2023年数学高考一轮复习真题演练(2021-22年真题)23 数列的基本知识与概念.pdf
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1、专题2 3数列的基本知识与概念【考点预测】1.数列的概念(1)数列的定义:按照一定顺序排列的一列数称为数列,数列中的每个数叫做这个数列的项.(2)数 列 与 函 数 的 关 系:从 函 数 观 点 看,数 列 可 以 看 成 以 正 整 数 集N*(或 它 的 有 限 子 集 1,2,)为定义域的函数为=/()当自变量按照从小到大的顺序依次取值时所对应的一列函数值.(3)数 列 有 三 种 表 示 法,它 们 分 别 是 列 表 法、图象法和通项公式法.2.数列的分类(1)按照项数有限和无限分:(2)按单调性来分:递增数列:arl+l a,递减数列:an+lan常数列:“向=q=。(常数)摆动
2、数列3.数列的两种常用的表示方法(1)通 项 公 式:如 果 数 列 4的 第 项 与 序 号W之间的关系可以用一个式子来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.(2)递推公式:如果已知数列 4“的 第1项(或 前 几 项),且 从 第 二 项(或 某 一 项)开 始 的 任 一 项 与它的前一项(或 前 几 项)间 的 关 系 可 以 用 一 个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的递推公式.【方法技巧与总结】(1)若 数 列 凡 的 前 项 和 为s”,通项公式为,则 =(.s-S,n2,n 注 意:根 据S,求 时,不 要 忽 视 对 =1的验证.(2)在数列伍“中,若 见 最 大,
3、则T ,若。”最 小,则 卜 .a,a,l lan l【题 型归纳目录】题 型 一:数 列 的 周 期 性题 型 二:数 列 的 单 调 性题型三:数 列 的 最 大(小)项题 型 四:数 列 中 的 规 律 问 题题 型 五:数 列 的 最 值 问 题【典例例题】题 型 :数 列 的 周 期 性例1.已知无穷数列%满 足%+2=1%-%I(X e N*),且4=1,生=X(X C Z),若 数 列 4的 前2 0 2 0项中有1 0 0项 是(),则 下 列 哪 个 不 能 是X的 取 值()A.1147B.1148C.-1142D.-1143【答案】B【分析】当x 0 时,分别令x=l,2
4、,3,L,可求出数列 的前2020项中的个数,进而得出规律,可求出满足题意的X的取值;当x 0 时,分别令x=T,-2,-3,L ,可求出数列 4 的前2020项中的个数,进而得出规律,可求出满足题意的X的取值.【详解】当x 0 时,若X=,则数列 的各项为1,0,1,1,0,1,1,0,1,L,此时数列 4 为周期数列,周期为3,由2020=3 x 673+1,可知数列 4 的前2020项中有673项为0;若 =I,则数列%的各项为 1,1,0,1,1,0,1,1,0,L,此时数列 叫 为周期数列,周期为3,由2020=3 x 673+1,可知数列 an的前2020项中有673项为0:若x=
5、2,则数列 可 的各项为 1,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,L,此时数列%从第3 项开始为周期数列,周期为3,山2020=2+2018=2+3x672+2,可知数列 q 的前2020项中有672项为;若 x=3,则数列 4 的各项为 1,3,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,L,此时数列 从第4 项开始为周期数列,周期为3,由2020=3+2017=3+3x672+1 ,可知数列 4 的前2020项中有672项为;若x=4,则数列“的各项为 1,4,3,1,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,L,此时数列 q 从第6 项开始为周期数列,周期为3,由2020=5+2015=5
6、+3x 671+2,可知数列 q 的前2020项中有6项为;L 依次类推,可知当x=2(673-100)=1 1 4 6,或 X=II47时,数列 4 的前2020项中有100项是0;当 0 时,若X=-1,则数列 叫 的各项为 1,-1,2,3,1,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,L,此时数列,从第7 项开始为周期数列,周期为3,由2020=6+2014=6+3x671+1,可知数列 的前2020项中有671项为;若x=-2,则数列 4,J 的各项为 1,一 2,3,5,2,3,1,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,L,此时数列 从第9 项开始为周期数列,周期为3,由2020=
7、8+2012=8+3670+2,可知数列 q 的前2020项中有670项为0:若x=-3,则数列%的各项为 1,-3,4,7,3,4,1,3,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,L,此时数列%从 第 10项开始为周期数列,周期为3,山2020=9+2011=9+3X670+1,可知数列 凡 的前2020项中有670项为;若 =T,则数列 为 的各项为 1,T,5,9,4,5,1,4,3,1,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,L,此时数列%从 第 12项开始为周期数列,周期为3,2020=11+2009=11+3669+2,可知数列 的前2020项中有669项为0;L 依次类推,可知当
8、X=-2(671-IOo)=T l 4 2,或X=T l 43时,数列 的前2020项中有100项是0.综上所述,若数列 q 的前2020项中有100项是,则 X 可取的值有!146,1147,-1142,-1143.故 选:B.【点睛】本题考查无穷数列,解题的关键是通过条件q+2=|/+L 4|(xeN*)探究数列 4 的性质,利用赋值法分别令x=l,2,3,L 和X=-1,-2,-3,L,可分别求出数列 q 的前2020项中。的个数,进而得出规律.考查学生的推理能力与计算求解能力,属于难题.9例 2.若 田 表示不超过X的最大整数(如2.5=2,4=4,-2.5=-3),已知=叫,bl=a
9、,thn=a,w an (M Nn 2)则 9=()A.2 B.5 C.7 D.8【答案】B【分析】求出 ,b2,b3,b5,b6判断出 2 是一个以周期为6 的周期数列,求出即可.【详解】解:凡=叫.bl=al,4=4 T 0%5 N,n 2),=y=2=l,的=尸28,4=28-IOx 2=8,同理可得:=2 8 5,4=5;4=2857,4=7;%=28571,4=1.4=285714,=4;%=2857142,由=2.6=.故也,是一个以周期为6 的周期数列,则%I9=%3363=4=5故 选:B.【点睛】本题考查周期数列的判断和取整函数的应用.例3.数列 满足4=2,”向=L,其前”
10、项积为7”,则 几 等 于()IA.B.C.6 D.6【答案】D【分析】依次代入n=1,2,3,4可得 是以4为周期的周期数列,由 川 =1可推导得到结果.【详解】+a.1 +1 1 +Q 1当=1 时,a2=-=-3;当=2时,=-=;当=3时,a4-=彳;当=4时,l-a2 2 1 一。3 3%=1=2;,.数列 凡 是以4为周期的周期数列,4-%=2 X(-3)X X g=1 (e N)/.7J0=T&-aa0-ala2=2(-3)=-6 .故 选:D.例4.若数列 满足=2%=2,且“=”,5-a,,则 凡 的 前100项和为()A.67 B.68 C.134 D.167【答案】B【分
11、析】由题意得4=2,%=1,根据q,+2=向可|,列举数列的项,得到数列从第2项起,3项个循环求解.【详解】因为4=2%=2,所以“=2,2=1,因为県=Ia向 4,1,所以数列的项依次为2,1,1,0,1,1,所以从笫2项 起,3项一个循环,所以%的 前100项的和为2+33(l+l+0)=68,故 选:B.例5.数列 勺 满足。用2an,O an 2 若4=,则以等于()2a,-,-an 1),若4 (2,3)且记数列 叫 的前项和为S,若S,=2 0 1 9,则S9的 值 为()【答案】C【分析】根据递推公式可逐个代入计算,得出数列 凡 的周期为4,再根据鼠=2019与前两项的范围可求得
12、=二,再分组求和求解S2o 9即可.【详解】设 4=(2 V V 3),由 an 2+_ (2),_C :、(e M,1),得,=-2 e(/),=3-,=5-a (2,3),3-4I(%,2)a4=ez3-2=3-(O,l),5=3-4=(2,3).故数列 ,的周期为4,即可得an+4=an,al+a2+a3+a4=.Sm=4 +/+f=3366+3=2019,又。=a(2 a 1时,=1一 一-,则 小 =()A.B.-C.5 D.4 5 5【答案】B【解析】由题意得:=1丄=5,4=1 丄=%=I 丄=-;,则数列 的周期为3,则4県=県3=丹=故 选:B.例8.(2022河北沧县中学高
13、三阶段练习)已知数列 中,4 1=,+l(n2),a,=2,则人等于()A.B.-C.-1 D.22 2【答案】D【解析】解:;4 =2,n.=n,-1+l(n 2),.=1一-(2),an-=1-=p ai=-2=-,a4=l-(-l)=2,l-=.数列 是以3为周期的周期数列,10=3x3+1,=,故选:D.题 型 二:数列的单调性例9.(2022 四川达州二模(理)已知单调递增数列 满足m-9,n 0=(2利 八 ,,则实数,的取值范围是()+1 21,1m 1【解析】为单调递增数列,2m W+10,即 ,解 得:m m-+9-2I I 9丿故 选:B.例 10.(2022河南温县第一高
14、级中学高三阶段练习(文)己知函数 X)=若数列 叫满足,=乂eN)且 是递增数列,则实数”的取值范围是()件 3 川 C.(2,3)D.2,3)【答 案】C【解 析】因为数列 q 是单调递增数列,则函数,(x)=优 6在(7,y)上为增函数,可得1,函数X)=(3-)x-3 在1,7)上为增函数,可得3-0,可得 3,且有7%,即7(3 3=18 7。0,解得a 2.综 上 所 述,2a3.故 选:C.例 11.(2022浙江高三专题练习)已知数列%的首项为q=l,=。,且。e+。=2九+1(2 1 AT),若数列 勺 单调递增,则 的取值范围为()A.a2 B.2a335 1 3C.a D.
15、a 2 2 2 2【答 案】C【解 析】当 2,N 时,。,川+。“=2+),因此有+2+%=2+3(2),(2)-得:,2。=2,说明该数列从第2 项起,偶数项和奇数项都成等差数列,目.它们的公差都是2,由。+1+“=2 +1可 得:。3 =5-,q =。+2,因为数列%单调递增,所以有 /4 ,即 IV aV 5 QVa+2,解 得:-a 0,所以 n ,3 3因为 N*,所以3-1,故 选:C.I c i J z?+2,71 8/例13.(2022全国高三专题练习(理)已知数列%满足(3丿 (e N*),若对于任意e N,8都有”,角,则 实 数。的 取 值 范 围 是()厶。(0W)B
16、-H),加 D品)【答案】C。1【解析】由条件可得,g-a。”+1,Q 1所以,;0,解得g 0,从而有6-2-1恒成立,由WN一 可求得的取值范围.【详解】由数列 J 是单调递增数列,所以an+i-all0.即(+1)?+(+1)一 =2+l+Z?0,BPZ?2n 1 (H N+)恒成立,又数列-(2+1)是单调递减数列,所以当 =1时,-(2+1)取得最大值3,所以-3.故 选:C.【方法技巧与总结】解决数列的单调性问题的3 种方法题型三:数列的最大(小)项作差比较法根据+1%的符号判断数列%是递增数列、递减数列或是常数列作商比较法根 据 (4/0 或。-n a,=nn+1所以 nan=叫
17、?一(4 T+(q_ 一(2)q.2-,-2a2 q+alE,、(1+-1)(H-1)n(n-则=(-1)+(-2)+l+l=-+1 =-+1当且仅当=&时等号成立,因为N+,故取或2最 小,又 q=%=l,所以的最小值为1故 选:B【点睛】思路点睛:本题通过累加法求数列通项公式,根据均值不等式及 N+,求得最值.例 1 6.已知数列 q 满足4=10,42,则%的最小值为()A.2i-1 B.C.D.2 3 4【答案】C【分析】先根据累加法得=“+1 0,进而得生=+W-I,再结合函 数/(X)=X+W-I的单调性即可得当 =3n n X时,-2 的最小值为.【详解】解:由外”一 =2 得4
18、 =2,所以4,_q,T=2(1),n_1-an_2=2(H-2),n_2-_3=2(-3),,a3-a2=22,a2-at=21 累加上述式子得:q 4=2 (1)+(2)+(3)+2+1=(1),所以。“=-+10,(n 2),检验已知=1时,cn=-+10满足.故。=+10,-=n+-1,由于函数X)=+l 在区间(。,婀上单调递减,在(屈 词 上 单调递增,又因为 XeN*,当 =3 时,=3+孚-1 =学,j =4 时,-=4+-1 =-y-,所 以&的最小值 为 n 3故 选:C.例 1 7.已知数列%的前项和S”,且 S-”“=(l)2,S,则数列也 的最小项为()A.第 3 项
19、 8.第 4 项 C.第 5 项 .第 6 项【答案】A【分析】由S“与%的关系q =Stt 1)化简即可求出Sn及,可得以,分析单调性即可求解.【详解】.,=S,-S*”l),Sn-an=S,则 S,=(-1)?,即 S“=5 e N),an=n2 (/7 I)2=2 n-l.易知或 0,2-1 2“+1K =3 奇.冬 =J =(乌)4 当 叵 1 时,n2+l,h,(+庁+1 +1.当 1 3 时,bnbn+l,当 3 时,bnbn+l,一,,1 ,32又=K&=,2 81.当”=3 时,有最小值.故选:A 例 1 8.已知数 列 的前n项和5,=22-12n,数列 I凡1 的 前 项
20、和&则 的最小值_n【答案】5【分析】山5”和 S,I的关系求出数列“的通项公式,再根据正负表示出数列 眸“的通项公式为,.fl4-4 ,l 3 T T=,求出(,并表不出 ,再分别求出l 3 和 2 4 时的最小值,即可判断的最4-l4,“4 n n小值.【详解】由题意,数列意“的前n项和Sn=2 12 (e N*),所以4=,=2-12=-10,当 2 时,=5-5,.1=2n2-12H-2(1-l)2-12(H-l)=4-14,当=1 时,4x1-14=TO=q,所以 =4 14,当1 3 时,凡 。,.fl4-4 ,l 3所 以 =/,1 1 4n-14,A24数列 4,l 的前项和7
21、“,r e l -2+1 2 n,l n 3l,2n2-12/7+36,n 4 当1 4 3时,”=-2”+1 2,当=3时,的 最小值为6;n n当4时-,”=2+更12,由对勾函数的性质,当=4时,”有最小值5;综上所述,的最小值为5故答案为:5【点睛】本题主要考查由S“求数列通项公式的求法、等差数列前 项和公式、对勾函数的应用,是一道综合性很强的题目,考查学生分析转化能力和计算能力,属于难题.例1 9.数列 9,=1,2,中 的 最 小 项 的 值 为.【答案】七【分析】构造函数f(X)=(,利用函数单调性分析最大值,得出数列 栃 的最大项,即可得解.【详解】考虑函 数/(X)=今,(=
22、等,当OxO当x e时-,r(x)=0,所以,(x)=手在(),e)单调递增,在(e,物)单调递减,即司=I n/=I n正在(。,e)单调递增,在(e,+)单调递减,所以y=eM好=正在(0,e)单调递增,在(e,+)单调递减,89,1 9;次 或可 。时 L 1,则可+j,则数列 J 是递增数列,所 以 数 列 0 的 最 小 项 为 6=/(l);若 有%+L a“=/(+1)一A)时 L1,则a,l+t 0时,y =t+i+6由双勾函数的知识可得 在(),2)上单调递增,在(2,物)上单调递减t所以当,二2即=3时,y 取得最大值,所以此数列的最大项是%,最小项为4=0故 选:B.例
23、26.(2022 河南高三阶段 练 习(理)在数列%中,al=l,-.l=(N+,2),则 号的最小值是()A.-B-C.1 D.2 4 2【答案】C【解析】由题意可得 =(J)+(%啞)+(%-2 +4 =誓!+1 =萼,当=1 时,4=1 满 足 上 式,则=汗=:(+1)+-1 -+1 2(+l)2 _ +1 _因为,所 以 +12,所以(+1)+-3,则(+1)+-12,故J 5X2=1,当且仅当=1时,等号成立.故 选:C例 27.(2022辽宁 高 三 阶段练习)若数列 q 满 足 =2一,7;=4/%,则1 的最小值为()A.2一 9B.21C.2D.T-【答案】B【解析】因为,
24、=2 j 0,所以!g2 Tn=1g2 aI +Iog2%+lg2 a,=Iog2 an=n2-4n.若(有最小值,则Iogz(有最小值,令4 0,则0 “4,所以当=3 或 =4 时,刀,的最小值为2-故 选:B例 28.(2022全国 高 三 专题练习)若数列 满足4=1 3,+=,则&的 最 小 值 为()a2314 T TC.26-D.132【答案】A【解析】由 题 意 可 知,=4 +(生 )J-(cin_x)=13+1 +2H F(1)=1 3 -n(n 1),la,1 13 1则一心=_ +-,n 2 n 2又y=g +?-g 在(。,后)上递减,在(后,)上递增,且5 26 ,
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