(2011•浙江)已知公差不为 0 的等差数列 a_ n…——2011 高考数学第 19 题答案解析

2011_浙江卷 (2011·理)

2011 浙江 第 19 题 解答题 区分题
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19、(2011•浙江)已知公差不为 0 的等差数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 的首项 $a_{1}$ 为 $a(a \in R)$ 设数列的前 $n$ 项和为 $S_{n}$ ,且 $\frac{1}{a_{1}}, \frac{1}{a_{2}}, \frac{1}{a_{4}}$ 成等比数列.
(I)求数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 的通项公式及 $S_{n}$ ;
(II)记 $\mathrm{A}_{\mathrm{n}}=\frac{1}{S_{1}}+\frac{1}{S_{2}}+\frac{1}{S_{3}}+\ldots+\frac{1}{S_{n}}, \mathrm{~B}_{\mathrm{n}}=\frac{1}{a_{1}}+\frac{1}{a_{2}}+\ldots+\frac{1}{a_{2} n-1}$ ,当 $\mathrm{a} \geq 2$ 时,试比较 $\mathrm{A}_{\mathrm{n}}$ 与 $\mathrm{B}_{\mathrm{n}}$ 的大小。
考点:数列与不等式的综合;数列的求和;等差数列的性质。
专题:计算题;证明题。
分析:(I)设出等差数列的公差,利用等比中项的性质,建立等式求得 $d$ ,则数列的通项公式和前 $n$ 项的和可得。
(II)利用(I)的 $a_{n}$ 和 $S_{n}$ ,代入不等式,利用裂项法和等比数列的求和公式整理 $A_{n}$ 与 $B_{n}$ ,最后对 $a>0$ 和 $a<0$两种情况分情况进行比较。

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解答:解:(I )设等差数列 $\left\{\mathrm{a}_{\mathrm{n}}\right\}$ 的公差为 d ,由 $\left(\frac{1}{a_{2}}\right)^{2}=\frac{1}{a_{1}} \cdot \frac{1}{a_{4}}$ ,

得 $\left(a_{1}+d\right)^{2}=a_{1}\left(a_{1}+3 d\right)$ ,因为 $d \neq 0$ ,所以 $d=a_{1}=a$

所以 $\mathrm{a}_{\mathrm{n}}=\mathrm{na}, \mathrm{S}_{\mathrm{n}}=\frac{(\mathrm{n}+1) n \mathrm{a}}{2}$
(II)解:$\because \frac{1}{S_{n}}=\frac{2}{a}\left(\frac{1}{n}-\frac{1}{n+1}\right)$
$\therefore \mathrm{A}_{\mathrm{n}}=\frac{1}{S_{1}}+\frac{1}{S_{2}}+\frac{1}{S_{3}}+\ldots+\frac{1}{S_{n}}=\frac{2}{a}\left(1-\frac{1}{n+1}\right)$
$\because a_{2^{n-1}}=2^{n-1} a$ ,所以
$\mathrm{B}_{\mathrm{n}}=\frac{1}{a_{1}}+\frac{1}{a_{2}}+\ldots+\frac{1}{a_{2^{n-1}}}=\frac{1}{a} \cdot \frac{1-\left(\frac{1}{2}\right) \quad n}{1-\frac{1}{2}}=\frac{2}{a} \cdot\left(1-\frac{1}{2^{n}}\right)$

当 $n \geq 2$ 时, $2^{n}=C_{n}{ }^{0}+C_{n}{ }^{1}+\ldots+C_{n}{ }^{n}>n+1$ ,即 $1-\frac{1}{n+1}<1-\frac{1}{2^{n}}$

所以,当 $a>0$ 时,$A_{n}B_{n}$ .
点评:本题主要考查了等差数列的性质。涉及了等差数列的通项公式,求和公式以及数列的求和的方法,综合考查了基础知识的运用.

✅ 来源:2011年 · 浙江 · 2011_浙江卷 (2011·理) · 第 19 题 · 本题已通过人工审核与系统自动校验

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