高考數(shù)學(xué)復(fù)習(xí) 17-18版 第7章 熱點探究課4 數(shù)列與函數(shù)、不等式

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1、 熱點探究課(四) 數(shù)列與函數(shù)、不等式 [命題解讀] 數(shù)列在中學(xué)數(shù)學(xué)中既具有獨立性,又具有較強(qiáng)的綜合性,是初等數(shù)學(xué)與高等數(shù)學(xué)的一個重要銜接點,從近五年江蘇卷試題來看,數(shù)列常作為壓軸大題,綜合考查學(xué)生的推理論證能力. 熱點1 數(shù)列與函數(shù)的綜合應(yīng)用 數(shù)列與函數(shù)的交匯一般體現(xiàn)在兩個方面:一是以數(shù)列的特征量n,an,Sn等為坐標(biāo)的點在函數(shù)圖象上,可以得到數(shù)列的遞推關(guān)系;二是數(shù)列的項或前n項和可以看作關(guān)于n的函數(shù),然后利用函數(shù)的性質(zhì)求解數(shù)列問題.  已知二次函數(shù)y=f(x)的圖象經(jīng)過坐標(biāo)原點,其導(dǎo)函數(shù)為f′(x)=6x-2,數(shù)列{an}的前n項和為Sn,點(n,Sn)(n∈N+)均在函數(shù)y=f

2、(x)的圖象上. (1)求數(shù)列{an}的通項公式; (2)設(shè)bn=,試求數(shù)列{bn}的前n項和Tn. 【導(dǎo)學(xué)號:62172210】 [解] (1)設(shè)二次函數(shù)f(x)=ax2+bx(a≠0), 則f′(x)=2ax+b. 由f′(x)=6x-2,得a=3,b=-2, 所以f(x)=3x2-2x.4分 又因為點(n,Sn)(n∈N+)均在函數(shù)y=f(x)的圖象上, 所以Sn=3n2-2n. 當(dāng)n≥2時,an=Sn-Sn-1=3n2-2n-[3(n-1)2-2(n-1)]=6n-5; 當(dāng)n=1時,a1=S1=3×12-2×1=6×1-5, 所以an=6n-5(n∈N+).6分

3、 (2)由(1)得bn== =,9分 故Tn= = =.14分 [規(guī)律方法] 解決此類問題要抓住一個中心——函數(shù),兩個密切聯(lián)系:一是數(shù)列和函數(shù)之間的密切聯(lián)系,數(shù)列的通項公式是數(shù)列問題的核心,函數(shù)的解析式是研究函數(shù)問題的基礎(chǔ);二是方程、不等式與函數(shù)的聯(lián)系,利用它們之間的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行靈活的處理. [對點訓(xùn)練1] 設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d,點(an,bn)在函數(shù)f(x)=2x的圖象上(n∈N+). (1)證明:數(shù)列{bn}為等比數(shù)列; (2)若a1=1,函數(shù)f(x)的圖象在點(a2,b2)處的切線在x軸上的截距為2-,求數(shù)列{anb}的前n項和Sn. [解] (1)證明:由已知

4、,得bn=2an>0.當(dāng)n≥1時,=2an+1-an=2d,∴數(shù)列{bn}是首項為2a1,公比為2d的等比數(shù)列.4分 (2)f(x)=2x求導(dǎo)得f′(x)=2xln 2,∴f(x)=2x在(a2,b2)處的切線方程為y-b2=2a2ln 2(x-a2),令y=0,得-b2=(2a2ln 2)×(x-a2),x=a2-,∴a2=2.∴d=2-1=1,∴an=n,bn=2n. ∴anb=n·4n,8分 其前n項和Sn=1×4+2×42+3×43+…+(n-1)·4n-1+n·4n,① 兩邊乘4,得4Sn=1×42+2×43+3×44+…+(n-1)·4n+n·4n+1,② ①-②,得Sn

5、-4Sn=4+42+43+…+4n-n·4n+1=-n·4n+1,∴Sn=.14分 熱點2 數(shù)列與不等式的綜合應(yīng)用 數(shù)列與不等式的交匯考查方式主要有三種:一是判斷數(shù)列中的一些不等關(guān)系;二是以數(shù)列為載體,考查不等式恒成立問題;三是考查與數(shù)列有關(guān)的不等式的證明.  (2017·蘇錫常鎮(zhèn)調(diào)研一)已知首項為1的正項數(shù)列{an}滿足a+a

6、且a1+a2+…+ak=120,求正整數(shù)k的最小值,以及k取最小值時相應(yīng)數(shù)列a1,a2,…,ak(k≥3)的公差. 【導(dǎo)學(xué)號:62172211】 [解] (1)由題意得,4x2-15x+9<0且x2-10x+16<0, 所以

7、)∵an

8、合處理就行了. [對點訓(xùn)練2] 已知等差數(shù)列{an}的前n項和為Sn,a1=1,S3=6.正項數(shù)列{bn}滿足b1·b2·b3·…·bn=2Sn. (1)求數(shù)列{an},{bn}的通項公式; (2)若λbn>an,對n∈N+均成立,求實數(shù)λ的取值范圍. [解] (1)∵等差數(shù)列{an}中,a1=1,S3=6, ∴d=1,故an=n.2分 由 ①÷②得bn=2Sn-Sn-1=2an=2n(n≥2), b1=2S1=21=2,滿足通項公式,故bn=2n.5分 (2)λbn>an恒成立,即λ>恒成立,7分 設(shè)cn=,則=, 當(dāng)n≥1時,cn+1≤cn,{cn}單調(diào)遞減, ∴(

9、cn)max=c1=,故λ>,∴λ的取值范圍是.14分 熱點3 與等差(比)數(shù)列有關(guān)的綜合問題(答題模板) 解決等差、等比數(shù)列的綜合問題,關(guān)鍵是理清兩種數(shù)列的項之間的關(guān)系,并注重方程思想的應(yīng)用,等差(比)數(shù)列共涉及五個量a1,an,Sn,d(q),n,“知三求二”.  (本小題滿分16分)(2017·鹽城模擬)已知正項數(shù)列{an},{bn}滿足:對任意n∈N+,都有an,bn,an+1成等差數(shù)列,bn,an+1,bn+1成等比數(shù)列,且a1=10,a2=15. (1)求證:數(shù)列{}是等差數(shù)列; (2)求數(shù)列{an},{bn}的通項公式; (3)設(shè)Sn=++…+,如果對任意n∈N+,不

10、等式2aSn<2-恒成立,求實數(shù)a的取值范圍. [思路點撥] (1)只要證明2=+(n≥2)即可. (2)由(1)先求,再由a=bn-1bn求an. (3)由求Sn,然后把參數(shù)a分離,并借助數(shù)列的性質(zhì)求參數(shù)a的取值范圍. [規(guī)范解答] (1)證明:由已知,2bn=an+an+1 ①,a=bnbn+1②, 由②可得,an+1= ③,將③代入①得,對任意n∈N+,n≥2,有2bn=+, 即2=+,所以是等差數(shù)列.4分 (2)設(shè)數(shù)列的公差為d,由a1=10,a2=15,得b1=,b2=18,6分 所以=,=3,所以d=-=, 所以=+(n-1)d=+(n-1)·=(n+4),所以b

11、n=.8分 a=bn-1bn=·, an=.10分 (3)由(2),==2,11分 所以,Sn=2=2,12分 故不等式2aSn<2-化為 4a<2-, 即a<,當(dāng)n∈N+時恒成立,13分 令f(n)==·==1+++, 則f(n)隨著n的增大而減小,且f(n)>1恒成立.15分 故a≤1,所以,實數(shù)a的取值范圍是(-∞,1].16分 [答題模板] 第一步:由題設(shè)條件建立bn-1,bn,bn+1間的等量關(guān)系; 第二步:借助等差中項法證明數(shù)列{}是等差數(shù)列; 第三步:求基本量,并分別求出{an},{bn}的通項公式; 第四步:分析的特點,并求Sn; 第五步:把Sn,

12、an,bn代入2aSn<2-中,并分離變量a; 第六步:借助數(shù)列的單調(diào)性,求參數(shù)a的范圍; 第七步:反思回顧,查看關(guān)鍵點,易失分點,注意規(guī)范. [溫馨提示] 若干個能唯一確定一個數(shù)列的量稱為該數(shù)列的“基本量”.首項與公差是等差數(shù)列的“基本量”,首項與公比是等比數(shù)列的“基本量”.在解決等差數(shù)列或等比數(shù)列的相關(guān)問題時,“基本量法”是常用的方法. [對點訓(xùn)練3] (2017·無錫期末)已知數(shù)列{an}與{bn}滿足an+1-an=q(bb+1-bn),n∈N+. (1)若bn=2n-3,a1=1,q=2,求數(shù)列{an}的通項公式; (2)若a1=1,b1=2且數(shù)列{bn}為公比不為1的等

13、比數(shù)列,求q的值,使數(shù)列{an}也是等比數(shù)列; (3)若a1=q,bn=qn(n∈N+)且q∈(-1,0),數(shù)列{an}有最大值M與最小值m,求的取值范圍. [解] (1)由bn=2n-3且q=2得an+1-an=4,所以數(shù)列{an}為等差數(shù)列, 又a1=1,所以an=4n-3.4分 (2)由條件可知an-an-1=q(bn-bn-1), 所以an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1=q(bn-bn-1)+q(bn-1-bn-2)+…+q(b2-b1)+a1=qbn-qb1+a1=qbn-2q+1,6分 不妨設(shè){bn}的公比為λ(λ≠1),則an=

14、2qλn-1-2q+1, 由{an}是等比數(shù)列知:a=a1a3可求出q=, 經(jīng)檢驗,an=2qλn-1,此時{an}是等比數(shù)列,所以q=滿足條件.10分 (3)由條件可知an-an-1=q(bn-bn-1), 所以an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1 =q(bn-bn-1)+q(bn-1-bn-2)+…+q(b2-b1)+a1=qbn-qb1+a1, 即an=qn+1-q2+q,12分 a2n=q2n+1-q2+q,因為q∈(-1,0), 所以a2n+2-a2n=q2n+3-q2n+1=q2n+1(q2-1)>0,則{a2n}單調(diào)遞增;

15、a2n+1-a2n-1=q2n+2-q2n=q2n(q2-1)<0,則{a2n-1}單調(diào)遞減; 又a2n-a1=q2n+1-q2<0,所以數(shù)列{an}的最大項為a1=q=M, a2n+1-a2=q2n+2-q3=q3(q2n-1-1)>0, 所以數(shù)列{an}的最小項為a2=q3-q2+q=m, 則==, 因為q∈(-1,0),所以q2-q+1∈(1,3),所以∈.16分 熱點探究訓(xùn)練(四) A組 基礎(chǔ)過關(guān) 1.(2017·蘇州期中)設(shè)數(shù)列{an}的前n項和為Sn,滿足2Sn=an+1-2n+1+1,且a1,a2+5,a3成等差數(shù)列. (1)求a1,a2的值; (2)求證:數(shù)

16、列{an+2n}是等比數(shù)列,并求數(shù)列{an}的通項公式. [解] (1)由已知,得2a1=a2-3 ①, 2(a1+a2)=a3-7?、?, 又因為a1,a2+5,a3成等差數(shù)列, 所以a1+a3=2a2+10?、?, 解①②③,得a1=1,a2=54分 (2)由已知,n∈N+時,2(Sn+1-Sn)=an+2-an+1-2n+2+2n+1, 即an+2=3an+1+2n+1, 即an+1=3an+2n(n≥2),8分 由(1)得,a2=3a1+2,∴an+1=3an+2n(n∈N+). 從而有an+1+2n+1=3an+2n+2n+1=3an+3×2n=3(an+2n).

17、又a1+2>0,∴an+2n>0,∴=3. ∴數(shù)列{an+2n}是等比數(shù)列,且公比為3. ∴an+2n=(a1+2)×3n-1=3n,即an=3n-2n.14分 2.(2017·泰州中學(xué)高三模底考試)已知數(shù)列{an}的前n項和Sn滿足:Sn=t(Sn-an+1)(t為常數(shù),且t≠0,t≠1). (1)求{an}的通項公式; (2)設(shè)bn=a+Sn·an,若數(shù)列{bn}為等比數(shù)列,求t的值; (3)在滿足條件(2)的情形下,設(shè)cn=4an+1,數(shù)列{cn}的前n項和為Tn,若不等式≥2n-7對任意的n∈N+恒成立,求實數(shù)k的取值范圍. 【導(dǎo)學(xué)號:62172212】 [解] (1

18、)當(dāng)n=1時,S1=t(S1-a1+1),得a1=t. 當(dāng)n≥2時,由Sn=t(Sn-an+1),即 (1-t)Sn=-tan+t,① 得(1-t)Sn-1=-tan-1+t,② ①-②,得(1-t)an=-tan+tan-1,即an=tan-1, ∴=t(n≥2), ∴{an}是等比數(shù)列,且公比是t,∴an=tn.4分 (2)由(1)知,bn=(tn)2+·tn,即bn=, 若數(shù)列{bn}為等比數(shù)列,則有b=b1·b3, 而b1=2t2,b2=t3(2t+1),b3=t4(2t2+t+1), 故2=(2t2)·t4(2t2+t+1),解得t=, 再將t=代入bn,得bn

19、=, 由=,知{bn}為等比數(shù)列,∴t=.8分 (3)由t=,知an=n,∴cn=4n+1, ∴Tn=4×+n=4+n-, 由不等式≥2n-7恒成立,得3k≥恒成立, 設(shè)dn=,由dn+1-dn =-=, ∴當(dāng)n≤4時,dn+1>dn,當(dāng)n≥4時,dn+1

20、“等比源數(shù)列”,并證明你的結(jié)論. (2)已知數(shù)列{an}為等差數(shù)列,且a1≠0,an∈Z(n∈N+).求證:{an}為“等比源數(shù)列”. 【導(dǎo)學(xué)號:62172213】 [解] (1)①由an+1=2an-1,得an+1-1=2(an-1),且a1-1=1, 所以數(shù)列{an-1}是首項為1,公比為2的等比數(shù)列. 所以an-1=2n-1. 所以,數(shù)列{an}的通項公式為an=2n-1+1.4分 ②數(shù)列{an}不是“等比源數(shù)列”.用反證法證明如下: 假設(shè)數(shù)列{an}是“等比源數(shù)列”,則存在三項am,an,ak(m

21、an

22、為“等比源數(shù)列”. 當(dāng)d>0時,因為an∈Z,則d≥1,且d∈Z,所以數(shù)列{an}中必有一項an>0. 為了使得{an}為“等比源數(shù)列”, 只需要{an}中存在第n項,第k項(m

23、列{an}的前n項和Sn; (2)設(shè)Tn=(-1)iai,若對一切正整數(shù)n,不等式λTn<[an+1+(-1)n+1an]·2n-1恒成立,求實數(shù)λ的取值范圍; (3)是否存在正整數(shù)m,n(n>m>2),使得S2,Sm-S2,Sn-Sm成等比數(shù)列?若存在,求出所有的m,n;若不存在,說明理由. [解] (1)設(shè)數(shù)列{an}的公差為d. 因為2a5-a3=13,S4=16, 所以解得a1=1,d=2, 所以an=2n-1,Sn=n2.4分 (2)①當(dāng)n為偶數(shù)時,設(shè)n=2k,k∈N+, 則T2k=(a2-a1)+(a4-a3)+…+(a2k-a2k-1)=2k. 代入不等式λTn

24、<[an+1+(-1)n+1an]·2n-1,得λ·2k<4k,從而λ<. 設(shè)f(k)=,則f(k+1)-f(k)=-=. 因為k∈N+,所以f(k+1)-f(k)>0,所以f(k)是遞增的,所以f(k)min=2, 所以λ<2.7分 ②當(dāng)n為奇數(shù)時,設(shè)n=2k-1,k∈N+, 則T2k-1=T2k-(-1)2ka2k=2k-(4k-1)=1-2k. 代入不等式λTn<[an+1+(-1)n+1an]·2n-1,得λ·(1-2k)<(2k-1)4k, 從而λ>-4k. 因為k∈N+,所以-4k的最大值為-4,所以λ>-4. 綜上,λ的取值范圍為-4<λ<2.10分 (3)假設(shè)存在正整數(shù)m,n(n>m>2),使得S2,Sm-S2,Sn-Sm成等比數(shù)列, 則(Sm-S2)2=S2·(Sn-Sm),即(m2-4)2=4(n2-m2), 所以4n2=(m2-2)2+12,即4n2-(m2-2)2=12, 即(2n-m2+2)(2n+m2-2)=12. 因為n>m>2,所以n≥4,m≥3,所以2n+m2-2≥15. 因為2n-m2+2是整數(shù),所以等式(2n-m2+2)(2n+m2-2)=12不成立, 故不存在正整數(shù)m,n(n>m>2),使得S2,Sm-S2,Sn-Sm成等比數(shù)列.16分

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