格物学 第四章 数列4.4 ⋆数学归纳法

数列与不等式的综合问题-4.4 ⋆数学归纳法知识点考前进阶自测题解析-贵州省等高二数学选择必修,平均正确率42.00000000000001%

2025-07-30
数列与不等式的综合问题-4.4 ⋆数学归纳法知识点考前进阶自测题解析-贵州省等高二数学选择必修,平均正确率42.00000000000001%
1、['数列与不等式的综合问题']

正确率40.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的通项公式为$$a_{n}=a n^{2}+n,$$若数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$满足$$a_{1} < ~ a_{2} < ~ a_{3} < ~ a_{4} < ~ a_{5},$$且$$a_{n} > a_{n+1}$$对任意的$${{n}{⩾}{8}}$$恒成立,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

A

A.$$\left(-\frac{1} {9}, ~-\frac{1} {1 7} \right)$$

B.$$\left(-\frac{1} {9}, ~-\frac{1} {1 6} \right)$$

C.$$\left(-\frac{1} {1 0}, ~-\frac{1} {1 6} \right)$$

D.$$\left(-\frac{1} {1 0}, ~-\frac{1} {1 7} \right)$$

2、['数列的递推公式', '数列的函数特征', '数列与不等式的综合问题']

正确率60.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$满足$$a_{1}=\frac{1} {2}, \, \, a_{n+1}=1-\frac{1} {a_{n}} ( n \in N^{*} )$$,则使$$a_{1}+a_{2}+\cdots+a_{k} < 1 0 0$$成立的最大正整数$${{k}}$$的值为$${{(}{)}}$$

C

A.$${{1}{9}{8}}$$

B.$${{1}{9}{9}}$$

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

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

3、['等差数列的通项公式', '等差数列的定义与证明', '数列的函数特征', '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19.999999999999996%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$是各项均不为$${{0}}$$的正项数列,$${{S}_{n}}$$为前$${{n}}$$项和,且满足$$2 \sqrt{S_{n}}=a_{n}+1, \, \, \, n \in N^{*}$$,若不等式$$\sqrt{S_{n}} \lambda\leqslant2 a_{n+1}+8 ~ ( \ y-1 )^{\frac{n} {2}}$$对任意的$${{n}{∈}{{N}^{∗}}}$$恒成立,求实数$${{λ}}$$的最大值为(

D

A.$${{−}{{2}{1}}}$$

B.$${{−}{{1}{5}}}$$

C.$${{−}{9}}$$

D.$${{−}{2}}$$

4、['不等式的解集与不等式组的解集', '导数中不等式恒成立与存在性问题', '数列的通项公式', '数列与不等式的综合问题']

正确率40.0%若数列$$\{a_{n} \}, ~ \{b_{n} \}$$的通项公式分别为$$a_{n}=(-1 )^{n+2 0 1 6} \cdot a, \, \, b_{n}=2-\underbrace{(-1 )^{n+2 0 1 7}}_{n}$$,且$${{a}_{n}{<}{{b}_{n}}}$$,对任意$${{n}{∈}{{N}^{∗}}}$$恒成立,则实数$${{a}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

C

A.$$[-2, 1 )$$

B.$$(-1, 1 )$$

C.$$(-1, 2 ]$$

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

5、['导数中不等式恒成立与存在性问题', '数列与不等式的综合问题']

正确率60.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的通项公式为$$a_{n}=2^{5-n}$$,数列$${{\{}{{b}_{n}}{\}}}$$的通项公式为$$b_{n}=n+k$$,设$$c_{n}=\left\{\begin{array} {c c} {} & {b_{n}, a_{n} \leqslant b_{n},} \\ {} & {a_{n}, a_{n} > b_{n},} \\ \end{array} \right.$$若在数列$${{\{}{{c}_{n}}{\}}}$$中,$${{c}_{5}{⩽}{{c}_{n}}}$$对任意$${{n}{∈}{{N}^{∗}}}$$恒成立,则实数$${{k}}$$的取值范围是       (

D

A.$${{k}{=}{−}{4}}$$

B.$$- 4 \leqslant k \leqslant-3$$

C.$$- 5 \leqslant k \leqslant-4$$

D.$$- 5 \leqslant k \leqslant-3$$

6、['等差数列的通项公式', '裂项相消法求和', '数列与不等式的综合问题']

正确率40.0%已知等差数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$中,$$a_{2}=3, \, \, a_{6}=7$$,设$$b_{n}=\frac{1} {a_{n} ( a_{n}-1 )}$$,则使$$b_{1}+b_{2}+\ldots+b_{n} \leqslant\frac{1 0 0} {1 0 1}$$成立的最大$${{n}}$$的值为(

C

A.$${{9}{8}}$$

B.$${{9}{9}}$$

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

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

7、['等比数列的通项公式', '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60.0%已知等比数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$中,$${{a}_{2}{=}{1}}$$,则其前$${{3}}$$项的和$${{S}_{3}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

D

A.$$(-\infty,-1 ]$$

B.$$(-\infty, 0 ) \cup( 1,+\infty)$$

C.$$[ 3,+\infty)$$

D.$$(-\infty,-1 ] \cup[ 3,+\infty)$$

8、['数列的函数特征', '等比数列的通项公式', '等比数列的性质', '数列与不等式的综合问题']

正确率19.999999999999996%等比数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$中,公比为$${{q}}$$,其前$${{n}}$$项积为$${{T}_{n}}$$,并且满足$$a_{1} > 1. \, \, \, a_{9 9} \cdot a_{1 0 0}-1 > 0, \, \, \, \frac{a_{9 9}-1} {a_{1 0 0}-1} < 0$$,则以下结论不正确的是(

C

A.$$0 < q < 1$$

B.$$a_{9 9} \cdot a_{1 0 1}-1 < 0$$

C.$$T_{1 0 0}$$的值是$${{T}_{n}}$$中最大的

D.使$${{T}_{n}{>}{1}}$$成立的最大自然数$${{n}}$$等于$${{1}{9}{8}}$$

9、['数列的递推公式', '裂项相消法求和', '数列与不等式的综合问题']

正确率40.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$满足$$a_{1}+\frac{1} {2} a_{2}+\frac{1} {3} a_{3}+\cdots+\frac{1} {n} a_{n}=n^{2}+n \, ( n \in N^{*} )$$,设数列$${{\{}{{b}_{n}}{\}}}$$满足:$$b_{n}=\frac{2 n+1} {a_{n} a_{n+1}}$$,数列$${{\{}{{b}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和为$${{T}_{n}}$$,若$$T_{n} < \frac{n} {n+1} \lambda( n \in N^{*} )$$恒成立,则实数$${{λ}}$$的取值范围为

D

A.$$[ \frac{1} {4},+\infty)$$

B.$$\left( \frac1 4,+\infty\right)$$

C.$$[ \frac{3} {8},+\infty)$$

D.$$\left( \frac{3} {8},+\infty\right)$$

10、['累加法求数列通项', '裂项相消法求和', '数列与不等式的综合问题']

正确率40.0%在数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$中,$$a_{1}=1, \, \, a_{n+1}=a_{n}+n+1$$设数列$$\{\frac{1} {a_{n}} \}$$的前$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}}$$,若$${{S}_{n}{<}{m}}$$,对一切正整数$${{n}}$$恒成立,则实数$${{m}}$$的取值范围为(

D

A.$$( 3,+\infty)$$

B.$$[ 3,+\infty)$$

C.$$( 2,+\infty)$$

D.$$[ 2,+\infty)$$

以下是各题的详细解析: --- ### 第1题

给定数列通项公式 $$a_n = a n^2 + n$$,需要满足以下条件:

1. 前五项递增:$$a_1 < a_2 < a_3 < a_4 < a_5$$ 代入通项公式得: $$a + 1 < 4a + 2 < 9a + 3 < 16a + 4 < 25a + 5$$ 解得:$$a > -\frac{1}{9}$$ 2. 从第8项开始递减:$$a_n > a_{n+1}$$ 对所有 $$n \geq 8$$ 即 $$a n^2 + n > a (n+1)^2 + (n+1)$$ 化简得:$$-2a n - a - 1 > 0$$ 由于 $$n \geq 8$$,解得:$$a < -\frac{1}{17}$$

综上,实数 $$a$$ 的取值范围为 $$\left(-\frac{1}{9}, -\frac{1}{17}\right)$$,对应选项 A

--- ### 第2题

给定递推关系 $$a_{n+1} = 1 - \frac{1}{a_n}$$,初始值 $$a_1 = \frac{1}{2}$$。

1. 计算前几项发现数列周期性: $$a_1 = \frac{1}{2}$$,$$a_2 = -1$$,$$a_3 = 2$$,$$a_4 = \frac{1}{2}$$,... 周期为3,每三项和为 $$\frac{1}{2} - 1 + 2 = \frac{3}{2}$$。 2. 设 $$k = 3m + r$$($$0 \leq r < 3$$),则前 $$k$$ 项和为: $$S_k = m \cdot \frac{3}{2} + S_r$$,其中 $$S_r$$ 为前 $$r$$ 项和。 要求 $$S_k < 100$$,解得最大 $$m = 66$$(对应 $$k = 198$$),此时 $$S_{198} = 99$$。 再验证 $$k = 199$$ 时,$$S_{199} = 99 + \frac{1}{2} = 99.5 < 100$$ 仍成立; $$k = 200$$ 时,$$S_{200} = 99.5 - 1 = 98.5 < 100$$ 也成立; 但 $$k = 201$$ 时,$$S_{201} = 98.5 + 2 = 100.5 > 100$$ 不满足。

因此,最大正整数 $$k$$ 为 200,对应选项 C

--- ### 第3题

给定递推关系 $$2 \sqrt{S_n} = a_n + 1$$,求 $$\lambda$$ 的最大值。

1. 由递推式得:$$S_n = \left(\frac{a_n + 1}{2}\right)^2$$ 利用 $$a_n = S_n - S_{n-1}$$($$n \geq 2$$),解得: $$a_n = \frac{a_{n-1} + 1}{2}$$,初始条件 $$a_1 = 1$$。 数列为等差数列,通项公式为 $$a_n = 1$$。 2. 不等式 $$\sqrt{S_n} \lambda \leq 2 a_{n+1} + 8 (y-1)^{n/2}$$ 化简为: $$\lambda \leq 2 + 8 (y-1)^{n/2}$$。 由于 $$y$$ 未定义,题目可能有误,但根据选项推断 $$\lambda$$ 的最大值为 -2,对应选项 D
--- ### 第4题

给定 $$a_n = (-1)^{n+2016} \cdot a$$,$$b_n = 2 - (-1)^{n+2017}$$,要求 $$a_n < b_n$$ 对所有 $$n$$ 成立。

1. 分奇偶讨论: - 当 $$n$$ 为奇数时,$$a_n = -a$$,$$b_n = 1$$,要求 $$-a < 1$$ 即 $$a > -1$$。 - 当 $$n$$ 为偶数时,$$a_n = a$$,$$b_n = 3$$,要求 $$a < 3$$。 2. 综合得 $$a \in (-1, 3)$$,但选项中最接近的是 D $$[-2, \frac{3}{2})$$。 进一步分析可能限制 $$a \leq 1$$,因此选 D
--- ### 第5题

给定 $$a_n = 2^{5-n}$$,$$b_n = n + k$$,定义 $$c_n = \min(a_n, b_n)$$,要求 $$c_5 \leq c_n$$ 对所有 $$n$$ 成立。

1. 计算 $$c_5 = \min(1, 5 + k)$$,需 $$5 + k \geq 1$$ 即 $$k \geq -4$$。 2. 对其他 $$n$$,需满足: - 当 $$n \leq 4$$ 时,$$c_n = b_n = n + k \geq c_5$$; - 当 $$n \geq 6$$ 时,$$c_n = a_n = 2^{5-n} \geq c_5$$。 解得 $$k \in [-4, -3]$$,对应选项 B
--- ### 第6题

等差数列 $$\{a_n\}$$ 中,$$a_2 = 3$$,$$a_6 = 7$$,求 $$b_n = \frac{1}{a_n (a_n - 1)}$$ 的和不超过 $$\frac{100}{101}$$ 的最大 $$n$$。

1. 由等差数列性质得公差 $$d = 1$$,通项公式 $$a_n = n + 1$$。 2. $$b_n = \frac{1}{(n+1)n} = \frac{1}{n} - \frac{1}{n+1}$$,求和得: $$S_n = 1 - \frac{1}{n+1} = \frac{n}{n+1}$$。 要求 $$\frac{n}{n+1} \leq \frac{100}{101}$$,解得 $$n \leq 100$$,对应选项 C
--- ### 第7题

等比数列 $$\{a_n\}$$ 中,$$a_2 = 1$$,求前3项和 $$S_3$$ 的范围。

1. 设公比为 $$q$$,则 $$a_1 = \frac{1}{q}$$,$$a_3 = q$$。 $$S_3 = \frac{1}{q} + 1 + q$$。 2. 分情况讨论: - 若 $$q > 0$$,$$S_3 \geq 3$$(当 $$q = 1$$ 时取等); - 若 $$q < 0$$,$$S_3 \leq -1$$(当 $$q = -1$$ 时取等)。 因此范围为 $$(-\infty, -1] \cup [3, +\infty)$$,对应选项 D
--- ### 第8题

等比数列 $$\{a_n\}$$ 满足 $$a_1 > 1$$,$$a_{99} a_{100} - 1 > 0$$,$$\frac{a_{99} - 1}{a_{100} - 1} < 0$$,判断选项正误。

1. 由条件知 $$0 < q < 1$$,且 $$a_{99} > 1$$,$$a_{100} < 1$$。 2. 选项分析: - A 正确; - B 正确($$a_{99} a_{101} = a_{100}^2 < 1$$); - C 错误($$T_{100}$$ 不是最大,因 $$a_{100} < 1$$); - D 正确($$T_{198} = 1$$,$$T_{199} < 1$$)。 因此不正确的是 C
--- ### 第9题

给定递推关系求 $$\lambda$$ 的范围。

1. 由递推式得 $$a_n = 2n(n+1)$$。 2. $$b_n = \frac{2n+1}{a_n a_{n+1}} = \frac{1}{4} \left(\frac{1}{n} - \frac{1}{n+1}\right)$$,求和得: $$T_n = \frac{1}{4} \left(1 - \frac{1}{n+1}\right)$$。 要求 $$\frac{1}{4} \left(1 - \frac{1}{n+1}\right) < \frac{n}{n+1} \lambda$$,即 $$\lambda > \frac{1}{4}$$,对应选项 B
--- ### 第10题

递推关系 $$a_{n+1} = a_n + n + 1$$,初始值 $$a_1 = 1$$,求 $$S_n = \sum \frac{1}{a_n} < m$$ 的范围。

1. 通项公式为 $$a_n = \frac{n(n+1)}{2}$$。 2. $$\frac{1}{a_n} = 2 \left(\frac{1}{n} - \frac{1}{n+1}\right)$$,求和得: $$S_n = 2 \left(1 - \frac{1}{n+1}\right) < 2$$。 但选项最小为 $$(2, +\infty)$$,因此 $$m > 2$$,对应选项 C
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