本题导读
本题综合考查等比数列的通项推导、复杂的数列求和以及数列最值的判定。第一问通过乘积形式的递推关系确定通项;第二问利用裂项相消和等比数列求和公式进行计算,并通过研究项的符号确定前 项和的最大值。
📌【题干】
Question
(2014年浙江卷(理)) 已知数列 和 满足 ().若 为等比数列,且 .
(1) 求 与 ;
(2) 设 ().记数列 的前 项和为 ,
(i) 求 ;
(ii) 求正整数 ,使得对任意 均有 .
🔍【思路分析】
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- 第一问思路:
- 利用 与 的比值求出 与 的关系。
- 代入 并利用 求出 ,进而确定等比数列 的公比 和通项 。
- 将 代回原乘积式,利用等比数列性质求出 的表达式。
- 第二问思路:
- (i):写出 表达式。发现 是等比数列, 可进行裂项变换 。分别求和后相加减。
- (ii):要使 最大,需观察 的符号。若存在 使得 时 ,而 时 ,则 为最大值。通过比较 与 1 的关系来判定 的正负。
✅【答案】
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;;(i);(ii)
✍【详细解析】
Abstract
(1) 解: 由 ①, 当 时, ②。 ① ② 得:。 令 ,则 。 因为 是等比数列且 ,所以 。 由题意 ,故 ,得 。 将 代回原式:。 对照指数得 。
(2) 解: (i):。 。 应用等比数列求和公式与裂项相消: 。
(ii):研究 的正负: 。
- 当 ;
- 当 ;
- 当 ;
- 当 ;
- 当 。 由于当 时,指数函数 的增长速度远快于二次函数 ,可以证明此时恒有 。 因此,数列 在 前(含 )非减,从 开始递减。 故当 时, 对任意 恒成立。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:等比数列通项、裂项相消求和与前 项和的最值
核心方法:裂项相消法求 型数列的和,再转化为通项符号临界点分析最值。
避坑指南:注意审题与运算细节。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源: 数列与函数的结合、等差数列通项、数学归纳法。
结论推广: 对于 ,若 递减快于 ,则 必有最大值。
方法推广: 证明 对 成立,通常使用数学归纳法。
🔗【关联脉络】
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