(本题满分 16 分)本题共有 3 个小题,第 1 小题满…——2016 高考数学第 22 题答案解析

2016_上海卷 (2016·文)

2016 ?? 第 22 题 解答题 区分题
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22.(本题满分 16 分)本题共有 3 个小题,第 1 小题满分 4 分,第 2 小题满分 6 分,第 3 小题满分6分。

对于无穷数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 与 $\left\{b_{n}\right\}$,记 $A=\left\{x \mid x=a_{n}, n \in \mathbf{N}^{*}\right\}, B=\left\{x \mid x=b_{n}, n \in \mathbf{N}^{*}\right\}$,若同时满足条件:①$\left\{a_{n}\right\},\left\{b_{n}\right\}$ 均单调递增;②$A \cap B=\varnothing$ 且 $A \cup B=\mathbf{N}^{*}$,则称 $\left\{a_{n}\right\}$与 $\left\{b_{n}\right\}$ 是无穷互补数列.
(1)若 $a_{n}=2 n-1, b_{n}=4 n-2$,判断 $\left\{a_{n}\right\}$ 与 $\left\{b_{n}\right\}$ 是否为无穷互补数列,并说明理由;

(2)若 $a_{n}=2^{n}$ 且 $\left\{a_{n}\right\}$ 与 $\left\{b_{n}\right\}$ 是无穷互补数列,求数列 $\left\{b_{n}\right\}$ 的前 16 项的和;
(3)若 $\left\{a_{n}\right\}$ 与 $\left\{b_{n}\right\}$ 是无穷互补数列,$\left\{a_{n}\right\}$ 为等差数列且 $a_{16}=36$,求 $\left\{a_{n}\right\}$ 与 $\left\{b_{n}\right\}$ 的通项公式。

参考答案(1) $\left\{a_{n}\right\}$ 与 $\left\{b_{n}\right\}$ 不是无穷互补数列,理由见解析; (2) 180; (3) $a_{n}=2 n+4, \quad b_{n}=\left\{\begin{array}{l}n, n \leq 5 \\ 2 n-5, n>5\end{array}\right.$

完整解析 · 逐步详解

【答案】①$\left\{a_{n}\right\}$ 与 $\left\{b_{n}\right\}$ 不是无穷互补数列,理由见解析;② 180;③ $a_{n}=2 n+4, \quad b_{n}=\left\{\begin{array}{l}n, n \leq 5 \\ 2 n-5, n>5\end{array}\right.$.

【解析】试题分析:(1)直接应用定义"无穷互补数列"的条件验证即得;②利用等差数列与等比数列的求和公式进行求解;③先求等差数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 的通项公式,再求 $\left\{b_{n}\right\}$ 的通项公式。

试题解析:(1)因为 $4 \notin A, 4 \notin B$,所以 $4 \notin A \cup B$,从而 $\left\{a_{n}\right\}$ 与 $\left\{b_{n}\right\}$ 不是无穷互补数列.
(2)因为 $a_{4}=16$,所以 $b_{16}=16+4=20$.

数列 $\left\{b_{n}\right\}$ 的前 16 项的和为:$(1+2+\cdots+20)-\left(2+2^{2}+2^{3}+2^{4}\right)$
$\frac{1+20}{2} \times 20-\left(2^{5}-2\right)=180$.
③设 $\left\{a_{n}\right\}$ 的公差为 $d, d \in \mathbf{N}^{\circ}$,则 $a_{16}=a_{1}+15 d=36$.
由 $a_{1}=36-15 d \geq 1$,得 $d=1$ 或 2.

若 $d=1$,则 $a_{1}=21, a_{n}=n+20$,与"$\left\{a_{n}\right\}$ 与 $\left\{b_{n}\right\}$ 是无穷互补数列"矛盾;
若 $d=2$,则 $a_{1}=6, a_{n}=2 n+4, b_{n}=\left\{\begin{array}{lr}n, & n \leq 5, \\ 2 n-5, n>5 .\end{array}\right.$
综上,$a_{n}=2 n+4, b_{n}=\left\{\begin{array}{lr}n, & n \leq 5, \\ 2 n-5, & n>5 .\end{array}\right.$
考点:等差数列、等比数列、新定义问题

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