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高考中档大题规范练(二)
——数 列
(推荐时间:60分钟)
1.已知{an}为等差数列,且a2=-1,a5=8.
(1)求数列{|an|}的前n项和;
(2)求数列{2n·an}的前n项和.
解 (1)设等差数列{an}的公差为d,因为a2=-1,a5=8,所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a1+d=-1,,a1+4d=8,))解得a1=-4,d=3,
所以an=-4+3(n-1)=3n-7,
因此|an|=|3n-7|=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(-3n+7,n=1,2,,3n-7,n≥3))
记数列{|an|}的前n项和为Sn,
当n=1时,S1=|a1|=4,
当n=2时,S2=|a1|+|a2|=5,
当n≥3时,Sn=S2+|a3|+|a4|+…+|an|=5+(3×3-7)+(3×4-7)+…+(3n-7)
=5+eq \f(?n-2?[2+3n-7],2)=eq \f(3,2)n2-eq \f(11,2)n+10.
又当n=2时满足此式,
综上,Sn=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(4,n=1,,\f(3,2)n2-\f(11,2)n+10,n≥2.))
(2)记数列{2n·an}的前n项和为Tn,
则Tn=2a1+22a2+23a3+…+2nan,
2Tn=22a1+23a2+24a3+…+2nan-1+2n+1an,
所以-Tn=2a1+d(22+23+…+2n)-2n+1an.
由(1)知,a1=-4,d=3,an=3n-7,
所以-Tn=-8+3×eq \f(4?1-2n-1?,1-2)-(3n-7)×2n+1
=-20-(3n-10)×2n+1,故Tn=20+(3n-10)×2n+1.
2.已知函数f(x)=eq \f(1,4x+2)(x∈R).
(1)证明:f(x)+f(1-x)=eq \f(1,2);
(2)若数列{an}的通项公式为an=f(eq \f(n,m))(m∈N*,n=1,2,…,m),求数列{an}的前m项和Sm;
(3)设数列{bn}满足b1=eq \f(1,3),bn+1=beq \o\al(2,n)+bn,Tn=eq \f(1,b1+1)+eq \f(1,b2+1)+…+eq \f(1,bn+1),若(2)中的Sm满足对不小于2的任意正整数m,Sm<Tn恒成立,试求m的最大值.
(1)证明 因为f(x)=eq \f(1,4x+2),
所以f(1-x)=eq \f(1,41-x+2)=eq \f(4x,4+2·4x)=eq \f(4x,2?4x+2?).
所以f(x)+f(1-x)=eq \f(1,4x+2)+eq \f(4x,2?4x+2?)
=eq \f(2+4x,2?4x+2?)=eq \f(1,2).
(2)解 由(1),知f(x)+f(1-x)=eq \f(1,2),
所以f(eq \f(k,m))+f(1-eq \f(k,m))=eq \f(1,2)(1≤k≤m-1)(k∈N*),
即f(eq \f(k,m))+f(eq \f(m-k,m))=eq \f(1,2).由题设知,an=f(eq \f(n,m)),
所以ak+am-k=eq \f(1,2),am=f(eq \f(m,m))=f(1)=eq \f(1,6).
又Sm=a1+a2+…+am-1+am,①
Sm=am-1+am-2+…+a1+am,②
由①+②,得2Sm=(m-1)×eq \f(1,2)+2am=eq \f(m,2)-eq \f(1,6),
即Sm=eq \f(m,4)-eq \f(1,12)(m∈N*).
(3)解 由b1=eq \f(1,3),bn+1=beq \o\al(2,n)+bn=bn(bn+1),
显然对任意n∈N*,bn>0,
则eq \f(1,bn+1)=eq \f(1,bn?bn+1?)=eq \f(1,bn)-eq \f(1,bn+1),
即eq \f(1,bn+1)=eq \f(1,bn)-eq \f(1,bn+1),
所以Tn=(eq \f(1,b1)-eq \f(1,b2))+(eq \f(1,b2)-eq \f(1,b3))+…+(eq \f(1,bn)-eq \f(1,bn+1))
=eq \f(1,b1)-eq \f(1,bn+1)=3-eq \f(1,bn+1).
因为bn+1-bn=beq \o\al(2,n)>0,
所以bn+1>bn,即数列{bn}是单调递增数列.
所以Tn关于n递增,所以当n∈N*时,Tn≥T1.
因为b1=eq \f(1,3),b2=(eq \f(1,3))2+eq \f(1,3)=eq \f(4,9),
所以Tn≥T1=3-eq \f(1,b2
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