专题地图 › 等比数列与等差数列
2016 年湖南预赛 · 第 3 题
F2选择题等比数列与等差数列
设函数 f(x)=2x−cosx,an 是公差为 8π 的等差数列,且
f(a1)+f(a2)+⋯+f(a5)=5π.
则 [f(a3)]2−a1a5=( )。
- (A)
- (B)
- (C)
- (D)
解析
思路
以五项的中心项为参数,利用函数严格单调保证整个移位和也严格单调;先找到对称的特殊中心,再确认它唯一。
解答
有 f′(x)=2+sinx≥1,所以 f 在实数轴严格递增。设 u=a3,则五项为 u+jπ/8,其中 j=−2,−1,0,1,2,它们的函数值和关于 u 也严格递增。取 u=π/2 时,五个余弦按对称偏移相消,而线性项总和为 10u=5π。故题设唯一给 a3=π/2。于是 f(a3)=π、a1=π/4、a5=3π/4,目标为
π2−163π2=1613π2.
因此选 D。
复核
对每个正偏移,cos(π/2+t)+cos(π/2−t)=0,中心余弦也为零,和条件确成立。严格单调性排除了其他中心值,不能只验证这组值却未证明唯一。
方法总结
等差输入的函数和可围绕中心项配对。若每个移位函数都严格递增,则总和也严格递增,特殊对称解即可被确认为唯一解。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
以等差中项统一五个输入,利用移位函数和的严格单调保证唯一;对称配对能找到候选,但不能替代唯一性证明。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:设首项和公差(公比)
专题卡:等差数列的项与和:用首项和公差消元,再求值或定范围