每日一题[313]以点代面

设等比数列$\{a_n\}$的公比为$q$,其前$n$项的积为$T_n$,并且满足条件$a_1>1$,$a_{99}\cdot a_{100}-1>0$,$\dfrac {a_{99}-1}{a_{100}-1}<0$.给出下列结论,其中正确的结论有______.

① $0<q<1$;

②  $a_{99}\cdot a_{101}-1>0$;

③ $T_{100}$的值是$T_n$中最大的;

④ 使$T_n>1$成立的最大自然数$n$等于$198$.


7750600_193124706000_2

正确答案是①④.

 根据待判断的结论知本题关键是分析数列的各项与$1$的大小关系,为此先判断公比$q$的取值范围.

当$q<0$时,数列是正负交替的,显然不满足条件,所以有$$q>0.$$

由条件$a_{99}a_{100}-1>0$,$\dfrac {a_{99}-1}{a_{100}-1}<0$知,$a_{99}$与$a_{100}$在$1$的两边,而$a_1>1$,故$$0<q<1\land a_{99}>1\land a_{100}<1,$$①正确;

并且数列$\{a_n\}$是递减数列,示意图如下:

屏幕快照 2015-11-25 下午3.11.59

于是$$a_{99}\cdot a_{101}-1=a_{100}^2-1<0,$$②错误;

$T_n$中最大的项即所有大于等于$1$的项的乘积,为$T_{99}$,③错误;

因为$$T_{198}=(a_1a_{198})^{99}=(a_{99}a_{100})^{99}>1,$$而$$T_{199}=a_{100}^{199}<1,$$故使得$T_n>1$成立的最大自然数为$198$,④正确.

事实上,我们可以定义$$a_{k+\frac 12}=\sqrt{a_ka_{k+1}},$$比如$a_{1}a_{2}=a_{1.5}^2$,则由等比数列的性质知$$T_n=a_{\frac {n+1}{2}}^n,$$从而我们只需要找到$a_k$(其中$2k\in{\mathcal N^*}$)从大于$1$变到小于$1$的临界项即可,由题意知$$a_{99.5}>1\land a_{100}<1,$$故$T_{198}$是$T_n$中最后一个大于$1$的项.


等比数列的前$n$项和积与等差数列的前$n$项和有很多类似的性质,等差数列$\{a_n\}$的前$n$项和$S_n$满足$$S_n=\dfrac {a_1+a_n}{2}\cdot n,$$当$n$为奇数时,存在中间一项,有$$S_n=na_{\frac{n+1}{2}},$$而当$n$为偶数时,以上表达式在常规意义上不存在,但是从理解上来看,完全可以令$$a_{k+\frac 12}=\dfrac{a_k+a_{k+1}}{2},k\in\mathcal N^*$$于是不管$n$是奇是偶,都有$$S_n=na_{\frac{n+1}{2}},$$这有时可以带来思考上的方便,比如下面的练习:


在等差数列$\{a_n\}$中,若它的前$n$项之和$S_n$有最大值,且$\dfrac {a_{11}}{a_{10}}<-1$,那么当$S_n$是最小正数时,$n$的值为____.

答案 $19$

提示 由$S_n$有最大值知$d<0$,而$a_{10}$与$a_{11}$异号,故$$a_{10}>0\land a_{11}<0\land a_{10}+a_{11}<0.$$即$$a_{10.5}<0\land a_{10}>0.$$对应到以它们为中间项的和知$$S_{20}<0\land S_{19}>0.$$

 这样的写法不是规范写法,只是一种便捷的思考的方式.

此条目发表在每日一题分类目录,贴了标签。将固定链接加入收藏夹。

发表回复