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第五章 第五节 数列的综合应用


一辆邮政车自A城驶往B城,沿途有n个车站(包括起点站A 和终点站B),每停靠一站便要卸下前面各站发往该站的邮
袋各一个,同时又要装上该站发往后面各站的邮袋各一个,
设该车从各站出发时邮政车内的邮袋数构成一个有穷数列 {ak}(k=1,2,3,„,n). 试求:(1)a1,a2,a3. (2)邮政车从第k站出发时,车内共有邮袋多少个?
解:(1)由题意得 a1=n-1,a2=(n-1)+(n-2)-1=2n-4, a3=(n-1)+(n-2)+(n-3)-1-2=3n-9. (2)在第 k 站出发时,放上的邮袋共(n-1)+(n-2)+„+(n- k)个,而从第二站起,每站放下的邮袋共 1+2+3+„+(k- 1)个, ak=(n-1)+(n-2)+„+(n-k)-[1+2+…+(k-1)] 故 1 1 =kn- k(k+1)- k(k-1)=kn-k2(k=1,2,„,n), 2 2 即邮政车从第 k 站出发时,车内共有邮袋个数为 kn-k2(k= 1,2,„,n).
(2)由(1)知an=2n 1,∴Sn=2n-1, 2an+1 2n+1 2 ∴ S = n =1+ n . 2 -1 2 -1 n 2 ∵n≥1,∴2 -1≥1,∴1+ n ≤3, 2 -1
n

2an+1 ∴当n=1时, S 的最大值为3. n
[归纳领悟]
1.等差数列与等比数列相结合的综合问题是高考考查的 重点,特别是等差、等比数列的通项公式、前n项和 公式以及等差中项、等比中项问题是历年命题的热点. 2.利用等比数列前n项和公式时注意公比q的取值.同时 对两种数列的性质,要熟悉它们的推导过程,利用好 性质,可降低题目的难度,解题时有时还需利用条件
[究 疑 点] 银行储蓄单利公式及复利公式是什么模型? 提示:单利公式——设本金为a元,每期利率为r,存期
为n,则本利和an=a(1+rn),属于等差模型.
复利公式——设本金为a元,每期利率为r,存期为n,则 本利和an=a(1+r)n,属于等比模型.
[题组自测] 1.已知数列{an}中,a1=1,a2=2,且an+1=(1+q)an- qan-1(n≥2,q≠0). (1)设bn=an+1-an(n∈N*),证明{bn}是等比数列; (2)求数列{an}的通项公式.
数列的综合应用
1.认识数列的函数特性,能结合方程、不等 式和解析几何等知识解决一些数列综合题. 2.能在实际情形中运用数列知识解决实际问
题.
[理 要 点]
一、数列在实际生活中有着广泛的应用,其解题的基本步
骤,可用图表示如下:
二、数列应用题常见模型
1.等差模型:如果增加(或减少)的量是一个固定量时,该
∴Sn=b1+b2+„+bn 9 1 1 1 1 1 = (1- + - +„+ - ) 2 3 3 5 2n-1 Байду номын сангаасn+1 9 1 9n = (1- )= , 2 2n+1 2n+1 m-2 000 ∵Sn< 对一切 n∈N*成立. 2 9n m-2 000 9n 9 1 即 < , = (1- )递增, 2 2n+1 2n+1 2 2n+1 且 9n 9 < . 2n+1 2
模型是等差模型,增加(或减少)的量就是公差. 2.等比模型:如果后一个量与前一个量的比是一个固定 的数时,该模型是等比模型,这个固定的数就是公比. 3.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,随项的变化而变化时,应考虑是an与an+1的递推关
系,还是前n项和Sn与Sn+1之间的递推关系.
将以上各式相加,得an-a1=1+q+„+qn 2(n≥2). 1-qn 1 1+ ,q≠1, 1-q 所以,当n≥2时,an= n, q=1.


上式对n=1显然成立.
2.已知三个实数 a,8,2,适当调整这三个实数的顺序,使它成 为递增的等比数列{an}的前三项. (1)请写出所有可能的前三项,并求相应的 a 值; (2)记首项和公比都最大的数列的前 n 项和为 Sn,求 Sn.
4 =- (a2+a4+„+a2n) 3 5 4n 1 n + + 4 3 3 3 =- · 3 2 4 2 =- (2n +3n). 9 (3)当 n≥2 时,bn= = 1 2 1 an-1an 2 n- n+ 3 3 3 3 1 1
9 1 1 = ( - ), 2 2n-1 2n+1 9 1 又 b1=3= (1- ), 2 3
解:(1)证明:由题设an+1=(1+q)an-qan-1(n≥2),
得an+1-an=q(an-an-1).即bn=qbn-1,n≥2. 又b1=a2-a1=1,q≠0, 所以{bn}是首项为1,公比为q的等比数列. (2)由(1),得a2-a1=1, a3-a2=q, „
an-an-1=qn-2(n≥2).
答案:1 033
1 3.已知函数 f(x)=a· 的图象过点 A(2, ),B(3,1),若记 an b 2
x
=log2f(n)(n∈N*),Sn 是数列{an}的前 n 项和,则 Sn 的最 小值是________.
解析:将 A、B 两点坐标代入 f(x)得 1 1 =ab2 a= 2 ,解得 8 , 1=ab3 b=2 1 x 1 n ∴f(x)= · ,∴f(n)= · =2n-3, 2 2 8 8 ∴an=log2f(n)=n-3. 令 an≤0,即 n-3≤0,n≤3. ∴数列前 3 项小于或等于零,故 S3 或 S2 最小. S3=a1+a2+a3=-2+(-1)+0=-3.
1 解:(1)直线方程为 y-yn=- (x-xn), xn+2 因为直线过点 An+1(xn+1,yn+1), 所以 yn+1-yn=- 1 (xn+1-xn), xn+2
1 1 又 xy=1,所以 -x =- (xn+1-xn), xn+1 xn+2 n 得 xnxn+1=xn+2.
1
1 1 (2)设 an= + , xn-2 3 1 1 由(1)得 an + 1 = + = xn+1-2 3 1 1 xn 1 2 + = + =- - 2 3 2-xn 3 3 1+x -2 n
联立方程求解.
[题组自测]
1.有一种细菌和一种病毒,每个细菌在每秒钟杀死一个病 毒的同时将自身分裂为2个,现在有一个这样的细菌和 100个这样的病毒,问细菌将病毒全部杀死至少需要 ( )
A.6秒钟
C.8秒钟
B.7秒钟
D.9秒钟
解析:设至少需要 n 秒钟,则 1+21+22+„+2n-1≥100, 1-2n ∴ ≥100,∴n≥7. 1-2
解析:由 x2-x<nx,得 0<x<n+1(n∈N*), nn+1 因此 an=n,Sn= . 2
答案:C
2.已知数列{an}中,a1=2,点(an-1,an)(n>1且n∈N)满
足y=2x-1,则a1+a2+„+a10=________.
解析:an=2an-1-1⇒an-1=2(an-1-1), ∴{an-1}是等比数列,则 an=2n-1+1. ∴a1+a2+„+a10=10+(20+21+22+„+29) 1-210 =10+ =1 033. 1-2
3.已知在公比为实数的等比数列{an}中,a3=4,且 a4,a5+4, a6 成等差数列. (1)求数列{an}的通项公式; 2an+1 (2)设数列{an}的前 n 项和为 Sn,求 S 的最大值. n
解:(1)设数列{an}的公比为q(q∈R),
依题意可得2(a5+4)=a4+a6,
即2(4q2+4)=4q+4q3,整理得,(q2+1)(q-2)=0. ∵q∈R,∴q=2,a1=1. ∴数列{an}的通项公式为an=2n-1.
n+49 解析:由第 n 天的维修保养费为 元(n∈N*),可以得出观 10 测仪的整个耗资费用, 由平均费用最少而求得最小值成立时相 应 n 的值. 设一共使用了 n 天,则使用 n 天的平均耗资为 n+49 5+ n 10 3.2×104+ 3.2×104 2 n = + + 4.95 , 当 且 仅 当 n n 20 3.2×104 n = 时, 取得最小值, 此时 n=800, 故应选 B 最合算. n 20
答案:B
3. 有一种零存整取的储蓄项目, 它是每月某日存入一笔相同金额, 这是零存;到一定的时期到期,可以提出全部本金和利息,这 是整取.它的本利和公式如下: 1 本利和=每期存入的金额×[存期+ ×存期×(存期+1)×利 2 率]. (1)试解释这个本利和公式; (2)若每月初存入 100 元,月利率为 5.1%,到第 12 个月底的本 利和是多少? (3)若每月初存入一笔金额,月利率是 5.1%,希望到第 12 个月 底取得本利和 2 000 元,那么每月初应存入多少?
答案:-3
4.已知曲线 C:xy=1,过 C 上一点 An(xn,yn)作一斜率为 1 kn=- 的直线交曲线 C 于另一点 An+1(xn+1,yn+1), xn+2 11 点列 An(n=1,2,3,„)的横坐标构成数列{xn},其中 x1= . 7 (1)求 xn 与 xn+1 的关系式; 1 1 (2)求证:数列{ + }是等比数列. xn-2 3
[归纳领悟] 建立数列模型时,首先判断是等差数列还是等比 数列,确定首项、公差(比)、项数是什么,能分清an,
Sn,然后选用适当方法求解,最后的程序是还原,即把
数学问题的解结合实际问题的约束条件合理修正,使其 成为实际问题的解.
[题组自测] 1.数列{an}的通项公式是关于 x 的不等式 x2-x<nx(n∈ N*)的解集中的整数个数,则数列{an}的前 n 项和 Sn = A.n2 nn+1 C. 2 B.n(n+1) D.(n+1)(n+2) ( )
2 1 1 =-2an,又 a1=-2≠0,故{ + }是以-2 为首项, xn-2 xn-2 3 -2 为公比的等比数列.
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