江苏省2019高考数学二轮复习 考前回扣4 数列、不等式学案

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4.数列、不等式
1.等差数列及其性质
(1)等差数列的判定:a n +1-a n =d (d 为常数)或a n +1-a n =a n -a n -1 (n ≥2). (2)等差数列的性质
①当公差d ≠0时,等差数列的通项公式a n =a 1+(n -1)·d =dn +a 1-d 是关于n 的一次函数,且斜率为公差d ;前n 项和S n =na 1+n (n -1)2
d =d 2
n 2+⎝ ⎛

⎪⎫a 1-d 2n 是关于n 的二次函数且常数项
为0.
②若公差d >0,则为递增等差数列;若公差d <0,则为递减等差数列;若公差d =0,则为常数列.
③当m +n =p +q 时,则有a m +a n =a p +a q ,特别地,当m +n =2p 时,则有a m +a n =2a p . ④S n ,S 2n -S n ,S 3n -S 2n 成等差数列.
⑤⎩⎨⎧⎭
⎬⎫
S n n 为等差数列. [问题1] 已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且S 10=12,S 20=17,则S 30为________. 答案 15
2.等比数列及其性质 (1)等比数列的判定:
a n +1a n =q (q 为常数,q ≠0)或a n +1a n =a n
a n -1
(n ≥2).
(2)等比数列的性质
①当m +n =p +q 时,则有a m ·a n =a p ·a q ,特别地,当m +n =2p 时,则有a m ·a n =a 2
p . ②S k ,S 2k -S k ,S 3k -S 2k (S k ≠0)成等比数列.
[问题2] (1)在等比数列{a n }中,a 3+a 8=124,a 4a 7=-512,公比q 是整数,则a 10=________. (2)各项均为正数的等比数列{a n }中,若a 5·a 6=9,则log 3a 1+log 3a 2+…+log 3a 10=________. 答案 (1)512 (2)10
3.求数列通项的常见类型及方法
(1)已知数列的前几项,求数列的通项公式,可采用归纳、猜想法.
(2)如果给出的递推关系式符合等差或等比数列的定义,可直接利用等差或等比数列的公式写出通项公式.
(3)若已知数列的递推公式为a n +1=a n +f (n ),可采用累加法. (4)数列的递推公式为a n +1=a n ·f (n ),则采用累乘法.
(5)已知S n 与a n 的关系,利用关系式a n =⎩⎪⎨
⎪⎧
S 1 ,n =1,S n -S n -1 ,n ≥2,
求a n .
(6)构造转化法:转化为等差或等比数列求通项公式.
[问题3] 已知f (x )是定义在R 上不恒为零的函数,对于任意的x ,y ∈R ,都有f (xy )=xf (y )+yf (x )成立.数列{a n }满足a n =f (2n
)(n ∈N *
),且a 1=2,则数列{a n }的通项公式为a n =________. 答案 n ·2n
解析 令x =2,y =2
n -1
,当n ≥2时,f (xy )=f (2n )=2f (2
n -1
)+2
n -1
f (2),即a n =2a n -1+2n ,a n 2n =a n -1
2n -1+1,
所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫
a n 2n 是首项为1,公差为1的等差数列,由此可得a n
2n =1+(n -1)×1=n ,即a n =n ·2n
,当n =1时,满足a 1=2. 4.数列求和的方法
(1)公式法:等差数列、等比数列求和公式; (2)分组求和法; (3)倒序相加法; (4)错位相减法; (5)裂项法 如:
1n (n +1)=1n -1n +1;1n (n +k )=1k ⎝ ⎛⎭
⎪⎫1
n -1n +k .
(6)并项法
数列求和时要明确:项数、通项,并注意根据通项的特点选取合适的方法.
[问题4] 数列{a n }满足a n +a n +1=1
2(n ∈N ,n ≥1),若a 2=1,S n 是{a n }的前n 项和,则S 21的
值为________. 答案 92
5.如何解含参数的一元二次不等式
解含有参数的一元二次不等式一般要分类讨论,往往从以下几个方面来考虑:①二次项系数,它决定二次函数的开口方向;②判别式Δ,它决定根的情形,一般分Δ>0、Δ=0、Δ<0三种情况;③在有根的条件下,要比较两根的大小,也是分大于、等于、小于三种情况.在解一元二次不等式时,一定要画出二次函数的图象,注意数形结合. [问题5] 解关于x 的不等式ax 2
-(a +1)x +1<0 (a >0).
解 原不等式化为⎝
⎛⎭
⎪⎫x -1a (x -1)<0.
∴当0<a <1时,不等式的解集为⎩⎪⎨⎪⎧⎭
⎪⎬⎪
⎫x ⎪⎪⎪
1<x <
1a ; 当a >1时,不等式的解集为⎩
⎪⎨⎪⎧⎭
⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪
1
a <x <1
; 当a =1时,不等式的解集为∅. 6.处理二次不等式恒成立的常用方法
(1)结合二次函数的图象和性质用判别式法,当x 的取值为全体实数时,一般应用此法. (2)转化为求函数最值问题,如大于零恒成立可转化最小值大于零. (3)能分离变量的,尽量把参变量和变量分离出来. (4)数形结合,结合图形进行分析,从整体上把握图形.
[问题6] 如果kx 2
+2kx -(k +2)<0恒成立,则实数k 的取值范围是__________. 答案 (-1,0]
解析 当k =0时,原不等式等价于-2<0,显然恒成立,所以k =0符合题意. 当k ≠0时,由题意,得

⎪⎨⎪⎧
k <0,
(2k )2
-4k ·[-(k +2)]<0,
解得-1<k <0.所以-1<k ≤0.
7.利用基本不等式求最值必须满足三个条件才可以进行,即“一正,二定,三相等”.常用技巧:
(1)对不能出现定值的式子进行适当配凑. (2)对已知条件的最值可代入(常数代换法)或消元.
(3)当题中等号条件不成立时,可考虑从函数的单调性入手求最值. [问题7] 若log 4(3a +4b )=log 2ab ,则a +b 的最小值是__________. 答案 7+4 3
解析 由题意得⎩⎨⎧
ab >0,
ab ≥0,
3a +4b >0,
所以⎩⎪⎨
⎪⎧
a >0,
b >0.
又log 4(3a +4b )=log 2ab , 所以log 4(3a +4b )=log 4(ab ), 所以3a +4b =ab ,故4a +3
b
=1.
所以a +b =(a +b )⎝ ⎛⎭
⎪⎫4a +3b =7+4b a
+3a b
≥7+2
4b a ·3a
b
=7+43,
当且仅当4b a =3a
b
时取等号.
8.解决线性规划问题有三步 (1)画:画出可行域(有图象).
(2)变:将目标函数变形,从中抽象出截距或斜率或距离. (3)代:将合适的点代入到原来目标函数中求最值. 利用线性规划思想能解决的几类值域(最值)问题 (1)截距型:如求z =y -x 的取值范围. (2)条件含参数型:
①已知x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪

x -2≤0,y -1≤0,
x +2y +k ≥0,且z =y -x 的最小值是-4,则实数k =2.
②已知x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪

x -2≤0,y -1≤0,
x +2y +k ≥0,
且存在无数组(x ,y )使得z =y +ax 取得最小
值,则实数a =1
2.
(3)斜率型:如求
y +b
x +a
的取值范围. (4)距离型(圆半径平方型R 2
):如求(x -a )2
+(x -b )2
的取值范围.
[问题8] 已知x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪

x -y ≥0,x +y ≤2,
y ≥0.
若z =ax +y 的最大值为4,则a =
________. 答案 2
解析 画出不等式组表示的平面区域如图阴影部分所示,若z =ax +y 的最大值为4,则最优解为x =1,y =1或x =2,y =0,经检验知x =2,y =0符合题意,所以2a +0=4,此时a =2.
易错点1 忽视等比数列中q 的范围
例1 设等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 3+S 6=S 9,则数列{a n }的公比q =________.
易错分析 没有考虑等比数列求和公式S n =a 1(1-q n )
1-q
中q ≠1的条件,本题中q =1恰好符合
题目条件.
解析 ①当q =1时,S 3+S 6=9a 1,S 9=9a 1, ∴S 3+S 6=S 9成立.
②当q ≠1时,由S 3+S 6=S 9,
得a 1(1-q 3)1-q +a 1(1-q 6)1-q =a 1(1-q 9)1-q
.
∴q 9-q 6-q 3+1=0,即(q 3-1)(q 6
-1)=0. ∵q ≠1,∴q 3-1≠0,∴q 6
=1,∴q =-1.
答案 1或-1
易错点2 忽视分类讨论
例2 若等差数列{a n }的首项a 1=21,公差d =-4, 求S n =|a 1|+|a 2|+|a 3|+…+|a n |.
易错分析 要去掉|a n |的绝对值符号,要考虑a n 的符号,对n 不讨论或讨论不当容易导致错误.
解 a n =21-4(n -1)=25-4n . 令a n ≥0,得n ≤6,n ∈Z .
当n ≤6时,S n =|a 1|+|a 2|+…+|a n | =a 1+a 2+…+a n =-2n 2
+23n ; 当n ≥7时,|a 1|+|a 2|+|a 3|+…+|a n | =(a 1+a 2+a 3+…+a 6)-(a 7+a 8+…+a n )
=2(a 1+a 2+…+a 6)-(a 1+a 2+…+a 6+a 7+a 8+…+a n ) =2n 2
-23n +132.
所以S n =⎩
⎪⎨⎪⎧
-2n 2
+23n ,n ≤6,
2n 2
-23n +132,n ≥7.
易错点3 已知S n 求a n 时忽略n =1
例3 已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,a n +1=2S n (n ∈N *
),求数列{a n }的通项a n . 易错分析 a n =S n -S n -1成立的条件是n ≥2,若忽略对n =1时的验证则出错. 解 因为a n +1=2S n , 所以S n +1=3S n ,所以S n +1
S n
=3. 因为S 1=a 1=1,
所以数列{S n }是首项为1、公比为3的等比数列,S n =3n -1
(n ∈N *
).
所以当n ≥2时,a n =2S n -1=2×3
n -2
(n ≥2), 所以a n =⎩⎪⎨⎪⎧
1,n =1,
2×3n -2,n ≥2,n ∈N *
.
易错点4 数列最值问题忽略n 的限制
例4 已知数列{a n }的通项公式为a n =(n +2)⎝ ⎛⎭
⎪⎫910n (n ∈N *
),则数列{a n }的最大项是
__________.
易错分析 求解数列{a n }的前n 项和S n 的最值,无论是利用S n 还是利用a n 来求,都要注意n 的取值的限制,因为数列中可能出现零项,所以在利用不等式(组)求解时,不能漏掉不等式(组)中的等号,避免造成无解或漏解的失误.
解析 因为a n +1-a n =(n +3)⎝ ⎛⎭⎪⎫910n +1-(n +2)⎝ ⎛⎭⎪⎫910n =⎝ ⎛⎭
⎪⎫910n ·7-n 10,当n <7时,a n +1-a n
>0,即a n +1>a n ;当n =7时,a n +1-a n =0,即a n +1=a n ;当n >7时,a n +1-a n <0,即a n +1<a n .故a 1<a 2<…<a 7
=a 8>a 9>a 10…,
所以此数列的最大项是第7项或第8项. 答案 第7项或第8项
易错点5 裂项法求和搞错剩余项
例5 在数列{a n }中,a n =1n +1+2n +1+…+n n +1,又b n =1
a n a n +1
,则数列{b n }的前n 项和为__________.
易错分析 裂项相消后搞错剩余项,导致求和错误.一般情况下剩余的项是对称的,即前面剩余的项和后面剩余的项是对应的. 解析 由已知得a n =1n +1+2n +1+…+n
n +1

1n +1(1+2+…+n )=n
2
, 从而b n =1
a n a n +1=1
n 2·n +12
=4⎝ ⎛⎭
⎪⎫1n -1n +1,
所以数列{b n }的前n 项和为
S n =4⎣⎢⎡

⎛⎭⎪⎫1-12+⎝ ⎛⎭⎪⎫12-13+⎝ ⎛⎭
⎪⎫
13-14
+…

⎥⎤+⎝ ⎛⎭⎪⎫1
n -1n +1
=4⎝
⎛⎭⎪⎫1-1n +1=4n
n +1
. 答案
4n n +1
易错点6 线性规划问题最优解判断错误
例6 P (x ,y )满足|x |+|y |≤1,求ax +y 的最大值及最小值.
易错分析 由ax +y =t ,得y =-ax +t ,欲求t 的最值,要看参数a 的符号.忽视参数的符号变化,易导致最值错误.
解 P (x ,y )满足的线性区域如图所示.
①当a <-1时,直线y =-ax +t 分别过点(-1,0)与(1,0)时,ax +y 取得最大值与最小值,
其值分别为-a,a.
②当-1≤a≤1时,直线y=-ax+t分别过(0,1)与(0,-1)时,ax+y取得最大值与最小值,其值分别为1,-1.
③当a>1时,直线y=-ax+t分别过点(1,0)与(-1,0)时,ax+y取得最大值与最小值,其值分别为a,-a.
易错点7 运用基本不等式忽视条件
例7 函数y =x 2+5
x 2+4
的最小值为________.
易错分析 应用基本不等式求函数最值,当等号成立的条件不成立时,往往考虑函数的性质,结合函数的单调性,同时注意函数的定义域.
解析 y =x 2+5x 2+4=x 2+4+1x 2+4=x 2+4+1x 2+4
.
设t =x 2
+4,则t ≥2,所以函数变为f (t )=t +1t
(t ≥2).这时,f (t )在[2,+∞)上单调
递增,所以f (t )≥f (2)=52,所以函数y =x 2
+5x 2+
4的最小值为5
2.
答案 5
2
1.不等式221
12x x +-⎛⎫ ⎪⎝⎭
>1的解集是________.
答案 ⎝ ⎛⎭
⎪⎫-1,12
解析 ∵不等式221
12x x +-⎛⎫ ⎪
⎝⎭
>1,
∴2x 2
+x -1<0,即(2x -1)(x +1)<0, 解得-1<x <1
2

∴原不等式的解集为⎝
⎛⎭⎪⎫-1,12. 2.已知等差数列{a n }的公差为d ,若a 1,a 2,a 3,a 4,a 5的方差为8,则d 的值为________. 答案 ±2
解析 因为{a n }成等差数列,所以a 1,a 2,a 3,a 4,a 5的平均数为a 3,所以方差为15[(-2d )
2
+(-d )2
+0+(d )2
+(2d )2
]=2d 2
=8,解得d =±2.
3.已知数列{a n }满足13n a +=9·3n a
(n ∈N *
)且a 2+a 4+a 6=9,则13
l o
g (a 5+a 7+a 9)=________. 答案 -3
解析 由已知123933n n n a
a
a
++=⋅=,所以a n +1=a n +2,所以数列{a n }是公差为2的等差数列,
a 5+a 7+a 9=(a 2+3d )+(a 4+3d )+(a 6+3d )=(a 2+a 4+a 6)+9d =9+9×2=27,13
log (a 5+a 7
+a 9)=13
log 27=-3.
4.若命题“∀x ∈R ,ax 2
-ax -2≤0”为真命题,则实数a 的取值范围是________. 答案 [-8,0]
解析 当a =0时,-2≤0,不等式显然成立;
当a ≠0时,由题意知⎩
⎪⎨⎪⎧
a <0,
Δ=a 2
+8a ≤0,解得-8≤a <0.
综上可知,-8≤a ≤0.
5.(2018·江苏扬州中学模拟)已知数列{a n }与⎩⎨⎧⎭
⎬⎫a 2
n n 均为等差数列(n ∈N *
),且
a 1=2,则a 10=
________. 答案 20
解析 设数列{a n }的公差为d ,则a n =nd +2-d ,
所以a 2n
n =(nd )2+2(2-d )nd +(2-d )2
n

因为⎩⎨⎧⎭
⎬⎫
a 2
n n 为等差数列,
所以d =2,故a 10=20.
6.若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪

3x -2y +6>0,x ≤0,
y ≥0,则z =2x -y 的取值范围是________.
答案 (-4,0]
解析 由z =2x -y ,得y =2x -z ,
作出不等式组对应的平面区域(阴影部分)如图,
平移直线y =2x -z ,由图象可知当直线y =2x -z 经过点A (-2,0)时,直线y =2x -z 的截距最大,此时z 最小.
当直线y =2x -z 经过点O (0,0)时,直线y =2x -z 的截距最小,此时z 最大. 所以z 的最小值为-4,最大值为0.
即-4<z ≤0.
7.(2018·南通、徐州、扬州等六市模拟)设等比数列{a n }的前n 项和为S n .若S 3,S 9,S 6成等差数列,且a 8=3,则a 5的值为________. 答案 -6
解析 设等比数列{a n }的公比为q . ∵S 3,S 9,S 6成等差数列, ∴2S 9=S 3+S 6,且q ≠1.
∴2a 1(1-q 9
)1-q =a 1(1-q 3
)1-q +a 1(1-q 6
)1-q ,
即2q 6
-q 3-1=0. ∴q 3=-12
或q 3
=1(舍去),
∵a 8=3,∴a 5=a 8q 3=3
-1
2
=-6.
8.已知a ,b ,c 为正实数,且a +2b ≤8c ,2a +3b ≤2c ,则3a +8b
c
的取值范围为________.
答案 [27,30]
解析 方法一 由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧
a c +2b
c
≤8,2c a +3c
b ≤2,
设a c =x ,b
c
=y ,则⎩⎪⎨⎪⎧
x +2y ≤8,
2x +3y ≤2,
x ,y >0,
所求可转化为t =3x +8y .
又⎩⎪⎨⎪⎧
x +2y ≤8,2x +3
y ≤2,
x ,y >0
可化为⎩⎪⎨⎪⎧
x +2y ≤8,
y ≥
3x 2x -2=32x -2+3
2,x >1,y >0,
可行域如图所示,当直线t =3x +8y 与曲线y =3x
2x -2
相切时有最小值,当直线t =3x +8y 经过点A 时有最大值.
由⎩⎪⎨⎪⎧
x +2y =8,y =3x 2x -2
,解得A (2,3),即t max =30.
又y =
3x 2x -2,所以y ′=-6(2x -2)2=-3
8
, 解得x =3,y =94,即切点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫3,94,
所以t min =27,即t 的取值范围为[27,30]. 方法二 因为2a +3b ≤2c ≤16
a +2
b ,
所以8+4b a +3a b ≤16,即4b a +3a
b
≤8,
解得23≤a
b ≤2,
所以3a +8b c ≤8(3a +8b )a +2b
=8⎝ ⎛⎭⎪⎫3+2b a +2b =8⎝
⎛⎭
⎪⎪⎫3+2a b
+2≤30;
由2a +3b ≤2c 可知,1c ≥1a +32b , 则
3a +8b c ≥(3a +8b )⎝ ⎛⎭
⎪⎫1a +32b =15+8b a +9a 2b ≥27, 当且仅当8b a =9a
2b ,即3a =4b 时,取等号.

3a +8b
c
的取值范围为[27,30].
9.已知a +b =2,b >0,当12|a |+|a |
b
取最小值时,实数a 的值是________. 答案 -2 解析 方法一
12|a |+|a |b =a +b 4|a |+|a |b =a 4|a |+b 4|a |+|a |b ≥-14+2 b 4|a |·|a |b =3
4
, 当且仅当a <0,且b 4|a |=|a |
b
,即a =-2,b =4时取等号.
方法二 因为a +b =2,b >0, 所以12|a |+|a |b =12|a |+|a |2-a
,a <2.
设f (a )=12|a |+|a |
2-a
,a <2,
则f (a )=⎩⎪⎨⎪⎧
12a +a 2-a
,0≤a <2,-12a -a
2-a ,a <0.
当a <0时,f (a )=-12a -a
2-a

从而f ′(a )=12a 2-2(a -2)2=-(3a -2)(a +2)
2a 2(a -2)2
, 故当a <-2时,f ′(a )<0;当-2<a <0时,f ′(a )>0, 故f (a )在(-∞,-2)上是减函数,在(-2,0)上是增函数,
故当a =-2时,f (a )取得极小值34;同理,当0≤a <2时,函数f (a )在a =23处取得极小值5
4.
综上,当a =-2时,f (a )min =3
4
.
10.若a ,b 均为正实数,且a +b -a ≤m b 恒成立,则实数m 的最小值是________. 答案
2
解析 由于a ,b 均为正实数, 且a +b -a ≤m b , 显然有m >0,b ≥a ,
两边平方得a +b -a +2a (b -a )≤m 2
b , 即b +2a (b -a )≤m 2
b , 于是m 2
≥1+2
a b -⎝ ⎛⎭
⎪⎫a b 2
, 令a b
=t (0<t ≤1),
则m 2
≥1+2t -t 2
在0<t ≤1时恒成立, 即m 2≥1+2
-⎝ ⎛⎭⎪⎫t -122+14
, 从而m 2≥2,故m 的最小值为 2. 11.已知函数f (x )=
2x
x 2+6
. (1)若f (x )>k 的解集为{x |x <-3或x >-2},求k 的值; (2)对任意x >0,f (x )≤t 恒成立,求t 的取值范围. 解 (1)f (x )>k ⇔kx 2
-2x +6k <0.
由已知{x |x <-3或x >-2}是其解集, 得kx 2
-2x +6k =0的两根是-3,-2. 由根与系数的关系可知,(-2)+(-3)=2
k

即k =-2
5.
(2)因为x >0,f (x )=
2x x 2
+6=2x +6x
≤226
=6
6
, 当且仅当x =6时取等号.
由已知f (x )≤t 对任意x >0恒成立,故t ≥66
, 即t 的取值范围是⎣⎢
⎡⎭
⎪⎫
66,+∞. 12.已知各项均为正数的数列{a n }的前n 项和为S n ,满足8S n =a 2
n +4a n +3(n ∈N *
),且a 1,a 2,
a 7依次是等比数列{
b n }的前三项.
(1)求数列{a n }及{b n }的通项公式;
(2)是否存在常数a >0且a ≠1,使得数列{a n -log a b n }(n ∈N *
)是常数列?若存在,求出a 的值;若不存在,请说明理由.
解 (1)当n =1时,8a 1=a 2
1+4a 1+3,a 1=1或a 1=3. 当n ≥2时,8S n -1=a 2
n -1+4a n -1+3,
a n =S n -S n -1=1
8
(a 2n +4a n -a 2
n -1-4a n -1),
从而(a n +a n -1)(a n -a n -1-4)=0.
因为{a n }的各项均为正数,所以a n -a n -1=4. 所以,当a 1=1时,a n =4n -3; 当a 1=3时,a n =4n -1.
又因为当a 1=1时,a 1,a 2,a 7分别为1,5,25,构成等比数列,所以b n =5n -1
.
当a 1=3时,a 1,a 2,a 7分别为3,7,27,不构成等比数列,舍去. 所以数列{a n }和{b n }的通项公式分别为a n =4n -3,b n =5n -1
,n ∈N *
.
(2)存在满足条件的a ,理由如下: 由(1)知,a n =4n -3,b n =5
n -1
,从而a n -log a b n =4n -3-log a 5
n -1
=4n -3-(n -1)·log a 5=
(4-log a 5)n -3+log a 5.由题意,得4-log a 5=0,所以a =4
5.。

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