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jiajiao6767 )
上海交大附中 2022 学年高一下学期数学期末试卷
(满分 150分,120分钟完成.答案一律写在答题纸上)
一、填空题(本大题共 12题,1-6 题每题 4分,7-12 题每题 5分,满分 54分)
0,1
1. 在平面直角坐标系中,过点 且倾斜角为
45的直线不经过第__________象限.
【答案】四
【解析】
【分析】由题意可写出直线的方程,作出其图象,即可得答案.
【详解】由题意知在平面直角坐标系中,过点
0,1
且倾斜角为45的直线方程为y1tan45(x0),
即x y10,直线与x轴交点为(1,0),与y轴交点为 0,1 ,
即该直线经过一、二、三象限,不经过第四象限,
故答案为:四
2. 已知向量a x,1 ,b 2,3 ,若a b ,则实数x__________.
3
【答案】 ##1.5
2
【解析】
【分析】直接由向量垂直的坐标运算公式计算即可.
【详解】因为a b,
3
所以ab2x30,解得x ,
2
3
故答案为: .
2
3. 经过点A(1,1)且在两条坐标轴上的截距相等的直线方程是________.
【答案】x-y=0或x+y-2=0
【解析】
【分析】在坐标轴上截距相同可设直线截距式方程,将点A(1,1)代入直线方程即可.
【详解】(1)当直线的截距不为0时即不经过原点,
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x y
设直线方程是: 1
a a
因为直线过点 A(1,1)
1 1
所以 1
a a
解得a=2
即直线方程是x+y-2=0
(2)当直线经过原点时方程为:x-y=0
综上所述直线方程为:x-y=0或x+y-2=0
【点睛】本题考查利用直线截距式方程求解直线问题,利用直线截距式方程求解的关键是:截距式方程没有
把平面内的所有制直线都包含在内,将经过原点的直线和平行于坐标轴的直线遗漏了,因此需要将这两类
直线单独计算,以防遗漏.
4. 若数列 a 的前n项和为S 2n2 3n1,则a __________.
n n n
2,n1
【答案】 ,nN
4n5,n2
【解析】
【分析】利用数列前n项和与第n项的关系求出通项作答.
【详解】数列 a 的前n项和为S 2n2 3n1,
n n
当n2时,a S S 2n2 3n1[2(n1)2 3(n1)1]4n5,
n n n1
而a S 212 3112,不满足上式,
1 1
2,n1
所以a ,nN .
n 4n5,n2
2,n1
故答案为: ,nN
4n5,n2
5. 在 ABC中,已知a 4,b5,c6,则sin A__________.
7
【答案】
4
【解析】
【分析】先利用余弦定理求得cosA,再利用同角三角函数关系式求得sinA.
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b2 c2 a2 253616 45 3
【详解】cosA ,
2bc 60 60 4
A为
ABC的内角,
9 7
sin A 1cos2 A 1 .
16 4
7
故答案为: .
4
【点睛】本题考查余弦定理以及同角三角函数关系式的合理运用,是基础题.
6. 欧拉公式eix cosxisinx(i为虚数单位)是由瑞士著名数学家欧拉提出的,它将指数函数的定义域
2i
扩大到复数集,则复数 的虚部为__________.
π
i
e4
【答案】1
【解析】
π
【分析】根据欧拉公式化简 i,再根据复数代数形式的除法运算化简,最后结合复数的定义判断即可.
e4
π i π π 2 2
【详解】依题意e4 cos isin i,
4 4 2 2
2i 2i 2i 2i1i 2i2i2
1i
所以 π i 2 2 1i 1i1i 2 ,
e4 i
2 2
2i
所以复数 的虚部为1.
π
i
e4
故答案为:1
7. 已知 z 1,则 z34i 的最大值是__________.
【答案】6
【解析】
【分析】根据给定条件,利用复数模的几何意义求解作答.
【详解】在复平面内,由 z 1,知复数z对应点Z 的轨迹是原点O为圆心的单位圆,
z34i z(34i) 表示点Z 与复数34i对应点A(3,4)的距离,
所以 z34i 的最大值为|OA|1 (3)2 42 16.
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故答案为:6
8. 无穷等比数列 a nN*,a R 的前n项和为S ,且 lim S 2 ,则首项a 的取值范围是
n n n n n 1
_______.
【答案】
0,2
2,4
;
【解析】
【分析】利用无穷等比数列的前n项和的极限得到a ,q的关系,再由0 q 1即可求得a 的取值范围.
1 1
a
【详解】因为在无穷等比数列 a nN*,a R 中, lim S 1 2,即a 21q ,
n n n n 1q 1
因为0 q 1,
所以当0q1时,01q1,0a 2;
1
当1q0时,11q2,2a 4;
1
综上:0a 1 2或2a 1 4,即a0,2 2,4 .
故答案为:
0,2
2,4
.
9. 已知A、B、C是同一直线上三个不同的点,O为直线外一点,且在等差数列
a
中,
n
OAa OBa OC ,则数列 a 的前4044项和S __________.
2022 2023 n 4044
【答案】2022
【解析】
【分析】根据向量共线的结论得到a a 1,再根据等差数列的性质结合其前n项和公式,即可得
2022 2023
答案.
【详解】因为A、B、C是同一直线上三个不同的点,O为直线外一点,且OAa OBa OC ,
2022 2023
故a a 1,
2022 2023
又 a 为等差数列,故a a a a 1,
n 1 4044 2022 2023
4044(a a )
所以S 1 4044 2022,
4044 2
故答案为:2022
10. 函数 f xsinx(0,0,2π)的部分图象如图所示,则 f 2023__________.
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【答案】0
【解析】
【分析】根据函数图像确定以及的值,可得函数解析式,结合特殊角三角函数值,即可得答案.
2π π
【详解】由图象可知 f x 的最小正周期T 4(31)8,故 ;
8 4
π π π
将(1,1)代入 f x 可得1sin ,则 2kπ,kZ,
4 4 2
π π
故
2kπ,kZ,而0,2π
,故 ,
4 4
π π 2023π π 2024π
即 f xsin x ,故 f 2023sin sin sin506π0,
4 4 4 4 4
故答案为:0
11. 意大利著名数学家斐波那契在研究兔子繁殖问题时,发现有这样一列数:1,1,2,3,5,8,13,21, .该
数列的特点如下:前两个数都是1,从第三个数起,每一个数都等于它前面两个数的和.人们把由这样一列
数组成的数列 a 称为“斐波那契数列”,记S 是数列 a 的前n项和,则
n n n
a
3
S
1
a
4
S
2
a
5
S
3
a
100
S
98
__________.
【答案】98
【解析】
【分析】根据给定条件,结合前n项和的意义可得当n2时,a S 1,再求出a S 1即可求和
n2 n 3 1
作答.
【详解】当n2时,a a a ,则a a a ,
n1 n n1 n n1 n1
则当n2时,S
n
a
1
a
2
a
3
a
n
a
1
a
3
a
1
a
4
a
2
a
n1
a
n1
a
1
a
3
a
4
a
n1
a
1
a
2
a
3
a
n1
a
n1
a
n
1,
因此a S a a a a 11,而a S 211,
n2 n n1 n n1 n 3 1
所以 a S a S a S a S 98.
3 1 4 2 5 3 100 98
故答案为:98
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2
12. 如图所示, BAC ,圆M 与AB,AC分别相切于点D,E, AD1,点P是圆M 及其内部
3
任意一点,且AP xAD yAEx,yR,则x y的取值范围是__________.
【答案】42 3,42 3
【解析】
【分析】连接MA,MD,由题意可得2 3 AP2 3,当A,P,M 三点共线时,x y取得最值,
结合图形可求得结果.
【详解】连接MA,MD,则MAD ,MD AD,
3
因为AD1,所以MD 3,MA2,
因为点P是圆M 及其内部任意一点,
所以2 3 AP2 3,且当A,P,M 三点共线时,x y取得最值,
当AP取得最大值时,以AP为对角线,以AB,AC为邻边方向作平行四边形AAPB ,
1 1
则 APB
1
和△APA
1
为等边三角形,
所以AB AA AP2 3,
1 1
所以x y 2 3,
所以x y的最大值为42 3,
同理可求得x y的最小值为42 3,
所以x y42 3,42 3,
故答案为:42 3,42 3
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二、选择题(本大题共 4题,每题 5分,满分 20分)
13. 在下列四个命题中,正确的是( )
A. 若一条直线的斜率为tan,则此直线的倾斜角为
B. 若一条直线的倾斜角为,则此直线的斜率为tan
C. 坐标平面内的任何一条直线均有倾斜角和斜率
D.
直线的倾斜角的取值范围是0,π
【答案】D
【解析】
【分析】利用直线倾斜角和斜率的定义,逐项判断作答.
5π 5π
【详解】对于A,直线y x的斜率为1,而tan 1,显然 不是直线y x的倾斜角,A错误;
4 4
π
对于B,直线x1的倾斜角为 ,而直线x1的斜率不存在,B错误;
2
对于C,坐标平面内的任何一条直线均有倾斜角,而垂直于x轴的直线没有斜率,C错误;
对于D,直线的倾斜角的取值范围是0,π,D正确.
故选:D
14. 已知函数 f xsin2 xcos2 x 3sin2x,xR,则下列判断不正确的是( )
A. 2 f x2
B. f x 在区间 0,π 上只有1个零点
C. f x 的最小正周期为π
π
D. 直线x 为函数 f x 图象的一条对称轴
3
【答案】B
【解析】
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【分析】利用二倍角公式和辅助角公式变形函数式,再根据正弦函数的图像及性质逐一判断各选项作答.
π
【详解】由题意, f(x) 3sin2xcos2x2sin(2x ),
6
π π
对于A,因为1sin(2x )1,则22sin 2x 2,即2 f(x)2,A正确;
6 6
π kπ π π 7π
对于B,由 f(x)0得2x kπ,kZ,即x ,kZ,满足x0,π 的有 , ,B错
6 2 12 12 12
误;
2π
对于C, f x 的最小正周期为 π,C正确;
2
π π π π π
对于D,当x 时,2x ,则 f( )2,因此x 是 f x 图象的一条对称轴,D正确.
3 6 2 3 3
故选:B
15. 平面螺旋是以一个固定点开始,向外圈逐渐旋绕而形成的图案,如图(1).它的画法是这样的:正方
形ABCD的边长为4,取正方形ABCD各边的四等分点E,F,G,H 作第二个正方形,然后再取正方形
EFGH 各边的四等分点M,N,P,Q作第三个正方形,以此方法一直循环下去,就可得到阴影部分图案,
设正方形ABCD边长为a 1 ,后续各正方形边长依次为a 2 ,a 3 , ,a n , ;如图(2)阴影部分,设直角三角
形AEH 面积为b
1
,后续各直角三角形面积依次为b
2
,b
3
, ,b
n
, .则下列判断中不正确的是( )
10
A. 数列
a
是以4为首项, 为公比的等比数列
n
4
B. 从正方形ABCD开始,连续3个正方形的面积之和为32
1
C. 使得不等式b 成立的n的最大值为3
n 2
D. 数列 b 的前n项和S 4
n n
【答案】B
【解析】
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2 2
1 3 10
【分析】根据题意可得a2 a a ,进而求出a a ,结合等比数列定义可判断A;
n1 4 n 4 n n1 4 n
求得a 的表达式,即可求出连续3个正方形的面积之和,判断B;求出b 的表达式,结合数列的单调性可
n n
判断C;利用等比数列的前n项和公式结合不等式知识判断D.
2 2
1 3
【详解】对于A,由题意可得a
n
2
1
4
a
n
4
a
n
,且a
n
0,
10
所以a a ,而a 4,
n1 4 n 1
10
故数列
a
是以4为首项, 为公比的等比数列,A正确;
n
4
n1
10 5
对于B,由A的分析可得a 4 ,a 4,a 10,a ,
n 4 1 2 3 2
25 129
所以a2 a2 a2 1610 ,
1 2 3 4 4
129
即从正方形ABCD开始,连续3个正方形的面积之和为 ,B错误;
4
2
1 1 3 3a2 3 10 n1 3 5 n1
对于C,b n 2 4 a n 4 a n 32 n 32 4 4 2 8 ,
5
由于指数函数y ( )x为R上单调递减函数,故b 随n的增大而减小,
8 n
3
3 3 5 75 1 3 5 375 1
且b ,b ( )2 ,b
,
1 2 3 2 8 128 2 4 2 8 1024 2
1
故使得不等式b 成立的n的最大值为3,C正确;
n 2
3 5 n1
对于D,因为b n 2 8 ,即{b n }为等比数列,
3 5 n
1 n
故
S n
2
1
5
8
4
1
8
5
n
,由于01
8
5
1.
8
故S 4,D正确,
n
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故选:B
16. 已知a,b 是不共线的两个向量, a 2,ab4 3,若tR, bta 2,则 b 的最小值为
A. 2 B. 4 C. 2 3 D. 4 3
【答案】B
【解析】
2 2 2
【分析】由 bta 2可推得, b 4 t 3 16.令 f t4 t 3 16,根据函数的最大
2
值,即可得出 b f t 16,进而得出答案.
max
2 2
【详解】由 bta 2可得, bta bta 4,
即b
2
2ta
b
t2a
2
4.
2 2 2
因为 a 2,ab4 3,所以 b 8 3t4t2 b 4 t 3 124,
2 2
所以, b 4 t 3 16.
2
令 f t4 t 3 16,
因为,4 t 3 2 1616,所以 f t 16.
max
2
又对tR, bta 2恒成立,所以 b f t 16,
max
所以 b 4.
故选:B.
三、解答题(本大题共 5题,满分 76分,14'+14'+14'+16'+18'=76)
17. 已知i为虚数单位,关于x的方程x2 px100pR 的两根分别为x,x .
1 2
(1)若x 3i,求实数 p的值;
1
(2)若 x x 2,求实数 p的值.
1 2
【答案】(1)6;(2)2 11或6.
【解析】
【分析】(1)将已知的根代入原方程,从而可求实数 p的值.
(2)就 p的取值范围分类计算 x x ,从而可求实数 p的值.
1 2
【详解】解:
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(1)∵x为方程x2 px100pR 的根,所以3i2 p3i100,
1
整理得到:183p6 pi0,由 pR可得 p=6.
p 2 p2
(2)由方程x2 px100pR 可得
x
10,
2 4
p2 p p2 1
若 100即 p2 10或 p2 10,则x 10 p2 40 ,
4 2 4 2
则x x p2 40 ,即 x x p2 40 2,解得 p 2 11,
1 2 1 2
p2
若 10即2 10 p2 10 ,则x x 40 p2i,即 x x 40 p2 2,解得
4 1 2 1 2
p 6,
综上所述,实数 p的值为2 11或6.
18. 公元2232年6月1日,潜伏期长达十年的病毒,终于在某百万人口城市A爆发了.现已知:6月1日前
A市未发现该病毒感染者,6月1日当天发现20人发病,该病毒经传染后发生异变,具有传染隐蔽,潜伏
期短,致病快等特点.
(1)若不采取防范措施,该病毒以每天增长50%的速度扩散(即第二天的新感染人数是前一天病人总数
的50%),假设此病患者在这一个月内没有病愈及死亡情况,不考虑人口的流动,试计算该城市在哪一天
(几月几号)全民患病(该市人口按1百万计算)?
(2)显然,此役情发生后不久,注意到它的传染性,人们都会注意隔离防护,已确诊患者被医院收治
后,也不易传染他人,这样每天的新感染者不是以等比数列增长.现假设每天新感染者平均比前一天的新感
染者增加50人.经过全体医务人员的努力,该市医疗部门找到有效措施,使该种病毒的传播得到控制,从
某天起,每天的新感染者平均比前一天的新感染者减少30人,到6月30日止,该市在这30日内感染该
病毒的患者总共8670人.问6月几日,该市感染此病毒的新患者人数最多?并求这一天的新患者人数.
【答案】(1)6月25日时全民患病
(2)6月12 日这一天感染人数最多,这一天新患者人数为570人
【解析】
3
【分析】(1)由题意可知每天感染的人数构成以20为首项,150% 为公比的等比数列,则有
2
20
11.5n
1000000,解不等式可求得结果;
11.5
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(2)由题意可知从6月1日到n日,每天新感染人数构成一个等差数列 a ,且a 20,d 50,则
n 1 1
a 50n30,从n1到30日,每天新感染人数构成另一个等差数列,首项为50n60,公差
n
d 30,然后利用等差数列求和公式列方程可求得结果.
2
【小问1详解】
3
由题意可知每天感染的人数构成以20为首项,150% 为公比的等比数列,
2
设经过n天,该城市全民患病,则由题意得
20
11.5n
1000000,
11.5
40(1.5n 1)1000000,得1.5n 25001,
所以nlog 2500124.98,
1.5
因为nN*,所以n25,
所以6月25日时全民患病,
【小问2详解】
由题意可知,从6月1日到n日,每天新感染人数构成一个等差数列 a ,且a 20,d 50,
n 1 1
则6月n日新感染的人数为a 2050(n1)50n30,
n
从n1到30日,每天新感染人数构成另一个等差数列,首项为50n60,公差d 30,
2
所以一个月内共感染此病毒的新患者人数为
50n(n1) (30n)(29n)
20n (50n60)(30n)30 8670,
2 2
化简得n2 61n5880,
解得n49(舍去),或n12,
所以6月12日这一天感染人数最多,
且这一天感染人数为501230570人.
x
19. 已知函数 f(x) 3sin(x)2cos2 1(0,0)为偶函数,且 f x 图象的相邻
2
两个最高点的距离为.
5
(1)当x , 时,求 f x 的单调递增区间;
6 6
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(2)将函数 f x 的图象向右平移 个单位长度,再把各点的横坐标缩小为原来 1 (纵坐标不变),得到
6 2
函数y g(x)的图象.求函数g(x)在区间
,
上的最大值和最小值.
12 6
5
【答案】(1)单调递增区间为
,0
和
,
;(2)最大值为2,最小值1.
6 2 6
【解析】
【分析】
(1)首先利用二倍角公式和辅助角公式对 f x 化简,再利用偶函数求出的值,再利用T 求出的
值,即可得 f x 的解析式,再利用余弦函数的单调递增区间即可求解;
(2)利用三角函数图象变换的规律求出g(x)的解析式,再利用余弦函数的性质即可求值域.
x
【详解】(1)由题意函数 f(x) 3sin(x)2cos2 1
2
3sin(x)cos(x)2sin x ,
6
因为函数 f x 图象的相邻两个最高点的距离为,
所以T ,可得2.
又由函数 f x 为偶函数可得 f(0)2sin 2,
6
所以 k ,kZ,则k ,kZ.
6 2 3
因为0,所以 ,所以函数 f(x)2cos2x,
3
令2k2x2k,kZ,解得k xk,kZ,
2
p 5
当k 0时,- £ x£0;当k1时, x,又x , ,
2 2 6 6
5
可得函数 f x 的单调递增区间为
,0
和
,
.
6 2 6
(2)将函数 f x 的图象向右平移 个单位长度可得y 2cos 2x 的图象,再把各点的横坐标缩小
6 3
为原来的 1 ,得到函数g(x)2cos 4x 的图象,
2 3
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2
当x
,
时,4x
,
.
12 6 3 3 3
2
当4x ,即x 时,
3 3 12
函数gx
取得最小值,最小值为1;
当4x 0,即x 时,
3 12
函数gx
取得最大值,最大值为2.
所以函数g(x)在区间
,
上的最大值是2,最小值是1.
12 6
【点睛】方法点睛:已知三角函数的解析式求单调区间
先将解析式化为y AsinxA0,0或y AcosxA0,0 的形式,然后将
x看成一个整体,根据y sinx与y cosx的单调区间列不等式求解.
AC
20. 已知 ABC中,a,b,c是角A,B,C所对的边,asin bsinA,且a 1.
2
(1)求角B;
(2)若AC BC,在 ABC的边AB,AC上分别取D,E两点,使ADE 沿线段DE折叠到平面BCE
后,顶点A正好落在边BC(设为点P)上,设BP x,ADm,试求m关于x的函数解析式;
(3)在(2)的条件下,求AD的最小值并求此时x的值.
π
【答案】(1)B
3
x2 x1
(2)m ,0 x1
2x
(3)2 33,x2 3
【解析】
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B
【分析】(1)由正弦定理边角互化及三角形内角关系,通过变换得cos sinB,再结合二倍角公式可
2
求;
(2)由题意可知 ABC为等边三角形,且DP AD m,BP x,0 x1,在 DBP中,由余弦定
x2 x1
理整理可得m ;
2x
(3)通过换元变换后再利用基本不等式即可求其最值.
【小问1详解】
AC πB
由正弦定理及asin bsinA,知sinAsin sinBsinA,因为sinA0,所以
2 2
πB B B B
sin sinB,即cos sinB2sin cos ,
2 2 2 2
B π B B 1 π
因为B0,π ,所以 0, ,所以cos 0,所以sin ,解得B .
2 2 2 2 2 3
【小问2详解】
π
AC BC,B ,
ABC 是等边三角形,
3
AB BC AC 1,又因为ADm,BD1m,
由题意,DP AD m,
在
DBP中,由余弦定理得DP2 DB2 BP2 2DBBPcos60,
1
m2 1m2 BP2 21mBP ,
2
m2 12m m2 BP2 BP mBP ,
x2 x1
因为BP x,0 x1,m ,0 x1
2x
【小问3详解】
x2 x1
由(2)知m ,0 x1,
2x
3 3
设t 2x,t1,2 ,mt 32 33,当且仅当t ,即t 3,x2 3时取等号,
t t
此时AD的最小值为2 33.
21. 已知数列 a ,若 a a 为等比数列,则称 a 具有性质P.
n n n1 n
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(1)若数列 a 具有性质P,且a a 1,a 3,求a ,a 的值;
n 1 2 3 4 5
(2)若b 2n (1)n,判断数列 b 是否具有性质P并证明;
n n
(3)设c c L c n2 n,数列 d 具有性质P,其中d 1,d d c ,d d c ,试求数
1 2 n n 1 3 2 1 2 3 2
列
d
的通项公式.
n
【答案】(1)a ,a 分别为5、11
4 5
(2)数列
b
具有性质P,证明见解析
n
2n 1n1
(3)d ,nN*
n 3
【解析】
【分析】(1)根据数列数列 a 具有性质P可得 a a 为等比数列,根据等比数列性质可求得答案;
n n n1
(2)依据数列新定义,结合等比数列定义即可判断结论,进而证明;
(3)求出c 2n,可得d d 2n,进而推出d d 2n,分n为奇偶数,求出d ,综合可得答
n n n1 n2 n n
案.
【小问1详解】
由题意数列 a 具有性质P, a a 为等比数列,设公比为q,
n n n1
由a a 1,a 3,得a a 2,a a 4,q2,a a 8,a 5,
1 2 3 1 2 2 3 3 4 4
又a a 16,a 11;
4 5 5
【小问2详解】
数列
b
具有性质P;
n
证明:因为b 2n (1)n,
n
所以b b 2n 1n 2n11n1 32n,
n n1
b b 32n1
则 n1 n2 2,即 b b 为等比数列,
b b 32n n n1
n n1
所以数列
b
具有性质P
n .
【小问3详解】
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因为c c L c n2 n,则c 2,c c L c (n1)2 n1,(n2),
1 2 n 1 1 2 n1
故c n2 n(n1)2 n12n,(n2),c 2适合该式,
n 1
故c 2n,
n
所以由d 1,d d c ,d d c 得d 1,d d 2,d d 4,
1 3 2 1 2 3 2 1 3 2 2 3
则d 1,d 1,d 3,d d 2,d d 4,
1 2 3 1 2 2 3
因为数列 d 具有性质P,故 d d 为等比数列,设其公比为q,则q2,
n n n1
故d d 2n,d d 2n1,d d 2n,
n n1 n1 n2 n2 n
当n为偶数时,
2n 1
d d d d d d d d 2n2 2n4 22 1 ;
n n n2 n2 n4 4 2 2 3
当n为奇数时,
2(2n11) 2n 1
d d d d d d d d 2n2 2n4 211 1 ,
n n n2 n2 n4 3 1 1 3 3
2n 1n1
故d ,nN*.
n 3
【点睛】关键点睛:本题是关于数列新定义类型题目,解答的关键是要理解数列新定义,并依据该定义去
解决问题.
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