一道2026届仿真考数学试卷单选压轴题的一题多解

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一道2026届仿真考数学试卷单选压轴题的一题多解
题目

已知数列  满足 。若对于任意 ,都有  成立,则实数 的取值范围是( )

A.   B.   C.   D. 

条件分析

已知条件,递推关系 

求解目标 的取值范围,使  对所有  成立

隐含条件

  • 严格递增 + 有上界 2 → 数列收敛,设极限为 ,则 
  • (由  及递推可归纳证明)
  • 递推函数 

知识模块:数列递推 + 函数迭代


解法 1:逐项递推法

思路:从  逐步提取必要条件,再用极限行为锁定上界。

由递推 

第一步:由  得 ,即 

第二步:由 ,即 

  • 左侧  等价于 ,即 ,已满足。
  • 右侧  等价于 ,展开得 ,解得 

第三步:继续推导  会得到更紧的条件,但逐项推导趋于太繁琐了。

转而利用极限:

因  递增有上界,必收敛。设 ,对递推式取极限:

即 ,由  得 (取较大根,因为  递增趋向较大不动点)。

令 

第四步:验证  时确实满足条件(见解法 3)。

答案选 D。


解法 2:不动点法

思路:先由收敛性确定极限满足的方程,再由  直接确定  的范围。

第一步 严格递增且有上界 2,故收敛,设极限为 

第二步:对  取极限,,即

两个不动点  满足 

第三步:确定极限是哪个不动点。

  • (因为  且 ,若  则 
  • ,且  递增,故  不可能收敛到 
  • 因此 
graph LR    A["a₁ = 1"] --> B["L₁ < 1 < L₂"]    B --> C["数列递增,趋向 L₂"]    C --> D["L₂ ≤ 2"]    D --> E["c ≤ 5/2"]

第四步:由  得 (同解法 1 第三步)。

由  即 ,得 


解法 3:选项排除法

思路:检验各选项的边界值,逐个排除。

四个选项的关键区别在于左右端点及开闭:

左端点
右端点
A
(开)
(开)
B
(开)
(开)
C
(闭)
(闭)
D
(开)
(闭)

**检验 **:,不满足严格递增。→ 排除 C。

**检验 **:

,满足条件。→ 右端点应含 ,排除 B。

**检验 **:,不满足 。→ 排除 A。

仅靠检验 3 个边界值即可锁定答案,选择题高效策略。


解法 4:辅助数列线性化法

思路:利用不动点构造等比数列 ,将非线性递推线性化。

第一步:推导  的递推关系。

由  及 

因此:

令 ,则 (因 )。

第二步:解出 

其中 (因 )。

第三步:求  的表达式。

由  且 (所以 ),

第四步:分析条件。

  •  对所有 :因  且 ,归纳即得。
  •  意味着  与  异号。因 ,故 ,从而 ,即 
  • 递增性:,分子分母均负,结果为正 ✓。

需要  即 ,得 。由  即 ,需  时  无定义)。


解法对比

维度
1.逐项递推
2.不动点
3.选项排除
4.辅助数列
核心思路
逐项约束+极限
收敛→不动点方程
检验边界值
线性化递推
计算量
★★☆
★☆☆
★☆☆
★★★
思维难度
★☆☆
★★☆
★☆☆
★★★
适用范围
广
可收敛数列
仅选择题
可线性化的递推
易错点
逐项推导不完整
忘记验证极限是  而非 
仅适用于选择题
推导  计算量大

推荐

  • 🏆 考试首选:解法 3(选择题秒杀,检验 3 个值即可)、解法 2(最自然通法)

  • 📐 完整严谨:解法 4(给出了  的显式表达式,最彻底)


总结

本题的核心是:递增有界数列的极限必为不动点,而  等价于不动点 。五种解法从不同层面切入——

  • 逐项约束(解法 1)是朴素思维,但逐项推导不够高效
  • 极限不动点(解法 2)是一般化思路,适用于所有收敛递推
  • 选项排除(解法 3)是考试策略,选择题最高效
  • 辅助数列线性化(解法4)给出显式解,是最彻底但最繁的方法

最值得带走的思维习惯:遇到递推数列,先找不动点,再用极限锁定范围。

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