有n（n≥3，n∈N*）个首项为1，项数为n的等差数列，设其第m（m≤n，m∈N*）个等差数列的第k项为amk（k=1，2，3，…，n），且公差为dm．若d1=1，d2=3，a1n，a2n，a3n，…，ann也成等差数列-数学试题及答案

1、试题题目：有n（n≥3，n∈N*）个首项为1，项数为n的等差数列，设其第m（m≤n，m∈N..

发布人：繁体字网（www.fantiz5.com）发布时间：2016-03-05 07:30:00

试题原文

有n（n≥3，n∈N^*）个首项为1，项数为n的等差数列，设其第m（m≤n，m∈N^*）个等差数列的第k项为a_mk（k=1，2，3，…，n），且公差为d_m．若d₁=1，d₂=3，a_1n，a_2n，a_3n，…，a_nn也成等差数列．
（Ⅰ）求d_m（3≤m≤n）关于m的表达式；
（Ⅱ）将数列d_m分组如下：（d₁），（d₂，d₃，d₄），（d₅，d₆，d₇，d₈，d₉）…，
（每组数的个数组成等差数列），设前m组中所有数之和为（c_m）⁴（c_m＞0），求数列{2^cmd_m}的前n项和S_n；
（Ⅲ）设N是不超过20的正整数，当n＞N时，对于（Ⅱ）中的S_n，求使得不等式

1

50

(Sn-6)＞dn成立的所有N的值．

试题来源：朝阳区一模试题题型：解答题试题难度：中档适用学段：高中考察重点：等差数列的定义及性质

2、试题答案：该试题的参考答案和解析内容如下：

解（Ⅰ）由题意知，a_mn=1+（n-1）d_m．
a_2n-a_1n=[1+（n-1）d₂]-[1+（n-1）d₁]=（n-1）（d₂-d₁），同理，a_3n-a_2n=（n-1）（d₃-d₂），a_4n-a_3n=（n-1）（d₄-d₃），，a_nn-a_（n-1）n=（n-1）（d_n-d_n-1）．a_1n，a_2n，a_3n，，a_nn成等差数列，
所以a_2n-a_1n=a_3n-a_2n=…=a_nn-a_（n-1）n，
故d₂-d₁=d₃-d₂=…=d_n-d_n-1．
即{d_n}是公差是d₂-d₁=3-1=2的等差数列．
所以，d_m=2m-1（3≤m≤n，m，n∈N^*）．
（Ⅱ）由（Ⅰ）知d_m=2m-1（m∈N^*）．
数列d_m分组如下：（1），（3，5，7），（9，11，13，15，17），…
按分组规律，第m组中有2m-1个奇数，
所以第1组到第m组共有1+3+5+…+（2m-1）=m²个奇数．
注意到前k个奇数的和为1+3+5+…+（2k-1）=k²，
所以前m²个奇数的和为（m²）²=m⁴，即前m组中所有数之和为m⁴，
所以（c_m）⁴=m⁴．
因为c_m＞0，所以c_m=m，从而2cmdm=(2m-1)?2m(m∈N*)．
所以S_n=1?2+3?2²+5?2³+7?2⁴+…+（2n-3）?2^n-1+（2n-1）?2ⁿ.2S_n=1?2²+3?2³+5?2⁴+…+（2n-3）?2ⁿ+（2n-1）?2ⁿ⁺¹，
故-S_n=2+2?2²+2?2³+2?2⁴+…+2?2ⁿ-（2n-1）?2ⁿ⁺¹=2（2+2²+2³+…+2ⁿ）-2-（2n-1）?2ⁿ⁺¹=2×

2(2n-1)

2-1

-2-(2n-1)?2n+1=（3-2n）2ⁿ⁺¹-6，
所以S_n=（2n-3）2ⁿ⁺¹+6．
（Ⅲ）由（Ⅱ）得d_n=2n-1（n∈N^*），S_n=（2n-3）2ⁿ⁺¹+6（n∈N^*）．
故不等式

1

50

(Sn-6)＞dn就是（2n-3）2ⁿ⁺¹＞50（2n-1）．
考虑函数f（n）=（2n-3）2ⁿ⁺¹-50（2n-1）=（2n-3）（2ⁿ⁺¹-50）-100．
当n=1，2，3，4，5时，都有f（n）＜0，
即（2n-3）2ⁿ⁺¹＜50（2n-1）．
而f（6）=9（128-50）-100=602＞0，
注意到当n≥6时，f（n）单调递增，故有f（n）＞0．
因此当n≥6时，（2n-3）2ⁿ⁺¹＞50（2n-1）成立，
即

1

50

(Sn-6)＞dn成立．
所以满足条件的所有正整数N=5，6，7，20．

3、扩展分析：该试题重点查考的考点详细输入如下：

经过对同学们试题原文答题和答案批改分析后，可以看出该题目“有n（n≥3，n∈N*）个首项为1，项数为n的等差数列，设其第m（m≤n，m∈N..”的主要目的是检查您对于考点“高中等差数列的定义及性质”相关知识的理解。有关该知识点的概要说明可查看：“高中等差数列的定义及性质”。

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