2023届高考数学专项练习数列的综合应用含答案.pdf
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1、2023届高考数学专项练习数列的综合应用【题型归纳目录】题型一:数列在数学文化与实际问题中的应用题型二:数列中的新定义问题题型三:数列与函数、不等式的综合问题题型四:数列在实际问题中的应用题型五:数列不等式的证明题型六:公共项问题题型七:插项问题题型八:蛛网图问题题型九:整数的存在性问题(不定方程)题型十:数列与函数的交汇问题题型十一:数列与导数的交汇问题题型十二:数列与概率的交汇问题题型十三:数列与几何的交汇问题【典型例题】题型一:数列在数学文化与实际问题中的应用例1.(2 0 2 3 全国高三专题练习)历史上数列的发展,折射出许多有价值的数学思想方法,对时代的进步起了重要的作用,比如意大利
2、数学家列昂纳多斐波那契以兔子繁殖为例,引入“兔子数列”:1,1,2,3,5,8,1 3,2 1,3 4,5 5,8 9,即 R(l)=R(2)=-1)+2)(n 3,n N),此数列在现代物理、准晶体结构及化学等领域有着广泛的应用,若此数列被4整除后的余数构成一个新的数列&,则瓦 +_I+i 2()2 的值为()A.2 6 9 6 B.2 6 9 7 C.2 6 9 8 D.2 7 0 0例2.(2 0 2 2 新疆喀什高三期末(文)7 0 周年国庆阅兵活动向全世界展示了我军威武文明之师的良好形象,展示了科技强军的伟大成就以及维护世界和平的坚定决心,在阅兵活动的训练工作中,不仅使用了北斗导航、
3、电子沙盘、仿真系统、激光测距机、迈速表和高清摄像头等新技术装备,还通过管理中心对每天产生的大数据进行存储、分析,有效保证了阅兵活动的顺利进行,假如训练过程中第一天产生的数据量为用其后每天产生的数据量都是前一天的q(q l)倍,那么训练几天产生的总数据量为()例3.(2023全国高三专题练习)大衍数列来源于 乾坤谱 中对易传“大衍之数五十”的推论,主要用于解释中国传统文化中的太极衍生原理,数列中的每一项,都代表太极衍生过程中,曾经经历过的两仪数量总和,是中华传统文化中隐藏的世界数学史上第一道数列题.其前1 0项依次是0、2、4、8、1 2、1 8、24、32、4 0、5 0,则此数列的第21 项
4、是()A.200 B.21 0 C.220 D.24 2例4.(2022全国模拟预测(理)孙子算经 是中国古代重要的数学著作,上面记载了一道有名的“孙子问题”,后来南宋数学家秦九韶在 算书九章大衍求一术 中将此问题系统解决.“大衍求一术”属现代数论中的一次同余式组问题,后传入西方,被称为“中国剩余定理”.现有一道同余式组问题:将正整数中,被 3除余2 且被5 除余1的数,按由小到大的顺序排成一列数,则281是第几个数()A.18 B.19 C.20 D.21例5.(2022山西太原三模(理)斐波那契数列,又称黄金分割数列,该数列在现代物理、准晶体结构、化学等领域有着非常广泛的应用,在数学上,斐
5、波那契数列是用如下递推方法定义的:5 =a?=1,*=a,I +a,T 3,n C N).已知.+汨+汨+*是该数列的第100项,则m=()Q?nA.98 B.99 C.100 D.101【方法技巧与总结】解决数列与数学文化相交汇问题的关键I读懂题意匕一 惠 航 一 丢 海 孕 攵 花 的 者 酒 南福更蕾.:乐 上 而 一由窗熹;涵矗鎏亲薮疥最辱百薮河最宣布;I构造模型L 关系式的模型:0 二二二二二二二二二二二二二二二I.犍越刑 利用所学知识求解数列的相关信息,如求,四 妲 时;指定项、通项公式或前“项 和 的 公 式;(2)解答数列应用题需过好“四关”|审题关口一存 前面迸月a 7 以意
6、迎翻海便 一一:0nV|求解关H 求解该数列问题0I 还原关H 两丽泰的结巢速面酉实底而戢用题型二:数列中的新定义问题例6.(2022陕西长安一中模楹现测(理)意大利数学家列昂纳多 斐波那契是第一个研究了印度和阿拉伯数学理论的欧洲人,斐波那契数列被誉为是最美的数列,斐波那契数列 an 满足的=1,a.2=1,厮=即一+若将数列的每一项按照下图方法放进格子里,每一小格子的边长为1,记前n 项所占的格子的面积之和为S“,每段螺旋线与其所在的正方形所围成的扇形面积为c “,则其中不正确结论的是A.S n+l-Qn+1+Qn+1*QnC.Q i+。3+。5+O 2 n-I=Q2n-1B.Q +电 +。
7、3+。几=a,+2 1D.4(cn-cn_ 1)=7 r an_2-an+i(n 3)例7.(2022全 国 三 专 题 练 习)意大利数学家列昂那多 斐波那契以兔子繁殖为例,引入“兔子数列”(斐波那契数列):1,1,2,3,5,8,1 3,2 1,3 4,5 5,,在实际生活中,很多花朵(如梅花,飞燕草等)的瓣数恰是斐波那契数列中的数,斐波那契数列在物理及化学等领域也有着广泛的应用.已知斐波那契数列 册 满足:的=1,a 2 =1,怎+2 a+i +a”,若&3 +2时,S anSn-an.求&;(2)设数列 与 的前几项和为方,若我;W (4+9)2 恒成立,求4的取值范围.例18.(20
8、22全国商三专题练习)设等差数列 斯 的前九项和为S“,S3 5VO,Sx 0.若对任意的正整数0都有S”S*,则整数k=()A.3 4 B.3 5 C.1 8 D.1 9例19.(2022四川省泸县第二中学模拟覆测(文)已知等差数列 斯 的前n项和为S“,S4=2 S2+8,a2=3.若对任意n e M且n 2,总 有 富 丁 +#+甘 丁 恒成立,则实数A的最小值为()6 T O3 1 1A.1 B.-j-C.D.J4 o o例20.(2022河南模拟fit测()已知数列 4 中,Q i =J,%二1%办=Wr,则满足册 焉 的n的最4 C Ln-T ZQ n+1 71 1 i 1 U U
9、 U大值为()A.3 B.5 C.7 D.9例21.(2022四 川 树 植 中 学 商 三 开 学 考 试(理)己知 数 列 an的 首 项 =1,且 满 足a ma“=(-y)n(n e N D ,则存在正整数期使得(a“一 4)(%田+川V 0成立的实数1组成的集合为()A.(-8,-4)U 层,+8)B.(1,1)C.(y,l)D.-j)U&+8)例22.(2022宁夏银川一中三模(文)已知数列 a 满 足 的=2,5 =小+(3)”5 2且n e A T),若a“VM 恒成立,则”的最小值是()A.2C.D.3B T例23.(2022浙江高三专题练习)数列%的 前 项 和 为&,且
10、5 +3 a 2 +3 -%“=n-3”,若对任意n N*,&(一 1 尸7d 恒成立,则实数4 的取值范围为()A.-3,4 B.-2 V2.2 V2 C.-5,5 D.-2 V2 -2,2 72 +2 例24.(2022全国高三专题练习)已知数列%的通项公式为保=2),前n项和为S”,若实数4 满足(1)演 F(n)恒成立 Q a F(n)ma x;a 成 力 恒成立o a V F(n)mM.题型四:数列在实际问题中的应用例26.(2022上海长宁二M)甲、乙两人同时分别入职A B 两家公司,两家公司的基础工资标准分别为:A 公司第一年月基础工资数为3 70 0 元,以后每年月基础工资比上
11、一年月基础工资增加3 0 0 元;B 公司第一年月基础工资数为4 0 0 0 元,以后每年月基础工资都是上一年的月基础工资的L 0 5倍.(1)分别求甲、乙两人工作满1 0 年的基础工资收入总量(精确到1 元)(2)设甲、乙两人入职第n 年的月基础工资分别为a、b0元,记 c“=a,-b,讨论数列 册 的单调性,指出哪年起到哪年止相同年份中的月基础工资高于乙的月基础工资,并说明理由.例27.(2022全国商三专题练习)保障性租赁住房,是政府为缓解新市民、青年人住房困难,作出的重要决策部 署.2021年7月,国务院办公厅发布 关于加快发展保障性租赁住房的意见 后,国内多个城市陆续发布了保障性租赁
12、住房相关政策或征求意见稿.为了响应国家号召,某地区计划2021年新建住房40万平方米,其中有25万平方米是保障性租赁住房.预计在今后的若干年内,该市每年新建住房面积平均比上一年增长8%,另外,每年新建住房中,保障性租赁住房的面积均比上一年增加5万平方米.(1)到哪一年底,该市历年所建保障性租赁住房的累计面积(以2021年为累计的第一年)将首次不少于475万平方米?(2)到哪一年底,当年建造的保障性租赁住房的面积占该年建造住房面积的比例首次大于85%?例28.(2022内蒙古海拉尔第二中学商三期中(理)某高校2021届毕业生春季大型招聘会上,两家公司的工资标准分别是:A公司许诺第一年的月工资为3
13、000元,以后每年月工资比上一年月工资增加300元;B公司许诺第一年月工资为3500元,以后每年月工资在上一年的月工资基础上增加5%.若某人被两家公司同时录取,试问:(1)若此人分别在力公司或B公司连续工作(n e N*)年,则他在第九年的月工资收入分别是多少?(2)此人打算连续在一家公司工作10年,仅从工资总收入作为应聘的标准,此人应该选择哪家公司?参考数据:1.051%1.629.例29.(2022全Bl高三专题练习)商学院为推进后勤社会化改革,与桃园新区商定:由该区向建设银行贷款5 00万元在桃园新区为学院建一栋可容纳一千人的学生公寓,工程于2 002 年初动工,年底竣工并交付使用,公寓
14、管理处采用收费偿还建行贷款形式(年利率5%,按复利计算),公寓所收费用除去物业管理费和水电费1 8 万元.其余部分全部在年底还建行贷款.(1)若公寓收费标准定为每生每年8 00元,问到哪一年可偿还建行全部贷款;(2)若公寓管理处要在2 01 0年底把贷款全部还清,则每生每年的最低收费标准是多少元(精确到元)?(参考数据:I g l.7 3 4 3 =0.2 3 9 1,l g l.05 =0.02 1 2,1.05,=1.4 7 7 4)例30.(2022全 国 三 专 题 练 习)在如图所示的数阵中,从任意一个数开始依次从左下方选出来的数可组成等差数列,如:2,4,6,8,;依次选出来的数可
15、组成等比数列,如:2,4,8,1 6,.12 23 4 44 6 8 85 8 1 2 1 6 1 6记第7 1 行第7 n 个数为/(m m).(I )若门3,写出/(7 i,l),f(n,2),/(7 2,3)的表达式,并归纳出/(n,m)的表达式;(I I)求第1()行所有数的和S e例31.(2022全 国 模 拟 测(文)某企业年初在一个项目上投资2 千万元,据市场调查,每年获得的利润为投资的5 0%,为了企业长远发展,每年底需要从利润中取出5 00万元进行科研、技术改造,其余继续投入该项目.设经过年后,该项目的资金为“万元.(1)求证:数列 a“一 1 0 0 0 为等比数列;(2
16、)若该项目的资金达到翻一番,至少经过几年?(I g 3 0.5 ,lg2 七0.3)例32.(2022辽宁实事中学模拟f l 测)冠状病毒是一个大型病毒家族,已知可引起感冒以及中东呼吸综合征(MERS)和严重急性呼吸综合征(SARS)等较严重疾病.新型冠状病毒是以前从未在人体中发现的冠状病毒新毒株,人感染了冠状病毒后常见体征有呼吸道症状、发热、咳嗽、气促和呼吸困难等.日前正在世界范围内广泛传播,并对人类生命构成了巨大威胁.针对病毒对人类的危害,科研人员正在不断研发冠状病毒的抑制剂.某种病毒抑制剂的有效率为60%,现设计针对此抑制剂的疗效试验:每次对病毒使用此抑制齐 1 J,如病毒被抑制,得分为
17、2 分,如抑制剂无效,得分1分,持续进行试验.设得分为ri 6 N D时的概率为Pn.(1)进行两次试验后,总得分为随机变量X,求X 的分布列和数学期望:求证:品 得.例33.(2022全国商三专题练习(理)足球运动被誉为“世界第一运动”.深受青少年的喜爱.(I)为推广足球运动,某学校成立了足球社团,由于报名人数较多,需对报名者进行“点球测试”来决定是否录取,规则如下:踢点球一次,若踢进,则被录取;若没踢进,则继续踢,直到踢进为止,但是每人最多踢点球3 次.下表是某同学6 次的训练数据,以这15()个点球中的进球频率代表其单次点球踢进的概率.为加入足球社团,该同学进行了“点球测试”,每次点球是
18、否踢进相互独立,他在测试中所踢的点球次数记为&求的分布列及数学期望;点球数203030252025进球数101720161314(H)社团中的甲、乙、丙三名成员将进行传球训练,从甲开始随机地将球传给其他两人中的任意一人,接球者再随机地将球传给其他两人中的任意一人,如此不停地传下去,且假定每次传球都能被接到.记开始传球的人为第1次触球者,第 几次触球者是甲的概率记为R,即E =L 求 2,R(直接写出结果即可);证明:数列 阿一j 为等比数列,并判断第19次还是第20次触球者是甲的概率大.【方法技巧与总结】现实生活中涉及银行利率、企业股金、产品利润、人口增长、产品产量等问题,常常考虑用数列的知识
19、去解决.(1)数列实际应用中的常见模型等差模型:如果增加(或减少)的量是一个固定的数,则该模型是等差模型,这个固定的数就是公差;等比模型:如果后一个量与前一个量的比是一个固定的数,则该模型是等比模型,这个固定的数就是公比;递推数列模型:如果题目中给出的前后两项之间的关系不固定,随项的变化而变化,则应考虑是第n 项 为与第九+1项 a+l的递推关系还是前n 项和S“与 前 +1项和&+1之间的递推关系.在实际问题中建立数列模型时,一般有两种途径:一是从特例入手,归纳猜想,再推广到一般结论:二是从一般入手,找到递推关系,再进行求解.一般地,涉及递增率或递减率要用等比数列,涉及依次增加或减少要用等差
20、数列,有的问题需通过转化得到等差或等比数列,在解决问题时要往这些方面联系.解决数列实际应用题的3 个关健点根据题意,正确确定数列模型;利用数列知识准确求解模型:问题作答,不要忽视问题的实际意义.题型五:数列不等式的证明例34.(2022淅江模拟预测)已 知 正 项 数 列 满 足 a()=0,a L i-=2(n+l),n e N.(1)求证:殳包C 况;(2)求证:1-+-+0),其中a 为实常数.(1)若函数9位)=/3)-告 方 0 定义域内恒成立,求 a 的取值范围;(2)证明:当a=0 时,/尊 4 1;X(3)求证:4+H-V ln(l+n)C 1+4 +!+,H-.2 3 n+1
21、 2 3 n例36.(2022广州二#)已知数列 a J和 bn满足 =,且对任意nC N”都有册+&=1,马巴=丁%.an 1 an(1)求数列 4 和 6 的通项公式;证 明 卷+詈+岩+.+益 她+小 小+鲁+詈+.例37.(2022秋 泰山区校级月才)设函数/(x)=x2+bi n(x+1),其中b w 0.(1)讨论函数人力)的单调性;(2)当 n W N+且 外2 时证明不等式:+1)(:+1)(5 +1n +1,例38.(2021山东 晶 祥县第一中学高三,!中)已知函数/(c)=I n/a;+1,力(0,+8),g(力)=s i n x ax(a 6 R).(1)求/(力)的最
22、大值;若 对 V 为e(0,+8),总存在ge(0,f),使得/团)g(g)成立,求实数Q的取值范围;(3)证明不等式s i n(/)”+s i n 信)”+s i n(V (其中e 是自然对数的底数).例39.(2021四川射洪中学高三月考(文)已知函数/=I n c 6+1,x G (0,H-o o),g(x)=eT ax.(1)求/Q)的最大值;(2)若对Va?i (0,+8),总存在 1,2 使得/()成立,求 Q 的取值范围;证明不等式:()+()”+()黄 例40.(2021全国高三专题练习)已知正项数列 册 的前r i 项和为Sn,且 Sn=马 将 曲.(1)计算。1、电、电,猜
23、想数列 厮 的通项公式;(2)用数学归纳法证明数列%的通项公式;(3)证 明 不 等 式+-7 H -v+H -7 V -T-对任意n G N*恒成立.a ai a:3 *4例41.(2021全国高二单元测试)设数列 斯 的前几项和为&,已知2 S =a6一 2e+1(九 N ),且 的=5.(1)证明$+1)为等比数歹I,并求数列%的通项公式;(2)设bn=l o g 3(%+2 ),且 方=+=H-证明 Tn 2;bt bi f e(3)在(2)的条件下,若对于任意的r i N*不等式6(1+n)-An(bn+2)-6 0 恒成立,求实数1 的取值范围.例42.(2021全国通三月 2 时
24、,证明不等式 l n+1)(专+1)(.+1)+崇 +.+4-1 1n+l ,【方法技巧与总结】(1)构造辅助函数(数列)证明不等式(2)放缩法证明不等式在证明不等式时,有时把不等式的一边适当放大或缩小,利用不等式的传递性来证明,我们称这种方法为放缩法.放缩时常采用的方法有:舍去一些正项或负项、在和或积中放大或缩小某些项、扩大(或缩小)分式的分子(或分母).放缩法证不等式的理论依据是:A B,B CA C;A B,B Cn A 2 0 2 2 成立,则n的最小值为.例51.(2022全国造二课时练习)在-9 和 3 之间插入几个数,使这2 个数组成和为-2 1 的等差数列,则n=()A.4 B
25、.5 C.6 D.7例52.(2022全国高二专题练习)已知数列%的通项公式为%=2,在如和a 2 之间插入1 个 数%,使 的,Xn,a 2 成等差数列;在电和&3 之间插入2 个数矶 如,使 a Z,狈,劣2 2,&3 成等差数列;在 a”和 an+i 之间插入n个数/“名 处,/%,4”,使%,纵,私,工知,4”,册+1 成等差数列.这样得到一个新数列&:a,xn,a2,工 2 1,电2,&3,%,7 3 2,g3g,记数列 b n 的前项和为S”,有下列结论:Xn,+C C”2 T-h Xn n=3 2 电。=8 6%=3 0 7 2$5 5=1 4 3 3 7 其中,所有正确结论的个
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