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数列综合应用问题典型案例分析
作者:胡彬 文章来源:山东  更新时间:2006-3-31 12:58:16

 

纵观近几年的高考,在解答题中,有关数列的试题出现的频率较高,不仅可与函数、方程、不等式、复数相联系,而且还与三角、立体几何密切相关;数列作为特殊的函数,在实际问题中有着广泛的应用,如增长率,减薄率,银行信贷,浓度匹配,养老保险,圆钢堆垒等问题.这就要求同学们除熟练运用有关概念式外,还要善于观察题设的特征,联想有关数学知识和方法,迅速确定解题的方向,以提高解数列题的速度.

一、典型案例探究

[例1从社会效益和经济效益出发,某地投入资金进行生态环境建设,并以此发展旅游产业,根据规划,本年度投入800万元,以后每年投入将比上年减少1/5,本年度当地旅游业收入估计为400万元,由于该项建设对旅游业的促进作用,预计今后的旅游业收入每年会比上年增加1/4.

(1)n年内(本年度为第一年)总投入为an万元,旅游业总收入为bn万元,写出an,bn的表达式;

(2)至少经过几年,旅游业的总收入才能超过总投入?

命题意图:本题主要考查建立函数关系式、数列求和、不等式等基础知识;考查综合运用数学知识解决实际问题的能力,本题有很强的区分度,属于应用题型,正是近几年高考的热点和重点题型.

知识依托:本题以函数思想为指导,以数列知识为工具,涉及函数建模、数列求和、不等式的解法等知识点.

错解分析:(1)anbn实际上是两个数列的前n项和,易与“通项”混淆;(2)问是既解一元二次不等式又解指数不等式,易出现偏差.

技巧与方法:正确审题、深刻挖掘数量关系,建立数量模型是本题的灵魂,(2)问中指数不等式采用了换元法,是解不等式常用的技巧.

解:(1)1年投入为800万元,第2年投入为800×(11/5)万元,…第n年投入为800×(11/5)n1万元,所以,n年内的总投入为

an=800+800×(11/5)++800×(11/5)n1= 800×(11/5)k1

=4000×[1(4/5)n

1年旅游业收入为400万元,第2年旅游业收入为400×(1+1/4),…,第n年旅游业收入400×(1+1/4)n1万元.所以,n年内的旅游业总收入为

bn=400+400×(1+1/4)++400×(1+1/4)k1=400×(5/4)k1.

=1600×[(5/4)n1

(2)设至少经过n年旅游业的总收入才能超过总投入,由此bnan0,即:

1600×[(5/4)n1]-4000×[1(4/5)n]>0,令x=(4/5)n,代入上式得:5x27x+20.解此不等式,得x2/5,或x1(舍去).(4/5)n2/5,由此得n5.

∴至少经过5年,旅游业的总收入才能超过总投入.

[例2已知Sn=1+,(nN*)f(n)=S2n+1Sn+1,试确定实数m的取值范围,使得对于一切大于1的自然数n,不等式:f(n)>[logm(m1)2log(m1)m2恒成立.

命题意图:本题主要考查应用函数思想解决不等式、数列等问题,需较强的综合分析问题、解决问题的能力.

知识依托:本题把函数、不等式恒成立等问题组合在一起,构思巧妙.

错解分析:本题学生很容易求f(n)的和,但由于无法求和,故对不等式难以处理.

技巧与方法:解决本题的关键是把f(n)(nN*)看作是n的函数,此时不等式的恒成立就转化为:函数f(n)的最小值大于[logm(m1)2log(m1)m2.

:∵Sn=1+.(nN*)

f(n+1)f(n)

f(n)是关于n的增函数

f(n) min=f(2)=

∴要使一切大于1的自然数n,不等式

f(n)>[logm(m1)2log(m1)m2恒成立,

只要>[logm(m1)2log(m1)m2成立即可

m1m2

此时设[logm(m1)2=t  t0

于是解得0t1

 由此得0<[logm(m1)21

 解得mm2.

2.涉及的问题及解决的方法点评:

1.解答数列综合题和应用性问题既要有坚实的基础知识,又要有良好的思维能力和分析、解决问题的能力;解答应用性问题,应充分运用观察、归纳、猜想的手段,建立出有关等差()数列、递推数列模型,再综合其他相关知识来解决问题.

2.纵观近几年高考应用题看,解决一个应用题,重点过三关:

(1) 阅读关:需要读懂题意,明确问题的实际背景,即需要一定的阅读能力.

(2) 语言关:需将实际问题的文字语言转化数学的符号语言,用数学式子表达数学关系.

(3) 模型关:在构建数学模型的过程中;要求考生对数学知识的检索能力,认定或构建相应的数学模型,完成用实际问题向数学问题的转化.构建出数学模型后,要正确得到问题的解,还需要比较扎实的基础知识和较强的数理能力.

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