10. (1)假设有两个不同的点(
,
),(
,
)对应同一函数,即
与
相同,
即
对一切实数x均成立。
特别令x=0,得a=c;令
,得b=d这与(a,b),(c,d)是两个不同点矛盾,假设不成立.
故不存在两个不同点对应同函数。
(2)当
时,可得常数a0,b0,使


。
由于
为常数,设
是常数.
从而
。
(3)设
,由此得
(
,
)
在映射F下,
的原象是(m,n),则M1的原象是

消去t得
,即在映射F下,M1的原象
是以原点为圆心,
为半径的圆.
第二讲
数列
陕西特级教师 安振平
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高考风向标
数列的概念.等差数列及其通项公式、前n项和公式;等比数列及其通项公式、前n项和公式.数学归纳法及其应用.通项与前n项和之间的关系是高考常考的热点内容,递推数列在各地的高考中闪亮登场.
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典型题选讲
例1 若数列{an}满足
若
,则
的值为 ( )
A.
B.
C.
D.
讲解 逐步计算,可得
,


这说明数列{an}是周期数列,
而
, 所以
.应选B.
点评 分段数列问题是一种新问题,又涉及到周期数列,显示了以能力立意,题活而不难的特色.
例2 在等比数列{an}中,前n项和为Sn,若Sm,Sm+2,Sm+1成等差数列,则am, am+2,
am+1成等差数列.
(1)写出这个命题的逆命题;
(2)判断逆命题是否为真,并给出证明.
讲解 (1)逆命题:在等比数列{an}中,前n项和为Sn,若am, am+2, am+1成等差数列,则 Sm,Sm+2,Sm+1成等差数列.
(2)设{an}的首项为a1,公比为q
由已知得2am+2= am
+ am+1
∴2a1qm+1=a1
+a1qm
∵a1≠0 q≠0 ,
∴2q2-q-1=0 ,
∴q=1或q=-
.
当q=1时,
∵Sm=ma1, Sm+2= (m+2)a1,Sm+1= (m+1)a1,
∴Sm+Sm+1≠2 Sm+2,
∴Sm,Sm+2,Sm+1不成等差数列.
当q=-
时,
2 Sm+2=
,
∴Sm+Sm+1=2 Sm+2
,
∴Sm,Sm+2,Sm+1成等差数列.
综上得:当公比q=1时,逆命题为假;
当公比q≠1时,逆命题为真.
点评 对公比进行分类是本题解题的要害所在,问题好在分类,活在逆命题亦假亦真二者兼顾,可谓是一道以知识呈现、能力立意的新颖试题.
例3 设数列{an}前n的项和为 Sn,且
其中m为常数,
(1)求证:{an}是等比数列;
(2)若数列{an}的公比满足q=f(m)且
,为等差数列,并求
.
讲解(1)由
,得

两式相减,得


是等比数列.

点评 为了求数列
的通项,用取"倒数"的技巧,得出数列
的递推公式,从而将其转化为等差数列的问题.
例4 设数列
的前n项和为Sn,若
是首项为S1各项均为正数且公比为q的等比数列.
(1)求数列
的通项公式
(用S1和q表示);
(2)试比较
的大小,并证明你的结论.
讲解 (1)∵
是各项均为正数的等比数列,
∴
.
当n=1时,a1=S1;
当
.
∴
(2)当n=1时,

∴
.


∵
①当q=1时,
②当

③当

综上以上,我们可知:当n=1时,
.当
若
若
点评 数列与比较大小的综合是高考命题的一个老话题,我们可以找到较好的高考真题.本题求解当中用到
与
之间的关系式:

例5 已知数列
满足
>0,且对一切n∈N*,有
,
(1) 求证:对一切n∈N*,有
;
(2) 求数列
的通项公式;
(3) 求证:
.
讲解 (1) 由
①
得
②
②-①得
=(Sn+1+Sn)(Sn+1-Sn)=(2
Sn+an+1) an+1
∵ an+1 >0,
∴
.
(2)
由
,得
(n≥2),
两式相减,得
(an+1+ an)(
an+1 - an)= an+1+
an,
∵an+1+ an >0,
∴an+1 - an =1.(n≥2)
当n=1,2时易得,a1=1,a2=2,∴an+1 - an =1(n≥1) .
从而{ an}是等差数列,其首项为a1=1,公差d=1,故an=n .
(3) 


点评 关于数列不等式的证明,常用的技巧是放缩法,而放缩应特别注意其适度性,不可过大,也不可过小.
例6 如图,一粒子在区域
上运动,在第一秒内它从原点运动到点
,接着按图中箭头所示方向在x轴、y轴及其平行方向上运动,且每秒移动一个单位长度.
(1)设粒子从原点到达点
时,所经过的时间分别为
,试写出
的通相公式;
(2)求粒子从原点运动到点
时所需的时间;
(3)粒子从原点开始运动,求经过2004秒后,它所处的坐标.
讲解 (1) 由图形可设
,当粒子从原点到达
时,明显有



… …

∴
=
,
.
,
.
,
,
即
.
(2)有图形知,粒子从原点运动到点
时所需的时间是到达点
所经过得时间
再加(44-16)=28秒,所以
秒.
(3)由
2004,解得
,取最大得n=44,
经计算,得
=1980<2004,从而粒子从原点开始运动,经过1980秒后到达点
,再向左运行24秒所到达的点的坐标为(20,44).
点评 从起始项入手,逐步展开解题思维.由特殊到一般,探索出数列的递推关系式,这是解答数列问题一般方法,也是历年高考命题的热点所在.
例7 已知数列
的前
项和
满足
.
(1)写出数列
的前三项
;
(2)求数列
的通项公式;
(3)证明:对任意的整数
,有
.
讲解 (1)为了计算前三项
的值,只要在递推式
中,对
取特殊值
,就可以消除解题目标与题设条件之间的差异.
由
由
由
(2)为了求出通项公式,应先消除条件式中的
.事实上
当
时,有
即有 
从而 

……

接下来,逐步迭代就有


经验证a1也满足上式,故知 
其实,将关系式
和课本习题
作联系,容易想到:这种差异的消除,只要对
的两边同除以
,便得
.
令
就有
,
于是
,
这说明数列
是等比数列,公比
首项
,从而,得
,
即
,
故有
(3)由通项公式得
当
且n为奇数时, 

当
为偶数时,


当
为奇数时,
为偶数,可以转化为上面的情景

故任意整数m>4,有
点评 本小题2004年全国(旧教材版)高考理科压轴试题.主要考查数列的通项公式,等比数列的前n项和以及不等式的证明.考查灵活运用数学知识分析问题和解决问题的能力.当中的第2小题,显然与课本上的问题
有着相同的本质.而第3小题又有着明显的高等数学的背景,体现了知识与技能的交汇,方法与能力的提升,显示了较强的选拔功能.
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针对性演练
1 某人要买房,随着楼层的升高,上下楼耗费的精力增多,因此不满意度升高,当住第n层楼时,上下楼造成的不满意度为n,但高处空气清新,嘈杂音较小,环境较为安静,因此随楼层升高环境不满意度降低,设住第n层楼时,环境不满意度为
,则此人应选( )
(A) 1楼
(B) 2楼 (C) 3楼
(D) 4楼