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- 2023-12-15 发布
2015-2016学年上海实验学校高二(上)期中数学试卷
一.填空题(本大题共10题,每题4分,共40分)
1.= .
2.过点(1,0)且与直线2x+y=0垂直的直线的方程 .
3.已知,,则= .
4.若,,且与垂直,则向量与的夹角大小为 .
5.已知直线l的一个法向量是,则此直线的倾斜角的大小为 .
6.已知直线l1:6x+(t﹣1)y﹣8=0,直线l2:(t+4)x+(t+6)y﹣16=0,若l1与l2平行,则t= .
7.设无穷等比数列{an}的公比q,若,则q= .
8.设等边三角形ABC的边长为6,若,,则= .
9.已知△ABC满足|AB|=3,|AC|=4,O是△ABC的外心,且=λ+(λ∈R),则△ABC的面积是 .
第22页(共22页)
10.定义函数f(x)={x.{x}},其中{x}表示不小于x的最小整数,如{1.4)=2,{﹣2.3}=﹣2.当x∈(0,n](n∈N*)时,函数f(x)的值域为An,记集合An中元素的个数为an,则(++…+)= .
二.选择题(本大题共4题,每题4分,共16分)
11.在边长为1的正六边形A1A2A3A4A5A6中,的值为( )
A. B.﹣ C. D.﹣
12.已知an=,Sn是数列{an}的前n项和( )
A.和都存在
B.和都不存在
C.存在,不存在
D.不存在,存在
13.若=(2,3),=(﹣4,7),则在方向上的投影为( )
A. B. C. D.
14.设θ为两个非零向量的夹角,已知对任意实数t,的最小值是2,则( )
A.若θ确定,则唯一确定 B.若θ确定,则唯一确定
C.若确定,则θ唯一确定 D.若确定,则θ唯一确定
三.解答题(本大题共4题,共10+10+12+12=44分)
15.在平面直角坐标系中,已知A(2,3),B(4,﹣1),P(2,0),求:
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(1)的值;
(2)∠APB的大小.
16.己知两点A(2,1),B(m,4),求
(1)直线AB的斜率和直线AB的方程;
(2)已知m∈[2﹣,2+3],求直线AB的倾斜角α的范围.
17.数列{an}满足a1=1,a2=7,令bn=an•an+1,{bn}是公比为q(q>0)的等比数列,设cn=a2n﹣1+a2n;
(1)求证:(n∈N*);
(2)设{cn}的前n项和为Sn,求的值.
18.定义x1,x2,…,xn的“倒平均数”为(n∈N*).
(1)若数列{an}前n项的“倒平均数”为,求{an}的通项公式;
(2)设数列{bn}满足:当n为奇数时,bn=1,当n为偶数时,bn=2.若Tn为{bn}前n项的倒平均数,求;
(3)设函数f(x)=﹣x2+4x,对(1)中的数列{an},是否存在实数λ,使得当x≤λ时,f(x)≤对任意n∈N*恒成立?若存在,求出最大的实数λ;若不存在,说明理由.
四.附加题(本大题共2题,共10+10=20分)
19.对于一组向量(n∈N*),令=+++…+,如果存在(p∈{1,2,3…,n}),使得||≥|﹣|,那么称是该向量组的“h向量”;
(1)设=(n,n+x)(n∈N*),若是向量组的“h向量”,求x的范围;
(2)若(n∈N*),向量组(n∈N*)是否存在“h向量”?
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给出你的结论并说明理由.
20.等差数列{xn}的前n项和记为Sn,等比数列{bn}的前n项和记为Tn,已知x3=5,S3为9,b2=x2+1,∅(lim,n→∞) Tn=16.
(1)求数列{xn}的通项xn;
(2)设Mn=lgb1+lgb2+…+lgbn,求Mn的最大值及此时的n的值;
(3)判别方程sin2xn+xncosxn+1=Sn是否有解,说明理由.
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2015-2016学年上海实验学校高二(上)期中数学试卷
参考答案与试题解析
一.填空题(本大题共10题,每题4分,共40分)
1.= 1 .
【考点】极限及其运算.
【专题】导数的综合应用.
【分析】变形利用数列极限的运算法则即可得出.
【解答】解:原式==1,
故答案为:1.
【点评】本题考查了数列极限的运算法则,属于基础题.
2.过点(1,0)且与直线2x+y=0垂直的直线的方程 x﹣2y﹣1=0 .
【考点】直线的一般式方程与直线的垂直关系.
【专题】直线与圆.
【分析】方法一,利用两条直线互相垂直,斜率之积等于﹣1,求出垂线的斜率,再求垂线的方程;
方法二,根据两条直线互相垂直的关系,设出垂线的方程,利用垂线过某点,求出垂线的方程.
【解答】解:方法一,直线2x+y=0的斜率是﹣2,
则与这条直线垂直的直线方程的斜率是,
∴过点(1,0)且与直线2x+y=0垂直的直线方程为
y﹣0=(x﹣1),
即x﹣2y﹣1=0;
方法二,设与直线2x+y=0垂直的直线方程为x﹣2y+a=0,
且该垂线过过点(1,0),
∴1×1﹣2×0+a=0,解得a=﹣1,
∴这条垂线的直线方程为x﹣2y﹣1=0.
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故答案为:x﹣2y﹣1=0.
【点评】本题考查了直线方程的求法与应用问题,也考查了直线垂直的应用问题,是基础题目.
3.已知,,则= .
【考点】平面向量数量积的坐标表示、模、夹角.
【专题】计算题.
【分析】先根据向量的基本运算得到2﹣的坐标表示,再代入向量的模长计算公式即可.
【解答】解∵,,
∴2﹣=2(﹣4,5)﹣(﹣2,4)=(﹣6,6);
∴==6.
故答案为; 6.
【点评】本题主要考察平面向量数量积的坐标表示、模长计算,考察计算能力,属于基础题.
4.若,,且与垂直,则向量与的夹角大小为 .
【考点】数量积表示两个向量的夹角.
【专题】计算题.
【分析】利用两个向量垂直的性质可得()•=0,求得cosθ 的值,进而求得θ的值.
【解答】解:设向量与的夹角大小为θ,则由题意可得()•=++=1+1×2×cosθ=0,
∴cosθ=﹣.
再由 0≤θ<π可得 θ=,
故答案为.
【点评】本题主要考查两个向量的数量积的定义,两个向量垂直的性质,根据三角函数的值求角,属于中档题.
5.已知直线l的一个法向量是,则此直线的倾斜角的大小为 .
【考点】直线的斜率.
【专题】直线与圆.
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【分析】设直线的方向向量为=(a,b),直线的倾斜角为α.利用=0,即可得出.
【解答】解:设直线的方向向量为=(a,b),直线的倾斜角为α.
则=a﹣b=0,
∴=tanα,
∴α=,
故答案为:.
【点评】本题考查了直线的方向向量与法向量、向量垂直与数量积的关系,考查了计算能力,属于基础题.
6.已知直线l1:6x+(t﹣1)y﹣8=0,直线l2:(t+4)x+(t+6)y﹣16=0,若l1与l2平行,则t= ﹣5 .
【考点】直线的一般式方程与直线的平行关系.
【专题】计算题;方程思想;定义法;直线与圆.
【分析】由平行关系可得6×(t+6)=(t+4)(t﹣1),解方程验证排除重合可得.
【解答】解:由题意可得6×(t+6)=(t+4)(t﹣1),
解方程可得t=﹣5或t=8,
经验证t=8时直线重合,应舍去
故当t=﹣5时,两直线平行.
故答案为:﹣5.
【点评】本题考查直线的一般式方程和平行关系,属基础题.
7.设无穷等比数列{an}的公比q,若,则q= .
【考点】数列的极限.
【专题】极限思想;分析法;等差数列与等比数列.
【分析】由于q为无穷等比数列{an}的公比,即有0<|q|<1,由无穷等比数列的极限公式可得(a3+a4+…+an)=,再由等比数列的通项公式,解方程可得公比q.
【解答】解:由于q为无穷等比数列{an}的公比,即有0<|q|<1,
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由,可得
a1==,
即为q2+q﹣1=0,
解得q=(舍去),
故答案为:.
【点评】本题考查数列的极限的求法,注意运用无穷等比数列的极限公式,考查运算能力,属于中档题.
8.设等边三角形ABC的边长为6,若,,则= ﹣18 .
【考点】平面向量数量积的运算.
【专题】计算题;数形结合;数形结合法;平面向量及应用.
【分析】由已知得=, =,由此能求出的值.
【解答】解:∵等边三角形ABC的边长为6,,
∴D为AC中点,∴ =,
∵,∴ =,
∴=()()
=+++
=﹣36+++
=﹣36+6+9+3
=﹣18.
故答案为:﹣18.
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【点评】本题考查向量数量积的求法,是中档题,解题时要认真审题,注意平面向量加法法和向量数量积公式的合理运用.
9.已知△ABC满足|AB|=3,|AC|=4,O是△ABC的外心,且=λ+(λ∈R),则△ABC的面积是 或 .
【考点】平面向量的基本定理及其意义.
【专题】平面向量及应用.
【分析】设AC的中点为D,根据条件和O是△ABC的外心,利用两个向量的加减法的法则及其几何意义,求出,可得BD⊥AC和B、O、D三点共线,在直角三角形中求出
sin∠BAC,代入三角形的面积公式求出△ABC的面积;当λ=0时,AB⊥BC,由三角形是直角三角形和勾股定理,求出△ABC的面积.
【解答】解:如图:O是△ABC的外心,设AC的中点为D,
∵,
∴===,
则,
∴,即B、O、D三点共线.
∵O是△ABC的外心,∴OD⊥AC,则BD⊥AC,∴sin∠BAC===,
∴△ABC的面积S==;
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当λ=0时,此时,即AB⊥BC,
∴△ABC的面积S===,
综上可得,△ABC的面积是或
故答案为:或.
【点评】本题考查向量的基本定理和运算法则、两个向量的加减法的法则及其几何意义,三角形的外心定理、直角三角形的边角关系,以及三角形的面积公式,属于难题.
10.定义函数f(x)={x.{x}},其中{x}表示不小于x的最小整数,如{1.4)=2,{﹣2.3}=﹣2.当x∈(0,n](n∈N*)时,函数f(x)的值域为An,记集合An中元素的个数为an,则(++…+)= 2 .
【考点】极限及其运算.
【专题】函数的性质及应用.
【分析】根据{x}的定义、f(x)={x•{x}},依次求出数列{an}的前5项,再归纳出an=an﹣1+n,利用累加法求出an,再利用裂项相消法求出
1
a1
+
1
a2
+…+
1
an
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的值.进而能求出(++…+).
【解答】解:由题意易知:当n=1时,因为x∈(0,1],所以{x}=1,所以{x{x}}=1,所以A1={1},a1=1;
当n=2时,因为x∈(1,2],所以{x}=2,所以{x{x}}∈(2,4],所以A2={1,3,4},a2=3;
当n=3时,因为x∈(2,3],所以{x}=3,所以{x{x}}={3x}∈(6,9],
所以A3={1,3,4,7,8,9},a3=6;
当n=4时,因为x∈(3,4],所以{x}=4,所以{x{x}}={4x}∈(12,16],
所以A4={1,3,4,7,8,9,13,14,15,16},a4=10;
当n=5时,因为x∈(4,5],所以{x}=5,所以{x{x}}={5x}∈(20,25],
所以A5={1,3,4,7,8,9,13,14,15,16,21,22,23,24,25},a5=15,
由此类推:an=an﹣1+n,所以an﹣an﹣1=n,
即a2﹣a1=2,a3﹣a2=3,a4﹣a3=4,…,an﹣an﹣1=n,
以上n﹣1个式子相加得,an﹣a1=
(n﹣1)(n+2)
2
,
解得an=
n(n+1)
2
,所以
1
an
=
2
n(n+1)
=2(
1
n
﹣
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1
n+1
),
则
1
a1
+
1
a2
+…+
1
an
=2[(1﹣
1
2
)+(
1
2
﹣
1
3
)+…+(
1
n
﹣
1
n+1
)]=
2n
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n+1
,
∴(++…+)
=()
=2.
故答案为:2.
【点评】本题考查的知识点是分段函数,集合元素的个数,基本不等式在求函数最值时的应用,其中正确理解函数f(x)=[x[x]],所表示的意义是解答本题的关键.
二.选择题(本大题共4题,每题4分,共16分)
11.在边长为1的正六边形A1A2A3A4A5A6中,的值为( )
A. B.﹣ C. D.﹣
【考点】平面向量数量积的运算.
【专题】计算题.
【分析】连接A1A5,由正六边形的性质,可证出△A1A3A5是边长为的正三角形,再用向量数量积的定义,可计算出•的值.
【解答】解:连接A1A5,
∵A1A2A3A4A5A6是正六边形,∴△A1A2A3中,∠A1A2A3=120°
又∵A1A2=A2A3=1,∴A1A3==
同理可得A1A3=A3A5=
∴△A1A3A5是边长为的等边三角形,
由向量数量积的定义,得=•cos120°=﹣
故选B
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【点评】本题给出正六边形的边长为1,叫我们求向量的数量积,着重考查了正多边形的性质、余弦定理和向量数量积的运算等知识,属于基础题.
12.已知an=,Sn是数列{an}的前n项和( )
A.和都存在
B.和都不存在
C.存在,不存在
D.不存在,存在
【考点】数列的极限;数列的求和.
【专题】计算题;函数思想;等差数列与等比数列.
【分析】利用数列的通项公式,判断两个极限即可.
【解答】解:an=,Sn是数列{an}的前n项和,
可得==0.
=S2014+=S2014﹣,是定值.
所以两个极限存在.
故选:A;
【点评】本题考查数列的极限的判断与应用,是基础题.
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13.若=(2,3),=(﹣4,7),则在方向上的投影为( )
A. B. C. D.
【考点】向量的投影.
【专题】常规题型;计算题.
【分析】先求得两向量的数量积,再求得向量的模,代入公式求解.
【解答】解析:在方向上的投影为===.
故选C
【点评】本题主要考查向量投影的定义及求解的方法,公式与定义两者要灵活运用.
14.设θ为两个非零向量的夹角,已知对任意实数t,的最小值是2,则( )
A.若θ确定,则唯一确定 B.若θ确定,则唯一确定
C.若确定,则θ唯一确定 D.若确定,则θ唯一确定
【考点】数量积表示两个向量的夹角.
【专题】平面向量及应用.
【分析】由题意可得=•t2﹣2•t+,它是关于变量t的一个二次函数,再利用二次函数的性质可得结论.
【解答】解:由题意可得=•t2﹣2•t+,它是关于变量t的一个二次函数,
故当t===cosθ (其中,θ为、的夹角),
取得最小值2,
即||2sin2θ=2,
故当θ唯一确定时,||唯一确定,
故选:B.
【点评】本题主要考查两个向量的夹角公式的应用,求向量的模的方法,属于基础题.
三.解答题(本大题共4题,共10+10+12+12=44分)
15.在平面直角坐标系中,已知A(2,3),B(4,﹣1),P(2,0),求:
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(1)的值;
(2)∠APB的大小.
【考点】平面向量数量积的运算.
【专题】转化思想;向量法;平面向量及应用.
【分析】(1)运用向量的坐标运算可得=(0,﹣3),=(﹣2,1),再由数量积的坐标表示即可得到所求;
(2)求得向量PA,PB的坐标和模,再由向量的夹角公式即可得到所求值.
【解答】解:(1)A(2,3),B(4,﹣1),P(2,0),
可得=(0,﹣3),=(﹣2,1),
即有•=0×(﹣2)+(﹣3)×1=﹣3;
(2)=(0,3),=(2,﹣1),
||=3,||=,
可得cos∠APB===﹣.
则∠APB=.
【点评】本题考查向量的数量积的坐标表示和模的公式,考查向量的夹角的求法,考查运算能力,属于基础题.
16.己知两点A(2,1),B(m,4),求
(1)直线AB的斜率和直线AB的方程;
(2)已知m∈[2﹣,2+3],求直线AB的倾斜角α的范围.
【考点】直线的倾斜角.
【专题】直线与圆.
【分析】(1)k=,分m=2和m≠2两种情况,可得直线AB的方程;
(2)已知实数m∈[2﹣,2+3],利用不等式的性质求出斜率tanα的范围,再利用正切函数的单调性求出倾斜角α的范围.
【解答】解:(1)∵点A(2,1),B(m,4),
当m=2时,直线的斜率不存在,直线AB的方程为x=2;
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当m≠2时,已知直线AB的斜率k==,
直线AB的方程为:y﹣1=(x﹣2),
即3x+(2﹣m)y+m﹣8=0;
(2)已知实数m∈[2﹣,2+3],
∴∈(﹣∞,﹣]∪[,+∞),
则直线AB的倾斜角α∈[,]
【点评】本题考查直线的倾斜角和斜率的关系,以及倾斜角的取值范围,已知三角函数值求角的大小,以及用两点式求直线的方程,体现了分类讨论的数学思想.
17.数列{an}满足a1=1,a2=7,令bn=an•an+1,{bn}是公比为q(q>0)的等比数列,设cn=a2n﹣1+a2n;
(1)求证:(n∈N*);
(2)设{cn}的前n项和为Sn,求的值.
【考点】数列的求和;数列递推式.
【专题】证明题;分类讨论;分类法;等差数列与等比数列.
【分析】(1)令bn=an•an+1,则=qn﹣1,由此能证明,n∈N*.
(2)根氢q=1、q∈(0,1)、q∈(1,+∞)三种情况分类讨论,能求出的值.
【解答】证明:(1)∵数列{an}满足a1=1,a2=7,令bn=an•an+1,
{bn}是公比为q(q>0)的等比数列,cn=a2n﹣1+a2n,
∴b1=a1a2=7,,
∴==q,
∴=qn﹣1,
,
∴,n∈N*.
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解:(2)当q=1时,cn=8,∴Sn=8n, =0,
当q≠1时,, =,
当q∈(0,1)时, =,
q∈(1,+∞)时, ==0.
综上:.
【点评】本题考查数列的通项公式的证明,考查数列的前n项和的极限值的求法,是中档题,解题时要认真审题,注意分类讨论思想的合理运用.
18.定义x1,x2,…,xn的“倒平均数”为(n∈N*).
(1)若数列{an}前n项的“倒平均数”为,求{an}的通项公式;
(2)设数列{bn}满足:当n为奇数时,bn=1,当n为偶数时,bn=2.若Tn为{bn}前n项的倒平均数,求;
(3)设函数f(x)=﹣x2+4x,对(1)中的数列{an},是否存在实数λ,使得当x≤λ时,f(x)≤对任意n∈N*恒成立?若存在,求出最大的实数λ;若不存在,说明理由.
【考点】数列的极限;数列与不等式的综合.
【专题】综合题;新定义.
【分析】(1)设数列{an}的前n项和为Sn,由题意,,所以.由此能求出{an}的通项公式.
(2)设数列{bn}的前n项和为Sn,则分n为偶数和n为奇数时,分别求出Sn,从而求出Tn.由此能求出.
第22页(共22页)
(3)假设存在实数λ,使得当x≤λ时,f(x)对任意n∈N*恒成立,则﹣x2+4x≤对任意n∈N*恒成立,令,则数列{cn}是递增数列,由此能推导出存在最大的实数λ=1,使得当x≤λ时,f(x)对任意n∈N*恒成立.
【解答】解:(1)设数列{an}的前n项和为Sn,
由题意,,
所以. …
所以a1=S1=6,当n≥2时,an=Sn﹣Sn﹣1=4n+2,
而a1也满足此式.…
所以{an}的通项公式为an=4n+2.…
(2)设数列{bn}的前n项和为Sn,则当n为偶数时,,…
当n为奇数时,. …
所以. …
所以. …
(3)假设存在实数λ,使得当x≤λ时,f(x)对任意n∈N*恒成立,
则﹣x2+4x≤对任意n∈N*恒成立,…
令,因为,
所以数列{cn}是递增数列,…
所以只要﹣x2+4x≤c1,即x2﹣4x+3≥0,
解得x≤1或x≥3.…
所以存在最大的实数λ=1,
使得当x≤λ时,f(x)对任意n∈N*恒成立.
【点评】本题考查数列的通项公式、极限的求法,探索实数是否存在.综合性强,难度大,有一定的探索性,对数学思维的要求较高,解题时要认真审题,仔细解答.
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四.附加题(本大题共2题,共10+10=20分)
19.对于一组向量(n∈N*),令=+++…+,如果存在(p∈{1,2,3…,n}),使得||≥|﹣|,那么称是该向量组的“h向量”;
(1)设=(n,n+x)(n∈N*),若是向量组的“h向量”,求x的范围;
(2)若(n∈N*),向量组(n∈N*)是否存在“h向量”?
给出你的结论并说明理由.
【考点】数列与向量的综合.
【专题】新定义;转化思想;分析法;等差数列与等比数列;平面向量及应用.
【分析】(1)由题意可得,||≥|+|,运用向量的坐标运算和模的公式,解不等式即可得到所求范围;
(2)是“h向量”.求得向量的模,讨论n为奇数和偶数,运用等比数列的求和公式,结合不等式的性质,即可得到结论.
【解答】解:(1)由题意可得,||≥|+|,又=(n,n+x),
即为≥,
解得﹣2≤x≤0,
即x的范围是[﹣2,0];
(2)是“h向量”.
理由: =(1,﹣1),||=,
当n为奇数时, ++…+=(,0)=(,0),
0≤<,即有|++…+|=<<,
即||>|++…+|;
第22页(共22页)
当n为偶数时, ++…+=(,1)=(,1),
0≤<,即有|++…+|=<<,
即|>|++…+|.
综上可得,是向量组(n∈N*)的“h向量”.
【点评】本题考查新定义的理解和运用,考查向量的模的公式的运用,以及等比数列的求和公式的运用,考查推理能力和运算能力,属于中档题.
20.等差数列{xn}的前n项和记为Sn,等比数列{bn}的前n项和记为Tn,已知x3=5,S3为9,b2=x2+1,∅(lim,n→∞) Tn=16.
(1)求数列{xn}的通项xn;
(2)设Mn=lgb1+lgb2+…+lgbn,求Mn的最大值及此时的n的值;
(3)判别方程sin2xn+xncosxn+1=Sn是否有解,说明理由.
【考点】等差数列的通项公式;数列的应用.
【分析】(1)先求出两个基本量x1和d.再求通项公式.
(2)注意到lgbn是等差数列,再根据等差数列前n项和是二次函数的知识去解题.
(3)判断方程无解时注意到范围的限制,可分情况讨论之.
【解答】解:(理)(1)⇒
解得
∴xn=2n﹣1
(2)由题意,b2=4=b1q结合无穷等比数列各项和, =16,解得
易得bn=8n﹣1
而{lgbn}是以lg8为首相,lg0.5为公差的等差数列,
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∴Mn=lg8×n+0.5n(n﹣1)lg0.5﹣lg0.5=﹣0.5lg2[(n﹣3.5)2﹣49/4]
∴n=3或4时有最大值6lg2;
(3)sin2(2n﹣1)+(2n﹣1)cos(2n﹣1)+1=n2
1°n=1时,sin21+cos1=0不成立
2°n=2时,sin23+3cos3+1=4,1﹣cos23+3cos3+1=4,解得cos3=1或cos3=2不成立
3°n≥3放缩法sin2(2n﹣1)+(2n﹣1)cos(2n﹣1)+1<1+2n﹣1+1<1+2n<n2
综上,无解.
【点评】本题中考查了等比数列和等差数列的基本知识点及两者的联系.第三问是对不等式放缩的运用技巧,根据所求结论的形式进行放缩.
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