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题型一 利用导数研究数列的单调性与最值
例1 已知数列[an]的通项[an=-2n3+7n2],求数列的最大项.
解析 令[f(x)=-2x3+7x2,]则[f(x)=-6x(x-73),]
当[00].
当[x>73]时,[f(x)<0].
∴[f(x)]在[(0,73]]上是增函数,在[[73,+∞)]上是减函数.
∴[f(2)=12],[f(3)=9].
∴数列[an]的最大项为[a2=12].
题型二 利用导数求数列前[n]项的和
例2 已知数列[an],[an=nxn-1],求此数列前[n]项和[Sn].
解析 当[x=1]时,
[Sn=1+2+3+…+n=12n(n+1)].
当[x≠1]时,由[x+x2+x3+…+xn=x-xn+11-x]两边求导得,
[1+2x+3x2+…+nxn-1=1-(n+1)xn+nxn+1(1-x)2].
∴[Sn=12n(n+1), x=1,1-(n+1)xn+nxn+1(1-x)2,x≠1.]
题型三 利用导数证明数列不等式
例3 已知[a>0],[n∈N*],抛物线[y=-x2+an2]与[x]轴正半轴交于点[A],设[f(n)]为抛物线在点[A]处的切线在[y]轴上的截距.
(1)用[a]和[n]表示[f(n)];
(2)当[0 解析 (1)抛物线[y=-x2+an2]以其上一点[A(an2,0)]为切点的切线方程为[y=-2anx+an],此直线在[y]轴上的截距为[f(n)=an].
(2)令[g(x)=274x(x2-x)+1(0 则[g(x)=814x(x-23)],
当[0 当[230].
∴[g(x)]在[(0,23]]上是减函数,在[[23,1)]上是增函数,
则[g(x)]≥[g(23)=0][?274x(x2-x)+1]≥0
[?1x-x2]≥[274x].
取[x=a,a2,a3,…,an]得到的[n]个不等式相加得,
[1a-a2+1a2-a4+1a3-a6+…+1an-a2n]
≥[274(a+a2+a3+…+an)]
[=274?a-an+11-a>274?a-an1-a].
∴[Sn>274?f(1)-f(n)f(0)-f(1)].
例4 已知曲线[cn]:[x2-2nx+y2=0][(n∈N*)],以点[P(-1,0)]向曲线[cn]引斜率为[kn][(kn>0)]的切线[ln],切点为[Pn(xn,yn)].
(1)求数列[xn]与数列[yn]的通项公式;
(2)证明:[x1x3x5…x2n-1<1-xn1+xn<2sinxnyn].
解析 曲线[cn]:[x2-2nx+y2=0][(n∈N*)]是圆心为[(n,0)]、半径为[n]的圆,圆的切线[ln]的方程为[y=kn(x+1)].
(1)[|nkn+kn|1+kn2=n]即[kn2=n22n+1],则
[xn2-2nxn+yn2=0yn=kn(xn+1)?xn2-2nxn+yn2=0yn2=n22n+1(xn+1)2?xn=nn+1yn=n2n+1n+1]
(2)[1-xn1+xn=12n+1,][2sinxnyn=2sin12n+1.]
由数列[xn]是递增数列知:
[(x1x3x5…x2n-1)2 [=12?23?34?…?2n-12n?2n2n+1=12n+1]
[?x1x3x5…x2n-1<12n+1.]
令[f(x)=x-2sinx(0 由[33<π4]及[y=cosx]在[(0,π2)]上是减函数知,
[f(x)=1-2cosx][1-2cos33][<1-2cosπ4=0,]
则[f(x)]是减函数,于是
[f(x) ∴[x1x3x5…x2n-1<1-xn1+xn<2sinxnyn].
例1 已知数列[an]的通项[an=-2n3+7n2],求数列的最大项.
解析 令[f(x)=-2x3+7x2,]则[f(x)=-6x(x-73),]
当[0
当[x>73]时,[f(x)<0].
∴[f(x)]在[(0,73]]上是增函数,在[[73,+∞)]上是减函数.
∴[f(2)=12],[f(3)=9].
∴数列[an]的最大项为[a2=12].
题型二 利用导数求数列前[n]项的和
例2 已知数列[an],[an=nxn-1],求此数列前[n]项和[Sn].
解析 当[x=1]时,
[Sn=1+2+3+…+n=12n(n+1)].
当[x≠1]时,由[x+x2+x3+…+xn=x-xn+11-x]两边求导得,
[1+2x+3x2+…+nxn-1=1-(n+1)xn+nxn+1(1-x)2].
∴[Sn=12n(n+1), x=1,1-(n+1)xn+nxn+1(1-x)2,x≠1.]
题型三 利用导数证明数列不等式
例3 已知[a>0],[n∈N*],抛物线[y=-x2+an2]与[x]轴正半轴交于点[A],设[f(n)]为抛物线在点[A]处的切线在[y]轴上的截距.
(1)用[a]和[n]表示[f(n)];
(2)当[0 解析 (1)抛物线[y=-x2+an2]以其上一点[A(an2,0)]为切点的切线方程为[y=-2anx+an],此直线在[y]轴上的截距为[f(n)=an].
(2)令[g(x)=274x(x2-x)+1(0
当[0
∴[g(x)]在[(0,23]]上是减函数,在[[23,1)]上是增函数,
则[g(x)]≥[g(23)=0][?274x(x2-x)+1]≥0
[?1x-x2]≥[274x].
取[x=a,a2,a3,…,an]得到的[n]个不等式相加得,
[1a-a2+1a2-a4+1a3-a6+…+1an-a2n]
≥[274(a+a2+a3+…+an)]
[=274?a-an+11-a>274?a-an1-a].
∴[Sn>274?f(1)-f(n)f(0)-f(1)].
例4 已知曲线[cn]:[x2-2nx+y2=0][(n∈N*)],以点[P(-1,0)]向曲线[cn]引斜率为[kn][(kn>0)]的切线[ln],切点为[Pn(xn,yn)].
(1)求数列[xn]与数列[yn]的通项公式;
(2)证明:[x1x3x5…x2n-1<1-xn1+xn<2sinxnyn].
解析 曲线[cn]:[x2-2nx+y2=0][(n∈N*)]是圆心为[(n,0)]、半径为[n]的圆,圆的切线[ln]的方程为[y=kn(x+1)].
(1)[|nkn+kn|1+kn2=n]即[kn2=n22n+1],则
[xn2-2nxn+yn2=0yn=kn(xn+1)?xn2-2nxn+yn2=0yn2=n22n+1(xn+1)2?xn=nn+1yn=n2n+1n+1]
(2)[1-xn1+xn=12n+1,][2sinxnyn=2sin12n+1.]
由数列[xn]是递增数列知:
[(x1x3x5…x2n-1)2
[?x1x3x5…x2n-1<12n+1.]
令[f(x)=x-2sinx(0
[f(x)=1-2cosx][1-2cos33][<1-2cosπ4=0,]
则[f(x)]是减函数,于是
[f(x)