高中数学讲义微专题55 数列中的不等关系学案

这是一份高中数学讲义微专题55 数列中的不等关系学案，共26页。学案主要包含了基础知识，典型例题，历年好题精选等内容，欢迎下载使用。
www.ks5u.com第55炼 数列中的不等关系一、基础知识：1、在数列中涉及到的不等关系通常与数列的最值有关，而要求的数列中的最值项，要依靠数列的单调性，所以判断数列的单调性往往是此类问题的入手点2、如何判断数列的单调性：（1）函数角度：从通项公式入手，将其视为关于的函数，然后通过函数的单调性来判断数列的单调性。由于 ，所以如果需要用到导数，首先要构造一个与通项公式形式相同，但定义域为 的函数，得到函数的单调性后再结合得到数列的单调性（2）相邻项比较：在通项公式不便于直接分析单调性时，可考虑进行相邻项的比较得出数列的单调性，通常的手段就是作差（与0比较，从而转化为判断符号问题）或作商（与1比较，但要求是正项数列）3、用数列的眼光去看待有特征的一列数：在解数列题目时，不要狭隘的认为只有题目中的是数列，实质上只要是有规律的一排数，都可以视为数列，都可以运用数列的知识来进行处理。比如：含的表达式就可以看作是一个数列的通项公式；某数列的前项和也可看做数列等等。4、对于某数列的前项和，在判断其单调性时可以考虑从解析式出发，用函数的观点解决。也可以考虑相邻项比较。在相邻项比较的过程中可发现：，所以的增减由所加项的符号确定。进而把问题转化成为判断的符号问题二、典型例题例1：已知数列，前项和满足 （1）求的通项公式    （2）设，若数列是单调递减数列，求实数的取值范围  解：（1）    时， 当时，符合上式 （2）思路：由（1）可得：，由已知为单调递减数列可得对均成立，所以代入通项公式得到关于的不等式，即只需，构造函数或者数列求出的最大值即可解：是递减数列  ，即 只需① 构造函数：设 则        所以在单调递增，在单调递减  时， 即    ② 构造数列：设数列的通项公式          时，，即当时， 所以的最大项为 例2：已知等差数列中，，记数列的前项和为，若，对任意的恒成立，则整数的最小值是（    ）A.                 B.              C.               D. 思路：若恒成立，，要找，则需先确定的通项公式得到：，所以，发现无法直接求和，很难变为简单的表达式，所以考虑将视为一个数列，通过相邻项比较寻找其单调性：，进而单调递减，，所以，从而 答案：B例3：已知数列满足，若为等比数列，且（1）求（2）设，记数列的前项和为① 求② 求正整数，使得对于，均有解：（1）      或（舍）（2）①      ② 思路：实质是求取到最大值的项，考虑分析的单调性，从解析式上很难通过函数的单调性判断，从而考虑相邻项比较。对于而言，的增减受符号的影响，所以将问题转化为判断的符号。可估计出当取得值较大时，会由正项变为负项。所以只要寻找到正负的分界点即可解：当时，可验证，从而可得设，则当时，递减时，   时，均有例4：已知数列的前项和为且，数列满足：，，其前项和为（1）求（2）令，记的前项和为，对，均有，求的最小值解：（1）为公差是的等差数列  时，符合上式      为等差数列设前项和为       （2）思路：依题意可得：，可求出，从而，若最小，则应最接近的最大最小值（或是临界值），所以问题转化成为求的范围，可分析其单调性。单调递增。所以最小值为，而当时，，所以无限接近，故的取值范围为中的离散点，从而求出的最小值解：设，可知递增，当时，  若最小，则   例5、数列的前项和，数列满足 （1）求数列的通项公式（2）求证：当时，数列为等比数列（3）在（2）的条件下，设数列的前项和为，若数列中只有最小，求的取值范围解：（1） 符合上式 （2）考虑即   数列为等比数列（3）思路：由（2）可求得通项公式，但不知其单调性，但可以先考虑必要条件以缩小的取值范围。若要最小，则最起码要比小，从而先求出满足的必要条件（也许最后结果是其子集），在这个范围内可判定为递增数列，从而能保证最小由（2）可得：是公比为的等比数列 若要最小，则必然要即 则，所以为递增数列，符合最小的条件所以小炼有话说：在求参数范围时如果不能一次准确列出参数所满足的条件，可先写出其必要条件适当缩小其取值范围，往往会给解题带来新的突破口例6：（2014，文登市二模）各项均为正数的数列 ，其前项和为，满足 ，且 （1）求数列的通项公式（2）若，令，设数列的前项和为，试比较与的大小解：（1） （舍）或是公比为2的等比数列，解得： （2）思路：由（1）可得，进而可求出，比较大小只需两式作差，再进行化简通分可得。利用函数或构造数列判断出的符号即可解：   设   ，可得 为减函数  例7：（2014，湖南模拟）已知各项都为正数的数列的前项和为，且对任意的，都有（其中，且为常数），记数列的前项和为 （1） 求数列的通项公式及（2）当时，将数列的前项抽去其中一项后，剩下三项按原来的顺序恰为等比数列的前项，记的前项和为 ，若存在，使得对任意，总有恒成立，求实数的取值范围解：（1）  ①        ②①②可得：    即为公差是的等差数列在令得：解得：      （2）思路：本小问实质是在数列背景下的多元恒成立问题，先求的表达式。由已知可得：时，，要解决，首先要解出等比数列的通项公式。时，，进而 显然抽去的应为，所以，得到， ，所以要处理的恒成立不等式为：。 再利用最值逐步消元即可解：时，，进而成公比为的等比数列，即的公比为，且   而由（1），当时，，所以恒成立的不等式为：，所以设 可得为递增函数 所以对任意的均成立即设   为减函数 小炼有话说：本题在处理恒成立问题时，两个阶段对变量量词的不同导致取最大还是最小值要明确区分。第一阶段是存在，也就是说只要有满足不等式即可，所以只要最小值比右边小，就意味着已经存在这样的；第二阶段是对任意的，不等式均要成立，所以只要最大值满足不等式，剩下的函数值也必然能满足不等式。例8：已知数列的前项和，数列满足 （1）求证：数列是等差数列，并求数列的通项公式  （2）设数列满足（为非零整数，），问是否存在整数，使得对任意，都有    解：（1） 即是公差为1的等差数列  在令得：      （2）思路：由（1）可得：，所以等同于，化简可得： ，而的奇偶将决定的符号，所以要进行分类讨论解：由（1）可得：则等价于： 当为奇数时，恒成立不等式为：所以只需当为偶数时，恒成立不等式为：所以只需    例9：已知数列前项和为，且 （1）求的通项公式    （2）设，若集合恰有个元素，则实数的取值范围   解：（1） （2）思路：由（1）所得通项公式可利用错位相减法求 ，进而得到，要读懂集合恰有4个元素的含义，根据描述的特点可知：集合中的元素应该为从大到小排前4项的序数，所以只需判断出的单调性，并结合单调性选出较大的前4项，便可确定的取值。解：  两式相减可得： 下面考虑的单调性        时，，即时，，所以 而 从大到小排的前4项为：   例10：（2015，天元区校级模拟）已知数列满足 （1）当时，求数列的前项和 （2）若对任意，都有成立，求的取值范围解：（1）  ①   ②①②可得： 中奇数项成等差数列，偶数项成等差数列，公差均为4当时， 当为奇数时， 所以当为偶数时       为奇数时 （2）思路：考虑将不等式转化为的不等式，由（1）可得的奇数项，偶数项各为等差数列，所以只要通过分类讨论确定的奇偶，即可把均用表示，再求出范围即可解：由（1）可得：的奇数项，偶数项各为等差数列，且公差为4当为奇数时， 化简后可得： 所以只需设    解得：或当为偶数时，同理：， 化简可得：即设可得：综上所述：或三、历年好题精选1、已知数列的前项和为，且（1）若，求数列的前项和（2）若，求证：数列是等比数列，并求其通项公式（3）记，若对任意的恒成立，求实数的最大值 2、已知数列是首项的等比数列，其前项和中成等差数列（1）求数列的通项公式（2）设，若，求证： 3、已知数列满足：，且（1）证明：数列为等比数列（2）求数列的通项公式（3）设（为非零整数），试确定的值，使得对任意，都有成立4、已知数列中，（为非零常数），其前项和满足（1）求数列的通项公式（2）若，且，求的值（3）是否存在实数，使得对任意正整数，数列中满足的最大项恰为第项？若存在，分别求出的取值范围；若不存在，请说明理由5、（2016，无锡联考）数列的前项和为，且对一切正整数都有．（1）求证：（2）求数列的通项公式（3）是否存在实数，使得不等式对一切正整数都成立？若存在，求出的取值范围；若不存在，请说明理由6、已知函数，数列满足（1）求的通项公式（2）令，，若对一切成立，求最小正整数7、（2016，贵阳一中四月考）已知数列的前项和为，，且，数列满足，对任意，都有（1）求数列的通项公式（2）令，若对任意的，不等式恒成立，试求实数的取值范围8、设数列为数列的前项和，且（1）求的通项公式（2）设，数列的前项和，若存在整数，使得对任意的都有成立，求的最大值           习题答案：1、解析：（1）（2）由可知，代入可得：时，代入可得：，即是公比为的等比数列在中，令可得：（3）可知为递减数列    为递增数列即的最大值为2、解析：（1）成等差数列（2）由（1）可得：    为递增数列综上所述：3、解：（1）             是公比为的等比数列（2）当时，，即当时，                    是公差为的等差数列即（3）由（2）可得：   恒成立不等式为：当为奇数时，当为偶数时，    4、解析：（1）由已知令，则，所以   当时，验证可知符合通项公式（2）可得    （3）由可得若，则，不符题意，舍去若，则的最大项恰为第项因为该不等式对任意均成立解得：5、解析：（1）    即（2）由（1）可知，两式相减可得：中奇数项，偶数项分别成公差是4的等差数列中令令可得：综上所述可得：（3）恒成立的不等式为：                设，由可知为递减数列解得：6、解析：（1）由已知可得：为首项是1，公差是的等差数列（2）当时，可验证当时，满足上式所以对一切均成立最小正整数为7、解析：（1）         可得：，验证时，符合上式由可知为等比数列   （2）故恒成立不等式为：化简可得：。所以只需设8、解析：（1）         是公差为1的等差数列在令得： （2）由（1）可得： 设                             为递增数列       即的最大值为