∈N*.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)已知bn=,数列{bn}的前n项和为Tn,若对任意的正整数n,不等式2λ﹣1≤Tn<λ都成立,求实数λ的取值范围.
【解答】解:(1)由Sn=2an﹣1,n∈N*,可得:
当n=1时,S1=2a1﹣1,即a1=2a1﹣1,所以a1=1,
当n 2时,有Sn﹣1=2an﹣1﹣1,
所以Sn﹣Sn﹣1=(2an﹣1)﹣(2an﹣1﹣1),
即an=2an﹣2an﹣1,整理得:an=2an﹣1,
因为a1=1,所以,
所以数列{an}是首项为1,公比为2的等比数列,
所以;
(2)由(1)得:,
所以Tn=b1+b2+ +bn==,
显然{Tn}是递增数列,且n→+∞时,→0,
所以,即,
所以,解得,
故实数λ的取值范围是.
32.设数列{an}满足a1+2a2+4a3+…+2n﹣1an=,则数列{an}的前n项和Sn为( )
A. B.
C. D.
【解答】解:由题得
②﹣①得,
∴,适合,
所以,
所以数列{an}是以为首项,以的等比数列,
所以,
故选:C.
33.设数列{nan}的前n项和为Sn,且an=2n,则使得Sn<1000成立的最大正整数n的值为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
【解答】解:数列{an}满足:an=2n,
故,
所以①,
2②,
①﹣②得:,
整理得,
由于Sn<1000,
故(n﹣1) 2n+1+2<1000,
解得n的最大值为6.
故选:B.
34.已知数列{an}满足,数列{an}的前n项和为Sn,则下列结论错误的是( )
A.a1的值为2
B.数列{an}的通项公式为
C.数列{an}为递减数列
D.
【解答】解:对于选项A,当n=1时,2a1=4,∴a1=2,
故选项A正确;
对于选项B,当n≥2时,,
∴,
∴,
∵上式对n=1也成立,
∴(n∈N*),
故选项B错误;
对于选项C,∵,
∴数列{an}为递减数列,
故选项C正确;
对于选项D,∵,
∴,
两式相减得,,
∴,
故选项D正确.
故选:B.
(多选)35.已知数列an满足a1=2,an+1=,设bn=a2n,记数列{an}的前2n项和为S2n,数列{bn}的前n项和为Tn,则下列结论正确的是( )
A.a5=24 B.bn=n 2n
C.Tn=n 2n+1 D.S2n=(2n﹣1)2n+1+2
【解答】解:∵an+1=,a1=2,
∴a2n+1=2a2n,a2n+2=a2n+1+2n+1,a2=a1+2=4,
∴a2n+2=2a2n+2n+1,
化为﹣=1,=2,
∴数列{}为等差数列,首项为2,公差为1,
∴=2+n﹣1=n+1,
化为a2n=(n+1) 2n=bn,
∴a2n+1=2a2n=(n+1) 2n+1.
∴a5=3×23=24,
数列{bn}的前n项和Tn=2×2+3×22+4×23…+(n+1) 2n,
2Tn=2×22+3×23…+n 2n+(n+1) 2n+1,
相减可得:﹣Tn=4+(22+23…+2n)﹣(n+1) 2n+1=1+﹣(n+1) 2n+1,
化为Tn=n 2n+1,
S2n=(a1+a3+…+a2n﹣1)+(a2+a4+…+a2n)
=a1+2(a2+a4+…+a2(n﹣1))+(a2+a4+…+a2n)
=2+3(a2+a4+…+a2n)﹣2a2n
=2+3×n 2n+1﹣2×(n+1) 2n=(2n﹣1) 2n+1+2.
综上可得:只有ACD正确.
故选:ACD.
36.已知函数f(x)=xn,数列{an}的通项公式为an=f'(2),则数列{an}的前n项和Sn= (n﹣1)×2n+1 .
【解答】解:∵f(x)=xn,∴f'(x)=n×xn﹣1,
∴an=f′(2)=n×2n﹣1.
∴Sn=1+2×21+3×22+…+n×2n﹣1,
2Sn=21+2×22+…+(n﹣1)×2n﹣1+n×2n,
相减可得:﹣Sn=1+21+22+…+2n﹣1﹣n×2n=﹣n×2n,
化为Sn=(n﹣1)×2n+1.
故答案为:(n﹣1)×2n+1.
37.数列{an}满足a1=2,且(n∈N*且n>1),若{an}的前n项和为Sn,则满足的最小正整数n的值为 8 .
【解答】解:∵(n∈N*且n>1),
∴(n≥2),
∴,
即,又a1=2,∴,
∴,
,
∴
=,
∴,
∵,
∴,即,
∵,
∴数列单调递减,
又当n=7时,
又当n=8时,
∴n≥8,则最小正整数n的值为8.
故答案为:8.
38.已知Sn为等差数列{an}的前n项和,a3=3,S8=36,设bn=an 3n﹣1,且数列{bn}的前n项和为Tn,则使+λbn≥Tn恒成立的实数λ的取值范围是 [,+∞) .
【解答】解:由题意,设等差数列{an}的公差为d,
则,
整理,得,
解得,
∴an=1+1×(n﹣1)=n,n∈N*,
∴bn=an 3n﹣1=n 3n﹣1,
则Tn=b1+b2+…+bn=1 30+2 31+3 32+…+n 3n﹣1,
3Tn=1 31+2 32+…+(n﹣1) 3n﹣1+n 3n,
两式相减,
可得﹣2Tn=1+31+32+…+3n﹣1﹣n 3n
=﹣n 3n
=﹣ 3n﹣,
∴Tn= 3n+,
故不等式+λbn≥Tn即为+λ n 3n﹣1≥ 3n+,
化简整理,可得λ≥,
构造数列{cn}:令cn=,
则cn+1=,
∵cn+1﹣cn=﹣=>0,
∴数列{cn}是单调递增数列,
∵n=1时,c1=;n→∞,cn→,
∴λ≥.
故答案为:[,+∞).
39.数列{an}满足a1=,an+1=(n∈N*).
(1)计算a2,a3,猜想数列{an}的通项公式并证明;
(2)求数列{an(n+1)3n}的前n项和;
(3)设bn=2an(n∈N*),数列{bn}前n项和为Sn,证明:.
【解答】解:(1)已知数列{an}满足a1=,an+1=(n∈N*),
则,,
猜想:(n∈N*),
证明:由得,,
所以,
即,
所以,
又,
则数列是首项为﹣2,公差为﹣1的等差数列,
所以,
故;
(2)由(1)可得:,
设的前n项和为Tn,
则①,
则②,
由①﹣②得=,
即;
(3)证明:,
则,
要证,
只需证,
即证,
设,
只需证明f(n)的最大值小于0,
作差得,
构造函数g(x)=ln(1+x)﹣x(x>0),
则,g(x)在(0,+∞)上单调递减,
所以g(x)<g(0)=0,
故f(n+1)<f(n),
即函数f(n)单调递减,
从而,
得证.
40.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,公差d≠0,且S3=15,a1,a4,a13成等比数列.
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)设是首项为1,公比为3的等比数列,
(ⅰ)求数列{bn}的前n项和Tn;
(ⅱ)若不等式对一切n∈N*恒成立,求实数λ的最大值.
【解答】解:(1)依题意得=a1a13,S3+S5=50,
即有,解得,
∴an=a1+(n﹣1)d=3+2(n﹣1)=2n+1,即an=2n+1;
(2)①,,
,
,
所以==﹣2n 3n.
∴;
②由(1)易求得Sn=n(n+2),
所以不等式对一切n∈N*恒成立,
即转化为对一切n∈N*恒成立,
令,则f(n)min≥λ,
又,
当1≤n≤2时,f(n+1)﹣f(n)<0;n≥3时,f(n+1)﹣f(n)>0,
所以f(1)>f(2)>f(3),且f(3)<f(4)< ,
则,
所以实数λ的最大值为.
41.已知数列{an}满足a1=2,.
(1)证明:an+2﹣an+1=an+1﹣an对任意的n∈N*成立.
(2)记,求数列{bn}的前n项和Tn.
(3)证明:.
【解答】(1)证明:由,得nan+1=(n+1)an+1,
以n+1代换n,可得(n+1)an+2=(n+2)an+1+1,
以上两式相减得(n+1)an+2﹣nan+1=(n+2)an+1﹣(n+1)an,即(n+1)an+2﹣(2n+2)an+1+(n+1)an=0,
整理得an+2﹣2an+1+an=0,即an+2﹣an+1=an+1﹣an对任意的n∈N*成立.
(2)解:根据a1=2,.可得a2=2a1+1=5,
由(1)的结论,可知数列{an}是等差数列,首项为2,公差d=a2﹣a1=3,
所以an=2+3(n﹣1)=3n﹣1,故,,
可知{bn}是首项为22=4,公比q=8的等比数列,因此=;
(3)证明:由(1)的结论,可知,n≥2.
故==.
故不等式对任意n∈N*且n≥2成立.
42.已知数列{an}满足a1=1,,Sn是数列{an}的前n项和,则S9=( )
A.29﹣10 B.29﹣11 C.210﹣10 D.210﹣11
【解答】解:因为数列{an}满足a1=1,,
所以an+1+1=2(an+1),a1+1=2,
所以数列{1+an}是以2为首项,以2为公比的等比数列,
所以1+an=2n,即an=2n﹣1,
则S9=(2﹣1)+(22﹣1)+…+(29﹣1)
=﹣9
=210﹣11.
故选:D.
43.已知等差数列{an}与等比数列{bn}的首项均为﹣1,且a2=8b4=1,则数列{anbn}( )
A.既有最大项又有最小项
B.只有最大项没有最小项
C.只有最小项没有最大项
D.没有最大项也没有最小项
【解答】解:由题意得,a2=﹣1+d=1,即d=2,
=,即q=﹣,
所以an=2n﹣3,bn=﹣(﹣)n﹣1,anbn=,
则n≥2时,奇数项为负,偶数项为正,
设cn=|anbn|=,n≥2,
则cn+1﹣cn==,
n=2时,cn+1>cn,n≥3时,cn+1<cn,
c2<c3>c4>c5>…>cn>…,
又c1=1,c2=,c4=,,c5=
故数列{anbn}中,a1b1最大,a3b3最小.
故选:A.
44.已知数列{an}满足,数列{bn}的前n项和为Sn,若λ>Sn对n∈N*恒成立,则实数λ的最小值是( )
A. B.1 C. D.2
【解答】解:因为,所以数列{an}是以2为首项,2为公比的等比数列,
所以,
所以bn=
=,因为λ>Sn对n∈N*恒成立,
所以λ≥1,所以λ的最小值是1.
故选:B.
45.设等差数列{an}的前n项和为Sn,且,=﹣1,则下列结论正确的是( )
A.S2022=2022,a3>a2022
B.S2022=﹣2022,a3<a2022
C.S2024=2024,a3>a2022
D.S2024=﹣2024,a3<a2022
【解答】解:构造函数f(x)=x2023+2023x,x∈R,
则f(﹣x)=(﹣x)2023+2023(﹣x)=﹣x2023﹣2023x=﹣f(x),
所以f(x)是奇函数,又y=2023x与y=x2023是增函数,
所以f(x)是R上的增函数,
又,
,
所以a3﹣1>a2022﹣1即a3>a2022,且(a3﹣1)+(a2022﹣1)=0即a3+a2022=2,
又Sn是等差数列{an}的前n项和,
所以.
故选:C.
(多选)46.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,等比数列{bn}的前n项积为Tn,则( )
A.{anbn}可能为等差数列
B.{anbn}不可能为等比数列
C.是等差数列
D.{}是等比数列
【解答】解:根据题意,依次分析选项:
对于A,当bn=1时,anbn=an,数列{anbn}为等差数列,A正确;
对于B,当an=1时,anbn=bn,数列{anbn}为等比数列,B错误;
对于C,设等差数列{an}的公差为d,则Sn=na1+,则=a1+,易得{}是等差数列,C正确;
对于D,对于数列{},易得=×,则数列{}不一定是等比数列,D错误.
故选:AC.
(多选)47.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且,则( )
A.an=2n﹣1
B.
C.数列的前n项和为
D.数列的前n项和为2n+1+n2﹣2
【解答】解:因为等差数列{an}中,,
故a2=2a1+1=a1+d,即a1﹣d=﹣1①,
由S4=4S2可得,4a1+6d=8a1+4d,即2a1﹣d=0②,
①②联立得,a1=1,d=2,
所以an=1+2(n﹣1)=2n﹣1,A正确;
Sn=n+=n2,B正确;
==(),
故前n项和S=(1﹣+…+)
=(1﹣)=,C错误;
因为=2n﹣1+2n,
故其前n项和Tn=(1+3+…+2n﹣1)+(2+22+…+2n)
=+
=n2+2n+1﹣2.D正确.
故选:ABD.
48.在正项等比数列{an}中,a1=16,a3+a5=12,则a2a4…a2n的最大值为 256 .
【解答】解:设等比数列{an}的公比为q(q>0),
由题意,得,即16q2+16q4=12,
解得,
故=,n∈N*,
所以当n=4时,a2a4 … a2n取得最大值28=256.
49.在数列{an}中,a1=1,.设数列的前n项和Tn,若存在n∈N*,使得不等式Tn≥λ,则实数λ的取值范围为 (﹣∞,) .
【解答】解:由a1=1,+=2(an+1)(an+1﹣1)+1,
可得++1﹣2anan+1+2an﹣2an+1=0,
即为(an﹣an+1+1)2=0,
可得an+1﹣an=1,
则数列{an}是首项和公差均为1的等差数列,则an=1+n﹣1=n,
==(﹣),
Tn=(1﹣+﹣+﹣+...+﹣+﹣)=(1+﹣﹣)
=﹣(+)<,
存在n∈N*,使得不等式Tn≥λ,可得λ<,
即实数λ的取值范围为(﹣∞,).
故答案为:(﹣∞,).
50.设公差不为零的等差数列{an}的前n项和为Sn,S3=6,且a2,a4,a8成等比数列;
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若,数列{bn}的前n项和为Kn,求证:.
【解答】解:(1)设等差数列{an}的公差为d(d≠0),由S3=6,a2,a4,a8成等比数列,
得,解得,
所以数列{an}的通项公式为an=1+n﹣1=n.
(2)证明:由(1)知,,
=,
由bn>0恒成立,得数列{Kn}单调递增,因此,
所以.
51.已知函数f(x)=xe4x,记f1(x)=f'(x),且fn+1(x)=fn'(x),n∈N*.
(1)求f1(x),f2(x);
(2)设,n∈N*,
(ⅰ)证明:数列是等差数列;
(ⅱ)数列{bn}的前n项和为Sn,且对任意的n∈N*,满足,求λ的取值范围.
【解答】解:(1)函数f(x)=xe4x,可得f1(x)=f'(x)=(1+4x)e4x,
f2(x)=f1'(x)=(8+16x)e4x;
(2)(ⅰ)证明:由(1)可得a1=4,b1=1,
又fn(x)=(anx+bn)e4x,可得fn+1(x)=(an+1x+bn+1)e4x,
而fn+1(x)=fn'(x)=(4anx+an+4bn)e4x,
则an+1=4an,bn+1=an+4bn,
由an=4n,可得bn+1=4n+4bn,
即有=+,
可得数列是首项和公差均为的等差数列;
(ⅱ)由(ⅰ)可得=n,即bn=n 4n﹣1,
Sn=1 40+2 41+3 42+...+n 4n﹣1,
4Sn=1 4+2 42+3 43+...+n 4n,
上面两式相减可得﹣3Sn=1+41+42+...+4n﹣1﹣n 4n=﹣n 4n=,
则Sn=,
又对任意的n∈N*,满足,
可得9λ≥(3n﹣1) ()n恒成立,
设cn=(3n﹣1) ()n,则cn+1﹣cn=(3n+2) ()n+1﹣(3n﹣1) ()n=(﹣n) ()n,
当n=1,2时,cn+1﹣cn>0,即c3>c2>c1,
当n≥3时,cn+1﹣cn<0,即c3>c4>c5>...>cn,
可得cn的最大值为c3,且c3=,
所以9λ≥,即λ≥,
即λ的取值范围是[,+∞).
精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
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