题目内容
(12分) 设数列的前项和为,对一切,点都在函数 的图象上. (1) 求数列的通项公式; (2) 将数列依次按1项、2项、3项、4项循环地分为(),(,),(,,),(,,,);(),(,),(,,),(,,,);(),…,分别计算各个括号内各数之和,设由这些和按原来括号的前后顺序构成的数列为,求的值;(3)设为数列的前项积,若不等式对一切都成立,求的取值范围.
(Ⅰ) (Ⅱ) ="2010 " (Ⅲ)
(Ⅰ)因为点在函数的图象上,故,
所以.令,得,所以;令,得,所以;令,得,所以.由此猜想:.
用数学归纳法证明如下:
① 当时,有上面的求解知,猜想成立.
② 假设时猜想成立,即成立,
则当时,注意到,
故,.
两式相减,得,所以.
由归纳假设得,,故.
这说明时,猜想也成立.由①②知,对一切,成立 .
另解:因为点在函数的图象上,
故,所以①.令,得,所以;
时 ②时①-②得
令,即与比较可得,解得.因此
又,所以,从而.
(Ⅱ)因为(),所以数列依次按1项、2项、3项、4项循环地分为(2),(4,6),(8,10,12),(14,16,18,20);(22),(24,26),(28,30,32),(34,36,38,40);(42),…. 每一次循环记为一组.由于每一个循环含有4个括号, 故 是第25组中第4个括号内各数之和.由分组规律知,由各组第4个括号中所有第1个数组成的数列是等差数列,且公差为20. 同理,由各组第4个括号中所有第2个数、所有第3个数、所有第4个数分别组成的数列也都是等差数列,且公差均为20. 故各组第4个括号中各数之和构成等差数列,且公差为80. 注意到第一组中第4个括号内各数之和是68,所以 .又=22,所以=2010.
(Ⅲ)因为,故,
所以.
又,
故对一切都成立,就是
对一切都成立.……………9分
设,则只需即可.
由于,
所以,故是单调递减,于是.
令即 ,解得,或.
综上所述,使得所给不等式对一切都成立的实数的取值范围是
所以.令,得,所以;令,得,所以;令,得,所以.由此猜想:.
用数学归纳法证明如下:
① 当时,有上面的求解知,猜想成立.
② 假设时猜想成立,即成立,
则当时,注意到,
故,.
两式相减,得,所以.
由归纳假设得,,故.
这说明时,猜想也成立.由①②知,对一切,成立 .
另解:因为点在函数的图象上,
故,所以①.令,得,所以;
时 ②时①-②得
令,即与比较可得,解得.因此
又,所以,从而.
(Ⅱ)因为(),所以数列依次按1项、2项、3项、4项循环地分为(2),(4,6),(8,10,12),(14,16,18,20);(22),(24,26),(28,30,32),(34,36,38,40);(42),…. 每一次循环记为一组.由于每一个循环含有4个括号, 故 是第25组中第4个括号内各数之和.由分组规律知,由各组第4个括号中所有第1个数组成的数列是等差数列,且公差为20. 同理,由各组第4个括号中所有第2个数、所有第3个数、所有第4个数分别组成的数列也都是等差数列,且公差均为20. 故各组第4个括号中各数之和构成等差数列,且公差为80. 注意到第一组中第4个括号内各数之和是68,所以 .又=22,所以=2010.
(Ⅲ)因为,故,
所以.
又,
故对一切都成立,就是
对一切都成立.……………9分
设,则只需即可.
由于,
所以,故是单调递减,于是.
令即 ,解得,或.
综上所述,使得所给不等式对一切都成立的实数的取值范围是
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