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23数列★★★★★
已知数列 {an}\{a_{n}\} 满足 13an⩽an+1⩽3an\frac{1}{3} a_{n} \leqslant a_{n+1} \leqslant 3a_{n},n∈N∗n \in \mathbf{N}^{*},a1=1a_{1} = 1.
(1) 若 a2=2a_{2} = 2,a3=xa_{3} = x,a4=9a_{4} = 9,求 xx 的取值范围; (2) 若 {an}\{a_{n}\} 是等比数列,且 am=11000a_{m} = \frac{1}{1000},求正整数 mm 的最小值,以及 mm 取最小值时相应 {an}\{a_{n}\} 的公比; (3) 若 a1a_1,a2a_2,⋯\cdots,a100a_{100} 成等差数列,求 a1a_1,a2a_2,⋯\cdots,a100a_{100} 的公差的取值范围.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 由 n=2n=2 时的不等式,得 23⩽x⩽6\dfrac23\leqslant x\leqslant6. 由 n=3n=3 时的不等式,得 x3⩽9⩽3x\dfrac x3\leqslant9\leqslant3x,即 3⩽x⩽273\leqslant x\leqslant27. 两个范围取交集,得到 x∈[3,6]x\in[3,6]. \item 设公比为 qq. 由 n=1n=1 时的条件,13⩽q⩽3\dfrac13\leqslant q\leqslant3,所以 q>0q>0. 因为 a1=1a_1=1,有 am=qm−1=10−3a_m=q^{m-1}=10^{-3},故 q=10−3(m−1)q=10^{-\frac{3}{(m-1)}}. 条件 q⩾13q\geqslant\dfrac13 等价于 103(m−1)⩽310^{\frac{3}{(m-1)}}\leqslant3. 当 m=7m=7 时,q=10−12<13q=10^{-\frac{1}{2}}<\dfrac13,不满足条件;当 m=8m=8 时,q=10−37>13q=10^{-\frac{3}{7}}>\dfrac13,且 q<1<3q<1<3,满足上界条件. 因为 10−3(m−1)10^{-\frac{3}{(m-1)}} 随正整数 mm 增大而增大,故 m=7m=7 不可而 m=8m=8 可行,最小值为 88,相应公比为 q=10−37q=10^{-\frac{3}{7}}. \item 设公差为 dd,则 an=1+(n−1)da_n=1+(n-1)d. 对 n=1n=1,22,…\ldots,9999,原条件分别等价于 an+d⩾an3a_n+d\geqslant\dfrac{a_n}{3} 和 an+d⩽3ana_n+d\leqslant3a_n. 代入 ana_n 后,前一个不等式化为 (2n+1)d⩾−2(2n+1)d\geqslant-2,即 d⩾−22n+1d\geqslant-\dfrac{2}{2n+1};后一个不等式化为 (3−2n)d⩽2(3-2n)d\leqslant2. 当 n=1n=1 时给出 d⩽2d\leqslant2,当 n⩾2n\geqslant2 时给出 d⩾−22n−3d\geqslant-\dfrac{2}{2n-3}. 前一组下界中,2n+12n+1 随 nn 增大而增大,故最强条件来自 n=99n=99,即 d⩾−2199d\geqslant-\dfrac{2}{199}. 对 n⩾2n\geqslant2,有 2n−3<2n+12n-3<2n+1,从而 −22n−3<−22n+1-\dfrac{2}{2n-3}< -\dfrac{2}{2n+1},所以后一组下界不比前一组的最强下界严格. 综合得公差范围为 d∈[−2199,2]d\in\left[-\dfrac{2}{199},2\right]. 代回上述两组不等式可知该范围内各不等式均成立,所以这是充要范围. \end{enumerate} \end{solution}

2014 · 上海 · 文 · 第 23 题 · 解答题

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20数列★★★★★
如果有穷数列 a1a_1,a2a_2,a3a_3,⋯\cdots,ana_n(nn 为正整数)满足条件 a1=ana_1 = a_n,a2=an−1a_2 = a_{n-1},⋯\cdots,an=a1a_n = a_1,即 ai=an−i+1a_i = a_{n-i+1}(i=1i = 1,22,⋯\cdots,nn),我们称其为“对称数列”. 例如,由组合数组成的数列 Cm0\mathrm{C}_m^0,Cm1\mathrm{C}_m^1,⋯\cdots,Cmm\mathrm{C}_m^m 就是“对称数列”.
(1) 设 {bn}\{b_n\} 是项数为 7 的“对称数列”,其中 b1b_1,b2b_2,b3b_3,b4b_4 是等差数列,且 b1=2b_1 = 2,b4=11b_4 = 11. 依次写出 {bn}\{b_n\} 的每一项; (2) 设 {cn}\{c_n\} 是项数为 2k−12k - 1(正整数 k>1k > 1)的“对称数列”,其中 ckc_k,ck+1c_{k+1},⋯\cdots,c2k−1c_{2k-1} 是首项为 50,公差为 −4-4 的等差数列. 记 {cn}\{c_n\} 各项的和为 S2k−1S_{2k-1}. 当 kk 为何值时,S2k−1S_{2k-1} 取得最大值?并求出 S2k−1S_{2k-1} 的最大值; (3) 对于确定的正整数 m>1m > 1,写出所有项数不超过 2m2m 的“对称数列”,使得 11,22,222^2,⋯\cdots,2m−12^{m-1} 依次是该数列中连续的项;当 m>1500m > 1500 时,求其中一个“对称数列”前 2008 项的和 S2008S_{2008}.

2007 · 上海 · 理 · 第 20 题 · 解答题

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