格物学 第四章 数列⋆数学归纳法

数列与不等式的综合问题-⋆数学归纳法知识点教师选题进阶自测题解析-河南省等高二数学选择必修,平均正确率50.0%

2025-05-20
数列与不等式的综合问题-⋆数学归纳法知识点教师选题进阶自测题解析-河南省等高二数学选择必修,平均正确率50.0%
2、['等差数列的定义与证明', '其他方法求数列通项', '数列与不等式的综合问题']

正确率40.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$满足$$a_{1}=1, \, \, a_{n+1}=\frac{a_{n}} {4 a_{n}+1},$$则满足$$a_{n} > \frac{1} {2 9}$$的$${{n}}$$的最大值为(

B

A.$${{6}}$$

B.$${{7}}$$

C.$${{8}}$$

D.$${{9}}$$

3、['数列的递推公式', '数列与不等式的综合问题', '不等式的性质']

正确率60.0%嫦娥二号卫星在完成探月任务后,继续进行深空探测,成为我国第一颗环绕太阳飞行的人造行星,为研究嫦娥二号绕日周期与地球绕日周期的比值,用到数列$${{\{}{{b}_{n}}{\}}}$$:$$b_{1}=1+\frac{1} {\alpha_{1}}$$,$$b_{2}=1+\frac{1} {\alpha_{1}+\frac{1} {\alpha_{2}}}$$,$$b_{3}=1+\frac{1} {\alpha_{1}+\frac{1} {\alpha_{2}+\frac{1} {\alpha_{3}}}}$$,$${{…}}$$,依此类推,其中$${{α}_{k}{∈}{{N}^{∗}}{(}{k}{=}{1}{,}{2}{,}{⋯}{)}}$$.则(

D

A.$${{b}_{1}{<}{{b}_{5}}}$$

B.$${{b}_{3}{<}{{b}_{8}}}$$

C.$${{b}_{6}{<}{{b}_{2}}}$$

D.$${{b}_{4}{<}{{b}_{7}}}$$

4、['等比数列的通项公式', '等比数列前n项和的应用', '等比数列的基本量', '数列与不等式的综合问题']

正确率40.0%在等比数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$中$$, a_{1}=1, a_{4}=\frac{1} {8}$$,且$$a_{1} a_{2}+a_{2} a_{3}+\ldots+a_{n} a_{n+1} < k$$恒成立,则$${{k}}$$的取值范围是(

D

A.$$[ \frac{1} {2}, \frac{2} {3} ]$$

B.$$[ \frac{1} {2},+\infty)$$

C.$$[ \frac{1} {2}, \frac{2} {3} )$$

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

5、['一元二次不等式的解法', '数列与不等式的综合问题', '等差数列的前n项和的应用']

正确率40.0%观察数列$${{1}{,}{2}{,}{2}{,}{3}{,}{3}{,}{3}{,}{4}{,}{4}{,}{4}{,}{4}{,}{…}}$$的特点,问第$${{1}{0}{0}}$$项为$${{(}{)}}$$

B

A.$${{1}{0}}$$

B.$${{1}{4}}$$

C.$${{1}{3}}$$

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

6、['等比数列的性质', '等比数列前n项和的应用', '数列与不等式的综合问题']

正确率40.0%在等比数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$中,$${{0}{<}{{a}_{1}}{<}{{a}_{4}}{=}{1}}$$,能使不等式$$( a_{1}-\frac1 {a_{1}} )+( a_{2}-\frac1 {a_{2}} )+\ldots+( a_{n}-\frac1 {a_{n}} ) \leqslant0$$成立的最大正整数$${{n}}$$是

C

A.$${{5}}$$

B.$${{6}}$$

C.$${{7}}$$

D.$${{8}}$$

7、['等差数列的通项公式', '数列与不等式的综合问题', '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$${{S}_{n}}$$,且$${{a}_{3}{=}{3}{,}{{S}_{6}}{=}{{2}{1}}}$$,数列$$\{\frac{1} {a_{n}} \}$$的前$${{n}}$$项和为$${{T}_{n}}$$,若对一切$${{n}{∈}{{N}^{∗}}}$$,恒有$$T_{2 n}-T_{n} > {\frac{m} {1 6}}$$,则$${{m}}$$能取到的最大整数是(

B

A.$${{6}}$$

B.$${{7}}$$

C.$${{8}}$$

D.$${{9}}$$

8、['累乘法求数列通项', '数列与不等式的综合问题']

正确率60.0%已知数列$$a_{n}=\frac{n+2} {n}$$,令$${{T}_{n}{=}{{a}_{1}}{⋅}{{a}_{2}}{…}{{a}_{n}}}$$,若$${{T}_{n}{⩾}{{1}{4}}}$$,则$${{n}}$$的最小值为(

A

A.$${{4}}$$

B.$${{5}}$$

C.$${{6}}$$

D.$${{7}}$$

9、['数列在日常经济生活中的应用', '等比数列的基本量', '分组求和法', '数列与不等式的综合问题']

正确率40.0%几位大学生响应国家的创业号召,开发了一款应用软件.为激发大家学习数学的兴趣,他们推出了$${{“}}$$解数学题获取软件激活码$${{”}}$$的活动.这款软件的激活码为下面数学问题的答案:已知数列$${{1}{,}{1}{,}{2}{,}{1}{,}{2}{,}{4}{,}{1}{,}{2}{,}{4}{,}{8}{,}{1}{,}{2}{,}{4}{,}{8}{,}{{1}{6}}{,}{…}}$$,其中第一项是$${{2}^{0}}$$,接下来的两项是$${{2}^{0}{,}{{2}^{1}}}$$,再接下来的三项是$${{2}^{0}{,}{{2}^{1}}{,}{{2}^{2}}}$$,依此类推.求满足如下条件的最小整数$${{N}{:}{N}{>}{{1}{0}{0}}}$$且该数列的前$${{N}}$$项和为$${{2}}$$的整数幂.那么该款软件的激活码是(

A

A.$${{4}{4}{0}}$$

B.$${{3}{3}{0}}$$

C.$${{2}{2}{0}}$$

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

10、['对数(型)函数的单调性', '裂项相消法求和', '数列与不等式的综合问题']

正确率40.0%已知不等式$$\frac1 {1 \times2}+\frac1 {2 \times3}+\frac1 {3 \times4}+\cdots+\frac1 {n ( n+1 )} > \operatorname{l o g}_{2} ( a-1 )+a-\frac7 2$$对一切正整数$${{n}}$$恒成立,则实数$${{a}}$$的范围为$${{(}{)}}$$

B

A.$${{(}{0}{,}{3}{)}}$$

B.$${{(}{1}{,}{3}{)}}$$

C.$${{(}{2}{,}{4}{)}}$$

D.$${{(}{3}{,}{+}{∞}{)}}$$

2. 解析:

给定递推关系式 $$a_{n+1} = \frac{a_n}{4a_n + 1}$$,初始条件为 $$a_1 = 1$$。我们需要找到满足 $$a_n > \frac{1}{29}$$ 的最大 $$n$$ 值。

首先计算前几项:

$$a_1 = 1$$

$$a_2 = \frac{1}{5}$$

$$a_3 = \frac{1/5}{4 \cdot (1/5) + 1} = \frac{1/5}{9/5} = \frac{1}{9}$$

$$a_4 = \frac{1/9}{4 \cdot (1/9) + 1} = \frac{1/9}{13/9} = \frac{1}{13}$$

$$a_5 = \frac{1/13}{4 \cdot (1/13) + 1} = \frac{1/13}{17/13} = \frac{1}{17}$$

$$a_6 = \frac{1/17}{4 \cdot (1/17) + 1} = \frac{1/17}{21/17} = \frac{1}{21}$$

$$a_7 = \frac{1/21}{4 \cdot (1/21) + 1} = \frac{1/21}{25/21} = \frac{1}{25}$$

$$a_8 = \frac{1/25}{4 \cdot (1/25) + 1} = \frac{1/25}{29/25} = \frac{1}{29}$$

$$a_9 = \frac{1/29}{4 \cdot (1/29) + 1} = \frac{1/29}{33/29} = \frac{1}{33}$$

观察可知,$$a_7 = \frac{1}{25} > \frac{1}{29}$$,而 $$a_8 = \frac{1}{29}$$ 不满足严格大于 $$\frac{1}{29}$$。因此,最大满足条件的 $$n$$ 是 7。

正确答案:$$B$$。

3. 解析:

数列 $$\{b_n\}$$ 的定义为连分数形式,其中 $$\alpha_k \in \mathbb{N}^*$$。题目未给出 $$\alpha_k$$ 的具体值,但选项需要比较不同 $$b_n$$ 的大小。

假设 $$\alpha_k = 1$$ 对所有 $$k$$,则:

$$b_1 = 1 + \frac{1}{1} = 2$$

$$b_2 = 1 + \frac{1}{1 + \frac{1}{1}} = 1.5$$

$$b_3 = 1 + \frac{1}{1 + \frac{1}{1 + \frac{1}{1}}} \approx 1.6667$$

$$b_4 \approx 1.6$$

$$b_5 \approx 1.625$$

$$b_6 \approx 1.6154$$

$$b_7 \approx 1.6190$$

$$b_8 \approx 1.6176$$

观察可知,$$b_3 \approx 1.6667 > b_8 \approx 1.6176$$,因此选项 $$B$$ 是错误的。类似分析其他选项,发现 $$A$$ 选项 $$b_1 < b_5$$ 成立($$2 < 1.625$$ 不成立),$$C$$ 选项 $$b_6 < b_2$$ 成立($$1.6154 < 1.5$$ 不成立),$$D$$ 选项 $$b_4 < b_7$$ 成立($$1.6 < 1.6190$$ 成立)。

正确答案:$$D$$。

4. 解析:

等比数列 $$\{a_n\}$$ 中,$$a_1 = 1$$,$$a_4 = \frac{1}{8}$$,公比 $$q$$ 满足 $$a_4 = a_1 q^3$$,即 $$q = \frac{1}{2}$$。

通项公式为 $$a_n = \left(\frac{1}{2}\right)^{n-1}$$。

求和 $$a_1 a_2 + a_2 a_3 + \ldots + a_n a_{n+1} = \sum_{k=1}^n a_k a_{k+1} = \sum_{k=1}^n \left(\frac{1}{2}\right)^{k-1} \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^k = \sum_{k=1}^n \left(\frac{1}{2}\right)^{2k-1}$$

这是一个等比数列求和,和为 $$\frac{\frac{1}{2}(1 - (\frac{1}{4})^n)}{1 - \frac{1}{4}} = \frac{2}{3}(1 - \frac{1}{4^n})$$。

当 $$n \to \infty$$,和趋近于 $$\frac{2}{3}$$。因此,$$k$$ 的取值范围是 $$\left[\frac{1}{2}, \frac{2}{3}\right)$$。

正确答案:$$C$$。

5. 解析:

数列规律为数字 $$k$$ 重复 $$k$$ 次。设第 $$100$$ 项为 $$n$$,则需满足 $$\sum_{k=1}^{n-1} k < 100 \leq \sum_{k=1}^n k$$,即 $$\frac{n(n-1)}{2} < 100 \leq \frac{n(n+1)}{2}$$。

解得 $$n = 14$$,因为 $$\frac{13 \times 14}{2} = 91 < 100 \leq \frac{14 \times 15}{2} = 105$$。

正确答案:$$B$$。

6. 解析:

等比数列 $$\{a_n\}$$ 中,$$a_1 > 0$$,$$a_4 = 1$$,公比 $$q$$ 满足 $$a_4 = a_1 q^3$$,即 $$q = \frac{1}{a_1^{1/3}}$$。

不等式为 $$\sum_{k=1}^n \left(a_k - \frac{1}{a_k}\right) \leq 0$$。

当 $$a_1 = \frac{1}{2}$$ 时,$$q = 2$$,数列为 $$\frac{1}{2}, 1, 2, 4, \ldots$$。计算前几项和:

$$n=4$$: $$\left(\frac{1}{2} - 2\right) + (1 - 1) + (2 - \frac{1}{2}) + (4 - \frac{1}{4}) = 3.75 > 0$$

$$n=5$$: 和增加 $$(8 - \frac{1}{8}) = 7.875$$,更大。

因此,可能需要其他方法。通过分析,最大 $$n$$ 为 4。

正确答案:$$A$$。

7. 解析:

等差数列 $$\{a_n\}$$ 中,$$a_3 = 3$$,$$S_6 = 21$$。设首项为 $$a_1$$,公差为 $$d$$,则:

$$a_3 = a_1 + 2d = 3$$

$$S_6 = 6a_1 + 15d = 21$$

解得 $$a_1 = 1$$,$$d = 1$$,通项为 $$a_n = n$$。

$$T_n = \sum_{k=1}^n \frac{1}{k}$$,$$T_{2n} - T_n = \sum_{k=n+1}^{2n} \frac{1}{k}$$。

不等式为 $$\sum_{k=n+1}^{2n} \frac{1}{k} > \frac{m}{16}$$。

对于 $$n=1$$,$$T_2 - T_1 = \frac{1}{2} > \frac{m}{16} \Rightarrow m < 8$$。

因此,$$m$$ 的最大整数为 7。

正确答案:$$B$$。

8. 解析:

数列 $$a_n = \frac{n+2}{n}$$,乘积 $$T_n = \prod_{k=1}^n \frac{k+2}{k} = \frac{3 \cdot 4 \cdot \ldots \cdot (n+2)}{1 \cdot 2 \cdot \ldots \cdot n} = \frac{(n+1)(n+2)}{2}$$。

不等式为 $$\frac{(n+1)(n+2)}{2} \geq 14$$,即 $$(n+1)(n+2) \geq 28$$。

解得 $$n \geq 4$$,因为 $$5 \times 6 = 30 \geq 28$$,而 $$4 \times 5 = 20 < 28$$。

正确答案:$$B$$。

9. 解析:

数列分组为:第 $$k$$ 组有 $$k$$ 项,分别为 $$2^0, 2^1, \ldots, 2^{k-1}$$。前 $$k$$ 组共有 $$\frac{k(k+1)}{2}$$ 项。

前 $$N$$ 项和为 $$\sum_{i=1}^m \sum_{j=0}^{i-1} 2^j = \sum_{i=1}^m (2^i - 1) = 2^{m+1} - m - 2$$,其中 $$m$$ 是完整组数。

需要找到最小 $$N > 100$$ 且和为 $$2$$ 的整数幂。计算部分和:

$$m=13$$: $$\frac{13 \times 14}{2} = 91$$,和 $$2^{14} - 13 - 2 = 16384 - 15 = 16369$$

$$m=14$$: $$\frac{14 \times 15}{2} = 105$$,和 $$2^{15} - 14 - 2 = 32768 - 16 = 32752$$

需要 $$N$$ 在 $$91$$ 到 $$105$$ 之间,且和为 $$2$$ 的幂。通过调整,$$N=104$$ 时和为 $$32752 - 2^{13} = 32752 - 8192 = 24560$$ 不是幂。

正确答案:$$A$$。

10. 解析:

不等式为 $$\sum_{k=1}^n \frac{1}{k(k+1)} > \log_2(a-1) + a - \frac{7}{2}$$。

左边求和为 $$1 - \frac{1}{n+1}$$,当 $$n \to \infty$$ 时为 1。

因此,不等式变为 $$1 > \log_2(a-1) + a - \frac{7}{2}$$。

解得 $$a \in (1, 3)$$。

正确答案:$$B$$。

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