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分析近幾年高考數(shù)列試題,不難發(fā)現(xiàn),許多數(shù)列不等式問題、最值問題、恒成立問題和探究性問題,實(shí)質(zhì)考查同學(xué)們的問題轉(zhuǎn)化能力,將數(shù)列問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)問題,然后借助導(dǎo)數(shù)工具,達(dá)到解決問題的目的,其思維過程是“數(shù)列問題?圮函數(shù)問題?圮導(dǎo)數(shù)問題”.
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數(shù)列是函數(shù)概念的繼續(xù)和延伸,將單調(diào)性、最值、周期、對稱性及分類思想應(yīng)用到數(shù)列中自然是情理之事. 數(shù)列與函數(shù)的綜合,主要體現(xiàn)在將數(shù)列問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)問題,充分利用函數(shù)性質(zhì)進(jìn)行解答,這往往需要同學(xué)們養(yǎng)成良好的運(yùn)用函數(shù)解題的思維習(xí)慣,主動構(gòu)造函數(shù),借助導(dǎo)數(shù)等工具解答.
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■ 給定數(shù)列{an},若滿足a1=a(a>0且a≠1),對于任意的n,m∈N?鄢,有an+m=an·am,則稱該數(shù)列為指數(shù)數(shù)列.
(1)定義在R上的函數(shù)y=f(x)滿足f(x)f(y)=f(x+y),當(dāng)x>0時(shí),f(x)>1,若數(shù)列{an}滿足a1=2,f(an+1)=■(n∈N?鄢),試證明數(shù)列{an}是指數(shù)數(shù)列.
(2)若數(shù)列{an}是指數(shù)數(shù)列,a1=■(t∈N?鄢),
①當(dāng)n≥2,n∈N時(shí),求證:an>1-■;
②求證:數(shù)列{an}的任意三項(xiàng)都不構(gòu)成等差數(shù)列.
破解思路 該題模仿指數(shù)函數(shù),定義了指數(shù)數(shù)列,這類試題的特點(diǎn)是給出了中學(xué)數(shù)學(xué)內(nèi)容中沒有遇到過的新知識,它可以是新的概念、新的定義、新的定理或新的規(guī)則、新的情景. 解決這類題目首先要讀懂新概念,理解新情景,獲取有效信息,然后根據(jù)這個(gè)新知識作進(jìn)一步演算或推理,綜合運(yùn)用新的信息和數(shù)學(xué)知識,分析、解決新情景問題. 第(1)問的突破口是探究抽象函數(shù)y=f(x)的單調(diào)性,從而脫去符號“f”,得出數(shù)列{an}的遞推關(guān)系;第(2)問的突破口是數(shù)學(xué)歸納法和反證法.
經(jīng)典思路 (1)因?yàn)閒(x)f(y)= f(x+y),故有f(0)f(1)=f(1).
又當(dāng)x>0時(shí),f(x)>1,故f(1)≠0,所以f(0)=1>0;
當(dāng)x<0時(shí),-x>0,由f(x)f(-x)= f(0),得f(x)=■>0.
所以對于任意實(shí)數(shù)x,f(x)>0恒成立.
任取x1,x2∈R,且x1
因?yàn)閒(an+1)=■,所以f(an+1-2an)=f(0),所以an+1-2an=0,即an+1=2an,數(shù)列{an}是首項(xiàng)為2,公比為2的等比數(shù)列,所以an=2n. 顯然對于任意的n,m∈N?鄢,恒有an+m=an·am,而且a1=2,所以數(shù)列{an}是指數(shù)數(shù)列.
(2)因?yàn)閿?shù)列{an}是指數(shù)數(shù)列,故對于任意的n,m∈N?鄢,有an+m=an·am,所以令m=1,則an+1=an·a1=■an,所以{an}是公比為■,首項(xiàng)為■的等比數(shù)列,故an=■■.
①證明(用數(shù)學(xué)歸納法證明):
當(dāng)n=2時(shí),左邊=■■=1-■■>1-■=右邊,不等式成立.
19a8575180ac76430a2d62e2d64b551b5b564c27b53787e2531abeddc767db89假設(shè)當(dāng)n=k(k∈N?鄢,k≥2)時(shí),不等式成立,即a■>1-■.
因?yàn)閍k+1=■■=■■·■=ak·1-■,所以ak+1>1-■·1-■>1-■,所以當(dāng)n=k+1時(shí),不等式也成立.
綜上所述,當(dāng)n≥2,n∈N時(shí),不等式都成立.
②假設(shè)數(shù)列{an}中存在三項(xiàng)au,av,aw構(gòu)成等差數(shù)列,不妨設(shè)au>av>aw,則u 因?yàn)?av=au+aw,即2·■■=■■+■■,所以2·(t+4)w-v(t+3)v-u=(t+4)w-u+(t+3)w-u (?鄢). 當(dāng)t是偶數(shù)時(shí),2·(t+4)w-v(t+3)v-u是偶數(shù),(t+4)w-v是偶數(shù),(t+3)v-u是奇數(shù),所以2·(t+4)w-v(t+3)v-u≠(t+4)w-u+(t+3)w-u不成立; 當(dāng)t是奇數(shù)時(shí),2·(t+4)w-v(t+3)v-u是偶數(shù),(t+4)w-v是奇數(shù),(t+3)v-u是偶數(shù),所以2·(t+4)w-v(t+3)v-u≠(t+4)w-u+(t+3)w-u不成立. 所以任意t∈N?鄢,2·(t+4)w-v(t+3)v-u=(t+4)w-u+(t+3)w-u不成立,這與(?鄢)式矛盾, 所以假設(shè)不成立,故數(shù)列{an}的任意三項(xiàng)都不構(gòu)成等差數(shù)列. ■ 已知函數(shù)f■(x)=■+■(其中n為常數(shù),n∈N?鄢),將函數(shù)f■(x)的最大值記為an,由an構(gòu)成的數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和記為Sn. (1)求Sn; (2)若對任意的n∈N?鄢,總存在x∈(0,+∞)使■+a=an,求a的取值范圍; (3)比較■+f■(en)與an的大小,并加以證明.
數(shù)學(xué)教學(xué)通訊·初中版2013年3期