专题7.5 数列的其他应用(解析版).docx
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- 专题7.5 数列的其他应用解析版 专题 7.5 数列 其他 应用 解析
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1、专题7.5 数列的其他应用题型一分段递推数列求通项公式题型二公共项数列题型三插项数列题型四数列中的新定义问题题型五数列的结构不良题型六递推数列的实际应用题型一分段递推数列求通项公式例1(2023江西南昌统考三模)已知数列满足,其中 ,则数列的前项和为_.【答案】【分析】根据递推公式将偶数项转化为奇数项,再运用递推公式求出奇数项的通项公式,再求和.【详解】由递推公式 ,得 , 即, 数列 是首项为,公比等比数列, , ;故答案为:.例2(2023春广东佛山高二佛山一中校考阶段练习)(多选)已知数列满足,则()AB当为偶数时,CD数列的前项和为【答案】BCD【分析】根据已知递推出可判断A;令,由已
2、知可得,可得,令, 由已知可得,所以可判断BC;计算出前项中的奇数项和、偶数项和可判断D.【详解】对于A,因为,故A错误;对于B,令, 由已知可得,所以,又,所以,令,所以,当为偶数时,故B正确;对于C,由B可知,令, 由已知可得,所以,综上,故C正确;对于D,前项中的奇数项和,前项中的偶数项和,所以数列的前项和为,故D正确.故选:BCD.练习1(2023全国高二专题练习)已知数列满足,记,求数列的通项公式【答案】【分析】推导出数列为等比数列,确定该数列的首项和公比,可求得数列的表达式,根据数列的递推公式可得出数列的表达式,然后对为偶数和奇数两种情况讨论,可得出数列的通项公式.【详解】解:因为
3、数列满足,则,因为,所以,所以,数列是首项为,公比为的等比数列,所以,因为,所以,.所以,当为偶数时,设,则,所以,;当为奇数时,设,则,此时,.综上所述,.练习2(2023吉林通化梅河口市第五中学校考模拟预测)已知数列满足,数列满足(1)求数列的通项公式;(2)求数列的前n项和【答案】(1)(2)【分析】(1)根据数列的递推公式依次写出,即可发现规律;(2)由(1)可写出数列的表达式,根据裂项求和的方法可求出前n项和【详解】(1)由题意知,从而(2)由(1),所以练习3(2023秋安徽宣城高三统考期末)已知数列满足,令.(1)写出,并求出数列的通项公式;(2)记,求的前10项和.【答案】(1
4、),(2)【分析】(1)由递推关系既可求得,再由数列的通项公式代入到,可求得数列的通项公式;(2)将数列的通项公式代入到,可求得,由分组求和方法计算即可得出的前10项和【详解】(1)因为,所以,又,所以,当,时,;当,时,当时,即,则,数列是以为首项,3为公比的等比数列,故.(2)由(1)可得,记的前项和为,则.练习4(2023陕西安康陕西省安康中学校考模拟预测)已知数列的首项为,数列的前项和小于实数,则的最小值为()ABCD【答案】C【分析】先分奇偶求出通项公式,再应用裂项相消法即可得前n项和,则得M的最小值.【详解】当时,即.所以当为奇数时,是常数列.又,所以当为奇数时,即,当为偶数时,所
5、以当时,.设,则故的前项和为,当趋向于无穷大时,前和趋向于.所以的最小值为.故选:C.练习5(2023春重庆渝中高二重庆巴蜀中学校考阶段练习)已知数列满足:;.则的通项公式_;设为的前项和,则_.(结果用指数幂表示)【答案】 【分析】当为奇数时令可得,当为偶数时令,可得,即可得到是以为首项,为公比的等比数列,从而求出通项公式,再利用分组求和法计算可得.【详解】当为奇数时,令,则,当为偶数时,令,则,则,当时,所以是以为首项,为公比的等比数列,所以,所以,则,当为奇数时,由,则,所以,当为偶数时,由,则,所以,所以,所以故答案为:,题型二公共项数列例3(2023春河北石家庄高二石家庄市第十五中学
6、校考阶段练习)数列的通项公式分别为和,设这两个数列的公共项构成集合A,则集合中元素的个数为()A167B168C169D170【答案】C【分析】利用列举法可知,将集合中的元素由小到大进行排序,构成的数列记为,可知数列为等差数列,求出数列的通项公式,然后解不等式,即可得出结论.【详解】由题意可知,数列、,数列、,将集合中的元素由小到大进行排序,构成数列、,易知数列是首项为,公差为的等差数列,则,由,可得,因此,集合中元素的个数为.故选:C.例4(2023江苏南通统考模拟预测)已知数列是公差为3的等差数列,数列是公比为2的等比数列,且满足 将数列与的公共项按照由小到大的顺序排列,构成新数列(1)证
7、明:(2)求数列的前n项和【答案】(1)证明见解析(2)【分析】(1)利用基本量代换列方程组求出,得到,的通项公式,进而判断出是数列的项,即可证明;(2)利用错位相减法求和.【详解】(1)由,得,由,得,解得,因为数列的公差为3,数列的公比为2,所以不是数列的项,是数列的第1项设,则所以不是数列的项 因为,所以是数列的项所以(2)由(1)可知,=所以所以练习6(2023重庆沙坪坝高三重庆八中校考阶段练习)将数列与的公共项由小到大排列得到数列,则数列的前n项的和为_【答案】【分析】找到数列与的公共项,组成数列,可得数列是首项为4,公比为4的等比数列,结合等比数列的前n项和公式即可求得答案.【详解
8、】由题意令,即2不是数列与的公共项;令,即4是数列与的公共项;令,即8不是数列与的公共项;令,即16是数列与的公共项;依次类推,可得数列:,即是首项为4,公比为4的等比数列,故数列的前n项的和为 ,故答案为:练习7(2023全国高三专题练习)已知,将数列与数列的公共项从小到大排列得到新数列,则_.【答案】【分析】分析可知是正奇数列,根据题意求得,然后利用裂项相消法可求得的值.【详解】因为数列是正奇数列,对于数列,当为奇数时,设,则为偶数;当为偶数时,设,则为奇数,所以,则,因此,.故答案为:.练习8(2022秋安徽阜阳高三安徽省临泉第一中学校联考阶段练习)已知等差数列的前项和为,且(1)求数列
9、的通项公式;(2)若数列由与的公共项按从小到大的顺序排列而成,求数列落在区间内的项的个数【答案】(1)(2)22【分析】(1)根据等差数列通项公式和前项和公式列式计算即可;(2)计算得出的通项公式,分析可得表示全体正奇数的平方从小到大组成的数列,据此推断出数列落在区间内的项的个数.【详解】(1)设等差数列的公差为由可得得解得所以(2)因为,所以表示所有正整数的完全平方数从小到大组成的数列,而表示全体正奇数从小到大组成的数列,所以表示全体正奇数的平方从小到大组成的数列,因为,所以落在区间内的项的个数为22项练习9(2023全国高三专题练习)记为公比不为1的等比数列的前项和,(1)求的通项公式;(
10、2)设,若由与的公共项从小到大组成数列,求数列的前项和【答案】(1)(2)【分析】(1)设等比数列的公比为,由求出,再由等比数列求和公式求出,即可得解;(2)由(1)可得,即可得到数列的特征,令,求出的取值,即可得到为以为首项,为公比的等比数列,再由等比数列求和公式计算可得.【详解】(1)解:设等比数列的公比为,因为,即,即,所以,又,即,解得,所以.(2)解:由(1)可得,则数列为、,偶数组成的数列,又,令,则为正偶数,所以,所以为以为首项,为公比的等比数列,所以.练习10(2022秋山东济宁高三统考期中)我国古代数学名著孙子算经载有一道数学问题:“今有物不知其数,三三数之剩二,五五数值剩二
11、,七七数之剩二,问物几何?”根据这一数学思想,所以被除余的自然数从小到大组成数列,所有被除余的自然数从小到大组成数列,把和的公共项从小到大得到数列,则()ABCD【答案】B【分析】根据题意数列、都是等差数列,从而得到数列是等差数列,依次对选项进行判断可得答案.【详解】根据题意数列是首项为2,公差为3的等差数列, ,数列是首项为2,公差为5的等差数列,数列与的公共项从小到大得到数列,故数列是首项为2,公差为15的等差数列,.对于A,错误对于B,正确.对于C,错误.对于D,错误.故选:B.题型三插项数列例5(2023全国高三专题练习)若在数列的每相邻两项之间插入此两项的和,可以形成一个新的数列,再
12、把所得数列按照同样的方法可以不断构造出新的数列现将数列1,3进行构造,第1次得到数列1,4,3;第2次得到数列1,5,4,7,3;依次构造,第次得到数列1,记,若成立,则的最小值为()A6B7C8D9【答案】C【分析】根据规律确定的关系式,进而可得,即有的通项公式,求解即可得结果【详解】由,则,则,则,当时,当时,故选:C例6(2023安徽滁州校考模拟预测)已知等比数列的前项和为,且(1)求数列的通项公式;(2)在与之间插入个数,使这个数组成一个公差为的等差数列,求数列的前项和【答案】(1)(2)【分析】(1)根据递推关系求出等比数列的公比,由等比数列的通项公式求解;(2)利用错位相减法求和即
13、可.【详解】(1),当时,两式相减可得,故等比数列的公比为,故数列的通项公式为(2)由得:,故,即,得:,故练习11(2023秋江苏盐城高三江苏省阜宁中学校联考期末)已知数列的通项公式,在数列的任意相邻两项与之间插入个4,使它们和原数列的项构成一个新的数列,记新数列的前n项和为,则的值为_【答案】370【分析】依题意,确定前60项所包含数列的项,以及中间插入4的数量即可求和.【详解】因为与之间插入个4,其中,之间插入2个4,之间插入4个4,之间插入8个4,之间插入16个4,之间插入32个4,由于,故数列的前60项含有的前5项和55个4,故.故答案为:370.练习12(2023全国学军中学校联考
14、二模)设数列满足.(1)求数列的通项公式;(2)在数列的任意与项之间,都插入个相同的数,组成数列,记数列的前项的和为,求的值.【答案】(1)(2)【分析】(1)由条件证明数列为等比数列,利用累加法求数列的通项公式;(2)数列中在之前共有项,由此确定前项的值,再分组,结合等比求和公式可求得答案.【详解】(1)因为,所以,又,所以数列为首项为1,公比为的等比数列,所以,所以当时,所以,所以当时,又也满足该关系,所以数列的通项公式为;(2)数列中在之前共有项,当时,当时练习13(2023浙江校联考模拟预测)已知数列的前项和为,且(1)求的通项公式;(2)保持中各项先后顺序不变,在与之间插入个1,使它
15、们和原数列的项构成一个新的数列,记的前n项和为,求的值(用数字作答)【答案】(1)(2)【分析】(1)由,得到,求得,结合时,求得,进而得到数列的通项公式;(2)根据题意,得到新数列的前100项,结合等差、等比数列的求和公式,即可求解.【详解】(1)解:由数列的前n项和为,且,当时,所以,当时,不符合上式,所以数列的通项公式为(2)解:保持数列中各项先后顺序不变,在与之间插入个1,则新数列的前100项为3,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1, ,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,则练习14(2023春辽宁锦州高三校考期中)记为各项均为正数的等比数列的前n项和,且,成等差数列.(1)求
16、的通项公式;(2)在和之间插入n个数,使得这个数依次组成公差为的等差数列,求数列的前n项和.【答案】(1)(2)【分析】(1)根据等差数列、等比数列的性质计算基本量即可得通项公式;(2)根据等差数列的性质计算得,利用错位相减法计算和式即可.【详解】(1)设数列的首项为,公比为q,则,因为,成等差数列,则,即,因为,所以由式可得,解得或(舍),代入式可得,(2)由题可得,即,所以,则,所以,则,故得: 所以.练习15(2023浙江金华统考模拟预测)已知数列的前项和,且.数列满足,.(1)求数列,的通项公式;(2)将数列中的项按从小到大的顺序依次插入数列中,在任意的,之间插入项,从而构成一个新数列
17、,求数列的前100项的和.【答案】(1),(2)【分析】(1)根据与的关系,可得出,变形可得.然后根据等比数列的通项公式,即可得出.由已知可得,累乘法即可得出;(2)设100项中,来自于数列中的有项.根据已知可推得,然后根据等差数列以及等比数列的前项和公式,即可得出答案.【详解】(1)由已知可得,当时,有,两式相减得:.又因为,所以,满足上式.所以,.又,所以是以4为首项,2为公比的等比数列,所以,即.又,所以,所以.又,所以,当时,有,两边同时相乘可得,所以,.(2)设100项中,来自于数列中的有项.若第100项来自于,则应有,整理可得,该方程没有正整数解,不满足题意;若第100项来自于,则
18、应有,整理可得,.当时,有不满足,故,所以,数列中含有10项数列中的项,含有90项数列中的项.所以,.题型四数列中的新定义问题例7(2023全国高三对口高考)对于数列,定义为数列的一阶差分数列,其中(1)若数列的通项公式,求的通项公式;(2)若数列的首项是1,且满足,证明数列为等差为数列.【答案】(1)(2)证明见解析【分析】(1)根据及的通项公式直接计算可得;(2)依题意可得,再结合等差数列的定义证明即可.【详解】(1)依题意,且,(2)因为,所以,所以,且,故是首项为,公差为的等差数列.例8(2023广东佛山校考模拟预测)(多选)所有的有理数都可以写成两个整数的比,例如如何表示成两个整数的
19、比值呢?代表了等比数列的无限项求和,可通过计算该数列的前项的和,再令获得答案.此时,当时,即可得.则下列说法正确的是()AB为无限循环小数C为有限小数D数列的无限项求和是有限小数【答案】AD【分析】按照题中所给方法求解可判断A;取验证可判断BC;利用等比数列求和公式求和,然后可得的无限项求和,可判断D.【详解】对于选项A,代表了等比数列的无限项求和,该数列的前项的和为,所以,故选项A成立;对于选项B:令与条件矛盾,故选项B不成立;对于选项C:令与条件矛盾,故选项C不成立;对于选项D:数列的前项和为时,所以数列的无限项求和为,是有限小数,故选项D成立.故选:AD练习16(2023江苏扬州扬州中学
20、校考模拟预测)若数列满足,则称数列为“平方递推数列”已知数列中,点在函数的图象上,其中n为正整数,(1)证明:数列是“平方递推数列”,且数列为等比数列;(2)设,定义,且记,求数列的前n项和【答案】(1)证明见解析(2)【分析】(1)根据“平方递推数列”的定义和等比数列的定义进行证明(2)由的新定义和,可得出表达式,再分段求前n项和即可.【详解】(1)点在函数的图象上,是“平方递推数列”因为,对两边同时取对数得,数列是以1为首项,2为公比的等比数列(2)由(1)知,由数列的通项公式得,当时,;当时,又由,得当且时,;当且时,综上,练习17(2023湖北武汉统考三模)将按照某种顺序排成一列得到数
21、列,对任意,如果,那么称数对构成数列的一个逆序对.若,则恰有2个逆序对的数列的个数为()A4B5C6D7【答案】B【分析】根据逆序对的定义,分数列的第一个数为,数列的第二个数为,数列的第三个数为,数列的第四个数为,四种情况讨论即可.【详解】若,则,由构成的逆序对有,若数列的第一个数为,则至少有个逆序对,若数列的第二个数为,则恰有2个逆序对的数列为, 若数列的第三个数为,则恰有2个逆序对的数列为或,若数列的第四个数为,则恰有2个逆序对的数列为,综上恰有2个逆序对的数列的个数为个.故选:B.练习18(2023北京人大附中校考三模)已知数列满足:对任意的,总存在,使得,则称为“回旋数列”以下结论中正
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