2017-2018学年上海市实验学校高三(上)第三次月考数学试卷
一、填空题:本大题共14个小题,每小题4分,共56分.
1.设集合M={x|x2=x},N={x|lgx≤0},则M∪N= .
2.已知P1(1,a1)、P2(2,a2)…Pn(n,an)、…是直线上的一列点,且a1=﹣2,a2=﹣1.2,则这个数列{an}的通项公式是 .
3.设0<θ<, =(sin2θ,cosθ),=(cosθ,1),若∥,则tanθ= .
4.已知单位向量与的夹角为α,且cosα=,向量=3﹣2与=3﹣的夹角为β,则cosβ= .
5.函数y=3,(﹣1≤x≤0)的反函数是 .
6.函数f(x)=cos(sin﹣cos)的最小正周期为 .
7.a,b是不等的两正数,若=2,则b的取值范围是 .
8.数列{an}的首项为a1=2,且an+1=(a1+a2+…+an)(n∈N),记Sn为数列{an}前n项和,则Sn= .
9.若向量与夹角为,,,则= .
10.已知菱形ABCD的边长为2,∠BAD=120°,点E,F分别在边BC,DC上,BC=3BE,DC=λDF,若•=1,则λ的值为 .
11.(理)若平面向量满足||=1(i=1,2,3,4)且=0(i=1,2,3),则||可能的值有 个.
12.设f(x)是R上的奇函数,且当x≥0时,f(x)=x2,若对任意的x∈[a,a+2],不等式f(x+a)≥3f(x)恒成立,则实数a的取值范围是 .
13.记Sn=[log21]+[log22]+[log23]+…+[log2n](其中[x]表示不超过x的最大整数,如[0.9]=0,[2.6]=2),则S2017= .
14.给定0≤x0<1对一切整数n>0,令,则使x0=x6成立的x0的个数为 .
二、选择题(每题5分,满分20分)
15.在△ABC中,“cosA+sinA=cosB+sinB”是“C=90°”的( )
A.充分非必要条件 B.必要非充分条件
C.充要条件 D.非充分非必要条件
16.函数f(x)=cos(ωx+φ)的部分图象如图所示,则f(x)的单调递减区间为( )
A.(kπ﹣,kπ+),k∈Z B.(2kπ﹣,2kπ+),k∈Z
C.(k﹣,k﹣),k∈Z D.(2k﹣,2k+),k∈Z
17.已知两个不相等的非零向量,,两组向量,,,,和,,,,均由2个和3个排列而成,记S=•+•+•+•+•,Smin表示S所有可能取值中的最小值,则下列命题中
(1)S有5个不同的值;(2)若⊥则Smin与||无关;(3)若∥则Smin与||无关;(4)若||>4||,则Smin>0;(5)若||=2||,Smin=8||2,则与的夹角为.正确的是( )
A.(1)(2) B.(2)(4) C.(3)(5) D.(1)(4)
18.记[x]为不超过实数x的最大整数,例如:[2]=2,[1.5]=1,[﹣0.3]=﹣1,设a为正整数,数列{xn}满足:x1=a,,现有下列命题:
①当a=5时,数列{xn}的前3项依次为5,3,2;
②对数列{xn}都存在正整数k,当n≥k时,总有xn=xk;
③当n≥1时,;
④对某个正整数k,若xk+1≥xk,则;
其中的真命题个数为( )
A.4 B.3 C.2 D.1
三、答题(本大题共5小题,共74分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.)
19.已知函数
(1)求函数f(x)的值域,并写出函数f(x)的单调递增区间;
(2)若,且,计算cos2θ的值.
20.“活水围网”养鱼技术具有养殖密度高、经济效益好的特点.研究表明:“活水围网”养鱼时,某种鱼在一定的条件下,每尾鱼的平均生长速度v(单位:千克/年)是养殖密度x(单位:尾/立方米)的函数.当x不超过4(尾/立方米)时,v的值为2(千克/年);当4≤x≤20时,v是x的一次函数;当x达到20(尾/立方米)时,因缺氧等原因,v的值为0(千克/年).
(1)当0<x≤20时,求函数v(x)的表达式;
(2)当养殖密度x为多大时,鱼的年生长量(单位:千克/立方米)f(x)=x•v(x)可以达到最大,并求出最大值.
21.已知函数f(x)=2sin(+)sin(﹣)﹣sin(π+x),且函数y=g(x)的图象与函数y=f(x)的图象关于直线x=对称.
(1)若存在x∈[0,),使等式[g(x)]2﹣mg(x)+2=0成立,求实数m的最大值和最小值
(2)若当x∈[0,]时不等式f(x)+ag(﹣x)>0恒成立,求a的取值范围.
22.设Sn是各项均为非零实数的数列{an}的前n项和,给出如下两个命题上:命题p:{an}是等差数列;命题q:等式对任意n(n∈N*)恒成立,其中k,b是常数.
(1)若p是q的充分条件,求k,b的值;
(2)对于(1)中的k与b,问p是否为q的必要条件,请说明理由;
(3)若p为真命题,对于给定的正整数n(n>1)和正数M,数列{an}满足条件,试求Sn的最大值.
23.已知λ,μ为常数,且为正整数,λ为质数且大于2,无穷数列{an}的各项均为正整数,其前n项和为Sn,对任意正整数n,2Sn=λan﹣μ,数列{an}中任意两不同项的和构成集合A.
(1)证明无穷数列{an}为等比数列,并求λ的值;
(2)如果2010∈A,求μ的值;
(3)当n≥1,设集合中元素的个数记为bn,求bn.
2017-2018学年上海市实验学校高三(上)第三次月考数学试卷
参考答案与试题解析
一、填空题:本大题共14个小题,每小题4分,共56分.
1.设集合M={x|x2=x},N={x|lgx≤0},则M∪N= [0,1] .
【考点】并集及其运算.
【分析】求解一元二次方程化简M,求解对数不等式化简N,然后取并集得答案.
【解答】解:∵M={x|x2=x}={0,1},N={x|lgx≤0}=(0,1],
则M∪N=[0,1].
故答案为:[0,1].
2.已知P1(1,a1)、P2(2,a2)…Pn(n,an)、…是直线上的一列点,且a1=﹣2,a2=﹣1.2,则这个数列{an}的通项公式是 an=0.8n﹣2.8 .
【考点】数列递推式.
【分析】通过设直线方程并代入P1(1,﹣2)、P2(2,﹣1.2)计算,进而可得结论.
【解答】解:设所在直线方程为:y=kx+b,
∵a1=﹣2,a2=﹣1.2,
∴,解得,
∴直线方程为:y=0.8x﹣2.8,
∴an=0.8n﹣2.8,
故答案为:an=0.8n﹣2.8.
3.设0<θ<, =(sin2θ,cosθ),=(cosθ,1),若∥,则tanθ= .
【考点】二倍角的正弦;平面向量共线(平行)的坐标表示.
【分析】利用向量共线定理、倍角公式、同角三角函数基本关系式即可得出.
【解答】解:∵=(sin2θ,cosθ),=(cosθ,1),∥,
∴sin2θ﹣cos2θ=0,
∴2sinθcosθ=cos2θ,
∵0<θ<,∴cosθ≠0.
∴2tanθ=1,
∴tanθ=.
故答案为:.
4.已知单位向量与的夹角为α,且cosα=,向量=3﹣2与=3﹣的夹角为β,则cosβ= .
【考点】数量积表示两个向量的夹角.
【分析】转化向量为平面直角坐标系中的向量,通过向量的数量积求出所求向量的夹角.
【解答】解:单位向量与的夹角为α,且cosα=,不妨=(1,0),=,
=3﹣2=(),=3﹣=(),
∴cosβ===.
故答案为:.
5.函数y=3,(﹣1≤x≤0)的反函数是 y=,x∈[,1] .
【考点】反函数.
【分析】根据已知中函数y=3,用y表示x,进而可得原函数的反函数.
【解答】解:∵﹣1≤x≤0时,y=3∈[,1],
则x2﹣1=log3y,
则x2=log3y+1,
则x=,y∈[,1],
即函数y=3,(﹣1≤x≤0)的反函数是y=,x∈[,1],
故答案为:y=,x∈[,1]
6.函数f(x)=cos(sin﹣cos)的最小正周期为 2π .
【考点】三角函数的周期性及其求法.
【分析】利用三角函数的倍角公式将函数进行化简,即可得到结论.
【解答】解:f(x)=cos(sin﹣cos)=cossin﹣cos2)=sinx﹣×=sinx﹣cosx﹣=sin(x),
则函数的周期T==2π,
故答案为:2π
7.a,b是不等的两正数,若=2,则b的取值范围是 (0,2) .
【考点】极限及其运算.
【分析】当a>b时, ==a,进而求出b的范围.
【解答】解:a,b是不等的两正数,且=2,
须对a,b作如下讨论:
①当a>b时, =0,则==a,
所以,a=2,因此,b∈(0,2),
②当a<b时,则=﹣b=2,
而b>0,故不合题意,舍去.
综合以上讨论得,b∈(0,2),
故答案为:(0,2).
8.数列{an}的首项为a1=2,且an+1=(a1+a2+…+an)(n∈N),记Sn为数列{an}前n项和,则Sn= .
【考点】数列的求和.
【分析】观察已知可得,两式相减可得{an}是从第二项开始的等比数列,代入等比数列的前n和公式求解
【解答】解:由题意可得
当n两式相减得,
从而有,
数列 an从第二项开始的等比数列,公比为
∴Sn=a1+a2+a3+…+an=
故答案为:
9.若向量与夹角为,,,则= 6 .
【考点】平面向量数量积的运算.
【分析】运用向量数量积的定义和性质,向量的平方即为模的平方,化简整理解方程即可得到所求值.
【解答】解:向量与夹角为,,,
可得2﹣•﹣62=﹣72,
即有||2﹣4||•cos﹣6×16=﹣72,
即为||2﹣2||﹣24=0,
解得||=6(﹣4舍去).
故答案为:6.
10.已知菱形ABCD的边长为2,∠BAD=120°,点E,F分别在边BC,DC上,BC=3BE,DC=λDF,若•=1,则λ的值为 2 .
【考点】平面向量数量积的运算.
【分析】根据向量的基本定理,结合数量积的运算公式,建立方程即可得到结论.
【解答】解:∵BC=3BE,DC=λDF,
∴=, =,
=+=+=+, =+=+=+,
∵菱形ABCD的边长为2,∠BAD=120°,
∴||=||=2, •=2×2×cos120°=﹣2,
∵•=1,
∴(+)•(+)=++(1+)•=1,
即×4+×4﹣2(1+)=1,
整理得,
解得λ=2,
故答案为:2.
11.(理)若平面向量满足||=1(i=1,2,3,4)且=0(i=1,2,3),则||可能的值有 3 个.
【考点】平面向量数量积的运算;向量的模.
【分析】由=0可得,分类作图可得结论.
【解答】解:由=0可得,
若四向量首尾相连构成正方形时(图1),||=0,
当四向量如图2所示时,||=2,
当四向量如图3所示时,||=2,
故答案为:3
12.设f(x)是R上的奇函数,且当x≥0时,f(x)=x2,若对任意的x∈[a,a+2],不等式f(x+a)≥3f(x)恒成立,则实数a的取值范围是 [,+∞) .
【考点】函数恒成立问题.
【分析】由当x≥0时,f(x)=x2,函数是奇函数,可得当x<0时,f(x)=﹣x2,从而f(x)在R上是单调递增函数,且满足3f(x)=f(x),再根据不等式f(x+a)≥3f(x)=f(x)在[a,a+2]恒成立,可得x+a≥x在[a,a+2]恒成立,即可得出答案.
【解答】解:∵当x≥0时,f(x)=x2,
∴此时函数f(x)单调递增,
∵f(x)是定义在R上的奇函数,
∴函数f(x)在R上单调递增.
若对任意x∈[a,a+2],不等式f(x+a)≥3f(x)恒成立,
∵3f(x)=3x2=(x)2=f(x),
∴f(x+a)≥f(x)恒成立,
则x+a≥x恒成立,
即a≥﹣x+x=(﹣1)x恒成立.
∵x∈[a,a+2],
∴[(﹣1)x]max=(﹣1)(a+2),
即a≥(﹣1)(a+2),
解得a≥.
即实数a的取值范围是[,+∞).
故答案为:[,+∞).
13.记Sn=[log21]+[log22]+[log23]+…+[log2n](其中[x]表示不超过x的最大整数,如[0.9]=0,[2.6]=2),则S2017= 18134 .
【考点】对数的运算性质.
【分析】利用[x]的性质和对数性质及运算法则得S2017=[log21]+[log22]+[log23]+…+[log22017]=0×1+1×2+2×4+3×8+4×16+5×32+6×64+7×128+8×256+9×512+10×994,由此能求出结果.
【解答】解:∵Sn=[log21]+[log22]+[log23]+…+[log2n](其中[x]表示不超过x的最大整数,
∴S2017=[log21]+[log22]+[log23]+…+[log22017]
=0×1+1×2+2×4+3×8+4×16+5×32+6×64+7×128+8×256+9×512+10×994=18134.
故答案为:18134.
14.给定0≤x0<1对一切整数n>0,令,则使x0=x6成立的x0的个数为 64 .
【考点】数列递推式.
【分析】由题意根据分段函数的取值范围,则x1=2x0∈[0,),x2=2x1∈[0,),x3=2x2∈[0,),x4=2x3∈[0,),x5=2x4∈[0,),x6=2x5,则x6=2x5=22x4=…=26x0=x0,得x0=0,此时 x0 的值有一个;同理,当 x0∈[,)时,x0 的值有22个,当x0∈[,)时,x0 的值有23个,当x0∈[,)时,x0 的值有24个,当x0∈[,1)时,x0 的值有25个,综上,则使 x0=x6 成立的x0的个数为1+1+2+22+23+24+25=64个,
【解答】解:.依题意,,当x0∈[0,) 时,
x1=2x0∈[0,),x2=2x1∈[0,),x3=2x2∈[0,),x4=2x3∈[0,),x5=2x4∈[0,),x6=2x5,
则x6=2x5=22x4=…=26x0=x0,得x0=0,此时 x0 的值有一个;
当x0∈[,) 时,
x1=2x0∈[,),x2=2x1∈[,),x3=2x2∈[,),x4=2x3∈[,),x5=2x4∈[,1),x6=2x5﹣1,
故有x6=2x5﹣1=22x4﹣1=…=26x0﹣1=x0,得x0=,此时x0 的值有一个;
当x0∈[,) 时,x1=2x0∈[,),x2=2x1∈[,),x3=2x2∈[,),x4=2x3∈[,1),x5=2x4∈[0,1),x6=2x5﹣1,
当x5∈[0,),x6=2x5=2(2x4﹣1)=…=26x0﹣2=x0,得:x0=,
当x5∈[,1),x6=2x5=2(2x4﹣1)﹣1=…=26x0﹣3=x0,得:x0==,
此时x0 的值有2个;
同理,当 x0∈[,)时,x0 的值有22个,
当x0∈[,)时,x0 的值有23个,
当x0∈[,)时,x0 的值有24个,
当x0∈[,1)时,x0 的值有25个,
综上,则使 x0=x6 成立的x0的个数为1+1+2+22+23+24+25=64个,
故答案为:64.
二、选择题(每题5分,满分20分)
15.在△ABC中,“cosA+sinA=cosB+sinB”是“C=90°”的( )
A.充分非必要条件 B.必要非充分条件
C.充要条件 D.非充分非必要条件
【考点】充要条件.
【分析】对两个条件,“cosA+sinA=cosB+sinB”与“C=90°”的关系,结合三角函数的定义,对选项进行判断
【解答】解:“C=90°”成立时,有A+B=90°,故一定有“cosA+sinA=cosB+sinB”成立
又当A=B时cosA+sinA=cosB+sinB”成立,即“cosA+sinA=cosB+sinB”得不出“C=90°”成立
所以“cosA+sinA=cosB+sinB”是“C=90°”的必要非充分条件
故选B.
16.函数f(x)=cos(ωx+φ)的部分图象如图所示,则f(x)的单调递减区间为( )
A.(kπ﹣,kπ+),k∈Z B.(2kπ﹣,2kπ+),k∈Z
C.(k﹣,k﹣),k∈Z D.(2k﹣,2k+),k∈Z
【考点】余弦函数的图象.
【分析】根据图象求出函数的解析式,结合三角函数的性质即可得到结论.
【解答】解:从图象可以看出:图象过相邻的两个零点为(,0),(,0),
可得:T=2×=2,
∴ω==π,
∴f(x)=cos(πx+φ),将点(,0)带入可得:cos(+φ)=0,
令+φ=,可得φ=,
∴f(x)=cos(πx+),
由,单点递减(k∈Z),
解得:2k﹣≤x≤2k+,k∈Z.
故选D
17.已知两个不相等的非零向量,,两组向量,,,,和,,,,均由2个和3个排列而成,记S=•+•+•+•+•,Smin表示S所有可能取值中的最小值,则下列命题中
(1)S有5个不同的值;(2)若⊥则Smin与||无关;(3)若∥则Smin与||无关;(4)若||>4||,则Smin>0;(5)若||=2||,Smin=8||2,则与的夹角为.正确的是( )
A.(1)(2) B.(2)(4) C.(3)(5) D.(1)(4)
【考点】平面向量数量积的运算.
【分析】依题意,可求得S有3种结果:①S=2+3;②S=;③S=4.可判断(1)错误;进一步分析有S1﹣S2=S2﹣S3=,即S中最小为S3;再对(2)(3)(4)(5)逐一分析即可得答案.
【解答】解:∵xi,yi(i=1,2,3,4,5)均由2个和3个排列而成,
∴S=xiyi可能情况有三种:①S=2+3;②S=;③S=4.故(1)错误;
∵S1﹣S2=S2﹣S3=,∴S中最小为S3.
若,则Smin=S3=,与||无关,故(2)正确;
若,则Smin=S3=4,与||有关,故(3)错误;
若||>4||,则Smin=S3=4||•||cosθ+>﹣4||•||+>﹣+=0,故(4)正确;
若||=2||,Smin=S3=8cosθ+4=8,
∴2cosθ=1,∴θ=,
即与的夹角为,(5)错误.
综上所述,命题正确的是(2)(4),
故选:B.
18.记[x]为不超过实数x的最大整数,例如:[2]=2,[1.5]=1,[﹣0.3]=﹣1,设a为正整数,数列{xn}满足:x1=a,,现有下列命题:
①当a=5时,数列{xn}的前3项依次为5,3,2;
②对数列{xn}都存在正整数k,当n≥k时,总有xn=xk;
③当n≥1时,;
④对某个正整数k,若xk+1≥xk,则;
其中的真命题个数为( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【考点】命题的真假判断与应用.
【分析】按照给出的定义对四个命题结合数列的知识逐一进行判断真假.对于①:列举即可;对于②:需举反例;对于③,可用数学归纳法加以证明;对于④:可由归纳推理判断其正误.
【解答】解:对于①:当a=5时,x1=5,x2==3,x3==2,故①正确;
对于②:当a=1时,x2==1,x3=1,xk恒等于[]=1;
当a=2时,x1=2,x2==1,x3==1,
∴当k≥2时,恒有xk=[]=1;
当a=3时,x1=3,x2=2,x3=1,x4=2,x5=1,x6=2,x7=1,…,
此时数列{xn}除第一项外,从第二项起以后的项以2为周期重复出现,
因此不存在正整数k,使得n≥k时,总有xn=xk,故②不正确;
对于③:在xn+[]中,当为正整数时,xn+[]=xn+≥2,
∴xn+1=≥[]=[];
当不是正整数时,令[]=﹣t,t为的小数部分,
0<t<1,xn+1==>[]=[﹣]=[],
∴xn+1≥[],∴xn≥[],∴xn>﹣1,故③正确;
由以上论证知,存在某个正整数k,若xk+1≥xk,
则当n≥k时,总有xn=[],故④正确.
故选:B
三、答题(本大题共5小题,共74分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.)
19.已知函数
(1)求函数f(x)的值域,并写出函数f(x)的单调递增区间;
(2)若,且,计算cos2θ的值.
【考点】三角函数中的恒等变换应用;二倍角的余弦.
【分析】(1)利用二倍角公式、辅助角公式化简函数,根据角的范围,即可求函数f(x)的值域,利用正弦函数的单调性,即可求得函数f(x)的单调递增区间;
(2)由,,可得=,再利用角的变换计算cos2θ的值.
【解答】解:(1)…
由于,
∴函数f(x)的值域为[﹣2,2]…
由得
∴函数f(x)的单调的增区间为,k∈Z…
(2)∵,…
∴,
∴…
∵,
∴=
∴…
∴…
=…
20.“活水围网”养鱼技术具有养殖密度高、经济效益好的特点.研究表明:“活水围网”养鱼时,某种鱼在一定的条件下,每尾鱼的平均生长速度v(单位:千克/年)是养殖密度x(单位:尾/立方米)的函数.当x不超过4(尾/立方米)时,v的值为2(千克/年);当4≤x≤20时,v是x的一次函数;当x达到20(尾/立方米)时,因缺氧等原因,v的值为0(千克/年).
(1)当0<x≤20时,求函数v(x)的表达式;
(2)当养殖密度x为多大时,鱼的年生长量(单位:千克/立方米)f(x)=x•v(x)可以达到最大,并求出最大值.
【考点】函数模型的选择与应用.
【分析】(1)由题意:当0<x≤4时,v(x)=2.当4<x≤20时,设v(x)=ax+b,v(x)=ax+b在[4,20]是减函数,由已知得,能求出函数v(x).
(2)依题意并由(1),得f(x)=,当0≤x≤4时,f(x)为增函数,由此能求出fmax(x)=f(4),由此能求出结果.
【解答】解:(1)由题意:当0<x≤4时,v(x)=2.…
当4<x≤20时,设v(x)=ax+b,显然v(x)=ax+b在[4,20]是减函数,
由已知得,
解得…
故函数v(x)=…
(2)依题意并由(1),
得f(x)=,…
当0≤x≤4时,f(x)为增函数,
故fmax(x)=f(4)=4×2=8.…
当4≤x≤20时,f(x)=﹣=﹣=﹣+,
fmax(x)=f(10)=12.5.…
所以,当0<x≤20时,f(x)的最大值为12.5.
当养殖密度为10尾/立方米时,
鱼的年生长量可以达到最大,最大值约为12.5千克/立方米.…
21.已知函数f(x)=2sin(+)sin(﹣)﹣sin(π+x),且函数y=g(x)的图象与函数y=f(x)的图象关于直线x=对称.
(1)若存在x∈[0,),使等式[g(x)]2﹣mg(x)+2=0成立,求实数m的最大值和最小值
(2)若当x∈[0,]时不等式f(x)+ag(﹣x)>0恒成立,求a的取值范围.
【考点】三角函数中的恒等变换应用;正弦函数的图象.
【分析】(1)先求出f(x),g(x)的解析式,确定g(x)∈[1,2],等式[g(x)]2﹣mg(x)+2=0,可化为m=y+,即可求实数m的最大值和最小值
(2)当x∈[0,]时,f(x)∈[﹣,1],g(﹣x)∈[﹣1,1],利用当x∈[0,]时不等式f(x)+ag(﹣x)>0恒成立,求a的取值范围.
【解答】解:(1)f(x)=sin(x+)+sinx=cosx+sinx=2sin(x+).
函数y=g(x)的图象上取点(x,y),关于直线x=对称点的坐标为(﹣x,y),
代入f(x)=2sin(x+),可得y=2sin(﹣x),
x∈[0,),则﹣x∈[,],∴y∈[1,2],
等式[g(x)]2﹣mg(x)+2=0,可化为m=y+,
∴y=时,m的最小值为2;m=1或2时,m的最大值为3;
(2)当x∈[0,]时,f(x)∈[﹣,1],g(﹣x)∈[﹣1,1],
∵当x∈[0,]时不等式f(x)+ag(﹣x)>0恒成立,
∴a或a.
22.设Sn是各项均为非零实数的数列{an}的前n项和,给出如下两个命题上:命题p:{an}是等差数列;命题q:等式对任意n(n∈N*)恒成立,其中k,b是常数.
(1)若p是q的充分条件,求k,b的值;
(2)对于(1)中的k与b,问p是否为q的必要条件,请说明理由;
(3)若p为真命题,对于给定的正整数n(n>1)和正数M,数列{an}满足条件,试求Sn的最大值.
【考点】等差数列与等比数列的综合;数列的求和.
【分析】(1)设{an}的公差为d,利用裂项法原等式可化为(﹣+﹣+…+﹣)=,整理可得(k﹣1)n+b=0对于n∈N*恒成立,从而可求得k,b的值;
(2)当k=1,b=0时,假设p是q的必要条件,分当n=1时,当n≥2时,当n≥3时讨论即可判断结论是否正确;
(3)由+≤M,可设a1=rcosθ,an+1=rsinθ,代入求和公式Sn=,利用三角函数的有界性即可求得其最大值.
【解答】解:(1)设{an}的公差为d,则原等式可化为(﹣+﹣+…+﹣)=,
所以•=,
即(k﹣1)n+b=0对于n∈N*恒成立,所以k=1,b=0.…
(2)当k=1,b=0时,假设p是q的必要条件,即“若++…+=①对于任意的n(n∈N*)恒成立,则{an}为等差数列”.
当n=1时, =显然成立.…
当n≥2时,若++…+=②,
由①﹣②得, =(﹣),即nan﹣(n﹣1)an+1=a1③.
当n=2时,a1+a3=2a2,即a1、a2、a3成等差数列,
当n≥3时,(n﹣1)an﹣1﹣(n﹣2)an=a1④,即2an=an﹣1+an+1.所以{an}为等差数列,即p是q的必要条件.…
(3)由+≤M,可设a1=rcosθ,an+1=rsinθ,所以r≤.
设{an}的公差为d,则an+1﹣a1=nd=rsinθ﹣rcosθ,
所以d=,
所以an=rsinθ﹣,
Sn==r≤•=,
所以Sn的最大值为…
23.已知λ,μ为常数,且为正整数,λ为质数且大于2,无穷数列{an}的各项均为正整数,其前n项和为Sn,对任意正整数n,2Sn=λan﹣μ,数列{an}中任意两不同项的和构成集合A.
(1)证明无穷数列{an}为等比数列,并求λ的值;
(2)如果2010∈A,求μ的值;
(3)当n≥1,设集合中元素的个数记为bn,求bn.
【考点】集合的表示法.
【分析】(1)Sn=λan﹣μ.当n≥2时,Sn﹣1=λan﹣1﹣μ,可得为正整数,即可得出正整数λ.
(2)由(1)可得:Sn=2an﹣μ,可得an=μ•2n﹣1,因此A={μ(2i﹣1+2j﹣1)|1≤i<j,i,j∈N*},由于2015∈A,可得2015=μ(2i﹣1+2j﹣1)=μ•2i﹣1(1+2j﹣i)=5×13×31,利用2i﹣1为偶数时,上式不成立,因此必有2i﹣1=1,可得i=1,即可得出j,μ.
(3)当n≥1时,集合集合,即即5μ•3n﹣1<μ(3i﹣1+3j﹣1)<5μ•3n,1≤i<j,i,j∈N*Bn中元素的个数,等价于满足5•3n<3i+3j<5•3n+1的不同解(i,j),只有j=n+2才成立,利用5•3n<31+3n+2<32+3n+2<…<3n+3n+2<3n+1+3n+2=4•3n+1<5•3n+1,即可得出.(n∈N*).
【解答】解:(1)当n≥2时,2Sn=λan﹣μ,2Sn﹣1=λan﹣1﹣μ,两式相减得:2an=λan﹣λan﹣1(λ为质数且大于2),,所以{an}为等比数列,又{an}各项均为正整数,则为正整数,λ为质数,则λ=3
(2)由(1)得:2Sn=3an﹣μ,当n=1时,a1=μ,则
所以A={μ(3i﹣1+3j﹣1)|1≤i<j,i,j∈N*}
如果2010∈A,则2010=μ(3i﹣1+3j﹣1)=μ3i﹣1(1+3j﹣i)=2×3×5×67
因为j﹣i>0,则1+3j﹣i必为不小于4的偶数,则
因1+3j﹣i=2×3时,无解;因1+3j﹣i=2×67时,无解;因1+3j﹣i=2×3×5,无解;
因1+3j﹣i=2×3×67,无解;因1+3j﹣i=2×5×67,无解;
因1+3j﹣i=2×3×5×67=2010,无解;
当1+3j﹣i=2×5⇒j﹣i=2,μ•3i﹣1=201=3×67,
当i﹣1=1时,μ=67,所以2010=67(32﹣1+34﹣1)∈A
当i﹣1=0时,μ=201,所以2010=201(31﹣1+33﹣1)∈A
综上,μ=67或μ=201
(3)当n≥1时,
即5μ•3n﹣1<μ(3i﹣1+3j﹣1)<5μ•3n,1≤i<j,i,j∈N*Bn中元素的个数,等价于满足5•3n<3i+3j<5•3n+1的不同解(i,j)
如果j>n+2,则3j+3i≥3i+3n+3=3i+9•3n+1>5•3n+1,矛盾.
如果j<n+2,则3j+3i≤3i+3n+1≤3n+3n+1≤4•3n<5•3n,矛盾.
从而,j=n+2
又因为(31+3n+2)﹣5•3n=3+4•3n>0
所以5•3n<31+3n+2<32+3n+2<…<3n+3n+2<3n+1+3n+2=4•3n+1<5•3n+1
即i=1,2,…,n,n+1,共n+1个不同的解(i,j),即共n+1个不同x∈Bn,所以.
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