(本题满分 16 分)本题共有 3 个小题,第 1 小题满…——2013 高考数学第 19 题答案解析

2013_上海卷 (2013·文)

2013 上海 第 19 题 解答题 区分题
2013_上海卷 (2013·文)

22.(本题满分 16 分)本题共有 3 个小题,第 1 小题满分 3 分,第 2 小题满分 5 分,第 3 小题满分 8分.
已知函数 $\mathrm{f}(x)=2-|x|$ ,无穷数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 满足 $\mathrm{a}_{\mathrm{n}+1}=\mathrm{f}\left(\mathrm{a}_{\mathrm{n}}\right), \mathrm{n} \in \mathrm{N}^{*}$
(1)若 $a_{1}=0$ ,求 $a_{2}, a_{3}, a_{4}$ ;
(2)若 $a_{1}>0$ ,且 $a_{1}, a_{2}, a_{3}$ 成等比数列,求 $a_{1}$ 的值.
(3)是否存在 $a_{1}$ ,使得 $a_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n} \ldots$ 成等差数列?若存在,求出所有这样的 $a_{1}$ ;若不存在,说明理由.

参考答案

(1) $a_{2}=2, a_{3}=0, a_{4}=2$ >; (2) $a_{1}=1$ ,或 $a_{1}=2+\sqrt{2}$ >; (3) $a_{1}=1$ ,且 $a_{n}=1$

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【答案】①$a_{2}=2, a_{3}=0, a_{4}=2$
> ②$a_{1}=1$ ,或 $a_{1}=2+\sqrt{2}$
> ③$a_{1}=1$ ,且 $a_{n}=1$
【解析】①由 $a_{n+1}=f\left(a_{n}\right) \Rightarrow a_{n+1}=2-\left|a_{n}\right| \cdot a_{1}=0 \Rightarrow a_{2}=2, a_{3}=0, a_{4}=2$
> ②$\because a_{1}, a_{2}, a_{3}$ 成等比 $\Rightarrow a_{3}=\frac{a_{2}{ }^{2}}{a_{1}}=2-\left|a_{2}\right| \Rightarrow a_{2}{ }^{2}=a_{1}\left(2-\left|a_{2}\right|\right)$ ,且 $a_{2}=2-\left|a_{1}\right|$
$\Rightarrow\left(2-\left|a_{1}\right|\right)^{2}=a_{1}\left[2-\left|2-\left|a_{1}\right|\right|\right] \Rightarrow\left(2-a_{1}\right)^{2}=a_{1}\left[2-\left|2-a_{1}\right|\right]$
分情况讨论如何:

当 $2-a_{1} \geq 0$ 时,$\left(2-a_{1}\right)^{2}=a_{1}\left[2-\left(2-a_{1}\right)=a_{1}^{2} \Rightarrow a_{1}=1\right.$ ,且 $a_{1} \leq 2$
当 $2-a_{1}<0$ 时,$\left(2-a_{1}\right)^{2}=a_{1}\left[2-\left(a_{1}-2\right)=a_{1}\left(4-a_{1}\right) \Rightarrow 2 a_{1}^{2}-8 a_{1}+4=0 \Rightarrow a_{1}^{2}-4 a_{1}+4=2\right.$
$\Rightarrow 2 a_{1}^{2}-8 a_{1}+4=0 \Rightarrow\left(a_{1}-2\right)^{2}=2 \Rightarrow a_{1}=2+\sqrt{2}$ ,且 $a_{1} \geq 2$
综上,$a_{1}=1$ ,或 $a_{1}=2+\sqrt{2}$
> (3)假设存在公差为 $d$ 的等差数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 满足题意,则:$\forall n \in N^{*}, a_{n+1}=2-\left|a_{n}\right|=a_{n}+d$
$\Rightarrow 2-d=a_{n}+\left|a_{n}\right|$ 。讨论如下:
当 $a_{n}=m$ 即数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 为常数数列时,$d=0,2=2 a_{n} \Rightarrow a_{n}=1 \Rightarrow a_{1}=1$
当数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 不是常数数列时 $\Rightarrow a_{n}<0,2-d=0 \Rightarrow d=2 \Rightarrow \exists a_{n}>0$ ,所以不满足题意。
综上,存在 $a_{1}=1$ 的等差数列 $\left\{a_{n}\right\}$ ,且 $a_{n}=1$ 满足题意。

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