2022年高考数学试题分类汇编数列和数学归纳法 2.pdf
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1、数列、极限和数学归纳法安徽理 (11)如图所示,程序框图(算法流程图)的输出结果是_ (11)15【命题意图】本题考查算法框图的识别,考查等差数列前n 项和 . 【解析】 由算法框图可知(1)1232k kTk,若 T105,则 K14,继续执行循环体,这时k15,T105,所以输出的k 值为 15. (18) (本小题满分12 分)在数 1 和 100 之间插入n个实数, 使得这2n个数构成递增的等比数列,将这2n个数的乘积记作nT,再令,lgnnaT1n. ()求数列na的通项公式;()设1tantan,nnnbaa求数列nb的前n项和nS. (本小题满分13 分)本题考查等比和等差数列,
2、指数和对数的运算,两角差的正切公式等基本知识,考查灵活运用知识解决问题的能力,综合运算能力和创新思维能力. 解: (I)设221,nlll构成等比数列,其中,100, 121ntt则,2121nnnttttT,,1221ttttTnnn并利用得),21 (1022131nittttnin.1,2lg,10)()()()()2(2122112212nnTattttttttTnnnnnnnn(II)由题意和(I)中计算结果,知.1),3tan()2tan(nnnbn另一方面,利用,tan)1tan(1tan)1tan()1tan(1tankkkkkk得.11tantan)1tan(tan)1tan
3、(kkkk所以231tan) 1tan(nknkknkkbS23tan(1)tantan(3)tan3(1)tan1tan1nkkknn安徽文 (7)若数列na的通项公式是() ()nang,则aaaL(A) 15 (B) 12 (C ) (D) (7) A【命题意图】本题考查数列求和.属中等偏易题 . 【解析】法一:分别求出前10 项相加即可得出结论;法二:12349103aaaaaa,故aaaL.故选 A. 北京理11.在等比数列na中,若112a,44a,则公比q_;12|naaa_. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,
4、共 28 页【 解 析 】112a,442aq,|na是 以12为 首 项 , 以2为 公 比 的 等 比 数 列 ,1121|22nnaaa。20.若数列nA:1a,2a,(2)na n满足1| 1kkaa(k1,2,1n) ,则称nA为E数列。记12()nnS Aaaa. (1)写出一个满足150aa,且5()0S A的E数列5A;(2)若112a,2000n,证明:E数列nA是递增数列的充要条件是2011na;(3)对任意给定的整数(2)n n,是否存在首项为0 的E数列nA,使得()0nS A?如果存在,写出一个满足条件的E数列nA;如果不存在,说明理由。解: () 0, 1,2,1,
5、0 是一具满足条件的E 数列 A5。(答案不唯一,0,1,0,1, 0 也是一个满足条件的E 的数列 A5)()必要性:因为E 数列 A5是递增数列,所以)1999,2, 1(11kaakk. 所以 A5是首项为 12,公差为1 的等差数列 .所以 a2000=12+( 20001) 1=2011. 充分性,由于a2000a10001 ,a2000a10001a2 a11所以 a2000 a 19999 ,即 a2000a1+1999. 又因为 a1=12, a2000=2011,所以 a2000=a1+1999. 故nnnAkaa即),1999,2 , 1(011是递增数列 .综上,结论得证
6、。()令.1),1,2, 1(011Akkkcnkaac则因为2111112ccaacaa,1211nncccaa所以13211)3()2() 1()(nnccncncnnaAS).1()2)(1 ()1)(1(2) 1(121ncncncnn因为).1, 1(1, 1nkcckk为偶数所以所以)1 ()2)(1() 1)(1*21ncncnc为偶数 , 所以要使2)1(,0)(nnASn必须使为偶数 , 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 28 页即 4 整除*)(144),1(Nmmnmnnn或亦即. 当, 1, 0,*
7、)( 14241414kkknaaaAENmmn的项满足数列时14ka),2 ,1(mk时,有;0)(, 01nASa; 0)(,0,0), 2, 1( 11144nkkASaamka有时当nAENmmn数列时,*)( 14的项满足,, 1,0243314kkkaaa当)1(,)(3424mnNmmnmn时或不能被 4 整除,此时不存在E 数列 An,使得.0)(, 01nASa北京文(14)设0,0A,4,0B,4,3C t,,3D t。记N t为平行四边形ABCD内部(不含边界)的整点的个数,其中整点是指横、纵坐标都是整数的点,则0N;N t的所有可能取值为。6;6,7,8 (20) (本
8、小题共13 分)若 数 列12:,(2)nnAa aa n满 足11(1, 2 ,1)kkaakn, 则 称nA为E数 列 , 记12+nnS Aaaa。(I)写出一个E数列5A满足13=0aa;(II )若1=12, =2000an,证明:E数列nA是递增数列的充要条件是=2011na(III )在1=4a的E数列nA中,求使得nS A=0 成立的n的最小值解: () 0, 1,0,1,0 是一具满足条件的E 数列 A5。(答案不唯一,0,1,0,-1,0 也是一个满足条件的E 的数列 A5)()必要性:因为E 数列 A5是递增数列,所以)1999,2, 1(11kaakk. 所以 A5是首
9、项为 12,公差为1 的等差数列 .所以 a2000=12+( 20001) 1=2011. 充分性,由于a2000a10001 ,a2000a10001a2 a11所以 a2000 a 19999 ,即 a2000a1+1999. 又因为 a1=12, a2000=2011,所以 a2000=a1+1999. 故nnnAkaa即),1999,2 , 1(011是递增数列 .综上,结论得证。()111111kkkkkkaaaaaa精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 28 页所以有:2113aa,3212aa,4311aa,8
10、713aa;9814aa相加得:1290aaa,所以在1=4a的E数列nA中,使得nS A=0 成立的n的最小值为9。福建理16(本小题满分13 分) 已知等比数列na的公比3q,前 3 项和3133S() 求数列na的通项公式;( ) 若函数( )sin(2)(0,0)fxAxA在6x处取得最大值,且最大值为3a,求函数( )f x的解析式解: ()由3133,3qS得113a,所以23nna;()由()得33a,因为函数( )fx最大值为3,所以3A,又当6x时函数( )f x取得最大值,所以sin()13,因为0,故6,所以函数( )f x的解析式为( )3sin(2)6fxx。福建文
11、17 (本小题满分12 分)已知等差数列 an中, a11,a3 3。 ()求数列 an的通项公式;()若数列an的前 k 项和 Sk 35,求 k的值。解: ()由 a11,a3 3 得2d,所以 an32n;()(1)35kSkk k,解得 k 7。广东理 11. 等差数列na前 9 项的和等于前4 项的和 . 若141,0kaaa,则k . .10,02,0,0,:10.k:0)61(31)1(611,61d3d),2(24d)9(1),(29,24)(29)(,:710479876549415419149kaaaaaaaaaSSkaaaaaaaSS从而解法二得由即即解法一20.(本小题
12、满分12 分)设0,b数列na满足111= ,(2)22nnnnbaab anan, (1)求数列na的通项公式;(2)证明:对于一切正整数n,1112nnnba精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 28 页1111111211,22111112,2.222212112(),2211122,22(2)12nnnnnnnnnnnnnnnbannaanab abnnnnnbaaaaaannbabb abnababbbbnab解:(1) 由可得当时则数列是以为首项为公差的等差数列从而当时,则数列是以为首项为公比的等比数列12212(
13、2)( )() ,(2)222,(2).(2)(0,2)2nnnnnnnnnnnbbabbbbbbbanbbbbb综上1111111111232211123122,2,22(2)(2),22222,22222222nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnbbaabnbbbnbbabbbnbbbbbbbbb(2) 当b=2时,+1+1, 从而原不等式成立 ;1当b2时, 要证+1,只需证+1即证+1即证+即证n21223112121123212121123221,22222221)()()()2222222122222222,.nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnbbb
14、bbbbbbbbbbbbbbbnbbbb而上式左边 =(当b2时 原不等式也成立从而原不等式成立广东文 11已知na是递增等比数列,4,2342aaa,则此数列的公比q 220 (本小题满分14 分)设 b0,数列na满足ba1,11(2)1nnnnbaanan(1)求数列na的通项公式;(2)证明:对于一切正整数n,121nnba解: (1)1110,1nnnnbaabaan由可知111111,nnnnnnnAAabb aab令则,-11n 11n 1111111112=+nnnnnAAAbbbbbbbb当时,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -
15、 - -第 5 页,共 28 页11(1)11(1)1nnnnbbbAbbb当b1时,;nAn当b =1时,(1),111,1nnnnb bbabb;(2)12(1)121,1nnnnnbbbabb当时,欲证112(1)1nnnbnbbb只需证,12211121(1)11nnnnnnnbbbbbbbb11111()nnnnnbbbbbbb(222)2nnbnb,12(1)211nnnnnbbabb;11221nnbab当时,12+1nnab综上所述。湖北理 12. 九章算术 “竹九节”问题:现有一根9 节的竹子,自上而下各节的容积成等差数列,上面4 节的容积共3 升,下面3 节的容积共4 升,
16、则第5 节的容积为升 .【答案】6667解析: 设该数列na的首项为1a,公差为d,依题意439874321aaaaaaa,即421336411dada,解得6673471dda,则ddadaa3741156667662134,所以应该填6667. 19. (本小题满分 13分)已知数列na的前n项和为nS,且满足:1aa(0)a,nnrSa1(nN*,,1)rR r. ()求数列na的通项公式;()若存在k N*,使得1kS,kS,2kS成等差数列,试判断:对于任意的mN*,且2m,1ma,ma,2ma是否成等差数列,并证明你的结论. 解: ()由已知:nnrSa1得21nnarS,两式相减
17、得21(1)nnara,又2ara所以当0r时数列na为:a,0,0,0,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 28 页当0,1rr时,由已知0a,所以0na,nN,于是211,()nnarnNa所以数列23,na aa成等比数列,即当2n时2(1)nnarra综上数列na的通项公式为21(1),2nnanarra n()对于任意的mN,且2m,1ma,ma,2ma成等差数列,证明如下:当0r时由()知102nanan,此时1ma,ma,2ma成等差数列;当0,1rr时,若存在k N*,使得1kS,kS,2kS成等差数列,则2
18、kS=1kS+2kS1220kkaa,由()知数列23,na aa的公比12r,于是对于任意的mN*,且2m,21224mmmmaaaa;所以 2ma=1ma+2ma即1ma,ma,2ma成等差数列;综上:对于任意的mN,且2m,1ma,ma,2ma成等差数列。湖北文 17. (本小题满分12 分)成等差数列的三个正数的和等于15,并且这三个数分别加上2、5、13 后成为等比数列nb中的b、b、b。(I) 求数列nb的通项公式;(II) 数列nb的前 n 项和为nS,求证:数列54nS是等比数列。解: (I) 设成等差数列的三个正数分别为, ,ad a ad;则155adaada;数列nb中的
19、b、b、b依次为7,10,18dd,则(7)(18)100dd;得2d或13d(舍),于是3345,105 2nnbbb(II) 数列nb的前 n 项和255 24nnS,即1122555 245 22545 24nnnnnnSSS因此数列54nS是公比为2 的等比数列。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 28 页湖南文 20 (本题满分13 分)某企业在第1 年初购买一台价值为120 万元的设备M ,M的价值在使用过程中逐年减少,从第 2 年到第 6年,每年初M的价值比上年初减少10 万元;从第7 年开始,每年初M的价值为
20、上年初的75% (I )求第 n 年初 M的价值na的表达式;(II )设12,nnaaaAn若nA大于 80 万元,则 M继续使用, 否则须在第n 年初对 M更新,证明:须在第 9 年初对 M更新解析:(I )当6n时,数列na是首项为120,公差为10的等差数列120 10(1)130 10 ;nann当6n时,数列na是以6a为首项,公比为34为等比数列,又670a,所以6370( );4nna因此,第n年初, M的价值na的表达式为612010(1)13010 ,6370( ),74nnnnn naan(II)设nS表示数列na的前n项和,由等差及等比数列的求和公式得当16n时,120
21、5 (1),1205(1)1255 ;nnSnn nAnn当7n时,666786333()5707041()780210( )4443780210()4.nnnnnnSSaaaAn因为na是递减数列,所以nA是递减数列,又8 69 68933780210 ( )780210 ( )4779448280,7680,864996AA所以须在第9 年初对 M更新湖南理 12 、设nS是等差数列*()nanN的前n项和,且141,7aa,则5_S答案: 25 解析:由141,7aa可得11,2,21nadan,所以5(19)5252S。江苏 13.设1271aaa,其中7531,aaaa成公比为q 的
22、等比数列,642,aaa成公差为1 的等差数列,则q的最小值是 _. 答案:33. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 28 页解析:由题意:231222112aaqaqaq,222221,12aqaaqa3223qa,而212221,1,1,2aaa aa的最小值分别为1,2,3;3min3q. 本题主要考查综合运用等差、等比的概念及通项公式,不等式的性质解决问题的能力,考查抽象概括能力和推理能力,本题属难题. 20. (本小题满分16 分)设 M为部分正整数组成的集合,数列na的首项11a,前 n 项和为nS,已知对任意
23、整数k 属于 M ,当 nk 时,)(2knknknSSSS都成立 . (1)设 M= 1 ,22a,求5a的值; (2)设 M= 3,4 ,求数列na的通项公式 . 答案 : (1)1112111,1,2(),2()nnnnnnknSSSSSSSS即:212nnnaaa所以, n1 时,na成等差,而22a,23211353,2()7,4,8;SSSSSaa(2)由题意:3334443,2(),(1);4,2(),(2)nnnnnnnSSSSnSSSS,421353142,2(),(3);3,2(),(4);nnnnnnnSSSSnSSSS当5n时,由( 1) (2)得:4342,(5)nn
24、aaa由( 3) (4)得:5242,(6)nnaaa由( 1) (3)得:4212,(7);nnnaaa由( 2) (4)得:5312,(8);nnnaaa由( 7) (8)知:412,nnnaaa成等差,513,nnnaaa成等差;设公差分别为:12,d d由( 5) (6)得:532442421541222,(9);222,(10);nnnnnnaadaadaadaad由( 9) (10)得:54214122321,2,;nnnnaaddaddaadda(2)nn成等差,设公差为 d, 在( 1) (2)中分别取n=4,n=5 得:121222+6a152(255 ),452;adaad
25、ad即1212228282(279 ),351aadaadad即23,2,21.nadan解析:本题主要考查数列的概念,通项与前n 项和的关系 ,等差数列概念及基本性质、和与通项关系、集合精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 28 页概念、全称量词, 转化与化归、考查分析探究及逻辑推理解决问题的能力,其中(1)是中等题, (2)是难题 . 江西理 5.已知数列na的前n项和nS满足:mnmnSSS,且11a,那么10aA.1 B.9 C.10 D.55 【答案】 A 【解析】2112SSS,可得12a,3213SSS,可得12
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