数列的单调性与最值问题
数列的函数性质-2023届高三数学一轮复习专题

2023高考数列专题——数列的函数性质一、数列的单调性解决数列单调性问题的三种方法(1)作差比较法:根据a n +1-a n 的符号判断数列{a n }是递增数列、递减数列还是常数列; (2)作商比较法:根据a n +1a n (a n>0或a n <0)与1的大小关系进行判断;(3)函数法:结合相应的函数图象直观判断. 例1(2022·滕州模拟)设数列{a n }的通项公式为a n =n 2+bn ,若数列{a n }是单调递增数列,则实数b 的取值范围为( )A .[1,+∞)B .(-3,+∞)C .[-2,+∞)D .⎝⎛⎭⎫-92,+∞ 例2 若数列{a n }满足a n =-2n 2+kn -1,且{a n }是递减数列,则实数k 的取值范围为 跟踪练习1、已知数列{a n }的通项公式为a n =n3n +1,那么这个数列是( )A .递增数列B .递减数列C .摆动数列D .常数列2、请写出一个符合下列要求的数列{a n }的通项公式:①{a n }为无穷数列;②{a n }为单调递增数列;③0<a n <2.这个数列的通项公式可以是________.3、(2022·绵阳模拟)在数列{a n }中,a 1=1,a 1+2a 2+3a 3+…+na n =n +12a n +1.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若存在n ∈N *,使得a n ≤(n +1)λ成立,求实数λ的最小值.二、数列的周期性解决数列周期性问题的方法根据给出的关系式求出数列的若干项,通过观察归纳出数列的周期,进而求有关项的值或者前n 项的和.例3、若数列{a n }满足a 1=2,a n +1=1+a n1-a n (n ∈N *),则该数列的前2 023项的乘积是( )A .2B .-6C .3D .1例4 (2021·福建福清校际联盟期中联考)已知S n 为数列{a n }前n 项和,若a 1=12,且a n +1=22-a n(n ∈N *),则6S 100=( )A .425B .428C .436D .437跟踪练习1、(2022·福州模拟)已知数列{a n }满足a n +1=11-a n,若a 1=12,则a 2 023=( )A .-1B .12C .1D .2三、数列的最大(小)项求数列的最大项与最小项的常用方法(1)将数列视为函数f (x )当x ∈N *时所对应的一列函数值,根据f (x )的类型作出相应的函数图象,或利用求函数最值的方法,求出f (x )的最值,进而求出数列的最大(小)项;(2)通过通项公式a n 研究数列的单调性,利用⎩⎪⎨⎪⎧ a n ≥a n -1,a n ≥a n +1 (n ≥2)确定最大项,利用⎩⎪⎨⎪⎧a n ≤a n -1,a n ≤a n +1 (n ≥2)确定最小项;(3)比较法:若有a n +1-a n =f (n +1)-f (n )>0⎝⎛⎭⎫或a n >0时,a n +1a n >1,则a n +1>a n ,则数列{a n }是递增数列,所以数列{a n }的最小项为a 1=f (1);若有a n +1-a n =f (n +1)-f (n )<0⎝⎛⎭⎫或a n >0时,a n +1a n <1,则a n +1<a n ,则数列{a n }是递减数列,所以数列{a n }的最大项为a 1=f (1).例5(2022·金陵质检)已知数列{a n }满足a 1=28,a n +1-a n n =2,则a nn的最小值为( )A .293B .47-1C .485D .274例6已知数列{a n }的通项公式a n =(n +1)⎝⎛⎭⎫1011n,则数列{a n }中的最大项是第 项. 跟踪练习1、已知数列{a n }的通项公式为a n =n -22n -11,前n 项和为S n ,则当S n 取得最小值时n 的值为________.2、已知递增数列{a n },a n ≥0,a 1=0.对于任意的正整数n ,不等式t 2-a 2n -3t -3a n ≤0恒成立,则正数t 的最大值为( )A .1B .2C .3D .63、(2022·重庆模拟)设S n 为等差数列{a n }的前n 项和,且满足S 2 018>0,S 2 019<0,对任意正整数n ,都有|a n |≥|a k |,则k 的值为( )A .1 008B .1 009C .1 010D .1 0114、(多选)已知数列{a n }满足a n =n ·k n (n ∈N *,0<k <1),下列命题正确的有( )A .当k =12时,数列{a n }为递减数列B .当k =45时,数列{a n }一定有最大项C .当0<k <12时,数列{a n }为递减数列D .当k1-k为正整数时,数列{a n }必有两项相等的最大项5、已知数列{a n }的通项公式a n =632n ,若a 1·a 2·…·a n ≤a 1·a 2·…·a k 对n ∈N *恒成立,则正整数k 的值为________.四、数列与函数的综合问题例7(2022·珠海模拟)已知函数y =f (x +1)的图象关于y 轴对称,且函数f (x )在(1,+∞)上单调,若数列{a n }是公差不为0的等差数列,且f (a 4)=f (a 18),则{a n }的前21项之和为( )A .0B .252C .21D .42跟踪练习1、(2022·青岛模拟)等比数列{a n }的各项均为正数,a 5,a 6是函数f (x )=13x 3-3x 2+8x +1的极值点,则log 2a 1+log 2a 2+…+log 2a 10=( )A .3+log 25B .8C .10D .15 2、已知等比数列{a n }的公比q >1,a 1=2,且a 1,a 2,a 3-8成等差数列.(1)求出数列{a n }的通项公式;(2)设数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 的前n 项和为S n ,任意n ∈N *,S n ≤m 恒成立,求实数m 的最小值.3、 (2022·东莞模拟)已知等差数列{a n }的首项a 1=1,公差为d ,前n 项和为S n .若S n ≤S 8恒成立,则公差d 的取值范围是________.高考数列专题——数列的函数性质(解析版)一、数列的单调性解决数列单调性问题的三种方法(1)作差比较法:根据a n +1-a n 的符号判断数列{a n }是递增数列、递减数列还是常数列;(2)作商比较法:根据a n +1a n (a n>0或a n <0)与1的大小关系进行判断;(3)函数法:结合相应的函数图象直观判断. 例1(2022·滕州模拟)设数列{a n }的通项公式为a n =n 2+bn ,若数列{a n }是单调递增数列,则实数b 的取值范围为( B )A .[1,+∞)B .(-3,+∞)C .[-2,+∞)D .⎝⎛⎭⎫-92,+∞ 解: ∵数列{a n }是单调递增数列,∴对任意的n ∈N *,都有a n +1>a n ,∴(n +1)2+b (n +1)>n 2+bn ,即b >-(2n +1)对任意的n ∈N *恒成立,又n =1时,-(2n +1)取得最大值-3,∴b >-3,即实数b 的取值范围为(-3,+∞).例2 若数列{a n }满足a n =-2n 2+kn -1,且{a n }是递减数列,则实数k 的取值范围为(-∞,6).解:解法一:由数列是一个递减数列,得a n +1<a n ,又因为a n =-2n 2+kn -1,所以-2(n +1)2+k (n +1)-1<-2n 2+kn -1,k <4n +2,对n ∈N *,所以k <6.解法二:数列{a n }的通项公式是关于n (n ∈N *)的二次函数,∵数列是递减数列,∴k 4<32,∴k <6.跟踪练习1、已知数列{a n }的通项公式为a n =n3n +1,那么这个数列是( )A .递增数列B .递减数列C .摆动数列D .常数列解析:A 由a n =n 3n +1,可得a n +1-a n =n +13n +4-n 3n +1=1(3n +1)(3n +4)>0,∴a n +1>a n ,故选A .2、请写出一个符合下列要求的数列{a n }的通项公式:①{a n }为无穷数列;②{a n }为单调递增数列;③0<a n <2.这个数列的通项公式可以是________.解析:因为函数a n =2-1n 的定义域为N *,且a n =2-1n 在N *上单调递增,0<2-1n <2,所以满足3个条件的数列的通项公式可以是a n =2-1n.答案:a n =2-1n(答案不唯一)3、(2022·绵阳模拟)在数列{a n }中,a 1=1,a 1+2a 2+3a 3+…+na n =n +12a n +1.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若存在n ∈N *,使得a n ≤(n +1)λ成立,求实数λ的最小值.解:(1)∵a 1+2a 2+3a 3+…+na n =n +12a n +1,∴当n ≥2时,a 1+2a 2+3a 3+…+(n -1)a n -1=n2a n ,两式相减得na n =n +12a n +1-n2a n ,即(n +1)a n +1na n=3(n ≥2),∵a 1=1,∴1=1+12a 2,即a 2=1,∴2·a 21·a 1=2≠3.∴数列{na n }是从第二项开始的等比数列, ∴当n ≥2时,有na n =2×3n -2, ∴a n =⎩⎪⎨⎪⎧1,n =1,2n×3n -2,n ≥2.(2)存在n ∈N *使得a n ≤(n +1)λ成立⇔λ≥a nn +1有解,①当n =1时,a 12=12,则λ≥12,即λmin =12;②当n ≥2时,a nn +1=2×3n -2n (n +1),设f (n )=2×3n -2n (n +1),∴f (n +1)f (n )=3nn +2>1,∴f (n )单调递增,∴f (n )min =f (2)=13,∴实数λ的最小值是13.由①②可知实数λ的最小值是13.二、数列的周期性解决数列周期性问题的方法根据给出的关系式求出数列的若干项,通过观察归纳出数列的周期,进而求有关项的值或者前n 项的和.例3、若数列{a n }满足a 1=2,a n +1=1+a n1-a n (n ∈N *),则该数列的前2 023项的乘积是( 3 )A .2B .-6C .3D .1解 因为数列{a n }满足a 1=2,a n +1=1+a n 1-a n (n ∈N *),所以a 2=1+a 11-a 1=1+21-2=-3,同理可得a 3=-12,a 4=13,a 5=2,…所以数列{a n }每四项重复出现,即a n +4=a n ,且a 1·a 2·a 3·a 4=1,而2 023=505×4+3,所以该数列的前2 023项的乘积是a 1·a 2·a 3·a 4·…·a 2 023=1505×a 1×a 2×a 3=3.例4 (2021·福建福清校际联盟期中联考)已知S n 为数列{a n }前n 项和,若a 1=12,且a n +1=22-a n(n ∈N *),则6S 100=( A )A .425B .428C .436D .437解: 由数列的递推公式可得:a 2=22-a 1=43,a 3=22-a 2=3,a 4=22-a 3=-2,a 5=22-a 4=12=a 1,据此可得数列{a n }是周期为4的周期数列,则:6S 100=6×25×⎝⎛⎭⎫12+43+3-2=425. 跟踪练习1、(2022·福州模拟)已知数列{a n }满足a n +1=11-a n ,若a 1=12,则a 2 023=( )A .-1B .12C .1D .2解析:B 由a 1=12,a n +1=11-a n得a 2=2,a 3=-1,a 4=12,a 5=2,…,可知数列{a n }是以3为周期的周期数列,因此a 2 023=a 3×674+1=a 1=12.五、数列的最大(小)项求数列的最大项与最小项的常用方法(1)将数列视为函数f (x )当x ∈N *时所对应的一列函数值,根据f (x )的类型作出相应的函数图象,或利用求函数最值的方法,求出f (x )的最值,进而求出数列的最大(小)项;(2)通过通项公式a n 研究数列的单调性,利用⎩⎪⎨⎪⎧ a n ≥a n -1,a n ≥a n +1 (n ≥2)确定最大项,利用⎩⎪⎨⎪⎧a n ≤a n -1,a n ≤a n +1 (n ≥2)确定最小项;(3)比较法:若有a n +1-a n =f (n +1)-f (n )>0⎝⎛⎭⎫或a n >0时,a n +1a n >1,则a n +1>a n ,则数列{a n }是递增数列,所以数列{a n }的最小项为a 1=f (1);若有a n +1-a n =f (n +1)-f (n )<0⎝⎛⎭⎫或a n >0时,a n +1a n <1,则a n +1<a n ,则数列{a n }是递减数列,所以数列{a n }的最大项为a 1=f (1).例5(2022·金陵质检)已知数列{a n }满足a 1=28,a n +1-a n n =2,则a nn 的最小值为( C )A .293B .47-1C .485D .274解: 由a n +1-a n =2n ,可得a n =a 1+(a 2-a 1)+(a 3-a 2)+…+(a n -a n -1)=28+2+4+…+2(n -1)=28+n (n -1)=n 2-n +28,∴a n n =n +28n -1,设f (x )=x +28x ,可知f (x )在(0,28 ]上单调递减,在(28,+∞)上单调递增,又n ∈N *,且a 55=485<a 66=293.例6已知数列{a n }的通项公式a n =(n +1)⎝⎛⎭⎫1011n,则数列{a n }中的最大项是第9、10项.解: 解法一:∵a n +1-a n =(n +2)⎝⎛⎭⎫1011n +1-(n +1)⎝⎛⎭⎫1011n =⎝⎛⎭⎫1011n ×9-n 11, 当n <9时,a n +1-a n >0,即a n +1>a n ; 当n =9时,a n +1-a n =0,即a n +1=a n ; 当n >9时,a n +1-a n <0,即a n +1<a n , ∴该数列中有最大项,为第9、10项, 且a 9=a 10=10×⎝⎛⎭⎫10119.解法二:根据题意,令⎩⎪⎨⎪⎧a n -1≤a n ,a n ≥a n +1(n ≥2),即⎩⎨⎧n ×⎝⎛⎭⎫1011n -1≤(n +1)⎝⎛⎭⎫1011n,(n +1)⎝⎛⎭⎫1011n≥(n +2)⎝⎛⎭⎫1011n +1,解得9≤n ≤10.又n ∈N *,∴n =9或n =10,∴该数列中有最大项,为第9、10项, 且a 9=a 10=10×⎝⎛⎭⎫10119. 跟踪练习1、已知数列{a n }的通项公式为a n =n -22n -11,前n 项和为S n ,则当S n 取得最小值时n 的值为________.解析:当a n =n -22n -11>0⇒n =1或n ≥6,∴a 2=0,a 3<0,a 4<0,a 5<0,故当S n 取得最小值时n 的值为5.2、已知递增数列{a n },a n ≥0,a 1=0.对于任意的正整数n ,不等式t 2-a 2n -3t -3a n ≤0恒成立,则正数t 的最大值为( )A .1B .2C .3D .6解析:C 因为数列{a n }是递增数列,又t 2-a 2n -3t -3a n =(t -a n -3)(t +a n )≤0,t +a n >0,所以t ≤a n+3恒成立,即t ≤(a n +3)min =a 1+3=3,所以t max =3.3、(2022·重庆模拟)设S n 为等差数列{a n }的前n 项和,且满足S 2 018>0,S 2 019<0,对任意正整数n ,都有|a n |≥|a k |,则k 的值为( )A .1 008B .1 009C .1 010D .1 011解析:C 因为S 2 018>0,S 2 019<0,所以a 1+a 2 018=a 1 009+a 1 010>0,a 1+a 2 019=2a 1 010<0,所以a 1 009>0,a 1 010<0,且a 1 009>|a 1 010|,因为对任意正整数n ,都有|a n |≥|a k |,所以k =1 010,故选C .4、(多选)已知数列{a n }满足a n =n ·k n (n ∈N *,0<k <1),下列命题正确的有( )A .当k =12时,数列{a n }为递减数列B .当k =45时,数列{a n }一定有最大项C .当0<k <12时,数列{a n }为递减数列D .当k1-k为正整数时,数列{a n }必有两项相等的最大项解析:BCD 当k =12时,a 1=a 2=12,知A 错误;当k =45时,a n +1a n =45·n +1n ,当n <4时,a n +1a n>1,当n >4时,a n +1a n <1,所以可判断{a n }一定有最大项,B 正确;当0<k <12时,a n +1a n =k n +1n <n +12n ≤1,所以数列{a n }为递减数列,C 正确;当k 1-k 为正整数时,1>k ≥12,当k =12时,a 1=a 2>a 3>a 4>…,当1>k >12时,令k 1-k =m ∈N *,解得k =mm +1,则a n +1a n =m (n +1)n (m +1),当n =m 时,a n +1=a n ,结合B ,数列{a n }必有两项相等的最大项,故D 正确.故选B 、C 、D .5、已知数列{a n }的通项公式a n =632n ,若a 1·a 2·…·a n ≤a 1·a 2·…·a k 对n ∈N *恒成立,则正整数k 的值为________.解析:a n =632n ,当n ≤5时,a n >1;当n ≥6时,a n <1,由题意知,a 1·a 2·…·a k 是{a n }的前n 项乘积的最大值,所以k =5.六、数列与函数的综合问题例7(2022·珠海模拟)已知函数y =f (x +1)的图象关于y 轴对称,且函数f (x )在(1,+∞)上单调,若数列{a n }是公差不为0的等差数列,且f (a 4)=f (a 18),则{a n }的前21项之和为( C )A .0B .252C .21D .42解: 由函数y =f (x +1)的图象关于y 轴对称,且函数f (x )在(1,+∞)上单调,可得y =f (x )的图象关于直线x =1对称,由数列{a n }是公差不为0的等差数列,且f (a 4)=f (a 18),可得a 4+a 18=2,又{a n }是等差数列,所以a 1+a 21=a 4+a 18=2,可得数列的前21项和S 21=21(a 1+a 21)2=21,则{a n }的前21项之和为21.故选.跟踪练习1、(2022·青岛模拟)等比数列{a n }的各项均为正数,a 5,a 6是函数f (x )=13x 3-3x 2+8x +1的极值点,则log 2a 1+log 2a 2+…+log 2a 10=( )A .3+log 25B .8C .10D .15解析:D f ′(x )=x 2-6x +8,∵a 5,a 6是函数f (x )的极值点,∴a 5,a 6是方程x 2-6x +8=0的两实数根,则a 5·a 6=8,∴log 2a 1+log 2a 2+…+log 2a 10=log 2(a 1·a 2·…·a 10)=log 2(a 5·a 6)5=5log 28=15,故选D .2、已知等比数列{a n }的公比q >1,a 1=2,且a 1,a 2,a 3-8成等差数列. (1)求出数列{a n }的通项公式;(2)设数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 的前n 项和为S n ,任意n ∈N *,S n ≤m 恒成立,求实数m 的最小值.[解] (1)因为a 1=2,且a 1,a 2,a 3-8成等差数列,所以2a 2=a 1+a 3-8,即2a 1q =a 1+a 1q 2-8,所以q 2-2q -3=0, 所以q =3或q =-1,又q >1,所以q =3,所以a n =2·3n -1(n ∈N *). (2)因为数列{a n }是首项为2,公比为3的等比数列,所以1a n +11a n =a n a n +1=13,所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是首项为12,公比为13的等比数列,所以S n =12⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫13n 1-13=34⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫13n <34,因为任意n ∈N *,S n ≤m 恒成立,所以m ≥34,即实数m 的最小值为34.3、(2022·东莞模拟)已知等差数列{a n }的首项a 1=1,公差为d ,前n 项和为S n .若S n ≤S 8恒成立,则公差d 的取值范围是________.解析:根据等差数列{a n }的前n 项和S n 满足S n ≤S 8恒成立,可知a 8≥0且a 9≤0,所以1+7d ≥0且1+8d ≤0,解得-17≤d ≤-18.答案:⎣⎡⎦⎤-17,-18。
高三数学函数的单调性与最值试题答案及解析

高三数学函数的单调性与最值试题答案及解析1.若函数,则下列结论正确的是()A.,在上是增函数B.,在上是减函数C.,是偶函数D.,是奇函数【答案】C【解析】因为,且函数定义域为令,则显然,当时,;当时,所以当时,在上是减函数,在上是增函数,所以选项A,B均不正确;因为当时,是偶函数,所以选项C正确.要使函数为奇函数,必有恒成立,即恒成立,这与函数的定义域相矛盾,所以选项D不正确.【考点】1、导数在研究函数性质中的应用;2、函数的奇偶性.2.对任意实数,记,若,其中奇函数在时有极小值,是正比例函数,与图象如图,则下列关于的说法中正确的是()A.是奇函数B.有极大值和极小值C.的最小值为,最大值为2D.在上是增函数【答案】B【解析】因为,是奇函数,其图象关于原点对称,所以与图象如图1所示;图1根据,可知,的图象如图2所示,显然,的图象不关于原点对称,不是奇函数;无最小值、无最大值;其在区间“先增后减”,故选B.图2【考点】新定义函数,函数的奇偶性,函数的图象,函数的单调性与极(最)值.3. [2014·日照模拟]已知函数f(x)在定义域(0,+∞)上是单调函数,若对于任意x∈(0,+∞),都有=2,则的值是()A.5B.6C.7D.8【答案】B【解析】因为f(x)是定义在(0,+∞)上的单调函数,且=2对任意x∈(0,+∞)都成立,所以f(x)-=c>0(c为常数),即f(x)=c+,且f(c)=2,故2=c+,解得c=1,故f(x)=1+,所以=1+5=6.4.设是定义在R上的偶函数,且当时,。
若对任意的x,不等式恒成立,则实数a的最大值是()。
A.B.C.D.2【答案】C【解析】是定义在上的偶函数,不等式恒成立等价为恒成立,当时,.不等式等价为恒成立,即在上恒成立,平方得即在上恒成立,设,则满足即故实数的最大值是.故选C.【考点】1.函数的奇偶性;2.恒成立问题.5.(2013•重庆)(﹣6≤a≤3)的最大值为()A.9B.C.3D.【答案】B【解析】令f(a)=(3﹣a)(a+6)=﹣+,而且﹣6≤a≤3,由此可得函数f(a)的最大值为,故(﹣6≤a≤3)的最大值为=,故选B.6.已知函数y=f(x)是定义在R上且以3为周期的奇函数,当x∈时,f(x)=ln(x2-x+1),则函数f(x)在区间[0,6]上的零点个数为()A.3B.5C.7D.9【答案】C【解析】当x∈时,-x∈,f(x)=-f(-x)=-ln(x2+x+1);则f(x)在区间上有3个零点(在区间上有2个零点).根据函数周期性,可得f(x)在上也有3个零点,在上有2个零点.故函数f(x)在区间[0,6]上一共有7个零点.7.下列函数中,既是奇函数又在区间上单调递增的函数为()A.B.C.D.【答案】C【解析】是奇函数但在区间上不是单调函数.在区间上单调递增但不是奇函数,既是奇函数又在区间上单调递增的函数,在区间上单调递增但不是奇函数.【考点】函数奇偶性及单调性8.已知,,规定:当时, ;当时,,则()A.有最小值,最大值1B.有最大值1,无最小值C.有最小值,无最大值D.有最大值,无最小值【答案】C【解析】由题得,利用平移变化的知识画出函数的图像如下,而,故有最小值1,无最大值.【考点】函数图像平移变化9.已知函数若对任意的,且恒成立,则实数a的取值范围为.【答案】【解析】,由知,函数在单调递增,当,满足题意;当时,只需,即,综上所述,实数a的取值范围为.【考点】1、分段函数;2、函数的单调性.10.判断函数f(x)=e x+在区间(0,+∞)上的单调性.【答案】f(x)在(0,+∞)上为增函数【解析】(解法1)设0<x1<x2,则f(x1)-f(x2)===.∵0<x1<x2,∴x1-x2<0,x1+x2>0,∴ex1-x2<1,ex1+x2>1,ex1>0,∴f(x1)<f(x2).∴f(x)在(0,+∞)上是增函数.(解法2)对f(x)=e x+求导,得f′(x)=e x-=(e2x-1),当x>0时,e x>0,e2x>1,∴f′(x)>0,∴f(x)在(0,+∞)上为增函数.11.函数y=1-的最大值与最小值的和为.【答案】2【解析】令f(x)=,则f(x)为奇函数,故f(x)max +f(x)min=0,∴ymax +ymin=2.12.已知定义在R上的函数y=f(x)满足下列三个条件:①对任意的x∈R都有f(x+2)=-f(x);②对于任意的0≤x1<x2≤2,都有f(x1)<f(x2);③y=f(x+2)的图像关于y轴对称.下列结论中,正确的是()A.f(4.5)<f(6.5)<f(7) B.f(4.5)<f(7)<f(6.5) C.f(7)<f(4.5)<f(6.5) D.f(7)<f(6.5)<f(4.5)【答案】B【解析】由f(x+2)=-f(x),得f(x+4)=-f(x+2)=f(x),则函数y=f(x)的最小正周期为4;根据②知函数y=f(x)在[0,2]上单调递增;根据③知函数y=f(x)的图像关于直线x=2对称,所以f(4.5)=f(0.5),f(6.5)=f(2.5)=f(1.5),f(7)=f(3)=f(1).故f(4.5)<f(7)<f(6.5).13.已知函数f(x)=若f(2-a2)>f(a),则实数a的取值范围是()A.(-∞,-1)∪(2,+∞)B.(-1,2)C.(-2,1)D.(-∞,-2)∪(1,+∞)【答案】C【解析】f(x)=由f(x)的图象可知f(x)在(-∞,+∞)上是单调增函数,由f(2-a2)>f(a)得2-a2>a,即a2+a-2<0,解得-2<a<1.14.已知函数y=f(x)满足:对任意的x1<x2≤-1,[f(x2)-f(x1)](x2-x1)>0恒成立,则f(-2),f(-),f(-1)的大小关系为()A.f(-2)<f(-)<f(-1)B.f(-2)>f(-)>f(-1)C.f(-2)>f(-1)>f(-)D.f(-)>f(-2)>f(-1)【答案】A【解析】由题意及函数单调性的定义得,f(x)在(-∞,-1]上单调递增,又-2<-<-1, ∴f(-2)<f(-)<f(-1).15.函数y=-(x-3)|x|的递增区间是__________.【答案】[0,]【解析】y=-(x-3)|x|=作出该函数的图象,观察图象知递增区间为[0,].16.设函数f(x)=a为常数且a∈(0,1).(1)当a=时,求f;(2)若x0满足f[f(x)]=x,但f(x)≠x,则称x为f(x)的二阶周期点.证明函数f(x)有且仅有两个二阶周期点,并求二阶周期点x1,x2;(3)对于(2)中的x1,x2,设A(x1,f[f(x1)]),B(x2,f[f(x2)]),C(a2,0),记△ABC的面积为S(a),求S(a)在区间[,]上的最大值和最小值.【答案】(1)(2)见解析,x1=,x2=(3)最小值为,最大值为【解析】(1)当a=时,f=,f=f=2=.(2)证明:f[f(x)]=当0≤x≤a2时,由x=x解得x=0,由于f(0)=0,故x=0不是f(x)的二阶周期点;当a2<x≤a时,由 (a-x)=x解得x=∈(a2,a),因为f=·=≠,故x=是f(x)的二阶周期点;当a<x<a2-a+1时,由 (x-a)=x解得x=∈(a,a2-a+1),因为f=·=,故x=不是f(x)的二阶周期点;当a2-a+1≤x≤1时,由 (1-x)=x解得x=∈(a2-a+1,1),因为f =·=≠,故x=是f(x)的二阶周期点.因此,函数f(x)有且仅有两个二阶周期点,x1=,x2=.(3)由(2)得A(,),B(,),则S(a)=,S′(a)=·.因为a∈[,],有a2+a<1,所以S′(a)=·=·>0.(或令g(a)=a3-2a2-2a+2,g′(a)=3a2-4a-2=3(a-)(a-),因为a∈(0,1),所以g′(a)<0,则g(a)在区间[,]上最小值为g()=>0,故对于任意a∈[,],g(a)=a3-2a2-2a+2>0,S′(a)=·>0)则S(a)在区间[,]上单调递增,故S(a)在区间[,]上的最小值为S()=,最大值为S()=.17. {an }为首项为正数的递增等差数列,其前n项和为Sn,则点(n,Sn)所在的抛物线可能为()【答案】D【解析】当n≥1时{an }单调递增且各项之和大于零,当n=0时Sn等于零,结合选项只能是D.18.设g(x)是定义在R上以1为周期的函数,若函数f(x)=x+g(x)在区间[3,4]时的值域为[-2,5],则f(x)在区间[2,5]上的值域为________.【答案】[-3,6]【解析】当x∈[2,3]时,x+1∈[3,4],所以f(x+1)=x+1+g(x+1)=x+1+g(x)∈[-2,5],所以f(x)=x+g(x)∈[-3,4];当x∈[4,5]时,x-1∈[3,4],所以f(x-1)=x-1+g(x-1)=x-1+g(x)∈[-2,5],所以f(x)=x+g(x)∈[-1,6],所以f(x)在区间[2,5]上的值域为[-3,6].19.下列函数中,在区间(0,+∞)上为增函数的是 ().A.y=lg(x+2)B.y=-C.y=x D.y=x+【答案】A【解析】A中,y=lg(x+2)在(0,+∞)上是增函数,B、C中函数为减函数,D中在(0,+∞)上不单调.20.设奇函数f(x)在[-1,1]上是增函数,且f(-1)=-1,若函数f(x)≤t2-2at+1对所有的x∈[-1,1]都成立,则当a∈[-1,1]时t的取值范围是().A.-2≤t≤2B.-≤t≤C.t≤-2或t=0或t≥2D.t≤-或t=0或t≥【答案】C【解析】依题意f(x)的最大值为f(1)=1,要使f(x)≤t2-2at+1对所有的x∈[-1,1]都成立,则1≤t2-2at+1,即t2-2at≥0,亦即t(t-2a)≥0,当t=0时,不等式成立,当0≤a≤1时,不等式的解为t≥2a≥2;当-1≤a≤0时,不等式的解为t≤2a≤-2.21.已知函数(其中且),是的反函数.(1)已知关于的方程在区间上有实数解,求实数的取值范围;(2)当时,讨论函数的奇偶性和增减性;(3)设,其中.记,数列的前项的和为(),求证:.【答案】(1);(2)奇函数,减函数;(3)证明见解析.【解析】(1)这是一个对数方程,首先要转化为代数方程,根据对数的性质有,从而有,方程在上有解,就变为求函数在上的值域,转化时注意对数的真数为正;(2)奇偶性和单调性我们都根据定义加以解决;(3),,要证明不等式成立,最好是能把和求出来,但看其通项公式,这个和是不可能求出的,由于我们只要证明不等式,那么我们能不能把放缩后可求和呢?,显然,即,左边易证,又由二项式定理,在时,,所以,注意到,至此不等式的右边可以求和了,,得证.试题解析:(1)转化为求函数在上的值域,该函数在上递增、在上递减,所以的最小值5,最大值9。
第二章 专题突破二数列的单调性和最大(小)项

专题突破二 数列的单调性和最大(小)项一、数列的单调性(1)定义:若数列{a n }满足:对一切正整数n ,都有a n +1>a n (或a n +1<a n ),则称数列{a n }为递增数列(或递减数列).(2)判断单调性的方法①转化为函数,借助函数的单调性,如基本初等函数的单调性等,研究数列的单调性. ②利用定义判断:作差比较法,即作差比较a n +1与a n 的大小;作商比较法,即作商比较a n +1与a n 的大小,从而判断出数列{a n }的单调性.例1 已知函数f (x )=1-2x x +1(x ≥1),构造数列a n =f (n )(n ∈N *).试判断数列的单调性. 解 f (x )=1-2x x +1=-2+3x +1. 方法一 ∵a n =-2+3n +1(n ∈N *),a n +1=-2+3n +2, ∴a n +1-a n =3n +2-3n +1=3(n +1-n -2)(n +1)(n +2)=-3(n +1)(n +2)<0. ∴a n +1<a n .∴数列{a n }是递减数列.方法二 设x 1>x 2≥1,则f (x 1)-f (x 2)=⎝ ⎛⎭⎪⎫-2+3x 1+1-⎝ ⎛⎭⎪⎫-2+3x 2+1 =3x 1+1-3x 2+1=3(x 2-x 1)(x 1+1)(x 2+1), ∵x 1>x 2≥1,∴x 1+1>0,x 2+1>0,x 2-x 1<0,∴f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2),∴f (x )在[1,+∞)上为减函数,∴a n =f (n )为递减数列.反思感悟 研究数列的单调性和最大(小)项,首选作差,其次可以考虑借助函数单调性.之所以首选作差,是因为研究数列的单调性和研究函数单调性不一样,函数单调性要设任意x 1<x 2,而数列只需研究相邻两项a n +1,a n ,证明难度是不一样的.另需注意,函数f (x )在[1,+∞)上单调,则数列a n =f (n )一定单调,反之不成立.跟踪训练1 数列{a n }的通项公式为a n =-3×2n -2+2×3n -1,n ∈N *.求证:{a n }为递增数列. 证明 a n +1-a n =-3×2n -1+2×3n -(-3×2n -2+2×3n -1)=3(2n -2-2n -1)+2(3n -3n -1)=-3×2n -2+4×3n -1 =2n -2⎣⎡⎦⎤12×⎝⎛⎭⎫32n -2-3, ∵n ≥1,n ∈N *,∴⎝⎛⎭⎫32n -2≥⎝⎛⎭⎫321-2=23,∴12×⎝⎛⎭⎫32n -2≥8>3,∴12×⎝⎛⎭⎫32n -2-3>0,又2n -2>0, ∴a n +1-a n >0,即a n +1>a n ,n ∈N *.∴{a n }是递增数列.二、求数列中的最大(或最小)项问题常见方法:(1)构造函数,确定函数的单调性,进一步求出数列的最值.(2)利用⎩⎪⎨⎪⎧ a n ≥a n +1,a n ≥a n -1(n ≥2)求数列中的最大项a n ;利用⎩⎪⎨⎪⎧a n ≤a n +1,a n ≤a n -1(n ≥2)求数列中的最小项a n .当解不唯一时,比较各解大小即可确定.例2 在数列{a n }中,a n =n - 2 018n - 2 019,求该数列前100项中的最大项与最小项的项数. 解 a n =n - 2 018n - 2 019=1+ 2 019- 2 018n - 2 019,设f (x )=1+ 2 019- 2 018x - 2 019,则f (x )在区间(-∞, 2 019)与( 2 019,+∞)上都是减函数.因为44< 2 019<45,故数列{a n }在0<n ≤44,n ∈N *时递减,在n ≥45时递减,借助f (x )=1+2 019- 2 018x - 2 019的图象知数列{a n }的最大值为a 45,最小值为a 44.所以最大项与最小项的项数分别为45,44.反思感悟 本题考查根据数列的单调性求数列的最大项和最小项,此类题一般借助相关函数的单调性来研究数列的单调性,然后再判断数列的最大项与最小项.跟踪训练2 已知数列{a n }的通项公式a n =411-2n,则{a n }的最大项是( ) A .a 3B .a 4C .a 5D .a 6 答案 C解析 f (x )=411-2x 在⎝⎛⎭⎫-∞,112,⎝⎛⎭⎫112,+∞上都是增函数. 且1≤n ≤5时,a n >0,n ≥6时,a n <0.∴{a n }的最大值为a 5.例3 已知数列{a n }的通项公式为a n =n 2-5n +4,n ∈N *.(1)数列中有多少项是负数?(2)n 为何值时,a n 有最小值?并求出其最小值.解 (1)由n 2-5n +4<0,解得1<n <4.∵n ∈N *,∴n =2,3.∴数列中有两项是负数.(2)∵a n =n 2-5n +4=⎝⎛⎭⎫n -522-94,且n ∈N *, ∴当n =2或n =3时,a n 有最小值,其最小值为22-5×2+4=-2.反思感悟 有时也可借助函数最值来求数列最值.但应注意函数最值点不是正整数的情形.跟踪训练3 已知(-1)n a <1-12n 对任意n ∈N *恒成立,则实数a 的取值范围是 . 答案 ⎝⎛⎭⎫-12,34 解析 设f (n )=1-12n ,n ≥1,则f (n )单调递增.当n 为奇数时,有-a <1-12n 又f (n )min =f (1)=1-12=12. ∴-a <12即a >-12. 当n 为偶数时,a <1-12n . f (n )min =f (2)=1-14=34. ∴a <34.综上,-12<a <34. 例4 已知数列{a n }的通项公式为a n =n ⎝⎛⎭⎫79n +1,n ∈N *,则该数列是否有最大项,若有,求出最大项的项数;若无,说明理由.解 ∵a n +1-a n =(n +1)·⎝⎛⎭⎫79n +2-n ⎝⎛⎭⎫79n +1=⎝⎛⎭⎫79n +1·7-2n 9,且n ∈N *,∴当n >3,n ∈N *时,a n +1-a n <0;当1≤n ≤3,n ∈N *时,a n +1-a n >0.综上,可知{a n }在n ∈{1,2,3}时,单调递增;在n ∈{4,5,6,7,…}时,单调递减.所以存在最大项.又a 3=3×⎝⎛⎭⎫793+1<a 4=4×⎝⎛⎭⎫794+1,所以第4项为最大项. 反思感悟 如果本例用函数单调性来解决,就会变得很麻烦.跟踪训练4 已知数列{b n }的通项公式为b n =2n -92n ,n ∈N *,求{b n }的最大值. 解 ∵b n +1-b n =2n -72n +1-2n -92n =-2n +112n +1,且n ∈N *, ∴当n =1,2,3,4,5时,b n +1-b n >0,即b 1<b 2<b 3<b 4<b 5.当n =6,7,8,…时,b n +1-b n <0,即b 6>b 7>b 8>…,又b 5=132<b 6=364. ∴{b n }的最大值为b 6=364. 三、利用数列的单调性确定变量的取值范围常利用以下等价关系:数列{a n }递增⇔a n +1>a n 恒成立;数列{a n }递减⇔a n +1<a n 恒成立,通过分离变量转化为代数式的最值来解决.例5 已知数列{a n }中,a n =n 2+λn ,n ∈N *.(1)若{a n }是递增数列,求λ的取值范围.(2)若{a n }的第7项是最小项,求λ的取值范围.解 (1)由{a n }是递增数列⇔a n <a n +1⇔n 2+λn <(n +1)2+λ(n +1)⇔λ>-(2n +1),n ∈N *⇔λ>-3. ∴λ的取值范围是(-3,+∞).(2)依题意有⎩⎪⎨⎪⎧ a 7≤a 6,a 7≤a 8,即⎩⎪⎨⎪⎧72+7λ≤62+6λ,72+7λ≤82+8λ, 解得-15≤λ≤-13,即λ的取值范围是[-15,-13].反思感悟 注意只有对二次函数这样的单峰函数,这个解法才成立,对于如图的多峰函数满足⎩⎪⎨⎪⎧a 7≤a 6,a 7≤a 8,不一定a 7最小.跟踪训练5 数列{a n }中,a n =2n -1-k ·2n -1,n ∈N *,若{a n }是递减数列,求实数k 的取值范围.解 a n +1=2(n +1)-1-k ·2n +1-1=2n +1-k ·2n ,a n +1-a n =2-k ·2n -1.∵{a n }是递减数列,∴对任意n ∈N *,有2-k ·2n -1<0,即k >22n -1恒成立, ∴k >⎝ ⎛⎭⎪⎫22n -1max =2, ∴k 的取值范围为(2,+∞).1.设a n =-2n 2+29n +3,n ∈N *,则数列{a n }的最大项是( )A .103B.8658C.8258D .108答案 D解析 ∵a n =-2⎝⎛⎭⎫n -2942+2×29216+3,而n ∈N *, ∴当n =7时,a n 取得最大值,最大值为a 7=-2×72+29×7+3=108.故选D.2.已知数列{a n }的通项公式为a n =⎝⎛⎭⎫49n -1-⎝⎛⎭⎫23n -1,则数列{a n }( )A .有最大项,没有最小项B .有最小项,没有最大项C .既有最大项又有最小项D .既没有最大项也没有最小项答案 C解析 a n =⎝⎛⎭⎫49n -1-⎝⎛⎭⎫23n -1=⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫23n -12-⎝⎛⎭⎫23n -1,令⎝⎛⎭⎫23n -1=t ,则t 是区间(0,1]内的值,而a n =t 2-t =⎝⎛⎭⎫t -122-14,所以当n =1,即t =1时,a n 取最大值.使⎝⎛⎭⎫23n -1最接近12的n 的值为数列{a n }中的最小项,所以该数列既有最大项又有最小项. 3.设a n =-n 2+10n +11,则数列{a n }从首项到第几项的和最大( )A .10B .11C .10或11D .12答案 C解析 ∵a n =-n 2+10n +11是关于n 的二次函数,∴数列{a n }是抛物线f (x )=-x 2+10x +11上的一些离散的点,∴{a n }前10项都是正数,第11项是0,∴数列{a n }前10项或前11项的和最大.故选C.4.数列{a n }中,a 1=2,a n =2a n -1(n ∈N *,2≤n ≤10),则数列{a n }的最大项的值为 . 答案 1 024解析 ∵a 1=2,a n =2a n -1,∴a n >0,∴a n a n -1=2>1, ∴a n >a n -1,即{a n }单调递增,∴{a n }的最大项为a 10=2a 9=22a 8=…=29·a 1=29·2=210=1 024.5.已知数列{a n }中,a n =1+12n -1+m.若a 6为最大项,则实数m 的取值范围是 . 答案 (-11,-9)解析 根据题意知,y =1+12x -1+m 的图象如下:由a 6为最大项,知5<1-m 2<6.∴-11<m <-9.一、选择题1.已知数列{a n }满足a 1>0,2a n +1=a n ,则数列{a n }是( )A .递增数列B .递减数列C .常数列D .以上都不对答案 B解析 ∵a 1>0,a n +1=12a n ,∴a n >0,∴a n +1a n =12<1,∴a n +1<a n ,∴数列{a n }是递减数列.2.在数列{a n }中,a n =n ,则{a n }是( )A .递增数列B .递减数列C .常数列D .以上都不是答案 A解析 ∵a n +1-a n =(n +1)-n =1>0,∴数列{a n }是递增数列.3.已知数列{a n }的通项公式为a n =n 2-9n -100,则其最小项是() A .第4项 B .第5项C .第6项D .第4项或第5项答案 D解析 f (x )=x 2-9x -100的对称轴为x =92,且开口向上.∴a n =n 2-9n -100的最小项是第4项或第5项.4.在递减数列{a n }中,a n =kn (k 为常数),则实数k 的取值范围是( )A .RB .(0,+∞)C .(-∞,0)D .(-∞,0]答案 C解析 ∵{a n }是递减数列,∴a n +1-a n =k (n +1)-kn =k <0.5.函数f (x )满足f (n +1)=f (n )+3(n ∈N *),a n =f (n ),则{a n }是( )A .递增数列B .递减数列C .常数列D .不能确定 答案 A解析 a n +1-a n =f (n +1)-f (n )=3>0.6.已知p >0,n ∈N *,则数列{log 0.5p n }是( )A .递增数列B .递减数列C .增减性与p 的取值有关D .常数列 答案 C解析 令a n =log 0.5p n .当p >1时,p n +1>p n ,∴log 0.5p n +1<log 0.5p n ,即a n +1<a n ;当0<p ≤1时,p n +1≤p n ,∴log 0.5p n +1≥log 0.5p n ,即a n +1≥a n .故选C.7.已知数列{a n }的通项公式为a n =n n 2+6(n ∈N *),则该数列的最大项为( ) A .第2项B .第3项C .第2项或第3项D .不存在 答案 C解析 易知,a n =1n +6n.函数y =x +6x (x >0)在区间(0,6)上单调递减,在区间(6,+∞)上单调递增,故数列a n =1n +6n(n ∈N *)在区间(0,6)上递增,在区间(6,+∞)上递减. 又2<6<3,且a 2=a 3,所以最大项为第2项或第3项.8.已知数列a n 的通项公式a n =n +k n,若对任意的n ∈N *,都有a n ≥a 3,则实数k 的取值范围为( )A .[6,12]B .(6,12)C .[5,12]D .(5,12)答案 A解析 n +k n ≥3+k 3对任意的n ∈N *恒成立,则k ⎝⎛⎭⎫1n -13≥3-n , k (3-n )3n≥3-n , 当n ≥4时,k ≤3n ,所以k ≤12,当n =1时,k ≥3,当n =2时,k ≥6,以上三个要都成立,故取交集得6≤k ≤12.二、填空题9.已知数列{a n }的通项公式为a n =3n 2-28n ,则数列{a n }的各项中的最小项是第 项. 答案 5解析 易知,a n =3n 2-28n =3⎝⎛⎭⎫n -1432-1963,故当n 取143附近的正整数时,a n 最小. 又4<143<5,且a 4=-64,a 5=-65,故数列{a n }的各项中的最小项是第5项. 10.若数列{a n }为递减数列,则{a n }的通项公式可能为 (填序号).①a n =-2n +1;②a n =-n 2+3n +1;③a n =12n ;④a n =(-1)n . 答案 ①③解析 可以通过画函数的图象一一判断,②有增有减,④是摆动数列.11.设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧(3-a )x -3,x ≤7,a x -6,x >7,数列{a n }满足a n =f (n ),n ∈N *,且数列{a n }是递增数列,则实数a 的取值范围是 .答案 (2,3)解析 由题意,得点(n ,a n )分布在分段函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ (3-a )x -3,x ≤7,a x -6,x >7的图象上. 因此当3-a >0时,a 1<a 2<a 3<…<a 7;当a >1时,a 8<a 9<a 10<…;为使数列{a n }递增还需a 7<a 8.故实数a 满足条件⎩⎪⎨⎪⎧3-a >0,a >1,f (7)<f (8),解得2<a <3,故实数a 的取值范围是(2,3). 三、解答题12.已知数列{a n }中,a n =n 2-kn (n ∈N *),且{a n }递增,求实数k 的取值范围. 解 因为a n +1=(n +1)2-k (n +1),a n =n 2-kn , 所以a n +1-a n =(n +1)2-k (n +1)-n 2+kn =2n +1-k . 由于数列{a n }递增,故应有a n +1-a n >0,即2n +1-k >0,n ∈N *恒成立,分离变量得k <2n +1, 故需k <3即可,所以k 的取值范围为(-∞,3).13.已知数列{a n }的通项公式为a n =n 2+11n .(1)判断{a n }的单调性; (2)求{a n }的最小项.解 (1)a n +1-a n =(n +1)+11n +1-⎝⎛⎭⎫n +11n =1+11n +1-11n =n (n +1)-11n (n +1),且n ∈N *,当1≤n ≤2时,a n +1-a n <0, 当n ≥3时,a n +1-a n >0, 即n =1,n =2时,{a n }递减, n ≥3时,{a n }递增.(2)由(1)知{a n }的最小项从a 2,a 3中产生. 由a 2=152>a 3=203,∴{a n }的最小项为a 3=203.14.已知数列a n =n +13n -16,则数列{a n }中的最小项是第 项.答案 5解析 a n =n +13n -16=n -163+1933n -16=13+1933n -16,令3n -16<0,得n <163.又f (n )=a n 在⎝⎛⎭⎫0,163上单调递减,且n ∈N *, 所以当n =5时,a n 取最小值.15.作出数列{a n }:a n =-n 2+10n +11的图象,判断数列的增减性,若有最值,求出最值. 解 列表图象如图所示.由数列的图象知,当1≤n≤5时数列递增;当n>5时数列递减,最大值为a5=36,无最小值.。
数列的单调性

练习 巩固
n 97 1.若数列{an }满足:an ,n N , 则此数列的 n 98 最大项和最小项分别是 ( ) A.a1 , a30 B.a1 , a9 C.a10 , a30 D.a10 , a9
1 1 2 2.数列{an }满足a1 1, 2 4 ,记数列 {an }前n项和为S n , an an1
类题训练2
设数列{an }的前n项和为S n , 且S n n an , (1)求出数列 {an }的通项公式; (2)设bn a(an 1) (2n 1)(a为常数),若b3 0, 当且仅当n 3时, | bn | 取到最小值,求 a的取值范围。
课堂 小结
数列中单调性问题的处理方法: 1.比较an+1和an
正解:{an }为递增数列
an 1 an (n 1) 2 (n 1) (n 2 n) 2n 1 0对任意正整数 n恒成立 2n 1对任意正整数 n恒成立
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典例 呈现
(13· 宁波模拟改编)数列{bn}的前 n 项和为 Tn,满足 b1=1,Tn=n2bn,n∈N*. (1)求数列{bn}的通项公式; (2)设 cn= 2 n (nbn-λ),若数列 cn 是单调递减数列,求实 数 λ 的取值范围.
1 为何值时,数列lga 的前 n
n 项和最大?
4-1等差数列{an}满足a7+a8+a9>0, a8+a9<0,则当n为多少 时,Sn最大? 4-2数列{an}是公差为1的等差数列,Sn为其前n项和,S8是
{Sn}中唯一最小项,则数列{an} 的首项a1的取值范围是
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数列中单调 性问题的处 理方法:
数列的单调性与有界性例题和知识点总结

数列的单调性与有界性例题和知识点总结在数学的学习中,数列是一个重要的概念,而数列的单调性和有界性更是其中的关键知识点。
理解和掌握这两个性质,对于解决数列相关的问题具有重要的意义。
接下来,我们将通过一些具体的例题来深入探讨数列的单调性与有界性,并对相关知识点进行总结。
一、数列单调性的定义数列的单调性指的是数列中的项随着项数的增加而呈现出递增或递减的趋势。
如果对于数列\(\{a_n\}\)中的任意两项\(a_n\)和\(a_{n+1}\),都有\(a_{n+1} \geq a_n\)(\(n\in N^\)),则称数列\(\{a_n\}\)单调递增;如果都有\(a_{n+1} \leq a_n\)(\(n\in N^\)),则称数列\(\{a_n\}\)单调递减。
二、数列有界性的定义数列的有界性指的是数列中的项存在上界和下界。
如果存在一个正数\(M\),使得对于数列\(\{a_n\}\)中的任意一项\(a_n\),都有\(|a_n| \leq M\),则称数列\(\{a_n\}\)有界。
三、例题分析例 1:判断数列\(\{a_n\}= n^2 2n + 3\)的单调性。
解:我们设\(f(n) = n^2 2n + 3\),对其求导得\(f^\prime(n)= 2n 2\)。
当\(n \geq 1\)时,令\(f^\prime(n) > 0\),即\(2n 2 > 0\),解得\(n > 1\)。
令\(f^\prime(n) < 0\),即\(2n 2 < 0\),解得\(n < 1\)。
所以数列\(\{a_n\}\)在\(n \geq 2\)时单调递增,在\(n= 1\)时为最小值。
例 2:判断数列\(\{b_n\}=\frac{n}{n + 1}\)的单调性。
解:\(b_{n + 1} b_n =\frac{n + 1}{n + 2} \frac{n}{n +1} =\frac{(n + 1)^2 n(n + 2)}{(n + 2)(n + 1)}=\frac{1}{(n + 2)(n + 1)}> 0\)所以数列\(\{b_n\}\)单调递增。
高三数学函数的单调性与最值试题答案及解析

高三数学函数的单调性与最值试题答案及解析1.已知函数对一切、都有:,并且当时,.(1)判定并证明函数在上的单调性;(2)若,求不等式的解集.【答案】(1)f(x)在上是增函数;(2)【解析】(1)将m、n赋值,并注意x>0时f(x)>2条件的使用;(2)根据(1)的结论,首先找出f(1)=3,然后利用单调性去掉抽象函数,解二次不等式即可.试题解析:(1)设、且,则∵当时,∴即而函数对一切、都有:∴即∴函数在上是增函数(2)由题:∵∴∵∴即∴不等式的解集是【考点】抽象函数,函数的单调性,一元二次不等式的解法2.已知函数f(x)=x3+3x对任意的m∈[-2,2],f(mx-2)+f(x)<0恒成立,则x的取值范围为________.【答案】(-2,)【解析】∵函数f(x)=x3+3x是奇函数,且在定义域f(x)=x3+3x上单调递增,∴由f(mx-2)+f(x)<0得f(mx-2)<-f(x)=f(-x),即mx-2<-x,令g(m)=xm+(x-2),由题意知g(2)<0,g(-2)<0,令g(m)=xm+(x-2),g(2)<0,g(-2)<0,∴,解得-2<x<.3. [2014·大庆质检]下列函数中,满足“对任意的x1,x2∈(0,+∞),当x1<x2时,都有f(x1)>f(x2)”的是()A.f(x)=B.f(x)=(x-1)2C.f(x)=e x D.f(x)=ln(x+1)【答案】A【解析】由题意知,f(x)在(0,+∞)上是减函数,故选A.4. [2013·吉林调研]已知定义在R上的函数f(x)满足f(x)+f(-x)=0,且在(-∞,0)上单调递增,如果x1+x2<0且x1x2<0,则f(x1)+f(x2)的值()A.可能为0B.恒大于0 C.恒小于0D.可正可负【答案】C【解析】由x1x2<0不妨设x1<0,x2>0.∵x1+x2<0,∴x1<-x2<0.由f(x)+f(-x)=0知f(x)为奇函数.又由f(x)在(-∞,0)上单调递增得,f(x1)<f(-x2)=-f(x2),所以f(x 1)+f(x 2)<0.故选C.5. (3分)(2011•重庆)下列区间中,函数f (x )=|lg (2﹣x )|在其上为增函数的是( ) A .(﹣∞,1]B .C .D .(1,2)【答案】D【解析】根据零点分段法,我们易将函数f (x )=|lg (2﹣x )|的解析式化为分段函数的形式,再根据复合函数“同增异减”的原则我们易求出函数的单调区间进而得到结论. 解:∵f (x )=|lg (2﹣x )|, ∴f (x )=根据复合函数的单调性我们易得 在区间(﹣∞,1]上单调递减 在区间(1,2)上单调递增 故选D点评:本题考查的知识点是对数函数的单调性与特殊点,其中根据“同增异减”的原则确定每一段函数的单调性是解答本题的关键.6. 定义在R 上的偶函数f(x)的部分图象如图所示,则在(-2,0)上,下列函数中与f(x)的单调性不同的是( )A .y =x 2+1 B .y =|x|+1C .y =D .y =【答案】C【解析】利用偶函数的对称性知f(x)在(-2,0)上为减函数,又y =,在(-2,0)上为增函数,故选C. 7. 设,则( )A .﹣2<x <﹣1B .﹣3<x <﹣2C .﹣1<x <0D .0<x <1【答案】A【解析】因为y=3x 在R 上单调递增,又,故﹣2<x <﹣1故选A8. 若对任意x ∈R ,不等式|x|≥ax 恒成立,则实数a 的取值范围是( ) A .a <﹣1 B .|a|≤1 C .|a|<1 D .a≥1【答案】B【解析】当x>0时,x≥ax恒成立,即a≤1当x=0时,0≥a×0恒成立,即a∈R当x<0时,﹣x≥ax恒成立,即a≥﹣1,若对任意x∈R,不等式|x|≥ax恒成立,所以﹣1≤a≤1,故选B.9.函数y=x2+b x+c(x∈[0,+∞))是单调函数的充要条件是()A.b≥0B.b≤0C.b>0D.b<0【答案】A【解析】∵函数y=x2+bx+c在[0,+∞)上为单调函数∴x=﹣≤0,即b≥0.故选A10.已知函数对任意的满足(其中是函数的导函数),则下列不等式成立的是()A.B.C.D.【答案】A【解析】由即.所以函数在上递增.所以即成立.故选A.【考点】1.函数的导数.2.函数的单调性.3.函数的构造的思想.11.已知函数在点处的切线方程为.(1)求、的值;(2)当时,恒成立,求实数的取值范围;(3)证明:当,且时,.【答案】(1),;(2);(3)详见解析.【解析】(1)利用已知条件得到两个条件:一是切线的斜率等于函数在处的导数值,二是切点在切线上也在函数的图象上,通过切点在切线上求出的值,然后再通过和的值列有关、的二元一次方程组,求出、的值;(2)解法1是利用参数分离法将不等式在区间上恒成立问题转化为不等式在区间上恒成立,并构造函数,从而转化为,并利用导数求出函数的最小值,从而求出的取值范围;解法2是构造新函数,将不等式在区间上恒成立问题转化为不等式在区间上恒成立问题,等价于利用导数研究函数的单调性,对的取值进行分类讨论,通过在不同取值条件下确定函数的单调性求出,围绕列不等式求解,从而求出的取值范围;(3)在(2)的条件下得到,在不等式两边为正数的条件下两边取倒数得到,然后分别令、、、、,利用累加法以及同向不等式的相加性来证明问题中涉及的不等式.试题解析:(1),.直线的斜率为,且过点,,即解得,;(2)解法1:由(1)得.当时,恒成立,即,等价于.令,则.令,则.当时,,函数在上单调递增,故.从而,当时,,即函数在上单调递增,故.因此,当时,恒成立,则.所求的取值范围是;解法2:由(1)得.当时,恒成立,即恒成立.令,则.方程(*)的判别式.(ⅰ)当,即时,则时,,得,故函数在上单调递减.由于,则当时,,即,与题设矛盾;(ⅱ)当,即时,则时,.故函数在上单调递减,则,符合题意;(ⅲ)当,即时,方程(*)的两根为,,则时,,时,.故函数在上单调递增,在上单调递减,从而,函数在上的最大值为.而,由(ⅱ)知,当时,,得,从而.故当时,,符合题意.综上所述,的取值范围是.(3)由(2)得,当时,,可化为,又,从而,.把、、、、分别代入上面不等式,并相加得,.【考点】1.导数的几何意义;2.不等式恒成立;3.参数分离法;4.分类讨论;5.数列不等式的证明12.函数的单调递增区间是.【答案】【解析】当时,,增区间为,当时,,增区间为.填.【考点】分段函数的单调区间.13.已知函数f(x)=ax2-|x|+2a-1(a为实常数).(1)若a=1,作函数f(x)的图象;(2)设f(x)在区间[1,2]上的最小值为g(a),求g(a)的表达式;(3)设h(x)=,若函数h(x)在区间[1,2]上是增函数,求实数a的取值范围.【答案】(1)(2)g(a)=(3)【解析】(1)当a=1时,f(x)=x2-|x|+1=作图如下.(2)当x∈[1,2]时,f(x)=ax2-x+2a-1.若a=0,则f(x)=-x-1在区间[1,2]上是减函数,g(a)=f(2)=-3.若a≠0,则f(x)=a+2a--1,f(x)图象的对称轴是直线x=.当a<0时,f(x)在区间[1,2]上是减函数,g(a)=f(2)=6a-3.当0<<1,即a>时,f(x)在区间[1,2]上是增函数,g(a)=f(1)=3a-2. 当1≤≤2,即≤a≤时,g(a)=f=2a--1.当>2,即0<a<时,f(x)在区间[1,2]上是减函数,g(a)=f(2)=6a-3. 综上可得g(a)=(3)当x∈[1,2]时,h(x)=ax+-1,在区间[1,2]上任取x1、x2,且x1<x2,则h(x2)-h(x1)==(x2-x1)=(x2-x1).因为h(x)在区间[1,2]上是增函数,所以h(x2)-h(x1)>0.因为x2-x1>0,x1x2>0,所以ax1x2-(2a-1)>0,即ax1x2>2a-1.当a=0时,上面的不等式变为0>-1,即a=0时结论成立.当a>0时,x1x2>,由1<x1x2<4,得≤1,解得0<a≤1.当a<0时,x1x2<,由1<x1x2<4,得≥4,解得-≤a<0.所以实数a的取值范围为14.已知a∈R且a≠1,求函数f(x)=在[1,4]上的最值.【答案】,【解析】由f(x)==a+.若1-a>0,即a<1时,f(x)在[1,4]上为减函数,∴fmax (x)=f(1)=,fmin(x)=f(4)=;若1-a<0,即a>1时,f(x)在[1,4]上为增函数,∴fmax (x)=f(4)=,fmin(x)=f(1)=.15.已知函数f(x)是定义在正实数集上的单调函数,且满足对任意x>0,都有f(f(x)-lnx)=1+e,则f(1)=________.【答案】e【解析】f(x)-lnx必为常数函数,否则存在两个不同数,其对应值均为1+e,与单调函数矛盾.所以可设f(x)-lnx=c,则f(x)=lnx+c.将c代入,得f(c)=1+e,即lnc+c=1+e.∵y=lnx+x是单调增函数,当c=e时,lnc+c=1+e成立,∴f(x)=lnx+e.则f(1)=e16.已知函数f(x)=x3+x,对任意的m∈[-2,2],f(mx-2)+f(x)<0恒成立,则x的取值范围是________.【答案】【解析】f′(x)=3x2+1>0,∴f(x)在R上为增函数.又f(x)为奇函数,由f(mx-2)+f(x)<0知,f(mx-2)<f(-x).∴mx-2<-x,即mx+x-2<0,令g(m)=mx+x-2,由m∈[-2,2]知g(m)<0恒成立,可得,∴-2<x< .17.已知定义在R上的函数y=f(x)满足条件f=-f(x),且函数y=f为奇函数,给出以下四个命题:(1)函数f(x)是周期函数;(2)函数f(x)的图象关于点对称;(3)函数f(x)为R上的偶函数;(4)函数f(x)为R上的单调函数.其中真命题的序号为________.(写出所有真命题的序号)【答案】(1)(2)(3)【解析】由f(x)=f(x+3)⇒f(x)为周期函数,且T=3,(1)为真命题;又y=f关于(0,0)对称,y=f向左平移个单位得y=f(x)的图象,则y=f(x)的图象关于点对称,(2)为真命题;又y=f为奇函数,所以f=-f,f=-f=-f(-x),∴f=-f(-x),f(x)=f(x-3)=-f=f(-x),∴f(x)为偶函数,不可能为R上的单调函数,(3)为真命题;(4)为假命题,故真命题为(1)(2)(3).18.能够把圆的周长和面积同时分为相等的两部分的函数称为圆的“和谐函数”,下列函数不是圆的“和谐函数”的是( )A.B.C.D.【答案】A【解析】由“和谐函数”的定义知,若函数为“和谐函数”,则该函数为过原点的奇函数.A中,,所以的图象不过原点,故不为“和谐函数”; B中,,且,所以为奇函数,所以为“和谐函数”; C中,,且,为奇函数,故为“和谐函数”;D中,,且为奇函数,故为“和谐函数”;故选A.【考点】奇偶性与单调性的综合.19.已知实数,函数.(1)当时,求的最小值;(2)当时,判断的单调性,并说明理由;(3)求实数的范围,使得对于区间上的任意三个实数,都存在以为边长的三角形.【答案】(1)2;(2)递增;(3).【解析】(1)研究函数问题,一般先研究函数的性质,如奇偶性,单调性,周期性等等,如本题中函数是偶函数,因此其最小值我们只要在时求得即可;(2)时,可化简为,下面我们只要按照单调性的定义就可证明在上函数是单调递增的,当然在上是递减的;(3)处理此问题,首先通过换元法把问题简化,设,则函数变为,问题变为求实数的范围,使得在区间上,恒有.对于函数,我们知道,它在上递减,在上递增,故我们要讨论它在区间上的最大(小)值,就必须分类讨论,分类标准显然是,,,在时还要讨论最大值在区间的哪个端点取得,也即共分成四类.试题解析:易知的定义域为,且为偶函数.(1)时, 2分时最小值为2. 4分(2)时,时,递增;时,递减; 6分为偶函数.所以只对时,说明递增.设,所以,得所以时,递增; 10分(3),,从而原问题等价于求实数的范围,使得在区间上,恒有. 11分①当时,在上单调递增,由得,从而; 12分②当时,在上单调递减,在上单调递增,,由得,从而; 13分③当时,在上单调递减,在上单调递增,,由得,从而; 14分④当时,在上单调递减,由得,从而; 15分综上,. 16分【考点】(1)函数的最值;(2)函数的单调性的证明;(3)分类讨论与函数的最值.20.已知实数,函数.(1)当时,求的最小值;(2)当时,判断的单调性,并说明理由;(3)求实数的范围,使得对于区间上的任意三个实数,都存在以为边长的三角形.【答案】(1)2;(2)递增;(3).【解析】(1)研究函数问题,一般先研究函数的性质,如奇偶性,单调性,周期性等等,如本题中函数是偶函数,因此其最小值我们只要在时求得即可;(2)时,可化简为,下面我们只要按照单调性的定义就可证明在上函数是单调递增的,当然在上是递减的;(3)处理此问题,首先通过换元法把问题简化,设,则函数变为,问题变为求实数的范围,使得在区间上,恒有.对于函数,我们知道,它在上递减,在上递增,故我们要讨论它在区间上的最大(小)值,就必须分类讨论,分类标准显然是,,,在时还要讨论最大值在区间的哪个端点取得,也即共分成四类.试题解析:易知的定义域为,且为偶函数.(1)时, 2分时最小值为2. 4分(2)时,时,递增;时,递减; 6分为偶函数.所以只对时,说明递增.设,所以,得所以时,递增; 10分(3),,从而原问题等价于求实数的范围,使得在区间上,恒有. 11分①当时,在上单调递增,由得,从而; 12分②当时,在上单调递减,在上单调递增,,由得,从而; 13分③当时,在上单调递减,在上单调递增,,由得,从而; 14分④当时,在上单调递减,由得,从而; 15分综上,. 16分【考点】(1)函数的最值;(2)函数的单调性的证明;(3)分类讨论与函数的最值.21.已知函数,设,若,则的取值范围是 ___ .【答案】[,2)【解析】函数的图像如图所示.因为,若要使成立,有图像可得.且.由于b的变化是递增的,的变化也是递增的所以.即填[,2).本小题主要考查分段函数的问题.【考点】1.分段函数的知识.2.函数的单调性.22.已知是上的奇函数,对都有成立,若,则等于A.B.C.D.【答案】C.【解析】令x=-2,则f(-2+4)=f(-2)+f(2),又因为f(x)在R上是奇函数.,所以f(-2)+f(2)=0,即f(2)=0.所以得到f(x+4)=f(x).所以函数是以4为周期的周期函数.所以f(2014)=f(2)=0.本题的关键是把奇函数与所给的式子结合起来得到周期为四的结果.注这个条件多余.【考点】1.奇函数.2.周期函数.3.递推的思想.23.已知函数⑴判断函数的单调性,并证明;⑵求函数的最大值和最小值.【答案】(1)增函数,证明见解析;(2),【解析】(1)利用函数单调的定义证明,可得函数在[3,5]上为单调增函数;(2)根据函数的单调递增,可得函数的最值为,.试题解析:⑴设且,所以 4分即,在[3,5]上为增函数. 6分⑵在[3,5]上为增函数,则, 10分【考点】1.函数单调的判断;2.利用函数单调性求最值24.函数有最小值,则实数的取值范围是()A.B.C.D.【答案】B.【解析】若在定义域内有最小值,则满足,且恒成立,所以,故选B.【考点】1.复合函数的单调性与最值.25.关于函数,给出下列四个命题:①,时,只有一个实数根;②时,是奇函数;③的图象关于点,对称;④函数至多有两个零点.其中正确的命题序号为______________.【答案】①②③【解析】①,时,,显然只有一个实数根;②时,显然,,所以是奇函数;③设是函数的图象上的一点,点关于点,对称点,因为,所以点也在函数的图象上,故的图象关于点,对称;④,取,可得有三个零点.【考点】函数的基本性质.26.如果函数上单调递减,则实数满足的条件是()A.B.C.D.【答案】A【解析】函数在区间上单调递减,所以上,,即,故选A.【考点】导数、函数的单调性与最值27.给出下列四个命题:①函数有最小值是;②函数的图象关于点对称;③若“且”为假命题,则、为假命题;④已知定义在上的可导函数满足:对,都有成立,若当时,,则当时,.其中正确命题的序号是 .【答案】①②④.【解析】对于命题①,,,当且仅当,即当时,上式取等号,即函数有最小值,故命题①正确;对于命题②,由于,故函数的图象关于点对称,故命题②正确;对于命题③,若“且”为假命题,则、中至少有一个是假命题,故命题③错误;对于命题④,由于函数是奇函数,当时,,即函数在区间上单调递增,由奇函数的性质知,函数在上也是单调递增的,即当时,仍有,故命题④正确,综上所述,正确命题的序号是①②④.【考点】1.基本不等式;2.三角函数的对称性;3.复合命题;4.函数的奇偶性与单调性28.已知函数是上的单调递增函数,若是其图像上的两点,则不等式的解集是.【答案】.【解析】由已知得.【考点】函数的单调性质.29.已知定义在R上的函数满足,,且在区间上是减函数.若方程在区间上有两个不同的根,则这两根之和为()A.±8B.±4C.±6D.±2【答案】B【解析】由知,为奇函数,所以.由得,所以的周期为8.又由及得:,所以的图象关于直线对称.又在区间上是减函数,由此可得在一个周期上的大致图象:向左右扩展得:由于方程在区间上有两个不同的根,所以这两个根必为-6、2或-2、6,所以这两个根之和为-4或4.选B.【考点】1、抽象函数的奇偶性和周期性单调性及图象;2、方程的根.30.已知函数,下列结论中错误的是()A.R,B.函数的图像是中心对称图形C.若是的极小值点,则在区间上单调递减D.若是的极值点,则【答案】C【解析】由于,,由于是函数的极小值点,且函数的图象开口向上,故函数存在极大值点,即存在使得,从而函数在上单调递增,在上单调递减,即函数在不是单调递减的.【考点】函数的单调性与极值、函数的对称性31.已知函数,,其中R.(1)讨论的单调性;(2)若在其定义域内为增函数,求正实数的取值范围;(3)设函数,当时,若,,总有成立,求实数的取值范围.【答案】(1)在上单调递减,在上单调递增;(2);(3).【解析】(1)先对求导,由于的正负与参数有关,故要对分类讨论来研究单调性; (2)先由在其定义域内为增函数转化为在不等式中求参数范围的问题,利用分离参数法和基本不等式的知识求出参数的取值范围;(3)先通过导数研究在的最值,然后根据命题“若,,总有成立”分析得到在上的最大值不小于在上的最大值,从而列出不等式组求出参数的取值范围.试题解析:解:(1)的定义域为,且, 1分①当时,,在上单调递增; 2分②当时,由,得;由,得;故在上单调递减,在上单调递增. 4分(2),的定义域为5分因为在其定义域内为增函数,所以,而,当且仅当时取等号,所以 8分(3)当时,,由得或当时,;当时,.所以在上, 10分而“,,总有成立”等价于“在上的最大值不小于在上的最大值”而在上的最大值为所以有 12分所以实数的取值范围是 14分【考点】1、利用导数研究单调性和最值,2、参数的取值范围问题,3、基本不等式.32.对于函数f(x)(x∈D),若x∈D时,恒有>成立,则称函数是D上的J函数.(Ⅰ)当函数f(x)=m lnx是J函数时,求m的取值范围;(Ⅱ)若函数g(x)为(0,+∞)上的J函数,试比较g(a)与g(1)的大小;求证:对于任意大于1的实数x1,x2,x3,,xn,均有g(ln(x1+x2++xn))>g(lnx1)+g(lnx2)++g(lnxn).【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)①,②先征得,取不同的值得到的式子累加即可得证.【解析】(Ⅰ)先求得,再由>得,解得;(Ⅱ)①构造函数,证明为上的增函数,再讨论就可得到,②先证得,即得,整理得,同理可得类似的的等式,累加即可得证.试题解析:(Ⅰ)由,可得,因为函数是函数,所以,即,因为,所以,即的取值范围为. (3分)(Ⅱ)①构造函数,则,可得为上的增函数,当时,,即,得;当时,,即,得;当时,,即,得. (6分)②因为,所以,由①可知,所以,整理得,同理可得,,.把上面个不等式同向累加可得[. (12分)【考点】1.恒成立问题;2.导数在求函数单调性、最值的应用;3.不等式.33.已知函数的定义域是,是的导函数,且在内恒成立.求函数的单调区间;若,求的取值范围;(3) 设是的零点,,求证:.【答案】(1);(2) ;(3)详见解析.【解析】(1)利用求导的思路求解函数的单调区间,从分借助;(2)首先对求导,然后借助已知的不等式恒成立进行转化为在内恒成立,进而采用构造函数的技巧,,通过求导研究其最大值,从而得到的取值范围;(3)借助第一问结论,得到,然后通过变形和构造的思路去证明不等式成立.试题解析:(1),∵在内恒成立∴在内恒成立,∴的单调区间为 4分(2),∵在内恒成立∴在内恒成立,即在内恒成立,设,,,,,故函数在内单调递增,在内单调递减,∴,∴ 8分(3)∵是的零点,∴由(1),在内单调递增,∴当时,,即,∴时,∵,∴,且即∴,∴ 14分【考点】1.函数的单调性;(2)导数的应用;(3)不等式的证明.34.已知函数的定义域是,若对于任意的正数,函数都是其定义域上的减函数,则函数的图象可能是A. B. C. D.【答案】B【解析】直接利用g(x)是减函数⇒导数小于0⇒f(x)的导数是减函数⇒f(x)是凸函数即可得到答案。
数列的单调性专题

数列的单调性以及恒成立的问题一、数列的单调性(一)数列的单调性与函数的单调性的区别【例题1】已知()2*n a n n n N λ=+∈是单调递增数列,则λ的取值范围是 【例题2】给定函数y =f (x )的图像在下列图中,并且对任意a 1()0,1∈,由关系a n+1=f (a n )得到a n+1>a n (n *N ∈),则该函数的图像是(二)a n =f (n )的单调性【例题3】已知{a n }的通项a n =(n 2-1)c n +c n-1(n *N ∈),其中实数c ≠0,若对一切k *N ∈有a 2k >a 2k-1,求c 的取值范围.【例题4】已知a 1=a ,a n+1=S n +3n,若a n+1≥a n (n *N ∈),求a 的取值范围.【变式训练】设数列{a n }满足a 1=2,11n n na a a +=+(n *N ∈). (I )证明:21n a n >+对一切正整数n 成立;(II )令n b =n *N ∈),试判断b n 和b n+1的大小,并说明理由.【例题5】已知数列{a n }中,a 1=2,对于任意的p ,q *N ∈,有a p+q =a p +a q . (I )求数列{a n }的通项公式; (II )若数列{b n }满足()112121212121n nn n b b b a -=-++-+++,求数列{b n }的通项公式; (III )若3nn n c b λ=+,是否存在实数λ,使得当n *N ∈时,c n+1>c n 恒成立?【变式训练】设数列{a n }的各项都是正数,且对任意的n *N ∈,都有333212n n a a a S +++=,其中,S n 为数列{a n }的前n 项和.(I )求证:2112n n n a S a ++=+;(II )求数列{a n }的通项公式; (III )设()1312n n a n n b λ-=+-⋅⋅为非零整数,n *N ∈,试确定λ的值,使得对任意的n *N ∈,都有b n+1>b n 成立.(三)a n+1=f (a n )的单调性【知识点】对于迭代数列a n+1=f (a n ),如果有y=f (x )是非递减函数,那么:①若a 1<a 2,则数列{a n }递增;②若a 1=a 2,那么数列{a n }是常数列;③若a 1>a 2,则数列{a n }递减. 特别地,对于迭代数列a n+1=f (a n ),若f (x )是二次函数,则数列单调递增的充要条件是a 1<a 2<a 3,且对于任意的n ≥2,n *N ∈,在[a 2,a n ]上,函数f (x )为单调递增函数.【例题6】已知数列{}n a 满足1a =12且1n a +=n a -2n a (n ∈*N ) (1)证明:112nn a a +≤≤(n ∈*N ); (2)设数列{}2n a 的前n 项和为n S ,证明112(2)2(1)n S n n n ≤≤++(n ∈*N ).【变式训练】在数列{}n a 中,13a =,2110n n n n a a a a λμ++++=,()n N +∈(1)若0,2,λμ==-求数列{}n a 的通项公式; (2)若()0001,2,1,k N k k λμ+=∈≥=-证明:010*********k a k k ++<<+++【变式训练】数列{x n }满足:x 1=0,x n+1= -x n 2+x n +c (n *N ∈) (I )证明:数列{x n }单调递减的充分必要条件是c <0; (II )求c 的取值范围,使数列{x n }是单调递增数列.二、数列的单调性应用 (一)数列的最值问题【例题7】数列{a n }和数列{b n }满足:①a 1=a<0,b 1=b>0;②当k ≥2时,若a k -1+b k -1≥0,则a k =a k -1,112k k k ab b --+=;若a k -1+b k -1<0,则111,2k k k k k a b a b b ---+==. (1)若a= -1,b=1,求a 2,b 2,a 3,b 3的值;(2)设S n =(b 1 –a 1)+(b 2 –a 2)+…+(b n -a n ),求S n (用a ,b 表示);(3)若存在n *N ∈,对任意的正整数k ,当2≤k ≤n 时,恒有b k -1>b k 成立,求n 的最大值(用a ,b 表示).【变式训练】在数列{a n }中,a 1=3,a n b n =a n +2,n =2,3,4,… (I)求a 2,a 3,判断数列{a n }的单调性并证明; (II)求证|a n -2|<1124n a --(n =2,3,4,…); (III)是否存在常数M ,对任意n ≥2,有b 2b 3…b n ≤M ?若存在,求出M 的值;若不存在,说明理由.(二)数列中的恒成立问题【例题8】如图,在平面直角坐标系xOy 中,设a 1=2,有一组圆心在x 轴的正半轴上的圆A n (n *N ∈)与x 轴的交点分别为A 0(1,0)和A n+1(a n +1,0),过圆心A n 作x 轴的垂线l n 在第一象限与圆A n 交于点B n (a n ,b n ). (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设曲边形A n+1B n B n+1(阴影部分所示)的面积为S n ,若对于任意n *N ∈,12111nm S S S +++≤恒成立,试求实数m 的取值范围.【变式训练】已知数列{}n a 与{}n b 满足()112n n n n a a b b ++-=-,n *∈N .(1)若35n b n =+,且11a =,求数列{}n a 的通项公式;(2)设{}n a 的第0n 项是最大项,即0n n a a >(n *∈N ),求证:数列{}n b 的第0n 项是最大项;(3)设10a λ=<,n n b λ=(n *∈N ),求λ的取值范围,使得{}n a 有最大值M 与最小值m ,且()2,2mM∈-.【课时作业】1、设数列{}n a 的前n 项和12n n S a a =-,且123,1,a a a +成等差数列. (1)求数列{}n a 的通项公式; (2)记数列1{}n a 的前n 项和n T ,求得1|1|1000n T -<成立的n 的最小值.2、设数列{a n }的前n 项和为S n ,已知a 1=a (a ≠3),a n+1=S n +3n,n *N ∈. (I )设b n =S n -3n,求证:数列{b n }是等比数列,并写出{b n }的通项公式; (II )若数列{a n }是单调递增数列,求a 的取值范围.3、设数列{a n }的前n 项和为S n ,()24*,n n S a n n N R λλ=+-∈∈,且数列|a n -1|为等比数列.(I )求实数λ的值,并写出数列{a n }的通项公式; (II )(i )判断数列111n n a a ⎧⎫-⎨⎬-⎩⎭(n *N ∈)的单调性;(ii )设()11n n nb a --=,数列{b n }的前n 项和为T n ,求证:229n T <.4、已知数列{a n },{b n }中,a 1=1,b n =221111nn n a a a ++⎛⎫-⋅ ⎪⎝⎭,n *N ∈,数列{b n }的前n 项和为S n .(I )若a n =2n -1,求S n ;(II )是否存在等比数列{a n },使得b n+2=S n 对于任意的n *N ∈恒成立?若存在,求出所有满足条件的数列{a n }的通项公式;若不存在,请说明理由. (III )若{a n }是单调递增数列,求证:S n <2.5、已知数列{a n }的前n 项和为S n ,其中,a 1=1,且1nn nS a a λ+=(n *N ∈). (I )求常数λ的值,并写出{a n }的通项公式; (II )记3nn n a b =,数列{b n }的前n 项和为T n ,求最小的正整数k ,使得对任意的n ≥k ,都有3144n T n-<成立.6、数列{a n },a n ≥0,a 1=0,a n+12+a n+1-1=a n 2(n *N ∈),求证:当n *N ∈时,a n <a n+1.7、【变式训练】设a 1=1,11n a +=(n *N ∈),问:是否存在实数c ,使得a 2n <c <a 2n+1对所有的n *N ∈成立?证明你的结论.8、首项为正数的数列a n 满足:a n+1=()2134n a +. n *N ∈ (I)证明:若a 1为奇数,则对于任意的n ≥2,a n 为奇数; (II)若对于任意的n *N ∈,都有a n+1≥a n ,求a 1的取值范围.。
2020年高考数学冲刺复习知识点精讲:数列中的最值问题含解析

数列中的最值问题一、考情分析数列中的最值是高考热点,常见题型有:求数列的最大项或最小项、与n S 有关的最值、求满足数列的特定条件的n 最值、求满足条件的参数的最值、实际问题中的最值及新定义题型中的最值问题等. 二、经验分享(1) 数列的最值可以利用数列的单调性或求函数最值的思想求解.解决数列的单调性问题可用以下三种方法①用作差比较法,根据a n +1-a n 的符号判断数列{a n }是递增数列、递减数列还是常数列.②用作商比较法,根据a n +1a n (a n >0或a n <0)与1的大小关系进行判断.③结合相应函数的图象直观判断.(2) 最大值与最小值:若⎩⎪⎨⎪⎧a n ≥a n +1,a n ≥a n -1, 则a n 最大;若⎩⎪⎨⎪⎧a n ≤a n +1,a n ≤a n -1,则a n 最小. (3)求等差数列前n 项和的最值,常用的方法:①利用等差数列的单调性,求出其正负转折项,或者利用性质求其正负转折项,便可求得和的最值;②利用等差数列的前n 项和S n =An 2+Bn (A ,B 为常数)为二次函数,通过二次函数的性质求最值.另外,对于非等差数列常利用函数的单调性来求其通项或前n 项和的最值. 三、知识拓展已知等差数列{}n a 的公差为d ,前n 项和为n S ,①若0d >,n S 有最小值,若,则k S 最小,若0k a =则1,k k S S -最小; ①若0d <,n S 有最大值,若,则k S 最大,若0k a =则1,k kS S -最大。
四、题型分析(一) 求数列的最大项或最小项求数列中的最大项的基本方法是: (1)利用不等式组⎩⎪⎨⎪⎧a n -1≤a n ,a n ≥a n +1(n ≥2)确定数列的最大项;(2)利用不等式组⎩⎪⎨⎪⎧a n -1≥a n ,a n ≤a n +1(n ≥2)确定数列的最小项.(3)利用函数或数列单调性求最大项或最小项. 【例1】已知数列}{n a 的通项公式为n a =2156nn +,求}{n a 的最大项. 【分析】思路1:利用基本不等式求解.思路2:求满足⎩⎨⎧≥≥-+11n nn n a a a a 的n 的值.【解法一】基本不等式法., 120S <,则当0n S >时, n 的最大值为11,故选A(三) 求满足数列的特定条件的n 的最值【例3】【贵州省凯里市第一中学2018届高三下学期一模】已知{}n a 的前n 项和为,且145,,2a a a -成等差数列,,数列{}n b 的前n 项和为n T ,则满足20172018n T >的最小正整数n 的值为( )A. 8B. 9C. 10D. 11 【分析】先求和,再解不等式. 【答案】C【解析】,当2n ≥时,,由145,,2a a a -成等差数列可得,即,解得2m =-,故2nn a =,则,故,由20172018n T >得,即122019n +>,则111n +≥,即10n ≥,故n 的最小值为10.【小试牛刀】【湖南省邵东县创新实验学校2019届高三月考】已知数列的通项,数列的前项和为,若这两个数列的公共项顺次构成一个新数列,则满足的的最大整数值为( )A .338B .337C .336D .335 【答案】D(四) 求满足条件的参数的最值【例4】已知n S 为各项均为正数的数列{}n a 的前n 项和,.(1)求{}n a 的通项公式;(2)设11n n n b a a +=,数列{}n b 的前n 项和为n T ,若对恒成立,求实数t 的最大值.【分析】(1)首先求得1a 的值,然后利用n a 与n S 的关系推出数列{}n a 为等差数列,由此求得{}n a 的通项公式;(2)首先结合(1)求得n b 的表达式,然后用裂项法求得n T ,再根据数列{}n T 的单调性求得t 的最大值.(2)由32n a n =- ,可得.因为,所以1n n T T +>,所以数列{}n T 是递增数列,所以,所以实数t 的最大值是1.【点评】(1) 求解与参数有关的问题,一般是分离变量,再构造新函数求解.(2)使用裂项法,要注意正负项相消时,消去了哪些项,保留了哪些项.要注意由于数列{}n a 中每一项n a 均裂成一正一负两项,所以互为相反数的项合并为零后,所剩正数项与负数项的项数必是一样多的,切不可漏写未被消去的项,未被消去的项有前后对称的特点.【小试牛刀】已知数列{}n a 的通项公式为11n a n =+,前n 项和为n S ,若对任意的正整数n ,不等式恒成立,则常数m 所能取得的最大整数为 .【答案】5 【解析】要使恒成立,只需.因,所以,,数列为等差数列,首项为,,,,,在数列中只有,,为正数的最大值为故选5.【湖南师范大学附属中学2019届高三上学期月考】已知数列的前项和为,通项公式,则满足不等式的的最小值是( )A.62 B.63C.126 D.127【答案】D6.【湖南省岳阳市第一中学2019届高三上学期第三次质检】在数列中,,,若数列满足,则数列的最大项为()A.第5项 B.第6项 C.第7项 D.第8项【答案】B【解析】数列中,,,得到:,,,,上边个式子相加得:,解得:.当时,首项符合通项.故:.数列满足,则, 由于,故:,解得:,∴当n ∈[1,44]时,{a n }单调递减,当n ∈[45,100]时,{a n }单调递减,结合函数f (x )=x - 2 013x - 2 014的图象可知,(a n )max =a 45,(a n )min =a 44,选C.10.已知函数,且,设等差数列{}n a 的前n 项和为n S ,()*n N ∈若()n S f n =,则41n n S aa --的最小值为( ) A .276 B .358 C .143 D .378【答案】【解析】由题意可得等差数列的通项公式和求和公式,代入由基本不等式可得. 由题意可得或解得a=1或a=-4, 当a=-1时, ,数列{a n }不是等差数列;当a=-4时,,,,当且仅当1311n n +=+,即1n =时取等号, ∵n 为正数,故当n=3时原式取最小值378,故选D . 11.已知等差数列{}n a 的通项公式为n a n =,前n 项和为n S ,若不等式恒成立,则M 的最小值为__________. 【答案】625912.【江苏省常州2018届高三上学期期末】各项均为正数的等比数列{}n a 中,若,则3a 的最小值为________.【解析】因为{}n a 是各项均为正数的等比数列,且,所以,则,即,即,即3a 13.【福建省闽侯县第八中学2018届高三上学期期末】已知数列{}n na 的前n 项和为n S ,且2n n a =,则使得的最小正整数n 的值为__________.【答案】5【解析】,,两式相减,故, 112n n a ++=故,故n 的最小值为5.14.【河北省承德市联校2018届高三上学期期末】设等差数列{}n b 满足136b b +=, 242b b +=,则12222n b b b 的最大值为________.【答案】512【解析】依题意有,解得,故.,故当3n =时,取得最大值为92512=.15.【新疆乌鲁木齐地区2018届高三第一次诊断】设n S 是等差数列{}n a 的前n 项和,若250S >, 260S <,则数列的最大项是第________项.【答案】1316.【安徽省淮南市2018届高三第一次(2月)模拟】已知正项数列{}n a 的前n 项和为n S ,当2n ≥时,,且11a =,设,则的最小值是________.【答案】9【解析】当2n ≥ 时,,即,展开化为:∵正项数列{}n a 的前n 项和为n S∴数列{}n S 是等比数列,首项为1,公比为4.则则当且仅当3611n n +=+即5n =时等号成立. 故答案为919.已知数列{}n a 满足:*1a ∈N ,136a …,且,记集合.(1)若16a =,写出集合M 的所有元素;(2)若集合M 存在一个元素时3的倍数,证明:M 的所有元素都是3的倍数; (3)求集合M 的元素个数的最大值. 解析:(1)6,12,24.(2)因为集合M 存在一个元素是3的倍数,所以不妨设k a 是3的倍数.由,可归纳证明对任意n k …,n a 是3的倍数.如果1k =,则M 的所有元素都是3的倍数; 如果1k >,因为12k k a a -=或,所以12k a -是3的倍数,或1236k a --是3的倍数,于是1k a -是3的倍数.类似可得,2k a -,…,1a 都是3的倍数.从而对任意1n …,n a 是3的倍数,因此M 的所有元素都是3的倍数.综上,若集合M 存在一个元素是3的倍数,则M 的所有元素都是3的倍数.。
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( 1)求数列 an 的通项公式; ( 2)设 bn 4 (1)
n n1
, 2a ( 为非零整数, n N* )
n
试确定 的值,使得对任意 n N ,都有 bn1 bn 成立.
*
例 6. 设公比大于零的等比数列 a n 的前 n 项和为 S n ,且
1 ( 2)若对任意的 n N , ( S n ) k bn 恒成立, 2 求实数 k 的取值范围.
*
例 5.已知数列 an 中, a1 2 , a2 3 ,其前 n 项和 Sn 满 足 Sn1 Sn1 2Sn 1( n 2 , n N ) .
)
例 3. 已知数列{an}满足前 n 项和 Sn=n2+1, 数列{bn} 2 满足 bn= ,且前 n 项和为 Tn,设 cn=T2n+1-Tn. an+1 (1)求数列{bn}的通项公式; (2)判断数列{cn}的增减性.
例 4.数列 an 的前 n 项和为 Sn , a1 1 , an1 2Sn 1 , 等差数列 bn 满足 b3 3, b5 9 , ( 1)求 an , bn ;
3、已知向量 a, b, c 满足 a b 2, c 1 , (a c) (b c) 0 ,则 a b 的取值范围为
( b c ) 0, a c 4. 已 知 向 量 a b 0且( a c )
的最大值为( A. ) B. 2 C.
2 5 5
5
D. 2 5
6. 已 知 ABC 的 三 个 顶 点 A, B, C 的 坐 标 分 别 为 0,1 , 2, 0 , 0, 2 , O 为坐标原点,动点 P 满足 CP 1 ,则 OA OB OP 的最小值是( ) .
B.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
an+t 练习 3.设数列{an},a1=1,an+1= ,则 ( an+1 A.当 t∈(0,1)时,{an}为递减数列 B.当 t∈(0,1)时,{an}为递增数列 C.当 t∈(1,+∞)时,{an}为递减数列 D.当 t∈(1,+∞)时,{an}为递增数列
数列的单调性与最值问题Fra bibliotek 2n=1, 1.已知数列{an}的前 n 项和为 Sn, 且 Sn= (1)求 an; 2ann≥2.
Sn+1 (2)设 bn= ,求{bn}的前 n 项和 Tn. Sn+log2SnSn+1+log2Sn+1
2.设 S n 是数列 an 的前 n 项和, 且 a1 1 , an 1 S n S n 1 , 则 S n _____.
1. 非零向量 a, b 夹角为 60 ,且 a b 1,则 a b 的取值范围
为 .
1 2.向量 a,b,c,d 满足:|a|=1,|b|= 2,b 在 a 方向上的投影为 , 2 (a-c)· (b-c)=0,|d-c|=1,则|d|的最大值是____.
3, b c 1
则 a c 的最大值为______, a c 的最大值为______
5. 已知 AB BC 0 , AB 1 , BC 2 ,AD DC 0 , 则 BD
a1 1 , S 4 5S 2 ,数列 bn b1 1 , Tn n 2bn , n N .
的前 n 项和为 Tn ,满足
(Ⅰ)求数列 an 、 bn 的通项公式; (Ⅱ)设 Cn (Sn 1)(nbn ) ,若数列 C n 是单调递减 数列,求实数 的取值范围.
A. 4 2 3
B. 3 1
C. 3 1
D. 3
7.若 ABC 满足 (2CA CB) (CA 2CB) 0 ,且 AB 2 ,则
CA CB =
.
3.已知 S n 是正数数列 {an } 的前 n 项和, 且 4S n an 2an 3 . 求 数列 {an } 的通项公式
2
4 若数列{an}满足 a1+3a2+3 a3+„+3 则 an=________.
2
n-1
n+1 an= (n∈N+), 3
【例 2】
已知数列{an}.
(1)若 an=n2-5n+4. ①数列中有多少项是负数? ②n 为何值时,an 有最小值?并求出最小值. (2)若 an=n2+kn+4 且对于 n∈N*, 都有 an+1>an 成立. 求 实数 k 的取值范围.
练习 1.设等差数列{an}的公差为 d, 若数列{2a1an}为递减数列, 则( ) A.d<0 C.a1d<0 B.d>0 D.a1d>0
练习 2. (2014· 浙江金丽衢十二校联考)已知函数 y=f(x),数列{an} 的通项公式是 an=f(n)(n∈N*),那么“函数 y=f(x)在[1,+∞)上 单调递增”是“数列{an}是递增数列”的( A.充分不必要条件 C.充要条件 )