2025届高中数学一轮复习:单元检测六 数 列(含解析)

单元检测六 数 列
(时间:120分钟 满分:150分)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.已知等差数列{an}的各项均为正数,其前n项和为Sn,且满足a6=17,S5=a2a3,则a12等于(  )
A.28 B.30 C.32 D.35
2.(2024·济南模拟)若a,b是函数f(x)=x2-mx+n(m>0,n>0)的两个不同的零点,且a,b,-1这三个数可适当排序后成等差数列,也可适当排序后成等比数列,则关于x的不等式≥0的解集为(  )
A.{x|x≤2或x≥5} B.{x|x<2或x≥5}
C. D.
3.若数列{an}满足an+1=,a1=2,则a2 023等于(  )
A.-1 B.1 C.2 D.
4.(2024·淮安模拟)数学家杨辉在其专著《详解九章算术法》和《算法通变本末》中提出了一些新的高阶等差数列.其中二阶等差数列是一个常见的高阶等差数列,如数列2,4,7,11,16,从第二项起,每一项与前一项的差组成的新数列2,3,4,5是等差数列,则称数列2,4,7,11,16为二阶等差数列.现有二阶等差数列{an},其前六项分别为1,3,6,10,15,21,则的最小值为(  )
A. B. C.1 D.
5.已知Sn是等差数列{an}的前n项和,若S19=57,则3a5-a1-a4等于(  )
A.2 B.3 C.4 D.6
6.已知正项等比数列{an}的前n项和为Sn,且S8-2S4=5,则a9+a10+a11+a12的最小值为(  )
A.10 B.15
C.20 D.25
7.已知数列{an}和{bn}的首项均为1,且an-1≥an(n≥2),an+1≥an,数列{bn}的前n项和为Sn,且满足2SnSn+1+anbn+1=0,则S2 023等于(  )
A.2 023 B.
C.4 045 D.
8.已知数列{an}的通项公式为an=·cos nπ,若对于任意正整数n,都有a1+a2+a3+…+a2n-1+a2n>m2-2m-4,则实数m的取值范围是(  )
A.(-1,3) B.[-1,3]
C.(-3,1) D.[-3,1]
二、选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分)
9.(2024·福州模拟)已知数列{an}满足a1=1,=an+,则(  )
A.an+1≥2an
B.是递增数列
C.{an+1-4an}是递增数列
D.an≥n2-2n+2
10.设等差数列{an}的前n项和为Sn,公差为d.已知a3=12,S12>0,a7<0,则(  )
A.a6>0
B.-C.当Sn<0时,n的最小值为13
D.数列中的最小项为第六项
11.(2024·福州模拟)如图所示,将平面直角坐标系中的格点(横、纵坐标均为整数的点)的横、纵坐标之和作为标签,例如:原点处标签为0,记为a0;点(1,0)处标签为1,记为a1;点(1,1)处标签为2,记为a2;点(0,1)处标签为1,记为a3;点(-1,1)处标签为0,记为a4;…,依此类推,格点(i,j)(i,j∈Z)处标签为i+j,记Sn=a1+a2+…+an,则(  )
A.a2 023=-1 B.S2 022=-1
C.a8n=0 D.S4n2+3n=
三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分)
12.已知单调递减的等比数列{an}满足a2+a3+a4=28,且a3+2是a2,a4的等差中项,则公比q=________,通项公式为an=________.
13.(2024·苏州模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,若a1=2,且Sn+1=2Sn+1,则数列{an}的通项公式为an=________.
14.(2021·新高考全国Ⅰ)某校学生在研究民间剪纸艺术时,发现剪纸时经常会沿纸的某条对称轴把纸对折.规格为20 dm×12 dm的长方形纸,对折1次共可以得到10 dm×12 dm,20 dm×6 dm两种规格的图形,它们的面积之和S1=240 dm2,对折2次共可以得到5 dm×12 dm,10 dm×6 dm,20 dm×3 dm三种规格的图形,它们的面积之和S2=180 dm2,以此类推,则对折4次共可以得到不同规格图形的种数为________;如果对折n次,那么k=________ dm2.
四、解答题(本题共5小题,共77分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
15.(13分)(2024·福州模拟)已知等差数列{an}的公差不为零,其前n项和为Sn,且a2是a1和a5的等比中项,且a2n=2an+1(n∈N*).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设数列{bn}满足a1b1+a2b2+…+anbn=2-,求{bn}的前n项和Sn.
16.(15分)(2023·襄城模拟)在等比数列{an}中,a7=8a4,且a2,a3-4,a4-12成等差数列.
(1)求{an}的通项公式;
(2)设bn=(-1)nlog2an,数列{bn}的前n项和为Tn,求满足|Tk|=20时k的值.
17.(15分)已知数列{an}满足2a1+7a2+12a3+…+(5n-3)an=4n.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求数列的前n项和Sn.
18.(17分)(2023·广州模拟)已知数列{an}满足an+1=且{an}的前100项和S100=3 775.
(1)求{an}的首项a1;
(2)记bn=,数列{bn}的前n项和为Tn,求证:Tn<.
19.(17分)在①Sn=2bn-1;②-4bn=bn-1(n≥2);③bn=bn-1+2(n≥2)这三个条件中任选一个,补充在下面的问题中,若问题中的k存在,求出k的值;若k不存在,说明理由.
已知数列{an}为等比数列,a1=,a3=a1a2,数列{bn}的首项b1=1,其前n项和为Sn,________,是否存在k,使得对任意n∈N*,anbn≤akbk恒成立?
注:如果选择多个条件分别解答,则按第一个解答计分.
单元检测六 数 列
(时间:120分钟 满分:150分)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.已知等差数列{an}的各项均为正数,其前n项和为Sn,且满足a6=17,S5=a2a3,则a12等于(  )
A.28 B.30 C.32 D.35
答案 D
解析 设{an}的公差为d且d>0,由a6=17,S5=a2a3,得解得
故a12=a1+11d=2+33=35.
2.(2024·济南模拟)若a,b是函数f(x)=x2-mx+n(m>0,n>0)的两个不同的零点,且a,b,-1这三个数可适当排序后成等差数列,也可适当排序后成等比数列,则关于x的不等式≥0的解集为(  )
A.{x|x≤2或x≥5} B.{x|x<2或x≥5}
C. D.
答案 D
解析 因为a,b是函数f(x)=x2-mx+n(m>0,n>0)的两个不同的零点,
则a+b=m,ab=n,Δ=m2-4n>0,且a,b>0;
不妨设a>b>0,因为a,b,-1可排列成等差数列,则等差数列为a,b,-1或-1,b,a,故2b=a-1,
又a,b,-1可排列成等比数列,则等比数列为a,-1,b或b,-1,a,故ab=1.
故=a-1,即a2-a-2=0,解得a=2(负值舍去),b=.
故m=2+=,n=2×=1,则不等式≥0,解得x<1或x≥.
3.若数列{an}满足an+1=,a1=2,则a2 023等于(  )
A.-1 B.1 C.2 D.
答案 C
解析 由题意得,a1=2,a2===-1,a3===,a4===2=a1,所以{an}是以3为周期的周期数列,所以a2 023=a3×674+1=a1=2.
4.(2024·淮安模拟)数学家杨辉在其专著《详解九章算术法》和《算法通变本末》中提出了一些新的高阶等差数列.其中二阶等差数列是一个常见的高阶等差数列,如数列2,4,7,11,16,从第二项起,每一项与前一项的差组成的新数列2,3,4,5是等差数列,则称数列2,4,7,11,16为二阶等差数列.现有二阶等差数列{an},其前六项分别为1,3,6,10,15,21,则的最小值为(  )
A. B. C.1 D.
答案 C
解析 数列{an}的前六项分别为1,3,6,10,15,21,
依题意知a2-a1=2,a3-a2=3,a4-a3=4,…,an-an-1=n,
以上各式累加可得an-a1=2+3+…+n=(n≥2),
得an=(n≥2),
当n=1时,a1==1,满足an=,
所以an=,
所以=+=+-≥2-,
当且仅当=,即n=-1时,等号成立,
又n∈N*,所以取不到等号,所以最小值在n=1取得,
当n=1时,=1,
所以的最小值为1.
5.已知Sn是等差数列{an}的前n项和,若S19=57,则3a5-a1-a4等于(  )
A.2 B.3 C.4 D.6
答案 B
解析 由题意得,S19===19a10=57,解得a10=3,设等差数列{an}的公差为d,则3a5-a1-a4=3(a1+4d)-a1-(a1+3d)=a1+9d=a10=3.
6.已知正项等比数列{an}的前n项和为Sn,且S8-2S4=5,则a9+a10+a11+a12的最小值为(  )
A.10 B.15
C.20 D.25
答案 C
解析 ∵{an}是等比数列,
∴S4,S8-S4,S12-S8也是等比数列,
∴(S8-S4)2=S4·(S12-S8).
又S8-2S4=5,即S8-S4=S4+5,∴S12-S8===S4++10≥2+10=20,当且仅当S4=5时取等号,
∵S12-S8=a9+a10+a11+a12,
∴a9+a10+a11+a12的最小值为20.
7.已知数列{an}和{bn}的首项均为1,且an-1≥an(n≥2),an+1≥an,数列{bn}的前n项和为Sn,且满足2SnSn+1+anbn+1=0,则S2 023等于(  )
A.2 023 B.
C.4 045 D.
答案 D
解析 ∵an-1≥an(n≥2),an+1≥an,
∴an≥an+1≥an,∴an=an+1,即{an}为常数列,
∵a1=1,∴an=1.
∵2SnSn+1+anbn+1=0,
∴2SnSn+1+bn+1=0,
∴2SnSn+1+Sn+1-Sn=0,
∴-=2.
∴数列是等差数列,首项为1,公差为2.
∴=1+2(n-1)=2n-1,
∴Sn=,∴S2 023=.
8.已知数列{an}的通项公式为an=·cos nπ,若对于任意正整数n,都有a1+a2+a3+…+a2n-1+a2n>m2-2m-4,则实数m的取值范围是(  )
A.(-1,3) B.[-1,3]
C.(-3,1) D.[-3,1]
答案 B
解析 ∵当n=2k(k∈N*)时,cos nπ=1;当n=2k-1(k∈N*)时,cos nπ=-1,
∴an=·cos nπ=(-1)n·=(-1)n·,
∴a1+a2+a3+…+a2n-1+a2n=-1-++--+…++=-1+>-1,
∴m2-2m-4≤-1,解得-1≤m≤3,即实数m的取值范围为[-1,3].
二、选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分)
9.(2024·福州模拟)已知数列{an}满足a1=1,=an+,则(  )
A.an+1≥2an
B.是递增数列
C.{an+1-4an}是递增数列
D.an≥n2-2n+2
答案 ABD
解析 对于A,因为an+1=a+1≥1,故=an+≥2=2,所以an+1≥2an,当且仅当an=1时取等号,故A正确;
对于B,由A可得{an}为正数数列,且an+1≥2an,则an+1>an,故{an}为递增数列,且a1=1,根据对勾函数的单调性,得为递增数列,故B正确;
对于C,由an+1-4an=(an-2)2-3,a1=1,=a1+,即a2=2,可知{an+1-4an}不是递增数列,故C错误;
对于D,因为an≥1,所以an+1-a=1≤an+1-an,所以an+1=(an+1-an)+(an-an-1)+…+(a2-a1)+a1≥n+1,an≥n,
所以an+1=a+1≥n2+1,即an≥(n-1)2+1=n2-2n+2,故D正确.
10.设等差数列{an}的前n项和为Sn,公差为d.已知a3=12,S12>0,a7<0,则(  )
A.a6>0
B.-C.当Sn<0时,n的最小值为13
D.数列中的最小项为第六项
答案 ABC
解析 因为S12>0,所以S12===6(a6+a7)>0,
因为a7<0,所以a6>0,故选项A正确;
因为a6>0,a7<0,a3=12,a6+a7>0,
所以解得-因为S12>0,S13==13a7<0,所以当Sn<0时,n的最小值为13,故选项C正确;
根据题意知,当1≤n≤6时,an>0,当n≥7时,an<0;
当1≤n≤12时,Sn>0,当n≥13时,Sn<0,
所以当1≤n≤6时,>0,当7≤n≤12时,<0,当n≥13时,>0,
所以数列中的最小项为第六项显然错误.
11.(2024·福州模拟)如图所示,将平面直角坐标系中的格点(横、纵坐标均为整数的点)的横、纵坐标之和作为标签,例如:原点处标签为0,记为a0;点(1,0)处标签为1,记为a1;点(1,1)处标签为2,记为a2;点(0,1)处标签为1,记为a3;点(-1,1)处标签为0,记为a4;…,依此类推,格点(i,j)(i,j∈Z)处标签为i+j,记Sn=a1+a2+…+an,则(  )
A.a2 023=-1 B.S2 022=-1
C.a8n=0 D.S4n2+3n=
答案 AD
解析 对于A,由题意得,an=i+j,第一圈从a1(1,0)到a8(1,-1)共8个点,由对称性可得a1+a2+…+a8=0,
第二圈从a9(2,-1)到a24(2,-2)共16个点,由对称性可得a9+a10+…+a24=0,
根据归纳推理可得第n圈共有8n个点,这8n项的和也是0.
设a2 023在第n圈,则8+16+…+8n=4n(n+1),且4×22×(22+1)=2 024,
由此可知前22圈共有2 024个点,即S2 024=0,且a2 024对应点为(22,-22),
所以a2 023对应点为(21,-22),所以a2 023=21-22=-1,故A正确;
对于B,因为S2 024=0,所以S2 022=S2 024-a2 024-a2 023=0-(22-22)-(21-22)=1,故B错误;
对于C,由图可得a32对应点为(1,3),所以a32=1+3=4≠0,故C错误;
对于D,因为,
又对应点为(n,-n),所以=0,
对应点为(n-1,-n),所以=-1,

对应点为(1,-n),所以=-(n-1),
所以=0-[-1-2-…-(n-1)]=,故D正确.
三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分)
12.已知单调递减的等比数列{an}满足a2+a3+a4=28,且a3+2是a2,a4的等差中项,则公比q=________,通项公式为an=________.
答案  26-n
解析 设单调递减的等比数列{an}的公比为q,
∵a2+a3+a4=28,且a3+2是a2,a4的等差中项,
∴+a3+a3q=28,2(a3+2)=a2+a4,
即2(a3+2)=+a3q,
解得a3=8,q=(q=2舍去),
∴an=a3qn-3=8×n-3=26-n.
13.(2024·苏州模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,若a1=2,且Sn+1=2Sn+1,则数列{an}的通项公式为an=________.
答案 
解析 由题意知,Sn+1=2Sn+1,
故Sn=2Sn-1+1(n≥2),
两式相减可得,an+1=2an(n≥2),
在Sn+1=2Sn+1中,令n=1,可得a1+a2=2a1+1,即a2=3,
因此数列{an}从第二项开始是以3为首项,2为公比的等比数列,
所以an=
14.(2021·新高考全国Ⅰ)某校学生在研究民间剪纸艺术时,发现剪纸时经常会沿纸的某条对称轴把纸对折.规格为20 dm×12 dm的长方形纸,对折1次共可以得到10 dm×12 dm,20 dm×6 dm两种规格的图形,它们的面积之和S1=240 dm2,对折2次共可以得到5 dm×12 dm,10 dm×6 dm,20 dm×3 dm三种规格的图形,它们的面积之和S2=180 dm2,以此类推,则对折4次共可以得到不同规格图形的种数为________;如果对折n次,那么k=________ dm2.
答案 5 240
解析 依题意得,S1=120×2=240 dm2;S2=60×3=180 dm2;
当n=3时,共可以得到5 dm×6 dm, dm×12 dm,10 dm×3 dm,20 dm× dm四种规格的图形,且5×6=30 dm2,×12=30 dm2,10×3=30 dm2,20×=30 dm2,所以S3=30×4=120 dm2;
当n=4时,共可以得到5 dm×3 dm, dm×6 dm, dm×12 dm,10 dm× dm,20 dm× dm五种规格的图形,所以对折4次共可以得到不同规格图形的种数为5,且5×3=15 dm2,×6=15 dm2,×12=15 dm2,10×=15 dm2,20×=15 dm2,所以S4=15×5=75 dm2;

所以可归纳Sk=×(k+1)=dm2.
所以k=240,①
所以×k=240,②
由①-②得,
×k=240
=240
=240,
所以k=240dm2.
四、解答题(本题共5小题,共77分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
15.(13分)(2024·福州模拟)已知等差数列{an}的公差不为零,其前n项和为Sn,且a2是a1和a5的等比中项,且a2n=2an+1(n∈N*).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设数列{bn}满足a1b1+a2b2+…+anbn=2-,求{bn}的前n项和Sn.
解 (1)设等差数列{an}的公差为d(d≠0),
因为a2是a1和a5的等比中项,
所以a=a1·a5,
即(a1+d)2=a1·(a1+4d),
化简得d=2a1,
又a2n=2an+1(n∈N*),
即a1+(2n-1)d=2[a1+(n-1)d]+1,
化简得d=a1+1,则2a1=a1+1,
所以a1=1,d=2,
故an=1+(n-1)×2=2n-1.
(2)因为a1b1+a2b2+…+anbn=2-,①
则当n=1时,a1b1=-,
因为a1=1,所以b1=-,
故当n≥2时,a1b1+a2b2+…+an-1bn-1=2-,②
①-②得,anbn=,n≥2,
而a1b1=-不适合该式,
故anbn=
又an=2n-1,所以bn=
则数列{bn}是从第二项起,公比为的等比数列,
当n=1时,S1=b1=-,
故当n≥2时,
Sn=b1+b2+…+bn=-++…+
=++…+-1=-1=-,
经检验,当n=1时,S1=b1=-符合Sn,
综上,Sn=-,n∈N*.
16.(15分)(2023·襄城模拟)在等比数列{an}中,a7=8a4,且a2,a3-4,a4-12成等差数列.
(1)求{an}的通项公式;
(2)设bn=(-1)nlog2an,数列{bn}的前n项和为Tn,求满足|Tk|=20时k的值.
解 (1)设{an}的公比为q,由a7=8a4,
得a4q3=8a4,解得q=2,
由a2,a3-4,a4-12成等差数列,
得2(a3-4)=a2+a4-12,
即2(4a1-4)=a1+8a1-12,解得a1=4,
所以{an}的通项公式是an=4×2n-1=2n+1.
(2)由(1)知,bn=(-1)nlog2an=(-1)n(n+1),
则b2n-1+b2n=(-1)2n-1·2n+(-1)2n(2n+1)=1,
当k为偶数时,Tk=(b1+b2)+(b3+b4)+…+(bk-1+bk)=,
令|Tk|==20,解得k=40;
当k为奇数时,Tk=Tk+1-bk+1
=-(k+2)=-,
令|Tk|==20,解得k=37,
所以k=40或37.
17.(15分)已知数列{an}满足2a1+7a2+12a3+…+(5n-3)an=4n.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求数列的前n项和Sn.
解 (1)当n=1时,2a1=4,解得a1=2;
当n≥2时,
2a1+7a2+12a3+…+(5n-3)an=4n,
2a1+7a2+12a3+…+(5n-8)an-1=4(n-1),
两式相减,可得(5n-3)an=4,
解得an=,易知a1=2也符合上式,
综上所述,an=.
(2)依题意,=,
下面先求数列{(5n-3)·3n}的前n项和Tn,
Tn=2×31+7×32+12×33+…+(5n-3)·3n,
3Tn=2×32+7×33+12×34+…+(5n-3)·3n+1,
两式相减,可得
-2Tn=2×31+5×32+…+5×3n-(5n-3)·3n+1,
即-2Tn=5×31+5×32+…+5×3n-(5n-3)·3n+1-9,
所以-2Tn=-(5n-3)·3n+1-9,
化简可得Tn=+·3n+1,
故Sn==+·3n+1.
18.(17分)(2023·广州模拟)已知数列{an}满足an+1=且{an}的前100项和S100=3 775.
(1)求{an}的首项a1;
(2)记bn=,数列{bn}的前n项和为Tn,求证:Tn<.
(1)解 当n为奇数时,an+1=2an-1=2×(an-1+3)-1=an-1+2,
则偶数项构成以2为公差的等差数列,
所以当n为偶数时,an=a2+n-2;
当n为偶数时,an+1=(an+3)=[(2an-1-1)+3]=an-1+1,
则奇数项构成以1为公差的等差数列,
所以当n为奇数时,an=a1+,
则an=又a2=2a1-1,
所以S100=(a1+a3+…+a99)+(a2+a4+…+a100)=150a1+3 625=3 775,
解得a1=1.
(2)证明 由(1)得,a2n-1=n,a2n=2n-1,
T1=b1=1<,
当n≥2时,bn==<=,
所以Tn=b1+b2+…+bn<1+
=-<,
综上,知Tn<.
19.(17分)在①Sn=2bn-1;②-4bn=bn-1(n≥2);③bn=bn-1+2(n≥2)这三个条件中任选一个,补充在下面的问题中,若问题中的k存在,求出k的值;若k不存在,说明理由.
已知数列{an}为等比数列,a1=,a3=a1a2,数列{bn}的首项b1=1,其前n项和为Sn,________,是否存在k,使得对任意n∈N*,anbn≤akbk恒成立?
注:如果选择多个条件分别解答,则按第一个解答计分.
解 设等比数列{an}的公比为q,因为a1=,a3=a1a2,
所以q2=2q,解得q=.
所以an=n.
若选条件①:Sn=2bn-1,则Sn-1=2bn-1-1(n≥2),
两式相减整理得=2(n≥2),又b1=1,
所以{bn}是首项为1,公比为2的等比数列,所以bn=2n-1,
所以anbn=n·2n-1=×n,
由指数函数的性质知,数列{anbn}单调递增,没有最大值,
所以不存在k,使得对任意n∈N*,anbn≤akbk恒成立.
若选条件②:由-4bn=bn-1(n≥2),b1=1,知数列{bn}是首项为1,公比为-的等比数列,
所以bn=n-1,所以anbn=n·n-1=(-4)×n,
因为anbn=(-4)×n≤4×n≤4×=,当且仅当n=1时取等号,
所以存在k=1,使得对任意n∈N*,anbn≤akbk恒成立.
若选条件③:由bn=bn-1+2(n≥2),b1=1,知数列{bn}是首项为1,公差为2的等差数列,
所以bn=1+2(n-1)=2n-1.
所以anbn=(2n-1)·n>0.
令==·
==f(n),
则f(1)=2,f(2)=,f(3)=,
当n≥3时,f(n)<1.
因此存在k=3,使得对任意n∈N*,anbn≤akbk恒成立.

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