運用數列的單調性求最大(小)項

數列是一種特殊的函數,一種定義在正整數集(或其子集)上的函數,因此也具有單調性,可用函數的思想和方法去研究。對於數列而言,若

運用數列的單調性求最大(小)項,則此數列為遞增數列,若
運用數列的單調性求最大(小)項,則其為遞減數列,若
運用數列的單調性求最大(小)項,則其為常數列,運用其單調性可求出一些常見數列的最值,下面舉例說明。

一. 整式(一次,二次)函數為背景的數列

例1. 已知等差數列(d<0)其前n項和為運用數列的單調性求最大(小)項,若

運用數列的單調性求最大(小)項,問運用數列的單調性求最大(小)項中哪一項最大?

解:因為

運用數列的單調性求最大(小)項

又因為運用數列的單調性求最大(小)項

運用數列的單調性求最大(小)項,因為d

所以數列單調遞減,於是運用數列的單調性求最大(小)項

運用數列的單調性求最大(小)項最大

點評:等差數列中,當d<0時,運用數列的單調性求最大(小)項時,

運用數列的單調性求最大(小)項最大。

公差

運用數列的單調性求最大(小)項

時,最小。

二. 無理根式函數為背景的數列

例2. 設函數運用數列的單調性求最大(小)項數列滿足運用數列的單調性求最大(小)項

(1)求。

(2)求的最小項

解:(1)由已知

運用數列的單調性求最大(小)項運用數列的單調性求最大(小)項

解得運用數列的單調性求最大(小)項

運用數列的單調性求最大(小)項,即

運用數列的單調性求最大(小)項

可知運用數列的單調性求最大(小)項

運用數列的單調性求最大(小)項

(2)

運用數列的單調性求最大(小)項
運用數列的單調性求最大(小)項

運用數列的單調性求最大(小)項,可知數列是遞增數列

運用數列的單調性求最大(小)項的最小項為運用數列的單調性求最大(小)項

點評:注意隱含條件,否則會得出運用數列的單調性求最大(小)項的錯誤結論,在(2)中用到了分子有理化技巧,這是根式運算常見的一種方法。

三. 以分式函數為背景的數列

例3. 已知

運用數列的單調性求最大(小)項

則在數列的前30項中最大項和最小項分別是_____。

解:

運用數列的單調性求最大(小)項

運用數列的單調性求最大(小)項數列中的項是函數

運用數列的單調性求最大(小)項上的一個個孤立點,而f(x)的圖象是由運用數列的單調性求最大(小)項右移
運用數列的單調性求最大(小)項個單位再上移1個單位得到的,因此f(x)在運用數列的單調性求最大(小)項上是減函數。

運用數列的單調性求最大(小)項上也是減函數,從而可知當n=9時最小,n=10時,最大。

最大項和最小項分別為運用數列的單調性求最大(小)項

例4. 已知運用數列的單調性求最大(小)項,記運用數列的單調性求最大(小)項,求數列的最小值。

解:

運用數列的單調性求最大(小)項

運用數列的單調性求最大(小)項
運用數列的單調性求最大(小)項運用數列的單調性求最大(小)項

運用數列的單調性求最大(小)項為遞增數列

中的最小項為

運用數列的單調性求最大(小)項

四. 以函數

運用數列的單調性求最大(小)項

為背景的數列

例5. 已知數列

運用數列的單調性求最大(小)項

,則該數列中的最大項是第幾項?

解:由運用數列的單調性求最大(小)項運用數列的單調性求最大(小)項聯想函數

運用數列的單調性求最大(小)項知函數在運用數列的單調性求最大(小)項上為減函數。在
運用數列的單調性求最大(小)項為增函數。

當且僅當運用數列的單調性求最大(小)項時,函數取最小值,而

運用數列的單調性求最大(小)項

要使運用數列的單調性求最大(小)項的值最小,應使

運用數列的單調性求最大(小)項

通過計算驗證,可得n=12或13時,最大。

運用數列的單調性求最大(小)項為數列中的最大項。

五. 混合型數列(由一個等差數列和一個等比數列的對應項的積組成的數列稱為)

例6. 已知無窮數列的通項公式

運用數列的單調性求最大(小)項

,試判斷此數列是否有最大項,若有,求出第幾項最大,若沒有,說明理由。

解:

運用數列的單調性求最大(小)項
運用數列的單調性求最大(小)項

運用數列的單調性求最大(小)項時,

運用數列的單調性求最大(小)項,即運用數列的單調性求最大(小)項

當n=8時,運用數列的單調性求最大(小)項,即運用數列的單調性求最大(小)項

當n>8時,,即運用數列的單調性求最大(小)項

由函數單調性知數列存在最大項即第8,9項。

例7. 已知數列的通項公式為運用數列的單調性求最大(小)項,其中

運用數列的單調性求最大(小)項,數列中是否存在最大的項?若存在,指出是第幾項最大;若不存在,請說明理由。

解:運用數列的單調性求最大(小)項

(1)當運用數列的單調性求最大(小)項時,易見運用數列的單調性求最大(小)項,即

運用數列的單調性求最大(小)項,所以數列中不存在最大項。

(2)當0

(i)當

運用數列的單調性求最大(小)項

,即

運用數列的單調性求最大(小)項

運用數列的單調性求最大(小)項,即

運用數列的單調性求最大(小)項,所以數列中的第1項運用數列的單調性求最大(小)項最大。

(ii)當運用數列的單調性求最大(小)項,即運用數列的單調性求最大(小)項時,

運用數列的單調性求最大(小)項。(僅在n=1時等式成立)即運用數列的單調性求最大(小)項

所以數列中的第1項和第2項最大…

(iii)當

運用數列的單調性求最大(小)項

運用數列的單調性求最大(小)項

時,若且為整數。

運用數列的單調性求最大(小)項,易知運用數列的單調性求最大(小)項

所以數列中的第N項和第N+1項最大。

若不是整數,記N為不超過的最大整數。

易見所以數列中的第N+1項最大。


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