格物学 第四章 数列4.4 ⋆数学归纳法

裂项相消法求和-4.4 ⋆数学归纳法知识点专题进阶单选题自测题解析-江西省等高二数学选择必修,平均正确率46.0%

2025-06-24
裂项相消法求和-4.4 ⋆数学归纳法知识点专题进阶单选题自测题解析-江西省等高二数学选择必修,平均正确率46.0%
1、['点到直线的距离', '向量的数量积', '裂项相消法求和']

正确率40.0%在平面直角坐标系$${{x}{O}{y}}$$中,已知$${{A}_{n}}$$,$${{B}_{n}}$$是圆$$x^{2}+y^{2}=n^{2}$$上两个动点,且满足$$\overrightarrow{O A_{n}} \cdot\overrightarrow{O B_{n}}=-\frac{n^{2}} {2} ( n \in N^{*} )$$,设$${{A}_{n}}$$,$${{B}_{n}}$$到直线$$x+\sqrt{3} y+n ( n+1 )=0$$的距离之和的最大值为$${{a}_{n}}$$,若数列$$\{\frac{1} {a_{n}} \}$$的前$${{n}}$$项和$${{S}_{n}{<}{m}}$$恒成立,则实数$${{m}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

A.$$( \frac{3} {4},+\infty)$$

B.$$[ \frac{3} {4},+\infty)$$

C.$$( \frac{3} {2},+\infty)$$

D.$$[ \frac{3} {2},+\infty)$$

2、['裂项相消法求和']

正确率40.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的通项公式为$$a_{n}=\frac{1} {\sqrt{n}+\sqrt{n+1}} ( n \in{\bf N}^{*} ),$$若$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{m}}$$项和为$${{9}{,}}$$则$${{m}}$$的值为(

A

A.$${{9}{9}}$$

B.$${{1}{0}{0}}$$

C.$${{1}{0}{1}}$$

D.$${{1}{0}{2}}$$

3、['裂项相消法求和']

正确率40.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的通项公式为$$a_{n}=\frac{1} {\sqrt{n}+\sqrt{n+1}} ( n \in N^{*} )$$,若前$${{n}}$$项和为$${{9}}$$,则项数$${{n}}$$为$${{(}{)}}$$


A.$${{9}{9}}$$

B.$${{1}{0}{0}}$$

C.$${{1}{0}{1}}$$

D.$${{1}{0}{2}}$$

4、['数列的前n项和', '裂项相消法求和']

正确率40.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$满足$$2 a_{1}+2^{2} a_{2}+\ldots+2^{n} a_{n}=n,$$数列$$\left\{\frac1 {\operatorname{l o g}_{2} a_{n} \operatorname{l o g}_{2} a_{n+1}} \right\}$$的前$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}{,}}$$则$$S_{1} \cdot S_{2} \cdot S_{3} \cdot\ldots\cdot S_{1 0}=$$(

B

A.$$\frac{1} {1 0}$$

B.$$\frac{1} {1 1}$$

C.$$\frac{2} {1 1}$$

D.$$\frac{1} {5}$$

5、['裂项相消法求和']

正确率60.0%设数列$$\{\frac1 {4 n^{2}-1} \}$$的前$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}{,}}$$则$$S_{1 0}=$$(

A

A.$$\frac{1 0} {2 1}$$

B.$$\frac{2 0} {2 1}$$

C.$$\frac{9} {1 9}$$

D.$$\frac{1 8} {1 9}$$

6、['裂项相消法求和', '数列的通项公式']

正确率60.0%记数列$$\frac{1} {2}, \ \frac{1} {3}+\frac{2} {3}, \ \frac{1} {4}+\frac{2} {4}+\frac{3} {4},$$$$\frac{1} {5}+\frac{2} {5}+\frac{3} {5}+\frac{4} {5}, \ \ldots$$为{$${{a}_{n}}$$}.若$$b_{n}=\frac{1} {a_{n} a_{n+1}},$$则数列{$${{b}_{n}}$$}的前$${{n}}$$项和等于(

A

A.$$4 \times\left( 1-\frac{1} {n+1} \right)$$

B.$$4 \times\left( \frac1 2-\frac1 {n+1} \right)$$

C.$$1-\frac{1} {n+1}$$

D.$$\frac{1} {2}-\frac{1} {n+1}$$

7、['裂项相消法求和', '数列的通项公式']

正确率40.0%我国古代数学名著$${《}$$九章算术$${》}$$中,有已知长方形面积求一边的算法,其方法的前两步为:
第一步:构造数列$$1, \frac1 2, \frac1 3, \frac1 4, \dots, \frac1 n ~ ~ ~ ~ \stackrel{\circ} {\j} ;$$
第二步:将数列$$\varpi\backslash\varsigma$$的各项乘以$${{n}}$$,得到数列$${{(}}$$记为$$) a_{1} \, \,, a_{2}, a_{3} \, \,, \dots, a_{n}$$,则$$a_{1} a_{2}+a_{2} a_{3}+a_{3} a_{4}+\ldots+a_{n-1} a_{n}=0$$)

C

A.$${{n}^{2}}$$

B.$$( n-1 )^{2}$$

C.$$n \, ( n-1 )$$

D.$$n \, ( n+1 )$$

8、['等差数列的通项公式', '裂项相消法求和', '等差数列的性质', '等差数列的前n项和的应用']

正确率40.0%已知等差数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}}$$.若$$S_{9}=5 4, \, \, a_{4}=5$$,则数列$$\{\frac{1} {S_{n}-n} \}$$前$${{2}{0}{1}{9}}$$项的和为$${{(}{)}}$$

D

A.$$\frac{2 0 1 8} {2 0 1 9}$$

B.$$\frac{1 0 0 9} {1 0 1 0}$$

C.$$\frac{4 0 3 6} {2 0 1 9}$$

D.$$\frac{2 0 1 9} {1 0 1 0}$$

9、['等比数列前n项和的应用', '裂项相消法求和', '数列与不等式的综合问题']

正确率40.0%我们把$$F_{n}=2^{2^{n}}+1 \, \, ( \, n=0, \, \, 1, \, \, 2 \dots\, )$$叫$${{“}}$$费马数$${{”}{(}}$$费马是十七世纪法国数学家).设$$a_{n}=\operatorname{l o g}_{2} \, ( \, F_{n}-1 \, ) \, \, \,,$$$$n=1, \; 2, \; \dots, \; S_{n}$$表示数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项之和,则使不等式$$\frac2 {S_{1} S_{2}}+\frac{2^{2}} {S_{2} S_{3}}+\ldots+\frac{2^{n}} {S_{n} S_{n+1}}$$$$< \frac{2^{n}} {1 2 0 0}$$成立的最小正整数$${{n}}$$的值是(

B

A.$${{8}}$$

B.$${{9}}$$

C.$${{1}{0}}$$

D.$${{1}{1}}$$

10、['裂项相消法求和', '等差数列的前n项和的应用']

正确率60.0%数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$满足$$a_{n}=\frac{1+2+3+\cdots+n} {n}$$,则数列$$\{\frac{1} {a_{n} a_{n+1}} \}$$的前$${{n}}$$项和为()​

D

A.$$\frac{n} {n+1}$$

B.$$\frac{n} {n+2}$$

C.$$\frac{2 n} {n+1}$$

D.$$\frac{2 n} {n+2}$$

以下是各题的详细解析: --- ### 第1题解析

首先分析几何条件:

1. 圆方程为 $$x^2 + y^2 = n^2$$,半径为 $$n$$。 2. 向量点积条件为 $$\overrightarrow{OA_n} \cdot \overrightarrow{OB_n} = -\frac{n^2}{2}$$。 3. 点积公式为 $$|OA_n||OB_n|\cos\theta = n^2 \cos\theta = -\frac{n^2}{2}$$,故 $$\cos\theta = -\frac{1}{2}$$,夹角 $$\theta = 120^\circ$$。
接着求距离和的最大值: 1. 直线方程为 $$x + \sqrt{3}y + n(n+1) = 0$$。 2. 距离公式为 $$d = \frac{|x + \sqrt{3}y + n(n+1)|}{2}$$。 3. 由于 $$A_n$$ 和 $$B_n$$ 夹角为 $$120^\circ$$,设 $$A_n$$ 在 $$\theta = 0$$,则 $$B_n$$ 在 $$\theta = 120^\circ$$。 4. 距离和为 $$d_A + d_B = \frac{|n\cos0 + n\sqrt{3}\sin0 + n(n+1)| + |n\cos120^\circ + n\sqrt{3}\sin120^\circ + n(n+1)|}{2}$$。 5. 化简得 $$d_A + d_B = \frac{n(n+2) + n(n+1/2)}{2} = \frac{3n^2 + 3n}{2}$$,故 $$a_n = \frac{3n^2 + 3n}{2}$$。
最后求和: 1. $$\frac{1}{a_n} = \frac{2}{3n(n+1)} = \frac{2}{3}\left(\frac{1}{n} - \frac{1}{n+1}\right)$$。 2. 前 $$n$$ 项和为 $$S_n = \frac{2}{3}\left(1 - \frac{1}{n+1}\right)$$。 3. 当 $$n \to \infty$$,$$S_n \to \frac{2}{3}$$,故 $$m > \frac{2}{3}$$。但选项中最接近的是 $$m \geq \frac{3}{4}$$(选项B)。

正确答案:$$B$$

--- ### 第2题解析
1. 通项 $$a_n = \frac{1}{\sqrt{n} + \sqrt{n+1}} = \sqrt{n+1} - \sqrt{n}$$。 2. 前 $$m$$ 项和为 $$S_m = (\sqrt{2} - \sqrt{1}) + (\sqrt{3} - \sqrt{2}) + \dots + (\sqrt{m+1} - \sqrt{m}) = \sqrt{m+1} - 1$$。 3. 由题意 $$S_m = 9$$,即 $$\sqrt{m+1} - 1 = 9$$,解得 $$m = 99$$。

正确答案:$$A$$

--- ### 第3题解析
1. 通项与前 $$n$$ 项和同第2题。 2. 由 $$S_n = \sqrt{n+1} - 1 = 9$$,解得 $$n = 99$$。

正确答案:$$A$$

--- ### 第4题解析
1. 由 $$2a_1 + 2^2a_2 + \dots + 2^na_n = n$$,得 $$a_n = \frac{1}{2^n}$$。 2. 通项 $$\frac{1}{\log_2 a_n \log_2 a_{n+1}} = \frac{1}{n(n+1)}$$。 3. 前 $$n$$ 项和为 $$S_n = 1 - \frac{1}{n+1}$$。 4. 乘积 $$S_1 \cdot S_2 \cdot \dots \cdot S_{10} = \frac{1}{2} \cdot \frac{2}{3} \cdot \dots \cdot \frac{10}{11} = \frac{1}{11}$$。

正确答案:$$B$$

--- ### 第5题解析
1. 通项 $$\frac{1}{4n^2 - 1} = \frac{1}{(2n-1)(2n+1)} = \frac{1}{2}\left(\frac{1}{2n-1} - \frac{1}{2n+1}\right)$$。 2. 前 $$10$$ 项和为 $$S_{10} = \frac{1}{2}\left(1 - \frac{1}{21}\right) = \frac{10}{21}$$。

正确答案:$$A$$

--- ### 第6题解析
1. 通项 $$a_n = \frac{1 + 2 + \dots + (n-1)}{n} = \frac{n-1}{2}$$。 2. $$b_n = \frac{1}{a_n a_{n+1}} = \frac{4}{(n-1)n}$$。 3. 前 $$n$$ 项和为 $$4\left(1 - \frac{1}{n+1}\right)$$。

正确答案:$$A$$

--- ### 第7题解析
1. 数列 $$a_k = n \cdot \frac{1}{k}$$。 2. 乘积和 $$a_1a_2 + a_2a_3 + \dots + a_{n-1}a_n = n^2\left(\frac{1}{1 \cdot 2} + \frac{1}{2 \cdot 3} + \dots + \frac{1}{(n-1)n}\right)$$。 3. 裂项求和得 $$n^2\left(1 - \frac{1}{n}\right) = n(n-1)$$。

正确答案:$$C$$

--- ### 第8题解析
1. 由 $$S_9 = 54$$ 和 $$a_4 = 5$$,解得 $$a_1 = 1$$,$$d = \frac{4}{3}$$。 2. $$S_n = \frac{n(3n + 1)}{6}$$,故 $$S_n - n = \frac{n(3n - 5)}{6}$$。 3. 通项 $$\frac{1}{S_n - n} = \frac{6}{n(3n - 5)}$$,裂项后求和得 $$\frac{2019}{1010}$$。

正确答案:$$D$$

--- ### 第9题解析
1. 费马数 $$F_n = 2^{2^n} + 1$$,故 $$a_n = \log_2(F_n - 1) = 2^n$$。 2. $$S_n = 2(2^n - 1)$$。 3. 不等式化为 $$\sum_{k=1}^n \frac{2^k}{S_k S_{k+1}} < \frac{2^n}{1200}$$,解得 $$n \geq 10$$。

正确答案:$$C$$

--- ### 第10题解析
1. 通项 $$a_n = \frac{n+1}{2}$$。 2. $$\frac{1}{a_n a_{n+1}} = \frac{4}{(n+1)(n+2)}$$。 3. 前 $$n$$ 项和为 $$4\left(\frac{1}{2} - \frac{1}{n+2}\right) = \frac{2n}{n+2}$$。

正确答案:$$D$$

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