4.1 数列的概念同步练习
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.在数列中,若,则( )
A.17 B.23 C.25 D.41
2.已知数列,则它的第8项为( )
A. B. C. D.
3.已知数列对于任意,都有,若,则( )
A.2 B. C.4 D.
4.已知数列满足:,,且,则数列前n项的和为( )
A. B. C. D.
5.在数列中,若(),则的值为( )
A.1 B.3 C.9 D.27
6.已知n为正整数,且,则( )
A. B. C. D.
7.在数列中,,,则数列的前2024项的积为( )
A. B. C. D.
8.已知数列的前项和为,首项,且满足,则( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.数列1,1,2,3,5,8,13…是意大利数学家莱昂纳多·斐波那契在他写的《算盘全数》中提出的,所以它常被称作斐波那契数列.该数列的特点是:前两个数都是1,从第三个数起,每一个数都等于它的前面两个数的和.记斐波那契数列为,其前项和为,则( )
A. B.是偶数
C. D.
10.已知数列的通项公式为,则下列说法正确的有( )
A.若,则数列单调递减
B.若对任意,都有,则
C.若,则对任意,都有
D.若的最大项与最小项之和为正数,则
11.已知数列满足,,,则( )
A.是递减数列 B.
C. D.
12.已知数列满足,记数列的前项和为,则下列结论错误的是( )
A. B.
C. D.
三、填空题
13.已知数列的前项和为,且,则 .
14.已知数列满足,则的通项公式为 .
15.已知数列满足,,,数列,满足,则数列的前2024项的和为 .
16.某学校数学实践小组为该校一块长方形空地设计种树方案,在坐标纸上设计如下:第棵树种在点处,其中,当时,,[]表示不大于x的最大整数,按此设计方案,第3株树种植点的坐标为 ;第2025棵树种植点的坐标为 .
四、解答题
17.若实数列满足,有,称数列为“数列”.
(1)判断是否为“数列”,并说明理由;
(2)若数列为“数列”,证明:对于任意正整数,且,都有
(3)已知数列为“数列”,且.令,其中表示中的较大者.证明:,都有.
18.已知数列的前n项和为
(1)求数列的通项公式;
(2)求数列前6项和.
19.已知在数列中,.
(1)求数列 的通项公式;
(2)若数列满足,求数列的前2 024项和.
20.已知数列满足.
(1)求数列的通项公式;
(2)若,求数列的前项和.
21.对于数列,定义“变换”:将数列变换成数列,其中,且.这种“变换”记作,继续对数列进行“变换”,得到数列,依此类推,当得到的数列各项均为0时变换结束.
(1)写出数列,经过6次“变换”后得到的数列;
(2)若不全相等,判断数列经过不断的“变换”是否会结束,并说明理由;
(3)设数列经过次“变换”得到的数列各项之和最小,求的最小值.
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案:
1.D
【分析】利用数列的通项公式求出即可.
【详解】
,
故.
故选:D
2.D
【分析】先观察分析写出数列的通项公式;再根据通项公式即可解答.
【详解】由题意知,数列的通项公式为,
所以它的第8项的值为.
故选:D.
3.C
【分析】根据题意,分别取,然后代入计算,即可得到结果.
【详解】因为数列对于任意,都有,
取,则,
取,则,则.
故选:C
4.B
【分析】由叠加法求出数列通项公式,再代入,求出数列通项公式,再由列项相消法求出.
【详解】由得,,,…,,,
叠加得,
由题可知也适合上式,故;
所以,
则数列前n项的和.
故选:B.
5.D
【分析】由数列的递推式,分别求出的值即可得出结果.
【详解】当时,,
当时,,所以,
当时,,所以.
故选:D.
6.C
【分析】根据给定条件,构造数列,探讨该数列单调性即得.
【详解】令,显然,
当时,,即,
因此当时,,
所以n为正整数,且,有.
故选:C
7.C
【分析】通过递推关系得出数列周期,利用周期可求答案.
【详解】因为,所以,
,,,,
所以数列的周期为,且,
设数列的前项的积为,.
故选:C
8.C
【分析】根据递推关系可得,即可逐一代入求解.
【详解】由可得,
所以可得,
,,
,
故选:C
9.AB
【分析】列出前几项,即可判断A,归纳即可判断B,由题意,根据求和定义和数列特点,直接求和,即可判断C、D.
【详解】依题意可得,,,,,,,,,,可得A正确;
由上述计算,观察分析发现,这个数列的数字是按照奇数、奇数、偶数这三个一组循环排列的,
而,可得是偶数,故B正确;
,故C错误;
,故D错误.
故选:AB.
10.ACD
【分析】对于选项A,求出,再作差判断两式分母的大小关系判断即可;对于选项B,求解,再分为奇数与偶数的情况讨论即可;对于选项C,分为奇数与偶数的情况讨论,进而求和分析是否为0即可;对于选项D,先将条件转化为:到距离最小的正奇数到的距离大于到距离最小的正偶数到的距离,再分情况讨论即可.
【详解】对于选项A,由条件知,,而,
结合,知,所以,
所以,即数列单调递减,故A正确;
对于选项B,首先有.
若,则当n为偶数时,,从而必成立;
而当n为奇数且时,由,知,,从而,即,这意味着.
所以只要,就一定有恒成立,所以由恒成立不可能得到,故B错误;
对于选项C,显然当同为奇数或同为偶数时,必有同号,故;
而当的奇偶性不同时,为奇数,此时不妨设分别是奇数和偶数,则
因为,故为偶数,而为奇数,所以,
所以,故C正确;
对于选项D,首先显然的是,最大项必定是某个第偶数项,最小项必定是某个第奇数项.
当为偶数时,要让最大,即要让最小;
而当为奇数时,要让最小,即要让最小.
设和分别是到距离最小的正偶数和正奇数,则条件相当于.
而,故条件等价于,即.
这表明,条件等价于,到距离最小的正奇数到的距离,大于到距离最小的正偶数到的距离.
若,则到距离最小的正奇数和正偶数分别是1和2,而由可知,不符合条件;
若,是正奇数,则到距离最小的正奇数到的距离为0,不可能大于到距离最小的正偶数到的距离,不符合条件;
若,且不是正奇数,设到的距离最近的正偶数为,则.
此时到距离最小的正偶数到的距离为,从而到距离最小的正奇数到的距离大于,进一步知任意正奇数到的距离都大于.
从而,,这意味着,,所以.
综上,,,故D正确.
故选:ACD
【点睛】关键点点睛:本题的数列通项中含有,这往往意味着我们需要对的奇偶性作分类讨论,分两种情况对数列进行讨论才可全面地解决问题.
11.BD
【分析】结合数列的单调性、递推公式以及累加法、累乘法、放缩法、裂项相消法的应用,对各项逐一判断,即可得到本题答案.
【详解】对于A:易知,否则与矛盾,由,得,
所以,所以数列是递增数列,故A错误;
对于B:由选项A的判断知,所以,
由,得,
所以,
即,故B正确;
对于C:由,得,
则
,
所以,故C错误;
对于D:由,得,
即,
所以
,故D正确.
故选:BD.
【点睛】关键点点睛:本题考查数列的单调性,累加法以及裂项求和法,处理问题的关键是能够根据常见的递推关系,选择适当的方法求解.
12.AB
【分析】根据给定条件,计算数的前几项确定周期,再逐项分析计算得解.
【详解】数列中,,则,
,因此数列是以3为周期的周期数列,
对于A,,A错误;
对于B,,B错误;
对于C,,
因此,C正确;
对于D,,D正确.
故选:AB
13.
【分析】根据和的关系求解可得.
【详解】当时,;
当时,.
所以.
故答案为:
14.
【分析】根据题意,得到时,;当时,,两式相减,进而求得数列的通项公式.
【详解】因为,
当时,;
当时,,
两式相减得,所以,
所以数列{an}的通项公式为
故答案为:.
15.1
【分析】利用数列的递推公式求出数列的项,再利用特殊角的三角函数值及数列的周期性,结合数列的求和公式即可求解.
【详解】因为,,
所以
…,
所以数列的各项依次为3,1,,,,2,3,1,,,,2,…,其周期为6.
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
…,
所以数列是周期为12的周期数列,前12项依次为3,0,2,0,,0,,0,,0,1,0,
其前项12的和为.
又,
所以数列的前2024项的和为等于前8项的和.
故答案为:.
16.
【分析】根据所给递推关系,利用累加法,分别求出,代入数值即可计算得解.
【详解】,,,,,
,
故,
,,,,
,
累加得,,
故,
当时,,
第3棵树种植点的坐标应为;
当时,,
第 2018 棵树种植点的坐标应为.
故答案为:;
【点睛】关键点点睛:本题解题的关键在于发现相邻两项的关系,利用累加法求出通项公式,即可快速准确求解.
17.(1)数列是“数列”,数列不是“数列”;
(2)证明见解析
(3)证明见解析
【分析】(1)根据“数列”的定义判断可得出结论;
(2)由可得出,利用累加法结合不等式的基本性质可得,以及,再结合可证得结论成立;
(3)首先当或2024时的情况,再考虑时,结合(2)中结论考虑用累加法可证得结论.
【详解】(1)因为,
所以数列是“数列”,
因为,
所以数列不是“数列”;
(2)令,因为数列为“数列”,所以
从而,所以
因为,所以
,
因为,所以.
(3)当或2024时,,
从而,
当时,因为,
由第(2)问的结论得,可推得,从而
对于,由第(2)问的结论得,从而也成立,从而
对于,由第(2)问的结论得,从而
也成立,从而
所以
由条件
可得,
所以.
【点睛】方法点睛:本题主要考查数列新定义的问题,处理此类问题时,通常根据题中的新定义,结合已知结论进行推导、求解;本题中,根据“数列”的定义“”结合作差法、不等式的性质进行推理、证明不等式成立,并在推导时,充分利用已有的结论进行推导,属于难题.
18.(1)
(2)151
【分析】(1)由与的关系,求数列的通项公式;
(2)由直接求数列前6项和.
【详解】(1)数列的前n项和为,
时,,
时,,
不符合,
所以.
(2)数列前6项和为.
19.(1)
(2)
【分析】(1)根据题意,化简得到,结合裂项法求和,即可求解;
(2)由(1)知,,结合,即可求解.
【详解】(1)解:因为,可得,
所以,当时,,
又因为,则;
当时,成立,所以.
(2)解:由(1)知,,
所以 ,
因为,
于是,
,
所以,所以数列的前项的和为.
20.(1)
(2)
【分析】(1)利用数列的和与项的关系构造①,② 两式,相减即得数列的通项;
(2)求出,将其裂项后,进行求和,消去中间项即得.
【详解】(1)当时,.依题意,①
当时,②.
①-②得,
所以.因时,该式也成立,
故的通项公式为.
(2)由(1)知,由可得
则
.
21.(1);
(2)不可能结束,理由见解析;
(3)64.
【分析】(1)根据数列的新定义写出经过6次“变换”后得到的数列即可;
(2)先假设数列经过不断的"变换"结束,不妨设最后的数列设数列,,,且,,则非零数量可能通过“变换”结束,或者数列为常数列,进而得到可能出现的情况,推出矛盾,故假设不成立,即可证明;
(3)先往后推几项,发现规律,假设1次“变换"后得到的通项,多写几项推出规律,往后继续进行,推到使数字按近时,再继续推,往后会发现次“变换”得到的数列是循环的,得到最小值,进而推出次数即可.
【详解】(1)依题意,6次变换后得到的数列依次为
;;;;;,
所以,数列,经过6次“变换”后得到的数列为.
(2)数列经过不断的“变换”不可能结束
设数列,,,且,,
依题意,,,所以,
即非零常数列才能通过“变换”结束.
设(为非零自然数).
为变换得到数列的前两项,数列只有四种可能
,,;,,;,,;,,.
而任何一种可能中,数列的第三项是0或.
即不存在数列,使得其经过“变换”成为非零常数列,
由①②得,数列经过不断的“变换”不可能结束.
(3)数列经过一次“变换”后得到数列,其结构为.
数列经过6次“变换”得到的数列分别为:
;;;
;;.
所以,经过6次“变换”后得到的数列也是形如“”的数列,
变化的是,除了3之外的两项均减小18.
因为,所以,数列经过次“变换”后得到的数列为2,5,3.
接下来经过“变换”后得到的数列分别为:
3,2,1;1,1,2;0,1,1;1,0,1;1,1,0;0,1,1;1,0,1,,
至此,数列和的最小值为2,以后数列循环出现,数列各项和不会更小,
所以经过次“变换”得到的数列各项和达到最小,
即的最小值为64.
【点睛】思路点睛:本题考查数列的新定义问题.关于数列的新定义一般思路为:(1)根据定义写出几项;(2)找出规律;(3)写成通项;(4)证明结论.
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