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數(shù)列與不等式的交匯問(wèn)題,既有函數(shù)的思想方法,也有數(shù)列特定的思想方法,更有不等式求解、證明的方法和技巧,由于知識(shí)覆蓋面廣、綜合性強(qiáng)而成為高考命題的熱點(diǎn)之一,解答起來(lái)有一定的難度,
一、函數(shù)性質(zhì)
例1 設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d,若數(shù)列{ea1an}(e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù))為遞增數(shù)列,則
A.d<0
B.d>0
C.a1d<0
D.a1d>0
分析 結(jié)合遞增數(shù)列的性質(zhì)建立不等式,通過(guò)求解指數(shù)不等式,結(jié)合等差數(shù)列的通項(xiàng)加以轉(zhuǎn)化,即可判斷相應(yīng)的不等關(guān)系式.
解 由數(shù)列{ea1an}是遞增數(shù)列,可得ea1an
小結(jié) 涉及數(shù)列的基本性質(zhì)(包括單調(diào)性、周期性等)問(wèn)題,特別是數(shù)列的單調(diào)性問(wèn)題,往往離不開(kāi)利用不等式的綜合與應(yīng)用進(jìn)行求解,
二、項(xiàng)數(shù)問(wèn)題
例2 若數(shù)列{an}滿(mǎn)足:a1=2 018,an+1=an-3(n∈N*),則數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和取得最大值時(shí),n的值為
A.672
B.673
C.674
D.675
分析 根據(jù)題目條件,結(jié)合等差數(shù)列的定義求其通項(xiàng)公式,由數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和取得最大值,得到對(duì)應(yīng)的不等式組,通過(guò)不等式組的求解,并結(jié)合項(xiàng)數(shù)的取值限制加以確定.
解 由a1=2018,an+1-an=-3,可知數(shù)列{an}是以2018為首項(xiàng)、-3為公差的等差數(shù)列,所以an=2018+(-3) (n-1)=2021-3n.設(shè)數(shù)列{an}的前k(k∈N*)項(xiàng)和取得最大值,則
即
,所以2018/3≤K≤2021/3.由于K∈N*,所以K=673,則滿(mǎn)足條件的n的值為673.選B.
小結(jié) 數(shù)列與不等式交匯中的項(xiàng)數(shù)問(wèn)題,往往通過(guò)數(shù)列的定義、通項(xiàng)公式、相應(yīng)性質(zhì)以及數(shù)列求和的應(yīng)用,結(jié)合不等式(組)的分析與求解來(lái)解決,注意不等式(組)的求解結(jié)果與數(shù)列對(duì)參數(shù)的限制條件之間的關(guān)系與應(yīng)用.
三、創(chuàng)新問(wèn)題
例3 若數(shù)列{an}滿(mǎn)足:1/an+1-1/an=d(n∈N*,d為常數(shù)),則稱(chēng)數(shù)列{an}為調(diào)和數(shù)列.已知正項(xiàng)數(shù)列{1/bn}為調(diào)和數(shù)列,且bl+b2+…+b2017=20170,則b1.b2017的最大值是
A.100
B.90
C200
D.400
分析 根據(jù)創(chuàng)新定義的轉(zhuǎn)化得到{bn}為等差數(shù)列,結(jié)合等差數(shù)列的性質(zhì)以及基本不等式來(lái)解決相應(yīng)的最值問(wèn)題.
解 由調(diào)和數(shù)列的定義可知bn+1-bn=d,所以{bn}為等差數(shù)列,由于b1+b2+…+b2017=2017bl009=20170,所以b1009=10,b1+b2017=2b1009=20,則b1·b2017≤(b1+b2017/2)2=100,當(dāng)且僅當(dāng)bl=b2017時(shí)取等號(hào).選A.
小結(jié) 涉及最值等相關(guān)知識(shí)的數(shù)列創(chuàng)新問(wèn)題,經(jīng)常結(jié)合新定義,將新定義的數(shù)列轉(zhuǎn)化為等差數(shù)列或等比數(shù)列,利用特殊數(shù)列的概念、公式、性質(zhì)等,并結(jié)合不等式的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行解答.
四、參數(shù)問(wèn)題
例4 已知等比數(shù)列{an}滿(mǎn)足an+1+an=3·2n-l,n∈N*.
(I)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式.
(Ⅱ)設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,若不等式Sn>kan+1對(duì)一切n∈N*恒成立,求實(shí)數(shù)k的取值范圍.
分析 (I)利用等比數(shù)列所滿(mǎn)足的關(guān)系式,通過(guò)特殊值法確定相關(guān)的關(guān)系式,結(jié)合整體思維求得公比,進(jìn)而得到首項(xiàng)和對(duì)應(yīng)的通項(xiàng)公式.(Ⅱ)結(jié)合(I)中的結(jié)論求前n項(xiàng)和,利用不等式Sn>kan+1分離參數(shù),設(shè)出對(duì)應(yīng)的函數(shù)并求得最值,進(jìn)而求得參數(shù)的取值范圍,
解 (I)設(shè)等比數(shù)列{an}的公比為q.由于an+1+an=3·2n-1,n∈N*,所以a2+a1=3,a3+a2=6,則q=a3+a2/a2+a1=6/3=2.于是可得2a1+a1=3,則a1=l,所以an=2n-l,n∈N*.
(Ⅱ)由(I),可知Sn=a1(1-qn)/1-q=1-2n/1-2=2n-1.由題設(shè)有2n-1>k·2n-1+l,即k<2-1/2n-2對(duì)一切n∈N*恒成立,令f(n)=2-1/2n-2,由f(n)隨n的增大而增大,可知fmin(n)=f(1)=2-2=0,則k<0,所以實(shí)數(shù)k的取值范圍是(-∞,0).
小結(jié) 數(shù)列與不等式交匯中的參數(shù)問(wèn)題,常將相應(yīng)的不等式與數(shù)列中的相關(guān)公式加以綜合,進(jìn)行參數(shù)分離,利用相關(guān)函數(shù)的最值的求解,進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)化,達(dá)到解決問(wèn)題的目的,
五、應(yīng)用問(wèn)題
例5 為了加強(qiáng)環(huán)保建設(shè),提高社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,長(zhǎng)沙市計(jì)劃用若干時(shí)間更換一萬(wàn)輛燃油型公交車(chē),每更換一輛新車(chē),則淘汰一輛舊車(chē),新車(chē)為電力型和?昆合動(dòng)力型車(chē),今年年初投入了電力型公交車(chē)128輛,混合動(dòng)力型公交車(chē)400輛:計(jì)劃以后電力型公交車(chē)每年的投入量比上一年增加50%,混合動(dòng)力型公交車(chē)每年比上一年多投入a輛.
(I)求經(jīng)過(guò)n年,該市被更換的公交車(chē)總數(shù)S(n).
(Ⅱ)若該市計(jì)劃5年內(nèi)完成全部更換,求a的最小值,
分析 (I)設(shè)an,bn。分別為第n年投入的電力型公交車(chē),混合動(dòng)力型公交車(chē)的數(shù)量,分別確定數(shù)列的類(lèi)型,根據(jù)數(shù)列的前n項(xiàng)和公式求解即可.(Ⅱ)根據(jù)題目條件轉(zhuǎn)化為不等式關(guān)系S(5)≥10000,利用不等式的求解來(lái)確定參數(shù)a的最小值.
解 (I)設(shè)an,bn分別為第n年投入的電力型公交車(chē),混合動(dòng)力型公交車(chē)的數(shù)量.依題意得{an}是以128為首項(xiàng)、3/2為公比的等比數(shù)列,{bn}是以400為首項(xiàng)、a為公差的等差數(shù)列,所以數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn=128[1-(3/2)n]/1-3/2=256[(3/2)n-1],數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Tn=400n+n(n-1)/2 a,則經(jīng)過(guò)n年,該市被更換的公交車(chē)總數(shù)S(n)=Sn+Tn=256[(3/2)n-1]+400n+n(n-1)/2 a.
(Ⅱ)若計(jì)劃5年內(nèi)完成全部更換,則S(5)≥10000,所以256[(3/2)5-1]+400x5+5x4/2 a≥10000,即100≥6312,解得a≥631.2.又a∈N*,所以a的最小值為632.
小結(jié) 數(shù)列與不等式交匯中的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題,往往通過(guò)相應(yīng)數(shù)列的通項(xiàng)、求和公式確定相應(yīng)的關(guān)系式,利用實(shí)際問(wèn)題建立對(duì)應(yīng)的不等關(guān)系進(jìn)行求解.對(duì)求參數(shù)問(wèn)題,一定要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題,確保參數(shù)在實(shí)際中有意義,
六、證明問(wèn)題
例6 已知數(shù)列{an}是公差不為零的等差數(shù)列,a5=5,且a3,a4,a7成等比數(shù)列.
(I)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式.
(Ⅱ)設(shè)bn=an/2n,數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和為T(mén)n,求證:-7/4≤Tn<-1(n∈N*).
分析 (I)通過(guò)待定系數(shù)法,根據(jù)題目條件建立方程組,求得首項(xiàng)與公差,從而可得數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式.(Ⅱ)先利用錯(cuò)位相減法求出數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Tn,再確定其單調(diào)性,即可證明對(duì)應(yīng)的數(shù)列不等式成立.
(I)解:an=2n-5(n∈N*).(解答過(guò)程省略)
(Ⅱ)(證明過(guò)程省略)
小結(jié) 數(shù)列與不等式交匯的綜合問(wèn)題,若是證明題,要靈活選擇不等式的證明方法,如比較法、綜合法、分析法、放縮法等:若是解不等式題,要選擇不等式的不同解法,如列表法、因式分解法、穿根法等.