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16数列★★★☆☆
设数列 {an}\{a_{n}\}(n=1n = 1,22,33,…\dots) 的前 nn 项和 SnS_{n} 满足 Sn=2an−a1S_{n} = 2a_{n} - a_{1},且 a1a_1,a2+1a_2 + 1,a3a_3 成等差数列.
(1) 求数列 {an}\{a_{n}\} 的通项公式; (2) 记数列 {1an}\left\{\frac{1}{a_{n}}\right\} 的前 nn 项和为 TnT_{n},求使得 ∣Tn−1∣<11000\left|T_{n} - 1\right| < \frac{1}{1000} 成立的 nn 的最小值.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 当 n⩾2n\geqslant2 时,由 Sn−Sn−1=anS_n-S_{n-1}=a_n 得
(2an−a1)−(2an−1−a1)=an(2a_n-a_1)-(2a_{n-1}-a_1)=a_n
所以 an=2an−1a_n=2a_{n-1}. 因而 an=2n−1a1a_n=2^{n-1}a_1. 又 a1a_1,a2+1a_2+1,a3a_3 成等差数列,所以 2(a2+1)=a1+a32(a_2+1)=a_1+a_3,2(2a1+1)=a1+4a12(2a_1+1)=a_1+4a_1 解得 a1=2a_1=2,从而 an=2na_n=2^n. \item
Tn=∑k=1n12k=1−12nT_n=\sum_{k=1}^{n}\frac1{2^k}=1-\frac1{2^n}
故 ∣Tn−1∣=2−n\lvert T_n-1\rvert=2^{-n}. 条件 2−n<110002^{-n}<\dfrac1{1000} 等价于 2n>10002^n>1000. 由于 29=512<1000<1024=2102^9=512<1000<1024=2^{10},所以 nn 的最小值为 1010. \end{enumerate} \end{solution}

2015 · 四川 · 理 · 第 16 题 · 解答题

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19数列★★★☆☆
设等差数列 {an}\{a_{n}\} 的公差为 dd,点 (an,bn)(a_{n}, b_{n}) 在函数 f(x)=2xf(x) = 2^{x} 的图象上(n∈N∗n \in \mathbf{N}^{*}).
(1) 证明:数列 {bn}\{b_{n}\} 为等比数列; (2) 若 a1=1a_{1} = 1,函数 f(x)f(x) 的图象在点 (a2,b2)(a_{2}, b_{2}) 处的切线在 xx 轴上的截距为 2−1ln⁡22 - \frac{1}{\ln 2},求数列 {anbn2}\{a_{n} b_{n}^{2}\} 的前 nn 项和 SnS_{n}.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 因为点 (an,bn)(a_n,b_n) 在 y=2xy=2^x 的图象上,所以 bn=2anb_n=2^{a_n}. 又 an+1=an+da_{n+1}=a_n+d,故
bn+1bn=2an+d2an=2d\frac{b_{n+1}}{b_n}=\frac{2^{a_n+d}}{2^{a_n}}=2^d
这个比值与 nn 无关,所以 {bn}\{b_n\} 是以 2d2^d 为公比的等比数列. \item 函数 f(x)=2xf(x)=2^x 的导数为 f′(x)=2xln⁡2f'(x)=2^x\ln2. 在点 (a2,b2)(a_2,b_2) 处的切线方程为
y−b2=b2ln⁡2(x−a2)y-b_2=b_2\ln2\left(x-a_2\right)
令 y=0y=0,得该切线在 xx 轴上的截距为 a2−1ln⁡2a_2-\frac1{\ln2}. 由题设及 a1=1a_1=1,得 a2=2a_2=2,从而 d=1d=1,an=na_n=n,bn=2nb_n=2^n. 因此
Sn=∑k=1nakbk2=∑k=1nk4kS_n=\sum_{k=1}^n a_kb_k^2=\sum_{k=1}^n k4^k
设上式为 SnS_n,则 4Sn=∑k=2n+1(k−1)4k4S_n=\sum_{k=2}^{n+1}(k-1)4^k,相减得
3Sn=n4n+1−∑k=1n4k=n4n+1−4n+1−433S_n=n4^{n+1}-\sum_{k=1}^n4^k=n4^{n+1}-\frac{4^{n+1}-4}{3}
所以 Sn=(3n−1)4n+1+49S_n=\frac{(3n-1)4^{n+1}+4}{9}. \end{enumerate} \end{solution}

2014 · 四川 · 文 · 第 19 题 · 解答题

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