运用数列的单调性求最大(小)项

数列是一种特殊的函数,一种定义在正整数集(或其子集)上的函数,因此也具有单调性,可用函数的思想和方法去研究。对于数列而言,若

运用数列的单调性求最大(小)项,则此数列为递增数列,若
运用数列的单调性求最大(小)项,则其为递减数列,若
运用数列的单调性求最大(小)项,则其为常数列,运用其单调性可求出一些常见数列的最值,下面举例说明。

一. 整式(一次,二次)函数为背景的数列

例1. 已知等差数列(d<0)其前n项和为运用数列的单调性求最大(小)项,若

运用数列的单调性求最大(小)项,问运用数列的单调性求最大(小)项中哪一项最大?

解:因为

运用数列的单调性求最大(小)项

又因为运用数列的单调性求最大(小)项

运用数列的单调性求最大(小)项,因为d

所以数列单调递减,于是运用数列的单调性求最大(小)项

运用数列的单调性求最大(小)项最大

点评:等差数列中,当d<0时,运用数列的单调性求最大(小)项时,

运用数列的单调性求最大(小)项最大。

公差

运用数列的单调性求最大(小)项

时,最小。

二. 无理根式函数为背景的数列

例2. 设函数运用数列的单调性求最大(小)项数列满足运用数列的单调性求最大(小)项

(1)求。

(2)求的最小项

解:(1)由已知

运用数列的单调性求最大(小)项运用数列的单调性求最大(小)项

解得运用数列的单调性求最大(小)项

运用数列的单调性求最大(小)项,即

运用数列的单调性求最大(小)项

可知运用数列的单调性求最大(小)项

运用数列的单调性求最大(小)项

(2)

运用数列的单调性求最大(小)项
运用数列的单调性求最大(小)项

运用数列的单调性求最大(小)项,可知数列是递增数列

运用数列的单调性求最大(小)项的最小项为运用数列的单调性求最大(小)项

点评:注意隐含条件,否则会得出运用数列的单调性求最大(小)项的错误结论,在(2)中用到了分子有理化技巧,这是根式运算常见的一种方法。

三. 以分式函数为背景的数列

例3. 已知

运用数列的单调性求最大(小)项

则在数列的前30项中最大项和最小项分别是_____。

解:

运用数列的单调性求最大(小)项

运用数列的单调性求最大(小)项数列中的项是函数

运用数列的单调性求最大(小)项上的一个个孤立点,而f(x)的图象是由运用数列的单调性求最大(小)项右移
运用数列的单调性求最大(小)项个单位再上移1个单位得到的,因此f(x)在运用数列的单调性求最大(小)项上是减函数。

运用数列的单调性求最大(小)项上也是减函数,从而可知当n=9时最小,n=10时,最大。

最大项和最小项分别为运用数列的单调性求最大(小)项

例4. 已知运用数列的单调性求最大(小)项,记运用数列的单调性求最大(小)项,求数列的最小值。

解:

运用数列的单调性求最大(小)项

运用数列的单调性求最大(小)项
运用数列的单调性求最大(小)项运用数列的单调性求最大(小)项

运用数列的单调性求最大(小)项为递增数列

中的最小项为

运用数列的单调性求最大(小)项

四. 以函数

运用数列的单调性求最大(小)项

为背景的数列

例5. 已知数列

运用数列的单调性求最大(小)项

,则该数列中的最大项是第几项?

解:由运用数列的单调性求最大(小)项运用数列的单调性求最大(小)项联想函数

运用数列的单调性求最大(小)项知函数在运用数列的单调性求最大(小)项上为减函数。在
运用数列的单调性求最大(小)项为增函数。

当且仅当运用数列的单调性求最大(小)项时,函数取最小值,而

运用数列的单调性求最大(小)项

要使运用数列的单调性求最大(小)项的值最小,应使

运用数列的单调性求最大(小)项

通过计算验证,可得n=12或13时,最大。

运用数列的单调性求最大(小)项为数列中的最大项。

五. 混合型数列(由一个等差数列和一个等比数列的对应项的积组成的数列称为)

例6. 已知无穷数列的通项公式

运用数列的单调性求最大(小)项

,试判断此数列是否有最大项,若有,求出第几项最大,若没有,说明理由。

解:

运用数列的单调性求最大(小)项
运用数列的单调性求最大(小)项

运用数列的单调性求最大(小)项时,

运用数列的单调性求最大(小)项,即运用数列的单调性求最大(小)项

当n=8时,运用数列的单调性求最大(小)项,即运用数列的单调性求最大(小)项

当n>8时,,即运用数列的单调性求最大(小)项

由函数单调性知数列存在最大项即第8,9项。

例7. 已知数列的通项公式为运用数列的单调性求最大(小)项,其中

运用数列的单调性求最大(小)项,数列中是否存在最大的项?若存在,指出是第几项最大;若不存在,请说明理由。

解:运用数列的单调性求最大(小)项

(1)当运用数列的单调性求最大(小)项时,易见运用数列的单调性求最大(小)项,即

运用数列的单调性求最大(小)项,所以数列中不存在最大项。

(2)当0

(i)当

运用数列的单调性求最大(小)项

,即

运用数列的单调性求最大(小)项

运用数列的单调性求最大(小)项,即

运用数列的单调性求最大(小)项,所以数列中的第1项运用数列的单调性求最大(小)项最大。

(ii)当运用数列的单调性求最大(小)项,即运用数列的单调性求最大(小)项时,

运用数列的单调性求最大(小)项。(仅在n=1时等式成立)即运用数列的单调性求最大(小)项

所以数列中的第1项和第2项最大…

(iii)当

运用数列的单调性求最大(小)项

运用数列的单调性求最大(小)项

时,若且为整数。

运用数列的单调性求最大(小)项,易知运用数列的单调性求最大(小)项

所以数列中的第N项和第N+1项最大。

若不是整数,记N为不超过的最大整数。

易见所以数列中的第N+1项最大。


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