所以S n <2,得证。 4.特征方程法。
例9 已知数列{a n }满足a 1=3, a 2=6, a n +2=4n +1-4a n ,求a n .
【解】 由特征方程x 2
=4x -4得x 1=x 2=2. 故设a n =(α+βn )·2n -1
,其中?
?
??+=+=2)2(63βαβ
α,
所以α=3,β=0,
所以a n =3·2n -1
.
例10 已知数列{a n }满足a 1=3, a 2=6, a n +2=2a n +1+3a n ,求通项a n .
【解】 由特征方程x 2
=2x +3得x 1=3, x 2=-1,
所以a n =α·3n
+β·(-1)n
,其中?
??+=-=βαβ
α9633,
解得α=4
3
,β43-=,
所以1
1)1(3[4
1++-+=n n n a ·3]。
5.构造等差或等比数列。
例11 正数列a 0,a 1,…,a n ,…满足212----n n n n a a a a =2a n -1(n ≥2)且a 0=a 1=1,求通项。 【解】 由12122----=-n n n n n a a a a a 得
2
112----n n n n a a
a a =1, 即.121211
???
? ??+=+---n n n n a a a a
令b n =
1-n n a a +1,则{b n }是首项为01a a +1=2,公比为2的等比数列, 所以b n =
1-n n a a +1=2n ,所以1
-n n a a =(2n -1)2
, 所以a n =1-n n a a ·21--n n a a …12a a ·01a a ·a 0=∏=-n k k 1
2
.)12(
注:
∏==n
i i
C
1
C 1·C 2·…·C n .
例12 已知数列{x n }满足x 1=2, x n +1=n
n x x 22
2
+,n ∈N +, 求通项。
【解】 考虑函数f (x )=x x 222+的不动点,由x
x 22
2+=x 得x =.2±
因为x 1=2, x n +1=n
n x x 22
2+,可知{x n }的每项均为正数。
又2
n x +2≥n x 22,所以x n +1≥2(n ≥1)。又
X n +1-2=222
2
-+n
n x x =
n n x x 2)2(2-, ①
X n +1+2=222
2
++n
n x x =
n n x x 2)2(2+, ② 由①÷②得2
112222
???
?
????+-=+-++n n n n x x x x 。 ③
又
2
2
11+-x x >0,
由③可知对任意n ∈N +,
2
2+-n n x x >0且???
?
????+-=??????
??+-++22lg 222lg 11n n n n x x x x ,
所以??????
?
?+-22lg n n x x 是首项为???
???+-2222lg ,公比为2的等比数列。
所以1
2
2
2lg
-=+-n n n x x ·??????+-2222lg ,所以=+-22n
n x x 1
22222-?
??
???+-n ,
解得2=
n x ·
1
1
112222)
22()
22()22()22(------+-++n n n n 。
注:本例解法是借助于不动点,具有普遍意义。
三、基础训练题
1. 数列{x n }满足x 1=2, x n +1=S n +(n +1),其中S n 为{x n }前n 项和,当n ≥2时,x n =_________.
2. 数列{x n }满足x 1=
21
,x n +1=2
32+n n x x ,则{x n }的通项x n =_________. 3. 数列{x n }满足x 1=1,x n =12
1
-n x +2n -1(n ≥2),则{x n }的通项x n =_________.
4. 等差数列{a n }满足3a 8=5a 13,且a 1>0, S n 为前n 项之和,则当S n 最大时,n =_________.
5. 等比数列{a n }前n 项之和记为S n ,若S 10=10,S 30=70,则S 40=_________.
6. 数列{x n }满足x n +1=x n -x n -1(n ≥2),x 1=a , x 2=b , S n =x 1+x 2+…+ x n ,则S 100=_________.
7. 数列{a n }中,S n =a 1+a 2+…+a n =n 2
-4n +1则|a 1|+|a 2|+…+|a 10|=_________. 8. 若
1
25313322
11-+=
=+=+=+n x x x x x x x x n n Λ,并且x 1+x 2+…+ x n =8,则x 1=_________. 9. 等差数列{a n },{b n }的前n 项和分别为S n 和T n ,若
132+=
n n
T S n n ,则n
n n b a ∞→lim =_________. 10. 若n !=n (n -1)…2·1, 则!1
)1(22007
1
n n n n n
++-∑==_________.
11.若{a n }是无穷等比数列,a n 为正整数,且满足a 5+a 6=48, log 2a 2·log 2a 3+ log 2a 2·log 2a 5+
log 2a 2·log 2a 6+ log 2a 5·log 2a 6=36,求?
??
??
?n a 1的通项。 12.已知数列{a n }是公差不为零的等差数列,数列{n
b a }是公比为q 的等比数列,且b 1=1, b 2=5,
b 3=17, 求:(1)q 的值;(2)数列{b n }的前n 项和S n 。
四、高考水平训练题
1.已知函数f (x )=????
?
????≥-??
? ??<<-?
?? ?
?
≤+)
1(11211
22121x x x x x x ,若数列{a n }满足a 1=37,a n +1=f (a n )(n ∈N +
),
则a 2006=_____________.
2.已知数列{a n }满足a 1=1, a n =a 1+2a 2+3a 3+…+(n -1)a n -1(n ≥2),则{a n }的通项
a n =?
?
?≥=)
2()1(1n n .
3. 若a n =n 2
+n λ, 且{a n }是递增数列,则实数λ的取值范围是__________. 4. 设正项等比数列{a n }的首项a 1=
2
1, 前n 项和为S n , 且210S 30-(210
+1)S 20+S 10=0,则a n =_____________.
5. 已知3
1
)1(33lim 1=
-++∞→n n n n a ,则a 的取值范围是______________. 6.数列{a n }满足a n +1=3a n +n (n ∈N +
) ,存在_________个a 1值,使{a n }成等差数列;存在________
个a 1值,使{a n }成等比数列。 7.已知402
401--=
n n a n (n ∈N +
),则在数列{a n }的前50项中,最大项与最小项分别是
____________.
8.有4个数,其中前三个数成等差数列,后三个数成等比数列,并且第一个数与第四个数的和中16,第二个数与第三个数的和是12,则这四个数分别为____________.
9. 设{a n }是由正数组成的数列,对于所有自然数n , a n 与2的等差中项等于S n 与2的等比中项,则a n =____________.
10. 在公比大于1的等比数列中,最多连续有__________项是在100与1000之间的整数. 11.已知数列{a n }中,a n ≠0,求证:数列{a n }成等差数列的充要条件是
1
114332211
1111++=++++n n n a a a a a a a a a a Λ(n ≥2)①恒成立。 12.已知数列{a n }和{b n }中有a n =a n -1b n , b n =
2
1
1
1---n n a b (n ≥2), 当a 1=p , b 1=q (p >0, q >0)且p +q =1时,(1)求证:a n >0, b n >0且a n +b n =1(n ∈N );(2)求证:a n +1=1
+n n
a a ;(3)求数列.lim n n
b ∞→
13.是否存在常数a , b , c ,使题设等式 1·22
+2·32
+…+n ·(n +1)2
=
12
)1(+n n (an 2
+bn +c ) 对于一切自然数n 都成立?证明你的结论。 五、联赛一试水平训练题
1.设等差数列的首项及公差均为非负整数,项数不少于3,且各项和为972
,这样的数列共有_________个。
2.设数列{x n }满足x 1=1, x n =
7
22
411++--n n x x ,则通项x n =__________.
3. 设数列{a n }满足a 1=3, a n >0,且5
123-=n n a a ,则通项a n =__________.
4. 已知数列a 0, a 1, a 2, …, a n , …满足关系式(3-a n +1)·(6+a n )=18,且a 0=3,则
∑=n
i i
a 01
=__________. 5. 等比数列a +log 23, a +log 43, a +log 83的公比为=__________.
6. 各项均为实数的等差数列的公差为4,其首项的平方与其余各项之和不超过100,这样的数列至多有__________项.
7. 数列{a n }满足a 1=2, a 2=6, 且
1
12++++n n
n a a a =2,则
=+++∞
→2
21lim
n
a a a n
n Λ________.
8. 数列{a n } 称为等差比数列,当且仅当此数列满足a 0=0, {a n +1-qa n }构成公比为q 的等比数列,q 称为此等差比数列的差比。那么,由100以内的自然数构成等差比数列而差比大于1时,项数最多有__________项.
9.设h ∈N +,数列{a n }定义为:a 0=1, a n +1=???
??+为奇数
为偶数n n
n n a h a a a 2
。问:对于怎样的h ,存在
大于0的整数n ,使得a n =1?
10.设{a k }k ≥1为一非负整数列,且对任意k ≥1,满足a k ≥a 2k +a 2k +1,(1)求证:对任意正整数n ,数列中存在n 个连续项为0;(2)求出一个满足以上条件,且其存在无限个非零项的数列。 11.求证:存在唯一的正整数数列a 1,a 2,…,使得
a 1=1, a 2>1, a n +1(a n +1-1)=
.11
13
22-+-++n n n n a a a a
六、联赛二试水平训练题
1.设a n 为下述自然数N 的个数:N 的各位数字之和为n 且每位数字只能取1,3或4,求证:a 2n 是完全平方数,这里n =1, 2,….
2.设a 1, a 2,…, a n 表示整数1,2,…,n 的任一排列,f (n )是这些排列中满足如下性质的排列数目:①a 1=1; ②|a i -a i +1|≤2, i =1,2,…,n -1。 试问f (2007)能否被3整除?
3.设数列{a n }和{b n }满足a 0=1,b 0=0,且
????
?=-+=-+=++.
,2,1,0,478,
36711Λn b a b b a a n n n n n n 求证:a n (n =0,1,2,…)是完全平方数。
4.无穷正实数数列{x n }具有以下性质:x 0=1,x i +1(1)求证:对具有上述性质的任一数列,总能找到一个n ≥1,使n
n x x x x x x 2122
1120-+++Λ≥3.999
均成立;
(2)寻求这样的一个数列使不等式n
n x x x x x x 2
122
1120-+++Λ<4对任一n 均成立。
5.设x 1,x 2,…,x n 是各项都不大于M 的正整数序列且满足x k =|x k -1-x k -2|(k =3,4,…,n )①.试问这
样的序列最多有多少项?
6.设a 1=a 2=31,且当n =3,4,5,…时,a n =2
2
12212
1
242)21(------+--n n n n n n a a a a a a ,
(ⅰ)求数列{a n }的通项公式;(ⅱ)求证:
21
-n
a 是整数的平方。 7.整数列u 0,u 1,u 2,u 3,…满足u 0=1,且对每个正整数n , u n +1u n -1=k u u ,这里k 是某个固定的正整数。如果u 2000=2000,求k 的所有可能的值。
8.求证:存在无穷有界数列{x n },使得对任何不同的m, k ,有|x m -x k |≥
.1
k
m - 9.已知n 个正整数a 0,a 1,…,a n 和实数q ,其中0(2)q 1
(k =1,2,…,n ); (3)b 1+b 2+…+b n q
-+11(a 0+a 1+…+a n ).
高中数学竞赛讲义_复数
1 复数 一、基础知识 1.复数的定义:设i 为方程x 2=-1的根,i 称为虚数单位,由i 与实数进行加、减、乘、除 等运算。便产生形如a+bi (a,b ∈R )的数,称为复数。所有复数构成的集合称复数集。通常用C 来表示。 2.复数的几种形式。对任意复数z=a+bi (a,b ∈R ),a 称实部记作Re(z),b 称虚部记作Im(z). z=ai 称为代数形式,它由实部、虚部两部分构成;若将(a,b)作为坐标平面内点的坐标,那么z 与坐标平面唯一一个点相对应,从而可以建立复数集与坐标平面内所有的点构成的集合之间的一一映射。因此复数可以用点来表示,表示复数的平面称为复平面,x 轴称为实轴,y 轴去掉原点称为虚轴,点称为复数的几何形式;如果将(a,b)作为向量的坐标,复数z 又对应唯一一个向量。因此坐标平面内的向量也是复数的一种表示形式,称为向量形式;另外设z 对应复平面内的点Z ,见图15-1,连接OZ ,设∠xOZ=θ,|OZ|=r ,则a=rcos θ,b=rsin θ,所以z=r(cos θ+isin θ),这种形式叫做三角形式。若z=r(cos θ+isin θ),则θ称为z 的辐角。若0≤θ<2π,则θ称为z 的辐角主值,记作θ=Arg(z). r 称为z 的模,也记作|z|,由勾股定理知|z|=2 2b a +.如果用e i θ表示cos θ+isin θ,则z=re i θ,称为复数的指数形式。 3.共轭与模,若z=a+bi ,(a,b ∈R ),则=z a-bi 称为z 的共轭复数。模与共轭的性质有: (1)2121z z z z ±=±;(2)2121z z z z ?=?;(3)2||z z z =?;(4)2121z z z z =???? ??;(5)||||||2121z z z z ?=?;(6)|||||| 2121z z z z =;(7)||z 1|-|z 2||≤|z 1±z 2|≤|z 1|+|z 2|;(8)|z 1+z 2|2+|z 1-z 2|2=2|z 1|2+2|z 2|2;(9)若|z|=1,则z z 1=。 4.复数的运算法则:(1)按代数形式运算加、减、乘、除运算法则与实数范围内一致,运算结果可以通过乘以共轭复数将分母分为实数;(2)按向量形式,加、减法满足平行四边形和三角形法则;(3)按三角形式,若z 1=r 1(cos θ1+isin θ1), z 2=r 2(cos θ2+isin θ2),则z 1??z 2=r 1r 2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)];若2 1212,0r r z z z =≠[cos(θ1-θ2)+isin(θ1-θ2)],用指数形式记为z 1z 2=r 1r 2e i(θ1+θ2),.)(2 12121θθ-=i e r r z z 5.棣莫弗定理:[r(cos θ+isin θ)]n =r n (cosn θ+isinn θ). 6.开方:若=n w r(cos θ+isin θ),则)2s i n 2(c o s n k i n k r w n πθπθ+++=,k=0,1,2,…,n-1。 7.单位根:若w n =1,则称w 为1的一个n 次单位根,简称单位根,记Z 1=n i n ππ2sin 2cos +,则全部单位根可表示为1,1Z ,1121,,-n Z Z .单位根的基本性质有(这里记k k Z Z 1=,
高中数学竞赛_函数【讲义】
1 第三章 函数 一、基础知识 定义1 映射,对于任意两个集合A ,B ,依对应法则f ,若对A 中的任意一个元素x ,在B 中都有唯一一个元素与之对应,则称f : A →B 为一个映射。 定义2 单射,若f : A →B 是一个映射且对任意x , y ∈A , x ≠y , 都有f (x )≠f (y )则称之为单射。 定义3 满射,若f : A →B 是映射且对任意y ∈B ,都有一个x ∈A 使得f (x )=y ,则称f : A →B 是A 到B 上的满射。 定义4 一一映射,若f : A →B 既是单射又是满射,则叫做一一映射,只有一一映射存在逆映射,即从B 到A 由相反的对应法则f -1构成的映射,记作f -1: A →B 。 定义5 函数,映射f : A →B 中,若A ,B 都是非空数集,则这个映射为函数。A 称为它的定义域,若x ∈A , y ∈B ,且f (x )=y (即x 对应B 中的y ),则y 叫做x 的象,x 叫y 的原象。集合{f (x )|x ∈A }叫函数的值域。通常函数由解析式给出,此时函数定义域就是使解析式有意义的未知数的取值范围,如函数y =3x -1的定义域为{x |x ≥0,x ∈R}. 定义6 反函数,若函数f : A →B (通常记作y =f (x ))是一一映射,则它的逆映射f -1: A →B 叫原函数的反函数,通常写作y =f -1(x ). 这里求反函数的过程是:在解析式y =f (x )中反解x 得x =f -1(y ),然后将x , y 互换得y =f -1(x ),最后指出反函数的定义域即原函数的值域。例如:函数y =x -11的反函数是y =1-x 1(x ≠0). 定理1 互为反函数的两个函数的图象关于直线y =x 对称。 定理2 在定义域上为增(减)函数的函数,其反函数必为增(减)函数。 定义7 函数的性质。 (1)单调性:设函数f (x )在区间I 上满足对任意的x 1, x 2∈I 并且x 1< x 2,总有f (x 1)f (x 2)),则称f (x )在区间I 上是增(减)函数,区间I 称为单调增(减)区间。 (2)奇偶性:设函数y =f (x )的定义域为D ,且D 是关于原点对称的数集,若对于任意的x ∈D ,都有f (-x )=-f (x ),则称f (x )是奇函数;若对任意的x ∈D ,都有f (-x )=f (x ),则称f (x )是偶函数。奇函数的图象关于原点对称,偶函数的图象关于y 轴对称。 (3)周期性:对于函数f (x ),如果存在一个不为零的常数T ,使得当x 取定义域内每一个数时,f (x +T )=f (x )总成立,则称f (x )为周期函数,T 称为这个函数的周期,如果周期中存在最小的正数T 0,则这个正数叫做函数f (x )的最小正周期。 定义8 如果实数a a }记作开区间(a , +∞),集合{x |x ≤a }记作半开半闭区间(-∞,a ]. 定义9 函数的图象,点集{(x ,y )|y =f (x ), x ∈D}称为函数y =f (x )的图象,其中D 为f (x )的定义域。通过画图不难得出函数y =f (x )的图象与其他函数图象之间的关系(a ,b >0);(1)向右平移a 个单位得到y =f (x -a )的图象;(2)向左平移a 个单位得到y =f (x +a )的图象;(3)向下平移b 个单位得到y =f (x )-b 的图象;(4)与函数y =f (-x )的图象关于y 轴对称;(5)与函数y =-f (-x ) 的图象关于原点成中心对称;(6)与函数y =f -1(x )的图象关于直线y =x 对称;(7)与函数y =-f (x ) 的图象关于x 轴对称。 定理3 复合函数y =f [g (x )]的单调性,记住四个字:“同增异减”。例如y = x -21, u=2-x 在(-∞,2)上是减函数,y =u 1在(0,+∞)上是减函数,所以y =x -21在(-∞,2)上是增函数。 注:复合函数单调性的判断方法为同增异减。这里不做严格论证,求导之后是显然的。 二、方法与例题 1.数形结合法。 例1 求方程|x -1|=x 1的正根的个数 .
高中数学数列专题大题训练
高中数学数列专题大题组卷 一.选择题(共9小题) 1.等差数列{a n}的前m项和为30,前2m项和为100,则它的前3m项和为()A.130 B.170 C.210 D.260 2.已知各项均为正数的等比数列{a n},a1a2a3=5,a7a8a9=10,则a4a5a6=()A.B.7 C.6 D. 3.数列{a n}的前n项和为S n,若a1=1,a n+1=3S n(n≥1),则a6=() A.3×44B.3×44+1 C.44D.44+1 4.已知数列{a n}满足3a n+1+a n=0,a2=﹣,则{a n}的前10项和等于()A.﹣6(1﹣3﹣10)B.C.3(1﹣3﹣10)D.3(1+3﹣10)5.等比数列{a n}的前n项和为S n,已知S3=a2+10a1,a5=9,则a1=()A.B.C.D. 6.已知等差数列{a n}满足a2+a4=4,a3+a5=10,则它的前10项的和S10=()A.138 B.135 C.95 D.23 7.设等差数列{a n}的前n项和为S n,若S m﹣1=﹣2,S m=0,S m+1=3,则m=()A.3 B.4 C.5 D.6 8.等差数列{a n}的公差为2,若a2,a4,a8成等比数列,则{a n}的前n项和S n=() A.n(n+1)B.n(n﹣1)C.D. 9.设{a n}是等差数列,下列结论中正确的是() A.若a1+a2>0,则a2+a3>0 B.若a1+a3<0,则a1+a2<0 C.若0<a 1<a2,则a2D.若a1<0,则(a2﹣a1)(a2﹣a3)>0 二.解答题(共14小题) 10.设数列{a n}(n=1,2,3,…)的前n项和S n满足S n=2a n﹣a1,且a1,a2+1,a3成等差数列.
高中数学竞赛标准教材讲义函数教案
第三章 函数 一、基础知识 定义1 映射,对于任意两个集合A ,B ,依对应法则f ,若对A 中的任意一个元素x ,在B 中都有唯一一个元素与之对应,则称f : A →B 为一个映射. 定义2 单射,若f : A →B 是一个映射且对任意x , y ∈A , x ≠y , 都有f (x )≠f (y )则称之为单射. 定义3 满射,若f : A →B 是映射且对任意y ∈B ,都有一个x ∈A 使得f (x )=y ,则称f : A →B 是A 到B 上的满射. 定义4 一一映射,若f : A →B 既是单射又是满射,则叫做一一映射,只有一一映射存在逆 映射,即从B 到A 由相反的对应法则f -1构成的映射,记作f -1 : A →B . 定义5 函数,映射f : A →B 中,若A ,B 都是非空数集,则这个映射为函数.A 称为它的定义域,若x ∈A , y ∈B ,且f (x )=y (即x 对应B 中的y 则y 叫做x 的象,x 叫y 的原象.集合{f (x )|x ∈A }叫函数的值域.通常函数由解析式给出,此时函数定义域就是使解析式有意义的未知数的取值范围,如函数y =3x -1的定义域为{x |x ≥0,x ∈R}. 定义6 反函数,若函数f : A →B (通常记作y =f (x ))是一一映射,则它的逆映射f -1 : A →B 叫原函数的反函数,通常写作y =f -1(x ). 这里求反函数的过程是:在解析式y =f (x )中反解x 得x =f -1(y ),然后将x , y 互换得y =f -1(x ),最后指出反函数的定义域即原函数的值域.例如:函数y = x -11的反函数是y =1-x 1 (x ≠0). 定理1 互为反函数的两个函数的图象关于直线y =x 对称. 定理2 在定义域上为增(减)函数的函数,其反函数必为增(减)函数. 定义7 函数的性质. (1)单调性:设函数f (x )在区间I 上满足对任意的x 1, x 2∈I 并且x 1< x 2,总有 f (x 1)f (x 2)),则称f (x )在区间I 上是增(减)函数,区间I 称为单调增(减)区间. (2)奇偶性:设函数y =f (x )的定义域为D ,且D 是关于原点对称的数集,若对于任意的x ∈D ,都有f (-x )=-f (x ),则称f (x )是奇函数;若对任意的x ∈D ,都有f (-x )=f (x ),则称f (x )是偶函数.奇函数的图象关于原点对称,偶函数的图象关于y 轴对称. (3)周期性:对于函数f (x ),如果存在一个不为零的常数T ,使得当x 取定义域内每一个数时,f (x +T )=f (x )总成立,则称f (x )为周期函数,T 称为这个函数的周期,如果周期中存在最小的正数T 0,则这个正数叫做函数f (x )的最小正周期. 定义8 如果实数a a }记作开区间(a , +∞集合{x |x ≤a }记作半开半闭区间(-∞,a ]. 定义9 函数的图象,点集{(x ,y )|y =f (x ), x ∈D}称为函数y =f (x )的图象,其中D 为f (x )的定义域.通过画图不难得出函数y =f (x )的图象与其他函数图象之间的关系(a ,b >0);(1)向右平移a 个单位得到y =f (x -a )的图象;(2)向左平移a 个单位得到y =f (x +a )的图象;(3)向下平移b 个单位得到y =f (x )-b 的图象;(4)与函数y =f (-x )的图象关于y 轴对 称;(5)与函数y =-f (-x )的图象关于原点成中心对称;(6)与函数y =f -1 (x )的图象关于直线y =x 对称;(7)与函数y =-f (x )的图象关于x 轴对称. 定理3 复合函数y =f [g (x )]的单调性,记住四个字:“同增异减”.例如y = x -21 , u=2-x 在(-∞,2)上是减函数,y = u 1在(0,+∞)上是减函数,所以y =x -21在(-∞,2)上是增函数. 注:复合函数单调性的判断方法为同增异减.这里不做严格论证,求导之后是显然的. 二、方法与例题
高中数学竞赛讲义-抽屉原理
§23抽屉原理 在数学问题中有一类与“存在性”有关的问题,例如:“13个人中至少有两个人出生在相同月份”;“某校400名学生中,一定存在两名学生,他们在同一天过生日”;“2003个人任意分成200个小组,一定存在一组,其成员数不少于11”;“把[0,1]内的全部有理数放到100个集合中,一定存在一个集合,它里面有无限多个有理数”。这类存在性问题中,“存在”的含义是“至少有一个”。在解决这类问题时,只要求指明存在,一般并不需要指出哪一个,也不需要确定通过什么方式把这个存在的东西找出来。这类问题相对来说涉及到的运算较少,依据的理论也不复杂,我们把这些理论称之为“抽屉原理”。 “抽屉原理”最先是由19世纪的德国数学家迪里赫莱(Dirichlet)运用于解决数学问题的,所以又称“迪里赫莱原理”,也有称“鸽巢原理”的。这个原理可以简单地叙述为“把10个苹果,任意分放在9个抽屉里,则至少有一个抽屉里含有两个或两个以上的苹果”。这个道理是非常明显的,但应用它却可以解决许多有趣的问题,并且常常得到一些令人惊异的结果。抽屉原理是国际国内各级各类数学竞赛中的重要内容,本讲就来学习它的有关知识及其应用。 (一)抽屉原理的基本形式 定理1、如果把n+1个元素分成n个集合,那么不管怎么分,都存在一个集合,其中至少有两个元素。 证明:(用反证法)若不存在至少有两个元素的集合,则每个集合至多1个元素,从而n 个集合至多有n个元素,此与共有n+1个元素矛盾,故命题成立。 在定理1的叙述中,可以把“元素”改为“物件”,把“集合”改成“抽屉”,抽屉原理正是由此得名。 同样,可以把“元素”改成“鸽子”,把“分成n个集合”改成“飞进n个鸽笼中”。“鸽笼原理”由此得名。 例题讲解 1.已知在边长为1的等边三角形内(包括边界)有任意五个点(图1)。证明:至少有两个点之间的距离不大于 2.从1-100的自然数中,任意取出51个数,证明其中一定有两个数,它们中的一个是另一个的整数倍。
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高三文科数学数列专题 高三文科数学复习资料 ——《数列》专题 1. 等差数列{ a n}的前n项和记为S n,已知a1030, a2050 . ( 1)求通项a n; ( 2)若S n242 ,求 n ; ( 3)若b n a n20 ,求数列 { b n } 的前 n 项和 T n的最小值. 2. 等差数列{ a n}中,S n为前n项和,已知S77, S1575 . ( 1)求数列{ a n}的通项公式; ( 2)若b n S n,求数列 {b n } 的前 n 项和 T n. n 3. 已知数列{ a n}满足a1 1 a n 1 ( n 1) ,记 b n 1 , a n . 1 2a n 1 a n (1)求证 : 数列{ b n}为等差数列; (2)求数列{ a n}的通项公式 . 4. 在数列a n 中, a n 0 , a1 1 ,且当 n 2 时,a n 2S n S n 1 0 . 2 ( 1)求证数列1 为等差数列;S n ( 2)求数列a n的通项 a n; ( 3)当n 2时,设b n n 1 a n,求证: 1 2 (b2 b3 b n ) 1 . n 2(n 1) n 1 n 5. 等差数列{ a n}中,a18, a4 2 . ( 1)求数列{ a n}的通项公式; ( 2)设S n| a1 | | a2 || a n |,求 S n;
1 (n N *) , T n b1 b2 b n (n N *) ,是否存在最大的整数m 使得对任( 3)设b n n(12 a n ) 意 n N * ,均有T n m m 的值,若不存在,请说明理由. 成立,若存在,求出 32 6. 已知数列{log2(a n1)} 为等差数列,且a13, a39 . ( 1)求{ a n}的通项公式; ( 2)证明: 1 1 ... 1 1. a2 a1 a3 a2 a n 1 a n 7. 数列{ a n}满足a129, a n a n 12n 1(n 2, n N * ) . ( 1)求数列{ a n}的通项公式; ( 2)设b n a n,则 n 为何值时, { b n } 的项取得最小值,最小值为多少?n 8. 已知等差数列{ a n}的公差d大于0 , 且a2,a5是方程x2 12 x 27 0 的两根,数列 { b n } 的前 n 项和 为 T n,且 T n 1 1 b n. 2 ( 1)求数列{ a n} , { b n}的通项公式; ( 2)记c n a n b n,求证:对一切 n N 2 , 有c n. 3 9. 数列{ a n}的前n项和S n满足S n2a n 3n . (1)求数列{ a n}的通项公式a n; (2)数列{ a n}中是否存在三项,它们可以构成等差数列?若存在,请求出一组适合条件的项;若不存在,请说明理由 . 10. 已知数列{ a n}的前n项和为S n,设a n是S n与 2 的等差中项,数列{ b n} 中, b1 1,点 P(b n , b n 1 ) 在 直线 y x 2 上. ( 1)求数列{ a n} , { b n}的通项公式
高中数学竞赛_数列【讲义】
第五章 数列 一、基础知识 定义1 数列,按顺序给出的一列数,例如1,2,3,…,n ,…. 数列分有穷数列和无穷数列两种,数列{a n }的一般形式通常记作a 1, a 2, a 3,…,a n 或a 1, a 2, a 3,…,a n …。其中a 1叫做数列的首项,a n 是关于n 的具体表达式,称为数列的通项。 定理1 若S n 表示{a n }的前n 项和,则S 1=a 1, 当n >1时,a n =S n -S n -1. 定义2 等差数列,如果对任意的正整数n ,都有a n +1-a n =d (常数),则{a n }称为等差数列,d 叫做公差。若三个数a , b , c 成等差数列,即2b =a +c ,则称b 为a 和c 的等差中项,若公差为d, 则a =b -d, c =b +d. 定理2 等差数列的性质:1)通项公式a n =a 1+(n -1)d ;2)前n 项和公式: S n =d n n na a a n n 2 )1(2)(11-+=+;3)a n -a m =(n -m)d ,其中n , m 为正整数;4)若n +m=p +q ,则a n +a m =a p +a q ;5)对任意正整数p , q ,恒有a p -a q =(p -q )(a 2-a 1);6)若A ,B 至少有一个不为零,则{a n }是等差数列的充要条件是S n =An 2+Bn . 定义3 等比数列,若对任意的正整数n ,都有 q a a n n =+1,则{a n }称为等比数列,q 叫做公比。 定理3 等比数列的性质:1)a n =a 1q n -1 ;2)前n 项和S n ,当q ≠1时,S n =q q a n --1)1(1;当q =1时,S n =na 1;3)如果a , b , c 成等比数列,即b 2=ac (b ≠0),则b 叫做a , c 的等比中项;4)若m+n =p +q ,则a m a n =a p a q 。 定义4 极限,给定数列{a n }和实数A ,若对任意的ε>0,存在M ,对任意的n >M(n ∈N ),都有|a n -A |<ε,则称A 为n →+∞时数列{a n }的极限,记作.lim A a n n =∞ → 定义5 无穷递缩等比数列,若等比数列{a n }的公比q 满足|q |<1,则称之为无穷递增等比数列,其前n 项和S n 的极限(即其所有项的和)为q a -11(由极限的定义可得)。 定理3 第一数学归纳法:给定命题p (n ),若:(1)p (n 0)成立;(2)当p (n )时n =k 成立时能推出p (n )对n =k +1成立,则由(1),(2)可得命题p (n )对一切自然数n ≥n 0成立。 竞赛常用定理 定理4 第二数学归纳法:给定命题p (n ),若:(1)p (n 0)成立;(2)当p (n )对一切n ≤k 的自然数n 都成立时(k ≥n 0)可推出p (k +1)成立,则由(1),(2)可得命题p (n )对一切自然数n ≥n 0成立。 定理5 对于齐次二阶线性递归数列x n =ax n -1+bx n -2,设它的特征方程x 2=ax +b 的两个根为α,β:(1)若α≠β,则x n =c 1a n -1+c 2βn -1,其中c 1, c 2由初始条件x 1, x 2的值确定;(2)若α=β,则x n =(c 1n +c 2) αn -1,其中c 1, c 2的值由x 1, x 2的值确定。 二、方法与例题 1.不完全归纳法。 这种方法是从特殊情况出发去总结更一般的规律,当然结论未必都是正确的,但却是人类探索未知世界的普遍方式。通常解题方式为:特殊→猜想→数学归纳法证明。 例1 试给出以下几个数列的通项(不要求证明);1)0,3,8,15,24,35,…;2)1,5,19,65,…;3)-1,0,3,8,15,…。 【解】1)a n =n 2-1;2)a n =3n -2n ;3)a n =n 2-2n . 例2 已知数列{a n }满足a 1= 21,a 1+a 2+…+a n =n 2a n , n ≥1,求通项a n . 【解】 因为a 1= 2 1,又a 1+a 2=22·a 2,
高中数学竞赛 函数【讲义】
高中数学竞赛标准教材 函数 一、基础知识 定义1 映射,对于任意两个集合A ,B ,依对应法则f ,若对A 中的任意一个元素x ,在B 中都有唯一一个元素与之对应,则称f : A →B 为一个映射。 定义2 单射,若f : A →B 是一个映射且对任意x , y ∈A , x ≠y , 都有f (x )≠f (y )则称之为单射。 定义3 满射,若f : A →B 是映射且对任意y ∈B ,都有一个x ∈A 使得f (x )=y ,则称f : A →B 是A 到B 上的满射。 定义4 一一映射,若f : A →B 既是单射又是满射,则叫做一一映射,只有一一映射存在逆映射,即从B 到A 由相反的对应法则f -1构成的映射,记作f -1: A →B 。 定义5 函数,映射f : A →B 中,若A ,B 都是非空数集,则这个映射为函数。A 称为它的定义域,若x ∈A , y ∈B ,且f (x )=y (即x 对应B 中的y ),则y 叫做x 的象,x 叫y 的原象。集合{f (x )|x ∈A }叫函数的值域。通常函数由解析式给出,此时函数定义域就是使解析式有意义的未知数的取值范围,如函数y =3x -1的定义域为{x |x ≥0,x ∈R}. 定义6 反函数,若函数f : A →B (通常记作y =f (x ))是一一映射,则它的逆映射f -1: A →B 叫原函数的反函数,通常写作y =f -1(x ). 这里求反函数的过程是:在解析式y =f (x )中反解x 得x =f -1(y ),然后将x , y 互换得y =f -1(x ),最后指出反函数的定义域即原函数的值域。例如:函数y =x -11的反函数是y =1-x 1(x ≠0). 定理1 互为反函数的两个函数的图象关于直线y =x 对称。 定理2 在定义域上为增(减)函数的函数,其反函数必为增(减)函数。 定义7 函数的性质。 (1)单调性:设函数f (x )在区间I 上满足对任意的x 1, x 2∈I 并且x 1< x 2,总有f (x 1)f (x 2)),则称f (x )在区间I 上是增(减)函数,区间I 称为单调增(减)区间。 (2)奇偶性:设函数y =f (x )的定义域为D ,且D 是关于原点对称的数集,若对于任意的x ∈D ,都有f (-x )=-f (x ),则称f (x )是奇函数;若对任意的x ∈D ,都有f (-x )=f (x ),则称f (x )是偶函数。奇函数的图象关于原点对称,偶函数的图象关于y 轴对称。 (3)周期性:对于函数f (x ),如果存在一个不为零的常数T ,使得当x 取定义域内每一个数时,f (x +T )=f (x )总成立,则称f (x )为周期函数,T 称为这个函数的周期,如果周期中存在最小的正数T 0,则这个正数叫做函数f (x )的最小正周期。 定义8 如果实数a a }记作开区间(a , +∞),集合{x |x ≤a }记作半开半闭区间(-∞,a ]. 定义9 函数的图象,点集{(x ,y )|y =f (x ), x ∈D}称为函数y =f (x )的图象,其中D 为f (x )的定义域。通过画图不难得出函数y =f (x )的图象与其他函数图象之间的关系(a ,b >0);(1)向右平移a 个单位得到y =f (x -a )的图象;(2)向左平移a 个单位得到y =f (x +a )的图象;(3)向下平移b 个单位得到y =f (x )-b 的图象;(4)与函数y =f (-x )的图象关于y 轴对称;(5)与函数y =-f (-x ) 的图象关于原点成中心对称;(6)与函数y =f -1(x )的图象关于直线y =x 对称;(7)与函数y =-f (x ) 的图象关于x 轴对称。 定理3 复合函数y =f [g (x )]的单调性,记住四个字:“同增异减”。例如y = x -21, u=2-x 在(-∞,2)上是减函数,y =u 1在(0,+∞)上是减函数,所以y =x -21在(-∞,2)上是增函数。 注:复合函数单调性的判断方法为同增异减。这里不做严格论证,求导之后是显然的。 二、方法与例题 1.数形结合法。 例1 求方程|x -1|=x 1的正根的个数 .
高中数学竞赛讲义_数列
数列 一、基础知识 定义1 数列,按顺序给出的一列数,例如1,2,3,…,n ,…. 数列分有穷数列和无穷数列两种,数列{a n }的一般形式通常记作a 1, a 2, a 3,…,a n 或a 1, a 2, a 3,…,a n …。其中a 1叫做数列的首项,a n 是关于n 的具体表达式,称为数列的通项。 定理1 若S n 表示{a n }的前n 项和,则S 1=a 1, 当n >1时,a n =S n -S n -1. 定义2 等差数列,如果对任意的正整数n ,都有a n +1-a n =d (常数),则{a n }称为等差数列,d 叫做公差。若三个数a , b , c 成等差数列,即2b =a +c ,则称b 为a 和c 的等差中项,若公差为d, 则a =b -d, c =b +d. 定理2 等差数列的性质:1)通项公式a n =a 1+(n -1)d ;2)前n 项和公式: S n =d n n na a a n n 2 )1(2)(11-+=+;3)a n -a m =(n -m)d ,其中n , m 为正整数;4)若n +m=p +q ,则a n +a m =a p +a q ;5)对任意正整数p , q ,恒有a p -a q =(p -q )(a 2-a 1);6)若A ,B 至少有一个不为零,则{a n }是等差数列的充要条件是S n =An 2+Bn . 定义3 等比数列,若对任意的正整数n ,都有 q a a n n =+1,则{a n }称为等比数列,q 叫做公比。 定理3 等比数列的性质:1)a n =a 1q n -1 ;2)前n 项和S n ,当q ≠1时,S n =q q a n --1)1(1;当q =1时,S n =na 1;3)如果a , b , c 成等比数列,即b 2=ac (b ≠0),则b 叫做a , c 的等比中项;4)若m+n =p +q ,则a m a n =a p a q 。 定义4 极限,给定数列{a n }和实数A ,若对任意的ε>0,存在M ,对任意的n >M(n ∈N ),都有|a n -A |<ε,则称A 为n →+∞时数列{a n }的极限,记作.lim A a n n =∞ → 定义5 无穷递缩等比数列,若等比数列{a n }的公比q 满足|q |<1,则称之为无穷递增等比数列,其前n 项和S n 的极限(即其所有项的和)为q a -11(由极限的定义可得)。 定理3 第一数学归纳法:给定命题p (n ),若:(1)p (n 0)成立;(2)当p (n )时n =k 成立时能推出p (n )对n =k +1成立,则由(1),(2)可得命题p (n )对一切自然数n ≥n 0成立。 竞赛常用定理 定理4 第二数学归纳法:给定命题p (n ),若:(1)p (n 0)成立;(2)当p (n )对一切n ≤k 的自然数n 都成立时(k ≥n 0)可推出p (k +1)成立,则由(1),(2)可得命题p (n )对一切自然数n ≥n 0成立。 定理5 对于齐次二阶线性递归数列x n =ax n -1+bx n -2,设它的特征方程x 2=ax +b 的两个根为α,β:(1)若α≠β,则x n =c 1a n -1+c 2βn -1,其中c 1, c 2由初始条件x 1, x 2的值确定;(2)若α=β,则x n =(c 1n +c 2) αn -1,其中c 1, c 2的值由x 1, x 2的值确定。 二、方法与例题 1.不完全归纳法。 这种方法是从特殊情况出发去总结更一般的规律,当然结论未必都是正确的,但却是人类探索未知世界的普遍方式。通常解题方式为:特殊→猜想→数学归纳法证明。 例1 试给出以下几个数列的通项(不要求证明);1)0,3,8,15,24,35,…;2)1,5,19,65,…;3)-1,0,3,8,15,…。 【解】1)a n =n 2-1;2)a n =3n -2n ;3)a n =n 2-2n . 例2 已知数列{a n }满足a 1= 21,a 1+a 2+…+a n =n 2a n , n ≥1,求通项a n . 【解】 因为a 1= 2 1,又a 1+a 2=22·a 2,
高中数学数列放缩专题:用放缩法处理数列和不等问题
用放缩法处理数列和不等问题(教师版) 一.先求和后放缩(主要是先裂项求和,再放缩处理) 例1.正数数列{}n a 的前n 项的和n S ,满足12+=n n a S ,试求: (1)数列{}n a 的通项公式; (2)设11+= n n n a a b ,数列{}n b 的前n 项的和为n B ,求证:2 1 高中数学竞赛讲义(15)复数
高中数学竞赛讲义(十五) ──复数 一、基础知识 1.复数的定义:设i为方程x2=-1的根,i称为虚数单位,由i 与实数进行加、减、乘、除等运算。便产生形如a+bi(a,b∈R)的数,称为复数。所有复数构成的集合称复数集。通常用C来表示。 2.复数的几种形式。对任意复数z=a+bi(a,b∈R),a称实部记作Re(z),b称虚部记作Im(z). z=ai称为代数形式,它由实部、虚部两部分构成;若将(a,b)作为坐标平面内点的坐标,那么z与坐标平面唯一一个点相对应,从而可以建立复数集与坐标平面内所有的点构成的集合之间的一一映射。因此复数可以用点来表示,表示复数的平面称为复平面,x轴称为实轴,y轴去掉原点称为虚轴,点称为复数的几何形式;如果将(a,b)作为向量的坐标,复数z又对应唯一一个向量。因此坐标平面内的向量也是复数的一种表示形式,称为向量形式;另外设z对应复平面内的点Z,见图15-1,连接OZ,设∠xOZ=θ,|OZ|=r,则a=rcosθ,b=rsinθ,所以z=r(cosθ+isinθ),这种形式叫做三角形式。若z=r(cosθ+isinθ),则θ称为z的辐角。若0≤θ<2π,则θ称为z的辐角主值,记作θ=Arg(z). r称为z的模,也记作|z|,由勾股定理知|z|=.如果用e iθ表示cosθ+isin θ,则z=re iθ,称为复数的指数形式。 3.共轭与模,若z=a+bi,(a,b∈R),则a-bi称为z的共轭复数。模与共轭的性质有:(1);(2);
(3);(4);(5);(6);(7)||z1|-|z2||≤|z1±z2|≤|z1|+|z2|;(8) |z1+z2|2+|z1-z2|2=2|z1|2+2|z2|2;(9)若|z|=1,则。 4.复数的运算法则:(1)按代数形式运算加、减、乘、除运算法则与实数范围内一致,运算结果可以通过乘以共轭复数将分母分为实数;(2)按向量形式,加、减法满足平行四边形和三角形法则;(3)按三角形式,若z1=r1(cosθ1+isinθ1), z2=r2(cosθ2+isinθ2), 则z1??z2=r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)];若[cos(θθ2)+isin(θ1-θ2)],用指数形式记为z1z2=r1r2e i(θ1+θ1- 2), 5.棣莫弗定理:[r(cosθ+isinθ)]n=r n(cosnθ+isinnθ). 6.开方:若r(cosθ+isinθ),则 ,k=0,1,2,…,n-1。 7.单位根:若w n=1,则称w为1的一个n次单位根,简称单位根,记Z1=,则全部单位根可表示为1,,.单位根的基本性质有(这里记,k=1,2,…,n-1):(1)对任意整数k,若k=nq+r,q∈Z,0≤r≤n-1,有Z nq+r=Z r;(2)对任意整数m,当n≥2时,有=特别1+Z1+Z2+…+Z n-1=0;(3)x n-1+x n-2+…+x+1=(x-Z1)(x-Z2)…(x-Z n-1)=(x-Z1)(x-)…(x-).
人教版最新高中数学数列专题复习(综合训练篇含答案)Word版
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———综合训练篇 一、选择题: 1. 在等差数列中,,则的值为 ( D ){}n a 120 31581=++a a a 1092a a - A .18 B .20 C .22 D .24 2.等差数列满足:,若等比数列满足则为( B ) A .16 B .32 C .64 D .27{}n a 30,8531==+S a a {} n b ,,4311a b a b ==5b 3.等差数列中,则数列的前9项之和S9等于{} n a 1 a {a ( C )A .66 B .144 C .99 D .297 4.各项都是正数的等比数列的公比q ≠1,且,,成等差数列,则为(A ) A . B . C . D .或{} n a 2a 321a 1 a 5 443a a a a ++2 15-215+2 51-2 1 5+215- 5.设等比数列的前项和为,若则( B ){}n a n n S ,33 6=S S = 69S S A. 2 B. C. D.3738 3
6.已知等差数列的前项的和为,且,,则过点和的直线的一个方向向 量的坐标是 ( B ){}n a n n S 210S =555S =(,) n P n a 2(2,)()n Q n a n N *++∈ A. B. C. D.1(2,)2 1(,2)2--1(,1) 2--(1,1)-- 7.设a 、b 、c 为实数,3a 、4b 、5c 成等比数列,且、、成等差数列,则 的值为( C ) A . B . C . D .a 1b 1c 1a c c a +15941594±15341534 ± 8. 已知数列的通项则下列表述正确的是 ( A ){} n a ,1323211 ????????-??? ??? ? ? ??=--n n n a A .最大项为最小项为 B .最大项为最小项不存在,1a 3 a ,1a C .最大项不存在,最小项为 D .最大项为最小项为3 a ,1a 4a 9.已知为等差数列,++=105,=99.以表示的前项和,则使得达到最大 值的是(B ){}n a 1a 3a 5a 246a a a ++n S {}n a n n S n A .21 B .20 C .19 D .18 9.一系列椭圆都以一定直线l 为准线,所有椭圆的中心都在定点M , 且点M 到l 的距离为2,若这一系列椭圆的离心率组成以为首项,为公比的等比数列,而椭圆相应的长半轴长为ai=(i=1,2,…,n),设bn=2(2n+1)·3n -2·an ,且Cn=,Tn=C1+C2+…+Cn ,若
高中数学竞赛标准讲义---排列组合与概率
高中数学竞赛标准讲义----排列组合与概率 一、基础知识 1.加法原理:做一件事有n 类办法,在第1类办法中有m 1种不同的方法,在第2类办法中有m 2种不同的方法,……,在第n 类办法中有m n 种不同的方法,那么完成这件事一共有N=m 1+m 2+…+m n 种不同的方法。 2.乘法原理:做一件事,完成它需要分n 个步骤,第1步有m 1种不同的方法,第2步有m 2种不同的方法,……,第n 步有m n 种不同的方法,那么完成这件事共有N=m 1×m 2×…×m n 种不同的方法。 3.排列与排列数:从n 个不同元素中,任取m(m ≤n)个元素,按照一定顺序排成一列,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个排列,从n 个不同元素中取出m 个(m ≤n)元素的所有排列个数,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的排列数,用m n A 表示,m n A =n(n-1)…(n-m+1)= )! (! m n n -,其中m,n ∈N,m ≤n, 注:一般地0n A =1,0!=1,n n A =n!。 4.N 个不同元素的圆周排列数为n A n n =(n-1)!。 5.组合与组合数:一般地,从n 个不同元素中,任取m(m ≤n)个元素并成一组,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的一个组合,即从n 个不同元素中不计顺序地取出m 个构成原集合的一个子集。从n 个不同元素中取出m(m ≤n)个元素的所有组合的个数,叫做从n 个不同元素中取出m 个元素的组合数,用m n C 表示: .)! (!! !)1()1(m n m n m m n n n C m n -=+--= 6.组合数的基本性质:(1)m n n m n C C -=;(2)11--+=n n m n m n C C C ;(3)k n k n C C k n =--11;(4)n n k k n n n n n C C C C 20 10==+++∑= ;(5)111++++-=+++k m k k m k k k k k C C C C ;(6)k n m n m k k n C C C --=。 7.定理1:不定方程x 1+x 2+…+x n =r 的正整数解的个数为11--n r C 。 [证明]将r 个相同的小球装入n 个不同的盒子的装法构成的集合为A ,不定方程x 1+x 2+…+x n =r 的正整数解构成的集合为B ,A 的每个装法对应B 的唯一一个解,因而构成映射,不同的装法对应的解也不同,因此为单射。反之B 中每一个解(x 1,x 2,…,x n ),将x i 作为第i 个盒子中球的个数,i=1,2,…,n ,便得到A 的一个装法,因此为满射,所以是一一映射,将r 个小球从左到右排成一列,每种装法相当于从r-1个空格中选n-1个,将球分n 份,共有11--n r C 种。故定理得证。 推论1 不定方程x 1+x 2+…+x n =r 的非负整数解的个数为.1r r n C -+