2020年高考数学试题分类汇编数列.docx
历年(2020-2023)全国高考数学真题分类(数列)汇编(附答案)

历年(2020‐2023)全国高考数学真题分类(数列)汇编【2023年真题】1. (2023·新课标I 卷 第7题) 记n S 为数列{}n a 的前n 项和,设甲:{}n a 为等差数列:乙:{}n sn为等差数列,则( )A. 甲是乙的充分条件但不是必要条件B. 甲是乙的必要条件但不是充分条件C. 甲是乙的充要条件D. 甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件2. (2023·新课标II 卷 第8题) 记n S 为等比数列{}n a 的前n 项和,若45S =-,6221S S =,则8S = ( ) A. 120B. 85C. 85-D. 120-3. (2023·新课标I 卷 第20题)设等差数列{}n a 的公差为d ,且 1.d >令2n n n nb a +=,记n S ,n T 分别为数列{}{},n n a b 的前n 项和.(1)若21333a a a =+,3321S T +=,求{}n a 的通项公式; (2)若{}n b 为等差数列,且999999S T -=,求.d4. (2023·新课标II 卷 第18题)已知为等差数列,,记n S ,n T 分别为数列,的前n 项和,432S =,316.T =(1)求的通项公式;(2)证明:当5n >时,n S .n T >【2022年真题】5.(2022·新高考I 卷 第17题)记n S 为数列{}n a 的前n 项和,已知11a =,n n S a ⎧⎫⎨⎬⎩⎭是公差为13的等差数列.(1)求{}n a 的通项公式;(2)证明:121112.na a a +++< 6.(2022·新高考II 卷 第17题)已知{}n a 为等差数列,{}nb 为公比为2的等比数列,且223344.a b a b b a -=-=-(1)证明:11;a b =(2)求集合1{|,1500}k m k b a a m =+剟中元素个数.【2021年真题】7.(2021·新高考II 卷 第12题)(多选)设正整数010112222k k k k n a a a a --=⋅+⋅++⋅+⋅ ,其中{}0,1i a ∈,记()01k n a a a ω=+++ ,则( ) A.()()2n n ωω=B. ()()231n n ωω+=+C. ()()8543n n ωω+=+D. ()21nn ω-=8.(2021·新高考I 卷 第16题)某校学生在研究民间剪纸艺术时,发现剪纸时经常会沿纸的某条对称轴把纸对折.规格为20dm 12dm ⨯的长方形纸,对折1次共可以得到10dm 12dm ⨯,20dm 6dm ⨯两种规格的图形,它们的面积之和21240dm S =,对折2次共可以得到5dm 12dm ⨯,10dm 6dm ⨯,20dm 3dm ⨯三种规格的图形,它们的面积之和22180dm S =,以此类推.则对折4次共可以得到不同规格图形的种数为____________________;如果对折*()n n N ∈次,那么12n S S S ++= __________2dm . 9.(2021·新高考I 卷 第17题)已知数列{}n a 满足11a =,,记2n n b a =,写出1b ,2b ,并求数列{}n b 的通项公式; 求{}n a 的前20项和.(1)(2)10.(2021·新高考II 卷 第17题)记n S 是公差不为0的等差数列{}n a 的前n 项和,若35a S =,244.a a S =(1)求数列{}n a 的通项公式n a ; (2)求使n n S a >成立的n 的最小值.【2020年真题】11.(2020·新高考I 卷 第14题、II 卷 第15题)将数列{21}n -与{32}n -的公共项从小到大排列得到数列{n a },则{}n a 的前n 项和为__________.12.(2020·新高考I 卷 第18题)已知公比大于1的等比数列{}n a 满足24320,8.a a a +==(1)求{}n a 的通项公式;(2)记m b 为{}n a 在区间*(0,]()m m N ∈中的项的个数,求数列{}m b 的前100项和100.S13.(2020·新高考II 卷 第18题)已知公比大于1的等比数列{}n a 满足2420a a +=,38.a =(1)求{}n a 的通项公式;(2)求1223a a a a -+…11(1).n n n a a -++-参考答案1. (2023·新课标I 卷 第7题) 解:方法1:为等差数列,设其首项为1a ,公差为d , 则1(1)2n n n S na d -=+,111222n S n d d a d n a n -=+=+-,112n n S S dn n +-=+, 故{}nS n为等差数列,则甲是乙的充分条件,, 反之,{}n Sn为等差数列,即111(1)1(1)(1)n n n n n n S S nS n S na S n n n n n n +++-+--==+++为常数,设为t 即1(1)n nna S t n n +-=+,故1(1)n n S na t n n +=-⋅+故1(1)(1)n n S n a t n n -=--⋅-,2n …两式相减有:11(1)22n n n n n a na n a tn a a t ++=---⇒-=,对1n =也成立,故{}n a 为等差数列, 则甲是乙的必要条件, 故甲是乙的充要条件,故选.C 方法2:因为甲:{}n a 为等差数列,设数列{}n a 的首项1a ,公差为.d 即1(1)2n n n S na d -=+, 则11(1)222n S n d d a d n a n -=+=+-,故{}n S n 为等差数列,即甲是乙的充分条件.反之,乙:{}n S n为等差数列.即11n n S S D n n +-=+,1(1).n SS n D n =+-即1(1).n S nS n n D =+-当2n …时,11(1)(1)(2).n S n S n n D -=-+-- 上两式相减得:112(1)n n n a S S S n D -=-=+-, 所以12(1).n a a n D =+-当1n =时,上式成立.又1112(2(1))2n n a a a nD a n D D +-=+-+-=为常数.所以{}n a 为等差数列. 则甲是乙的必要条件, 故甲是乙的充要条件,故选C . 2. (2023·新课标II 卷 第8题)解:2S ,42S S -,64S S -,86S S -成等比数列,242224264264262(1)55(21)521S S q S q S S S q S S q S S S⎧-=⎧+=-⎪-==+⇒⎨⎨-=⎩⎪=⎩从而计算可得24681,5,21,85S S S S =-=-=-=- 故选.C3. (2023·新课标I 卷 第20题)解:因为21333a a a =+,故3132d a a d ==+,即1a d =,故n a nd =,所以21n n n n b nd d++==,(1)2n n n d S +=,(3)2n n n T d +=,又3321S T +=,即34362122d d ⨯⨯+=,即22730d d -+=,故3d =或1(2d =舍), 故{}n a 的通项公式为:3.n a n =(2)方法一:(基本量法)若{}n b 为等差数列,则2132b b b =+,即11123123422a d a a d⨯⨯⨯⨯=+++,即2211320a a d d -+=,所以1a d =或12;a d =当1a d =时,n a nd =,1n n b d +=,故(1)2n n n d S +=,(3)2n n n T d+=,又999999S T -=, 即99100991029922d d ⋅⋅-=,即250510d d --=,所以5150d =或1(d =-舍); 当12a d =时,(1)n a n d =+,n n b d=,故(3)2n n n d S +=,(1)2n n n T d +=,又999999S T -=,即99102991009922d d ⋅⋅-=,即251500d d --=,所以50(51d =-舍)或1(d =舍); 综上:51.50d = 方法二:因为{}n a 为等差数列且公差为d ,所以可得1n a dn a d =+-,则211(1)n n n n nb dn a d dn a d++⋅==+-+- 解法一:因为{}n b 为等差数列,根据等差数列通项公式可知n b 与n 的关系满足一次函数,所以上式中的分母“1dn a d +-”需满足10a d -=或者11da d=-,即1a d =或者12;a d = 解法二:由211(1)n n n n nb dn a d dn a d ++⋅==+-+-可得,112b a =,216b a d =+,31122b a d =+,因为{}n b 为等差数列,所以满足1322b b b +=,即111212622a a d a d+=⋅++,两边同乘111()(2)a a d a d ++化简得2211320a a d d -+=,解得1a d =或者12;a d =因为{}n a ,{}n b 均为等差数列,所以995099S a =,995099T b =,则999999S T -=等价于50501a b -=, ①当1a d =时,n a dn =,1(1)n b n d =+,则505051501a b d d-=-=,得 250510(5051)(1)0d d d d --=⇒-+=,解得5150d =或者1d =-,因为1d >,所以51;50d =②当12a d =时,(1)n a d n =+,1n b n d =,则505050511a b d d-=-=,化简得 251500(5150)(1)0d d d d --=⇒+-=,解得5051d =-或者1d =,因为1d >,所以均不取; 综上所述,51.50d =4. (2023·新课标II 卷 第18题) 解:(1)设数列的公差为d ,由题意知:,即,解得52(1)2 3.n a n n ∴=+-=+(2)由(1)知23n a n =+,,212121n n b b n -+=+,当n 为偶数时,当n 为奇数时,22113735(1)(1)4(1)652222n n n T T b n n n n n ++=-=+++-+-=+-, ∴当n 为偶数且5n >时,即6n …时,22371(4)(1)022222n n n nT S n n n n n n -=+-+=-=->, 当n 为奇数且5n >时,即7n …时, 22351315(4)5(2)(5)0.22222n n T S n n n n n n n n -=+--+=--=+-> ∴当5n >时,n S .n T >5.(2022·新高考I 卷 第17题)解:1112(1)(1)33n n S S n n a a +=+-=,则23n n n S a +=①,1133n n n S a +++∴=②; 由②-①得:111322;33n n n n n a n n n a a a a n ++++++=-⇒=∴当2n …且*n N ∈时,13211221n n n n n a a a a aa a a a a ---=⋅⋅ 1543(1)(1)1232122n n n n n n n a n n +++=⋅⋅⋅=⇒=-- , 又11a =也符合上式,因此*(1)();2n n n a n N +=∈ 1211(2)2((1)1n a n n n n ==-++, 1211111111112(2(12122311n a a a n n n ∴+++=-+-++-=-<++ , 即原不等式成立.6.(2022·新高考II 卷 第17题) 解:(1)设等差数列{}n a 公差为d由2233a b a b -=-,知1111224a d b a d b +-=+-,故12d b = 由2244a b b a -=-,知111128(3)a d b b a d +-=-+,故11124(3);a d b d a d +-=-+故1112a d b d a +-=-,整理得11a b =,得证.(2)由(1)知1122d b a ==,由1k m b a a =+知:11112(1)k b a m d a -⋅=+-⋅+即111112(1)2k b b m b b -⋅=+-⋅+,即122k m -=,因为1500m 剟,故1221000k -剟,解得210k 剟, 故集合1{|,1500}k m k b a a m =+剟中元素的个数为9个. 7.(2021·新高考II 卷 第12题)(多选)解:对于A 选项,010112222k k k k n a a a a --=⋅+⋅++⋅+⋅ ,, 则12101122222kk k k n a a a a +-=⋅+⋅++⋅+⋅ ,,A 选项正确;对于B 选项,取2n =,012237121212n +==⋅+⋅+⋅,,而0120212=⋅+⋅,则,即,B 选项错误;对于C 选项,34302340101852225121222k k n a a a a a ++=⋅+⋅++⋅+=⋅+⋅+⋅+⋅+ 32k k a ++⋅,所以,,23201230101432223121222k k n a a a a a ++=⋅+⋅++⋅+=⋅+⋅+⋅+⋅+ 22k k a ++⋅,所以,,因此,,C 选项正确;对于D 选项,01121222n n --=+++ ,故,D 选项正确.故选.ACD8.(2021·新高考I 卷 第16题)解:对折3次时,可以得到2.512dm dm ⨯,56dm dm ⨯,103dm dm ⨯,20 1.5dm dm ⨯四种规格的图形. 对折4次时,可以得到2.56dm dm ⨯,1.2512dm dm ⨯,53dm dm ⨯,10 1.5dm dm ⨯,200.75dm dm ⨯五种规格的图形.对折3次时面积之和23120S dm =,对折4次时面积之和2475S dm =,即12402120S ==⨯,2180360S ==⨯,3120430S ==⨯,475515S ==⨯,……得折叠次数每增加1,图形的规格数增加1,且()*12401,2nn S n n N ⎛⎫=+⨯∈ ⎪⎝⎭,121111240[234(1)]2482n n S S S n ∴++=⨯⨯+⨯+⨯++⋅+记231242n n n T +=+++ ,则112312482n n n T ++=+++ , 11111111(224822n n n n n n T T T ++-==++++-113113322222n n n n n ++++=--=-, 得332n nn T +=-,123240(3)2n n n S S S +∴++=⨯-, 故答案为5;3240(3).2n n +⨯-9.(2021·新高考I 卷 第17题)解:⑴12b a =,且21+1=2a a =,则1=2b , 24b a =,且4321215a a a =+=++=,则25b =;1222121213n n n n n b a a a b +++==+=++=+,可得13n n b b +-=,故{}n b 是以2为首项,3为公差的等差数列; 故()21331n b n n =+-⨯=-.数列{}n a 的前20项中偶数项的和为2418201210109=102+3=1552a a a ab b b ⨯++++=+++⨯⨯ , 又由题中条件有211a a =+,431a a =+, ,20191a a =+, 故可得n a 的前20项的和10.(2021·新高考II 卷 第17题)解:(1)由等差数列的性质可得:535S a =,则3335,0a a a =∴=, 设等差数列的公差为d ,从而有22433()()a a a d a d d =-+=-,412343333(2)()()2S a a a a a d a d a a d d =+++=-+-+++=-,从而22d d -=-,由于公差不为零,故:2d =, 数列的通项公式为:*3(3)26().n a a n d n n N =+-=-∈(2)由数列的通项公式可得1264a =-=-,则2(1)(4)252n n n S n n n -=⨯-+⨯=-, 则不等式n n S a >即2526n n n ->-,整理可得(1)(6)0n n -->, 解得1n <或6n >,又n 为正整数,故n 的最小值为7.(2)11.(2020·新高考I 卷 第14题、II 卷 第15题)解:数列 的首项是1,公差为2的等差数列; 数列 的首项是1,公差为3的等差数列; 公共项构成首项为1 ,公差为6的等差数列; 故 的前n 项和S n 为: .故答案为232.n n -12.(2020·新高考I 卷 第18题)解:(1)设等比数列的公比为q ,且1q >,2420a a += ,38a =,,解得舍)或,∴数列{}n a 的通项公式为2;n n a =(2)由(1)知12a =,24a =,38a =,416a =,532a =,664a =,7128a =,则当1m =时,10b =,当2m =时,21b =, 以此类推,31b =,45672b b b b ====,815...3b b ===,1631...4b b ===, 3263...5b b ===,64100...6b b ===, 10012100...S b b b ∴=+++0122438416532637480.=+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=13.(2020·新高考II 卷 第18题)解:(1)设等比数列{}n a 的公比为(1)q q >,则32411231208a a a q a q a a q ⎧+=+=⎨==⎩, {21}n -{32}n -{}n a1q > ,122a q =⎧∴⎨=⎩, 1222.n n n a -∴=⋅=1223(2)a a a a -+…11(1)n n n a a -++- 35792222=-+-+…121(1)2n n -++-⋅,322322[1(2)]82(1).1(2)55n n n +--==----。
2020年高考试题分类汇编(数列)

2020年高考试题分类汇编(数列)考法1等差数列1.(2020·全国卷Ⅱ·理科)北京天坛的圜丘坛为古代祭天的场所,分上、中、下三层,上层中心由一块圆心石板(称为天心石),环绕天心石砌9块扇面形石板构成第一环,向外每环依次增加9块,下一层的第一环比上一层的最后一层多9块,已知每层的环数相同,且下层比中层多729块,则三层共有扇面形石板(不含天心石)A .3699块B .3474块C .3402块D .3339块2.(2020·全国卷Ⅱ·文科)记n S 是等差数列{}n a 的前n 项的和,若12a =-,262a a +=,则10S = .3.(2020·山东卷)将数列{21}n -与{32}n -的公共项从小到大排列得到数列{}n a ,则{}n a 的前n 项和为 .4.(2020·上海卷)已知{}n a 是公差不为零的等差数列,且1109a a a +=,则12910a a a a +++= . 5.(2020·浙江卷)已知等差数列{}n a 的前n 项和n S ,公差0d ≠,11a d≤.记12b S =,122n n n b S S ++=-,n N *∈,下列等式不可能成立的是 A.4262a a a =+ B.4262b b b =+ C. 2428a a a =⋅ D.2428b b b =⋅6.(2020·北京卷)在等差数列{}n a 中,19a =-,31a =-.记12n nT a a a =(1,2,n =),则数列{}n T A.有最大项,有最小项 B.有最大项,无最小项C.无最大项,有最小项D.无最大项,无最小项考法2等比数列1.(2020·全国卷Ⅰ·文科)设{}n a 是等比数列,1231a a a ++=,2342a a a ++=,则678a a a ++=A .12B .24C .30D .322.(2020·全国卷Ⅱ·理科)数列{}n a 中,12a =,m n m n a a a +=⋅,若 153121022k k k a a a ++++++=-,则k =A .3B .4C .5D .63.(2020·全国卷Ⅱ·文科)n S 是等比数列{}n a 的前n 项的和,若5312a a -=,6424a a -=,则n nS a = A .21n - B .122n -- C .122n -- D .121n --4.(2020·全国卷Ⅲ·理科)设数列{}n a 满足13a =,134n n a a n +=-. (Ⅰ)计算2a ,3a ,猜想{}n a 的通项公式并加以证明; (Ⅱ)求数列{2}n n a 的前n 项和n S .5.(2020·全国卷Ⅰ·理科)设{}n a 是公比不为1的等比数列,1a 为2a ,3a 的等差中项.(Ⅰ)求{}n a 的公比;(Ⅱ)若11a =,求数列{}n na 的前n 项的和. 考法3等差数列与等比数列1.(2020·全国卷Ⅲ·文科)设等比数列{}n a 满足124a a +=,318a a -=. (Ⅰ)求{}n a 的通项公式;(Ⅱ)设n S 为数列3{log }n a 的前n 项和n S ,若13m m m S S S +++=,求m .2.(2020·山东卷)已知公比大于1的等比数列{}n a 满足2420a a +=,38a =. (Ⅰ)求{}n a 的通项公式;(Ⅱ)记m b 为{}n a 在区间(0,]m (m N *∈)中的项的个数,求数列{}m b 的前100项和100S .3.(2020·浙江卷)已知数列{}n a ,{}n b ,{}n c 中,1111a b c ===,1n n n c a a +=-,11n n n b c b ++=,n N *∈. (Ⅰ)若数列{}n b 为等比数列,且公比0q >,且1236b b b +=,求q 与{}n a 的通项公式;(Ⅱ)若数列{}n b 为等差数列,且公差0d >,证明:1211n c c c d +++<+. 考法4其它1.(2020·全国卷Ⅰ·文科)数列{}n a 满足2(1)31n n n a a n ++-=-,前16项的和为540,则1a = .2.(2020·浙江卷)已知数列{}n a 满足(1)2n n n a +=,则3S = .。
数列-高考真题文科数学分项汇编(解析版)

专题 12 数列1.【2020年高考全国Ⅰ卷文数】设{a n }是等比数列,且a 1 a 2 a 3 1, a 2 a 3+a 4 2,则 a 6a 7 a 8A .12B .24C .30D .32【答案】D q 【解析】设等比数列a n的公比为,则a 1a 2a 3 a 1 1qq 21,a 2 a 3a 4 a 1q a 1q a 1q a 1q 1qqq 2,a 1q a 1q a 1q 1qq q2 3 2 因此,a 6 a 7 a 8a 1q5 6 7 52 532 .故选:D.【点睛】本题主要考查等比数列基本量的计算,属于基础题.S2.【2020年高考全国Ⅱ卷文数】记S n 为等比数列{a n }的前n 项和.若a 5–a 3=12,a 6–a 4=24,则 n =a nA .2 n–1B .2–21–nC .2–2n –1D .21–n–1【答案】Bq【解析】设等比数列的公比为,aq 4 a 1q 2 12 q 2 , 由a 5a 3 12,a 6a 4 24 1可得: aq 5 a 1q 324 a 1 1 1 所以a n a 1q n 1 2n 1,S n a 1(1q n ) 1 2 n2 1,n1q 1 2 S n 2 1 221n .n因此 a n 2n 1故选:B.n【点睛】本题考查了等比数列的通项公式的基本量计算,考查了等比数列前项和公式的应用,考查了 数学运算能力.3.【2020年高考北京】在等差数列a n中, T nA .有最大项,有最小项a9,a 3 1.记T n a 1a 2…a n (n 1,2,…),则数列1 B .有最大项,无最小项 D .无最大项,无最小项C .无最大项,有最小项 【答案】Ba 5a 1 1 92, 【解析】由题意可知,等差数列的公差d 5 1 5 1则其通项公式为:a n a 1 n 1 d9 n 1 22n 11,注意到a 1 a 2 a 3 a 4 a 5 0 a 6 1 a 7,且由T 50可知T0i 6,i N,iT ia i 1i 7,i N 可知数列T n不存在最小项,由 Ti1 由于a 19,a 2 7,a 35,a 4 3,a 51,a 6 1, T 63,T 46315945 .故数列T n中的正项只有有限项: 2T故数列T n中存在最大项,且最大项为4 .故选:B . 【点睛】本题主要考查等差数列的通项公式,等差数列中项的符号问题,分类讨论的数学思想等知识, 属于中等题.a 1d 4.【2020年高考浙江】已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,公差 d 0,且 1.记b 1 S2,b n1S 2n2– S 2n ,n N,下列等式不可能成立的是... A . 2a 4 a 2 a 6 B . 2b 4 b 2b 6D .b 4C .a 42a 2a 82b 2b 8【答案】D【解析】对于 A ,因为数列a n 为等差数列,所以根据等差数列的下标和性质,由 4 4 2 6可得,2a 4 a 2 a 6,A 正确;对于 B ,由题意可知,b n 1S 2n2S 2n a 2n1a 2n 2,b 1 S 2 a 1 a 2,∴b 2a 3 a 4,b 4 a 7 a 8,b 6 a 11 a 12,b 8 a 15 a 16.∴ 2b 4 2 a a 8,b 2 b 6 a 3 a 4 a 11 a 12.7根据等差数列的下标和性质,由311 77,41288可得b 2 b 6a 3 a 4 a 11 a 12=2a 7 a 8=2b 4,B 正确;21a 2a 8 a3d a d a 7d 2d对于 C ,a 4 2a 1 d 2d d a , 2 21 1 1当a 1 d时, a 42 a 2a 8,C 正确; a a 2a 1 13d 2 4a 1 2 52a 1 d 169d 对于 D ,b 4282 2 ,7 b 2b 8 a 3 a 4a 15 a 162a 1 5d 2a 1 29d 4a 1 b 2b 8 24d16a 1 d8d3d2a 1.当 d0时,a 1 d ,∴3d 2a 1 d 2da 10即b 4当 d 0时,a 1 d ,∴3d 2a 1 d 2 d a 10即b 4268a 1 d 145d 2,b 2 42 2b 2b 8 0; b 2b 8 0,所以b 4 b 2b 8 0,D 不正确.22故选:D ..【点睛】本题主要考查等差数列的性质应用,属于基础题.5.【2019年高考全国 III 卷文数】已知各项均为正数的等比数列a n的前 4项和为 15,且则a 3a 3a 3 4a 1,5A .16B .8 D .2C .4 【答案】 Ca 1 a 1qa 1q a 1q 152 3,q 【解析】设正数的等比数列{a n }的公比为,则a 1q43a 1q 24a 1 a 1 1,,a 3 a 1q 2 4,故选 C .解得q2【名师点睛】本题利用方程思想求解数列的基本量,熟练应用公式是解题的关键.6.【2019年高考浙江卷】设 a ,b ∈R ,数列{a n }满足 a 1=a ,a n+1=a n +b ,nN ,则2A .当 b1 ,a 10 10B .当 b1 ,a 10 10 42 C .当 b2,a 1010D .当 b4,a 1010【答案】A【解析】①当 b=0时,取 a=0,则a n0,n N.②当b<0时,令 x x 则该方程14b 0,即必存在 x 0,使得 n 1a n 2b ,即 x 2x b0 .x 2x 0 b0,则一定存在 a 1=a=x 0,使得 a2 ba n 对任意nN成立, 解方程a 2a b0,得 a114b, 211 4b 10时,即b90时,总存在a 1 14b ,使得a 1a 2a 1010,当22故 C 、D 两项均不正确. ③当 b 0时,a 2a 1b b ,2则a 3a 2 a 4 a 3b b(ⅰ)当 b 12 bb 2b , 22 2bb .21 2 1 1 171,a 5 11 ,22时,a 4 22 2 16 1 2 111 2, 则a 6 12 2 4 a 7 2 ,21 92 2 2a 8 9 183 4 10, 2 2则a 9a 821 10,2 a 10a 92 1 10, 2 故 A 项正确. 211 1,44 2(ⅱ)当b1 时,令a 1=a=0,则a2 1 ,a34 421 1 1 1 ,以此类推, 2, 所以a 4a 3 24 2 4 21 1 1 1 4 2所以a 10a 9 2 4 2故 B 项不正确. 故本题正确答案为 A.【名师点睛】遇到此类问题,不少考生会一筹莫展.利用函数方程思想,通过研究函数的不动点,进一步a讨论的可能取值,利用“排除法”求解.7.【2018年高考浙江卷】已知 a 1,a 2,a 3,a 4成等比数列,且 a 1 a 2a 3 a 4ln(a 1a 2a 3).若 a 1 1,则A . a 1a 3,a 2 a 4B . a 1a 3,a 2 a 4D .a 1 a 3,a 2 a 4C . a 1 a 3,a 2 a 4 【答案】B 【解析】令 f x x lnx 1,则 fx1 1,令 fx0,得 x 1,所以当 x时, f x 0,x当0x 1时, f x 0,因此 f x f 10,x lnx 1.若公比q 0,则a 1 a 2 a 3 a 4 a 1 a 2 a 3 lna 1 a 2 a 3,不合题意; 若公比q1,则a 1 a 2 a 3 a 4 a 11q 1 q20,但lna 1 a 2 a 3 ln a 11 q q2lna 1 0,即 aa 2 a 3 a 4 0 ln a 1 a 2 a 3,不合意;1因此1 q 0,q0,1,a 1 a 1q 2a 3,a 2 a2q 2 2a 4 0,故选 B.【名师点睛】构造函数对不等式进行放缩,进而限制参数取值范围,是一个有效方法 xlnx 1,e x 1,e x1x 0.x x 2 8.【2018年高考北京卷文数】设 a,b,c,d 是非零实数,则“ad=bc ”是“a,b,c,d 成等比数列”的 A .充分而不必要条件 C .充分必要条件 【答案】B B .必要而不充分条件 D .既不充分也不必要条件14【解析】当 a4,b 1,c1,d时,a,b,c,d 不成等比数列,所以不是充分条件;当a,b,c,d 成等比 数列时,则 ad bc ,所以是必要条件.综上所述,“ad bc ”是“a,b,c,d 成等比数列”的必要不充分条件,故选 B.【名师点睛】证明 “ ad bc ” “ a,b,c,d 成等比数列 ”只需举出反例即可,论证 “ a,b,c,d 成等比数列”“ad bc ”可利用等比数列的性质.9.【2018年高考北京卷文数】“十二平均律”是通用的音律体系,明代朱载堉最早用数学方法计算出半音比 例,为这个理论的发展做出了重要贡献.十二平均律将一个纯八度音程分成十二份,依次得到十三个单音, 从第二个单音起,每一个单音的频率与它的前一个单音的频率的比都等于 则第八个单音的频率为 12 2 .若第一个单音的频率为 f ,A . C . 3 2 fB . D . 32 f2122 5f122 f7【答案】D12 2,所以a n 12 2a n1n 2,nN*,【解析】因为每一个单音的频率与前一个单音的频率的比都为 7 又a 1f ,则a 8 a 1q7122f122 7f ,故选 D. 【名师点睛】此题考查等比数列的实际应用,解决本题的关键是能够判断单音成等比数列.等比数列的判 a n1a nq * q (q 0,n 2,n N *), 断方法主要有如下两种:(1)定义法,若 a(q 0,nN )或a n 1n数列a n是等比数列;(2)等比中项公式法,若数列 则数列a n是等比数列.a n中,a n0且a2n 1 a n an 2(n 3,nN *),10.【2020年高考全国Ⅱ卷文数】记S n 为等差数列{a n }的前n 项和.若a 1=−2,a 2+a 6=2,则S 10=__________.【答案】 25 【解析】a n 是等差数列,且a 1 2,a 2 a 62设a n 等差数列的公差d根据等差数列通项公式:a n a 1 n1 d可得a 1d a 1 5d2即:2 d 25d2 整理可得:6d 6 解得: d1根据等差数列前项和公式: S nna 1 n(n 1) d ,n Nn*2可得: S 10 10210 (10 1) 2045 252S10 25 .故答案为:25 .n n【点睛】本题主要考查了求等差数列的前项和,解题关键是掌握等差数列的前项和公式,考查了分析能力和计算能力,属于基础题.a 3n 1,前16项和为540,11.【2020年高考全国Ⅰ卷文数】数列{a n}满足a n 2 (1)n则na 1 .【答案】 7【解析】a n 2 (1)na 3n 1,nn当为奇数时,a n 2 a n 3n 1;n当为偶数时,a n 2 a n 3n 1 .n S设数列a n的前项和为n,S16 a1 a2 a3 a4a16a1 a3 a5 a15 (a2 a4 )(a14a16 )a 1 (a1 2) (a1 10) (a1 24) (a1 44) (a170)(a1 102) (a1 140) (517 29 41)8a1 392 92 8a1 484 540,a1 7 .故答案为:7 .【点睛】本题考查数列的递推公式的应用,以及数列的并项求和,考查分类讨论思想和数学计算能力,属于较难题.12.【2020年高考浙江】我国古代数学家杨辉,朱世杰等研究过高阶等差数列的求和问题,如数列{n(n 1)}2 就是二阶等差数列.数列{n(n 1)}(n N*)的前3项和是_______.2【答案】10【解析】因为a n n 1,所以a1 1,a2 3,a3 6.n 2即 S 3 a 1 a 2 a 3 1 3 610.故答案为:10.【点睛】本题主要考查利用数列的通项公式写出数列中的项并求和,属于容易题.13.【2020年高考江苏】设{a n }是公差为 d 的等差数列,{b n }是公比为 q 的等比数列.已知数列{a n +b n }的前 n 项和 S n n 【答案】 4 2n 2n 1(n N),则 d+q 的值是 ▲ .【解析】设等差数列a n的公差为d ,等比数列 bnq 的公比为,根据题意q1.P na 1n n 1 dd n a d n等差数列a n 的前项和公式为2n , n 1 22 2等比数列b n的前项和公式为Q nb 11qn, b 1 b 1nq n 1q 1q 1q1d n a d2 n 1q q b 1 b 11q 依题意S nP n Q n ,即 d n 2n2n2 n1 , 21 2 d 2 a d 1 a 0 1 12q 2 ,故 d q 4 通过对比系数可知 . q 2b 1 1 b 11 1q故答案为: 4 .n 【点睛】本小题主要考查等差数列和等比数列的前项和公式,属于中档题.14.【2020年新高考全国Ⅰ卷】将数列{2n –1}与{3n –2}的公共项从小到大排列得到数列{a n },则{a n }的前 n 项和为________. 【答案】 3n22n 【解析】因为数列2n 1是以 1为首项,以 2为公差的等差数列,数列3n 2是以 1首项,以 3为公差的等差数列,所以这两个数列的公共项所构成的新数列a n是以 1为首项,以 6为公差的等差数列,n 1 n(n1) 63n n所以a n的前项和为22n ,2故答案为: 3n22n . 【点睛】该题考查的是有关数列的问题,涉及到的知识点有两个等差数列的公共项构成新数列的特征, 等差数列求和公式,属于简单题目.15.【2019年高考全国 I 卷文数】记 S n 为等比数列{a n }的前 n 项和.若a 11,S 3 3,则 S 4=___________.45【答案】8【解析】设等比数列的公比为,由已知S 3a 1 a 1q a 1q 2 1 qq 2 3,即q 2 q 1 0q4 4解得q1,21 ( 1)4 所以S 4 a 1(1q ) 4. 5 2 1 ( 1) 1q 82【名师点睛】准确计算,是解答此类问题的基本要求.本题由于涉及幂的乘方运算、繁分式的计算,部分考生易出现运算错误.3 ( 1) ,5 一题多解:本题在求得数列的公比后,可利用已知计算S 4 S 3 a 4 S 3 a 1q 33 4 2 8避免繁分式计算.16.【2019年高考全国 III 卷文数】记S n 为等差数列a n 的前n 项和,若a 3 5,a 7 13,则S 10 ___________.【答案】100【解析】设等差数列 a 的公差为 d ,根据题意可得n a 3 a 1 2d 5 a 1 1,a a 1 6d 13,得 d 27 S 10 10a 1 109 d 101109 2100. 22【名师点睛】本题考点为等差数列的求和,为基础题目,利用基本量思想解题即可,充分记牢等差数列 的求和公式是解题的关键.17.【2019年高考江苏卷】已知数列{a n }(n N*)是等差数列,S n 是其前 n 项和.若a 2a 5 a 8 0,S 9 27,则 S 8的值是__________. 【答案】16a 2a 5 a 8 a 1 d a 1 4da 1 7d 0 【解析】由题意可得: ,S 9a 1 98d 27 92 a 1 5,则S 8 8a 1 87 d40 28 216 .解得:d 22【名师点睛】等差数列、等比数列的基本计算问题,是高考必考内容,解题过程中要注意应用函数方程 思想,灵活应用通项公式、求和公式等,构建方程(组),如本题,从已知出发,构建a 1,d 的方程组. 18.【2018年高考江苏卷】已知集合 A{x | x 2n 1,n N }, B {x | x 2 ,n N }.将 A B 的所* n *有元素从小到大依次排列构成一个数列 {a n }.记 S n 为数列{a n }的前 n 项和,则使得 S n 12a n 1成立的 n 的最小值为___________. 【答案】27【解析】所有的正奇数和 2 个正奇数,即a 212 ,a 38 2 不符合题意;当n=3时,S3 6 12a4 48,不符合题意;当n=4时,S 4 10<12a 5=60,不符合题意;……nnN按照从小到大的顺序排列构成{a n },在数列|{a n }中,25前面有165 6 .当n=1时,S 1112a 2 24,不符合题意;当n=2时,S 2 312a 3 321 25441 62 503 12a 27=516,不符合题意;当n=27时,1 2 当n=26时, S 2621(1 41)2 2125484+62=546>12a 28=540 ,符合题意 .故使得 S n >12a n+1成立的n 的12S 27 22(143)2最小值为27.【名师点睛】本题主要考查等差数列、等比数列的前n 项和,考查考生的运算求解能力,考查的核心素 养是数学运算.19.【2020年高考全国Ⅲ卷文数】设等比数列{a n }满足 a 1 a 2 4,a 3 a 1 8.(1)求{a n }的通项公式;(2)记 S n 为数列{log 3a n }的前 n 项和.若 S m S m1S m 3,求 m .【解析】(1)设{a n }的公比为 q ,则 a n a 1q n 1.由已知得a a 1q 41, a 1q2a 1 8解得 a 1 1,q 3 .所以{a n }的通项公式为 a n =3n 1 . (2)由(1)知 log 3a n n1.故 S n n(n1). 2由 S m S m1S m 3得 m(m 1) (m 1)m (m 3)(m 2),即 m 5m6 0 .2解得 m 1(舍去), m 6 . 【点睛】本题考查等比数列通项公式基本量的计算,以及等差数列求和公式的应用,考查计算求解能 力,属于基础题目.20.【2020年高考江苏】已知数列a n (n N *)的首项 a 1=1,前 n 项和为 S n .设λ与 k 是常数,若对一切正11 1成立,则称此数列为“λ~k ”数列. 整数 n ,均有 S k n 1 S nk a nk1(1)若等差数列a n 是“λ~1”数列,求λ的值;(2)若数列a n是“ 3 ~2 ”数列,且 a n0,求数列a n的通项公式;3(3)对于给定的λ,是否存在三个不同的数列a n为“λ~3”数列,且a n 0?若存在,求λ的取值范围;若不存在,说明理由.【解析】(1)因为等差数列{a n }是“λ~1”数列,则 S n 1S n a n 1,即 a n 1 a n1也即 ( 1)a n 10,此式对一切正整数n 均成立. , 若1,则 a n10恒成立,故 a 3a 20,而 a 2 a 11,这与{a n }是等差数列矛盾.所以 1.(此时,任意首项为1的等差数列都是“1~1”数列) (2)因为数列{a n }(n N *)是“ 3 ~2 ”数列, 333S n1S n .所以 S n1S n a n 1,即 S n1S n3 3S n 1 3 S n 1因为 a n0,所以 S n1S n 0,则 1 1.S n 3 S nS n 1 S n 3b n ,则b n 1 31 b n2 1,即 (b n 1) 23 (b n2 1)(b n 1).令S n 1S n 1 解得b n2,即 2,也即 S 4, S n n所以数列{S n }是公比为4的等比数列. 因为 S 1 a 1 1,所以 S n 4n 11(n 1), .则a n 34n(n 2). 2 (3)设各项非负的数列{a n }(n N*)为“ ~ 3 ”数列, 111,即 则 S n3 1 S n3a n3 1 3S n13S n3 S n 1 S n .S n 1 S n 1因为 a n0,而 a 1 1,所以 S n1S n0,则 31=3 1. S n S nS n 1令 3 =c n ,则c n1c3 1(c n 1),即 (c n 1) (c 1)(c n 1).(*)3 3 3 3nnS n①若 0或 =1,则(*)只有一解为c n =1,即符合条件的数列{a n }只有一个.(此数列为1,0,0,0,…)231 c n 1) 0, ②若 1,则(*)化为 (c n 1)(cn 23 2c n1 0,则(*)只有一解为c n =1, 323 1因为c n 1,所以c n即符合条件的数列{a n }只有一个.(此数列为1,0,0,0,…)31 c n1 0的两根分别在(0,1)与(1,+∞)内,③若 0 1,则c n 223 则方程(*)有两个大于或等于1的解:其中一个为1,另一个大于1(记此解为t ).所以 S n1S n 或 S n1 t3S n . 由于数列{S n }从任何一项求其后一项均有两种不同结果,所以这样的数列 {S n }有无数多个,则对应的{a n }有无数多个.综上所述,能存在三个各项非负的数列{a n }为“ ~ 3 ”数列,的取值范围是 0 1. 21.【2020年新高考全国Ⅰ卷】已知公比大于1的等比数列{a n }满足 a 2 a 420,a 38.(1)求{a n }的通项公式;(2)记b m 为{a n }在区间 (0,m](m N )中的项的个数,求数列{b m }的前100项和 S 100.*【解析】(1)设{a n }的公比为 q .由题设得a 1q a 1q 3 20,a 1q 2 8.解得 q 1(舍去),q 2.2 由题设得 a 12.所以{a n }的通项公式为 a n2 (2)由题设及(1)知b 1 0,且当 2 所以 S 100 b 1 (b 2 b 3) (b 4b 5 b 6b 7)(b 32 b 33b 63) (b 64b 65b 100) n .n m2n 1时,b m n .0122 23 24 25 26(100 63)2 3 4 5480.22.【2020年高考天津】已知a n为等差数列,b n 为等比数列,a 1 b 1 1,a 5 5a 4 a 3,b 5 4b 4b 3.(Ⅰ)求a n和b n的通项公式;(Ⅱ)记a n n的前项和为S n ,求证:S n S n 2 S 2 n 1n N *;3a n 2b n ,n 为奇数,(Ⅲ)对任意的正整数n ,设c n a n a n 2求数列c n 的前 2n 项和.a n 1 ,n 为偶数.b n 1【解析】(Ⅰ)设等差数列a n 的公差为d ,等比数列 b n的公比为.由a 11,a 55 a 4a,3q 可得d 1,从而a n 的通项公式为 a n .由b 1 1,b 5 4b 4b 3,又q0,可得 nq 24q4 0,解得q2,从而b n的通项公式为b n2n 1.(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)可得S nn(n1),故S n S n21 n(n1)(n 2)(n 3),S 2 n11 (n 1)2n 22,2 44从而S n S n2S 2 n 11 (n 1)(n2) 0,所以S n S n2S2 n1. 2c 3a n2b n n 1 n 1 n 1(Ⅲ)解:当n 为奇数时, (3n 2)2 2 2 ;当n 为偶数时, na n a n 2n(n 2) n 2n a n 1n 1c n b. 2nn 1n 对任意的正整数n ,有 c 2k1 n22k 2 2k 22 2n1, 2n 1 2k 1 2k 1 k1k 1 nn2k 1 1 4 43245 3 2n 1和c . ①2k4k4nk1k1 1 n c 2k 412 4 33 2n 32n1.4n 4n1由①得 ②k 1 2 11 3 n c 2k 12 2 n 2n 1 4 4n1 2n 1 n 5 6n 5 c 2kn . 由①②得,从而得 4 n 14 4 42 4 4 n 11 1 4 9 9 4 k 1k 142nnc c 2k 1 n4 n6n 5 4.因此,c 2k k2n 1 9 4 9 k1k1k 1 4 n 6n 5 4.所以,数列c n的前 2n 项和为2n 1 9 4 n 9b n23.【2020年高考浙江】已知数列{a n },{b n },{c n }满足 a 1 b 1 c 1 1,c n a n1a n ,c n 1 c n ,n N *.b n 2(Ⅰ)若{b n }为等比数列,公比 q 0,且b 1 b 2 6b 3,求 q 的值及数列{a n }的通项公式; (Ⅱ)若{b n }为等差数列,公差 d 0,证明:c 1 c 2 c 3c n 1 1 ,n N*.d【解析】(Ⅰ)由b 1 b 2 6b 3得1 q 6q2 ,解得q 1 . 2由c n 1 4c n 得c n 4n 1. 由a n 1 a n 4n 1得a n a 11 44n 2 4 n1 2.3(Ⅱ)由c n1b nc n 得 b 1b 2c 11 d ( 1 1 ), c n b n2 b n b n 1d b n b n 1所以c 1 c 2 c 3c n 1d (1 1 ), d bn1由b 1 1, d 0得b n10,因此c 1 c 2 c 3c n 11 ,n N* .d24.【2020年高考北京】已知a n是无穷数列.给出两个性质:a i2 ①对于a n 中任意两项 a ,a j (ij),在a n中都存在一项a im ,使a a m ; ja (n 3),在a n 中都存在两项a k ,a l (kl).使得a n a 2②对于a n中任意项k .n a l(Ⅰ)若a n n(n 1,2,),判断数列a n是否满足性质①,说明理由;(Ⅱ)若a n 2n 1(n 1,2,),判断数列a n是否同时满足性质①和性质②,说明理由;(Ⅲ)若a n 是递增数列,且同时满足性质①和性质②,证明: a n为等比数列.【解析】 (Ⅰ)Q a 22,a 3 3, a 3 9Za2n不具有性质①;a 2 2,i j, a 2a 2a 2ija n具有性质①;aj(Ⅱ)Q i, j N*i2(2i j)1,2i jN*ia j Q nN *,n 3,kn 1,l n 2, ak22(2 kl) 12 n1a n , a n具有性质②;a l (Ⅲ)【解法一】首先,证明数列中的项数同号,不妨设恒为正数:显然a n 0 n N *,假设数列中存在负项,设 N 0 maxn | a n 0,第一种情况:若 N 0 1,即a 0 0 a 1 a 2 a 3,aa 22 0,存在 m 2,满足a m a 2a 1 由①可知:存在m 1,满足30,m 1a 1 2由 N 01可知 a a 12 a 2 2 3,从而 a a 3,与数列的单调性矛盾,假设不成立.2a 1a2第二种情况:若 N 0 2,由①知存在实数m ,满足a m N 0 0,由 N 0的定义可知:m N 0,a 1a 2 N 0 a2 N 0另一方面,a m a N ,由数列的单调性可知:m N 0,a 1 a N 0 0这与 N 0的定义矛盾,假设不成立. 同理可证得数列中的项数恒为负数. 综上可得,数列中的项数同号. 其次,证明a 3a 22: a 1利用性质②:取n3,此时a 3 a2 k k l,al由数列的单调性可知a k a l 0,a k而a 3a k a k ,故k 3,a l此时必有k 2,l1,即a 3 a 22,a 1最后,用数学归纳法证明数列为等比数列:假设数列a n 的前k k 3项成等比数列,不妨设a a 1q s 11 sk , s其中a 1 0,q 1,(a 1 0,0 q 1的情况类似)a 2k 由①可得:存在整数m ,满足 a ma a 1q k a k ,且a m a 1q k a k1(*)k1由②得:存在s t ,满足:a k1a 2sa s a a ta sa s ,由数列的单调性可知:t s k 1,t 由a sa q 1s 11s k可得:a k 1a 2 sa 1q 2s t 1 a k a 1q k 1(**) at由(**)和(*)式可得:a 1q ka 1q 2s t 1 a 1q k 1, 结合数列的单调性有:k2s t 1 k 1,注意到s,t,k 均为整数,故k 2s t 1,代入(**)式,从而a k1a 1qk.总上可得,数列a n的通项公式为:即数列a n为等比数列.a a q n 1 .n 1【解法二】假设数列中的项数均为正数: 首先利用性质②:取n3,此时a 3 a 2 k k l,al由数列的单调性可知a k a l 0,a k而a 3a k a k ,故k 3,a l此时必有k 2,l1,即a 3 a 22,a 1即a 1,a 2,a 3成等比数列,不妨设a 2 a 1q,a 3 a 1q2q 1, 然后利用性质①:取i3, j2,则a m a 2 3 a 2 1 q 4 a q 13, a 2 a 1q 即数列中必然存在一项的值为a 1q ,下面我们来证明a 4 a 1q3 3,否则,由数列的单调性可知a 4 a 1q, 3 在性质②中,取n 4,则a 4a a kl a k a 2 a ka k ,从而k4,lk,l 1,2,3 k l,满足a 4 a2与前面类似的可知则存在k ,a l若k3,l2,则:a 4 a2 k a q1 3,与假设矛盾; a l若k3,l1,则:a 4 a 2 k a 1q a 1q a q 4 3,与假设矛盾; 1 a l若k2,l1,则:a 4 a2 k 2 a 3,与数列的单调性矛盾; a l即不存在满足题意的正整数 k,l ,可见a 4 a 1q3不成立,从而a 4a 1q3,4 5同理,当数列中的项数均为负数时亦可证得数列为等比数列.由推理过程易知数列中的项要么恒正要么恒负,不会同时出现正数和负数. 从而题中的结论得证,数列a n为等比数列.【点睛】本题主要考查数列的综合运用,等比数列的证明,数列性质的应用,数学归纳法与推理方法、 不等式的性质的综合运用等知识,意在考查学生的转化能力和推理能力.25.【2019年高考全国 I 卷文数】记 S n 为等差数列{a n }的前 n 项和,已知 S 9=-a 5.(1)若 a 3=4,求{a n }的通项公式;(2)若 a 1>0,求使得 S n ≥a n 的 n 的取值范围.【答案】(1)a n 2n 10;(2)1 n 10(nN) .【解析】(1)设a n 的公差为d . 由S 9 a 5得a 1 4d 0. 由a 3=4得a 1 2d 4. 于是a 1 8,d 2.因此a n 的通项公式为a n 10 2n .(2)由(1)得a 1 4d ,故a n (n5)d,S n n(n9)d .2由a 10知 d0,故S n a n 等价于n 11n 10 0,解得1≤n ≤10.2所以n 的取值范围是{n |1 n 10,n N }.【名师点睛】该题考查的是有关数列的问题,涉及到的知识点有等差数列的通项公式,等差数 列的求和公式,在解题的过程中,需要认真分析题意,熟练掌握基础知识是正确解题的关键.26.【2019年高考全国 II 卷文数】已知{a n }是各项均为正数的等比数列,a 12,a 3 2a 2 16 .(1)求{a n }的通项公式; (2)设b nlog 2 a n ,求数列{b n }的前 n 项和.【答案】(1)a n 22n 1;(2)n 2 .【解析】(1)设a n的公比为q ,由题设得2q4q 16,即q 2q 8 0.2 2解得q2(舍去)或q=4.因此a n 的通项公式为a n24n122n 1.(2)由(1)得b n (2n 1)log 2 2 2n 1,因此数列b n 的前n 项和为13 2n 1n 2.【名师点睛】本题考查数列的相关性质,主要考查等差数列以及等比数列的通项公式的求法, 考查等差数列求和公式的使用,考查化归与转化思想,考查计算能力,是简单题.27.【2019年高考北京卷文数】设{a n }是等差数列,a 1=–10,且 a 2+10,a 3+8,a 4+6成等比数列.(1)求{a n }的通项公式;(2)记{a n }的前 n 项和为 S n ,求 S n 的最小值.【答案】(1)a n 2n 12;(2)当n 5或者n 6时,S n 取到最小值30.【解析】(1)设a n的公差为d .因为a 1 10, 所以a 210 d,a 3102d,a 4103d . 因为a 2 10,a 3 8,a 4 6成等比数列, 所以a 3 8 2a 2 10a 4 6.所以(22d)2d(4 3d). 解得 d 2.所以a na 1 (n 1) d 2n12. (2)由(1)知,a n 2n12.所以,当n7时,a n 0;当n6时,a n 0.所以,S n 的最小值为 S 30.6【名师点睛】等差数列基本量的求解是等差数列中的一类基本问题,解决这类问题的关键在于 熟练掌握等差数列的有关公式并能灵活运用.28.【 2019年高考天津卷文数】设 {a n }是等差数列, {b n }是等比数列,公比大于 0 ,已a 1b 1 3,b 2 a 3,b 3 4a 2 3 .(1)求{a n }和{b n }的通项公式;1,n 为奇数,(2)设数列{c n }满足c nb n ,n 为偶数.求a 1c 1 a 2c 2 a 2n c 2n (n N *) .2 【答案】(1)a n 3n ,b n 3n ;(2) (2n 1)3n2 6n 29 (nN)2【解析】(1)设等差数列a n 的公差为d ,等比数列b n 的公比为q .3q 3 2d, d3, 依题意,得3q 15 4d,解得q 3, 2故a n3 3(n 1)3n, b n 33n13n.所以,a n 的通项公式为a n 3n ,b n 的通项公式为b n3n .(2)a 1c 1 a 2c 2 a 2 n c 2na 1 a 3 a 5 a 2n 1a 2b 1 a 4b 2 a 6b 3a 2nb n n 3 n(n 1) 6 (6 3 12 3 2 18 3 3 6n 3 n) 12 3n 2 613 2 3n 32 n .2 3n 3则3T n 1 3 2 31 记T n 1 31 2n,① 23n3n 1 ,② 31313 nn 3 n1n 13②−①得, 2T n3 323 33 nn 3 n 1(2n 1)3n13 .2所以,a 1c 1 a 2c 2a 2n c 2n 3n2 6T n 3n 23 (2n 1)3 2(2n1)3n 2 6n 29 nN.2n【名师点睛】本小题主要考查等差数列、等比数列的通项公式及前项和公式等基础知识,考查数列 求和的基本方法和运算求解能力,属于中档题目.29.【2019年高考江苏卷】定义首项为 1且公比为正数的等比数列为“M -数列”.(1)已知等比数列{a n }(n N )满足:a 2a 4a 5,a 3 4a 2 4a 1 0,求证:数列{a n }为“M -数列”;满足:b 11, 1 22(2)已知数列{b n }(nN ) ①求数列{b n }的通项公式;,其中 S n 为数列{b n }的前 n 项和.S b b n 1 n n②设 m 为正整数,若存在“M -数列”{c n }(n N 立,求 m 的最大值.),对任意正整数 k ,当 k ≤m 时,都有c k b k c k 1成【答案】(1)见解析;(2)① b =n n N *;②5.n【解析】(1)设等比数列{a n }的公比为q ,所以a 1≠0,q ≠0.a 2a 4 a 5 a 2 1q 4a 1q 4 a 1 1 由a 3 4a 2 4a 1 0 ,得 4a 1q 4a 1 0,解得q 2 .a q 12 因此数列{a n }为“M—数列”.1 22 ,所以b n 0. (2)①因为 Sb b n 1 n n由b 11,S 1 b 1,得11 221 b 2,则b 2 .21 22 b n b n 1 2(b n 1 b n ), ,得 S n 由 S b n b n 1 nb n b n 1 b n 1b n当n2时,由b nS n S n 1,得b n2b n 1 b n 2b nb n 1, 整理得b n1b n12b n .所以数列{b n }是首项和公差均为1的等差数列. .因此,数列{b n }的通项公式为b n =n nN *②由①知,b k =k ,kN .*因为数列{c n }为“M–数列”,设公比为q ,所以c 1=1,q>0.q k 1k q k,其中k=1,2,3,…,m.因为c k ≤b k ≤c k+1,所以 当k=1时,有q ≥1;lnklnqlnk k 1 当k=2,3,…,m 时,有. kln x (x 1),则 f '(x)1ln x 设f (x )= . xx2令 f '(x)0,得x=e.列表如下:x e (e ,+∞) (1,e)f '(x) +0 –f (x )极大值ln 2 ln8 ln9 ln3 f (3) ln33 因为3,所以 f (k)max. ,2 6 63,当k=1,2,3,4,5时, lnk取q3lnq ,即k qkk经检验知q k 1k 也成立.因此所求m 的最大值不小于5.若m ≥6,分别取k=3,6,得3≤q 3 ,且q ≤6,从而q ≥243,且q ≤216,5 15 15所以q 不存在.因此所求m 的最大值小于6. 综上,所求m 的最大值为5.【名师点睛】本题主要考查等差和等比数列的定义、通项公式、性质等基础知识,考查代数推理、转 化与化归及综合运用数学知识探究与解决问题的能力. 30.【2019年高考浙江卷】设等差数列 {a n }的前 n 项和为 S n ,a 34,a 4 S 3,数列{b n }满足:对每个n N,S n b n ,S n 1 b n ,S n 2 b n 成等比数列. (1)求数列{a n },{b n }的通项公式;a n(2)记c n,n N ,证明:c 1c 2+c n2 n,n N. 2b n【答案】(1)a n 2 n 1,b n n n 1;(2)证明见解【解析】(1)设数列{a n }的公差为d ,由题意得a 1 2d4,a 1 3d 3a 1 3d ,解得a 1 0,d 2. 从而a n2n2,nN*.所以 S n n n ,n N 2* ,由S n b n ,S n 1 b n ,S n 2b n 成等比数列得S n 1b n 2 S n b nS n 2 b n . 1 解得b n S 2 n 1 S n S n 2.d所以b n n2n,n N*.a n 2n 2 n1,n N*.n(n1)(2)c n2b n2n(n 1)我们用数学归纳法证明.(i )当n=1时,c 1=0<2,不等式成立; (ii )假设nk k N*时不等式成立,即c 1 c 2c k 2 k .那么,当nk 1时, k 1 c 1 c 2c k c k12 k2 k (k1)(k2) k 122 k 2 k 2( k 1 k ) 2 k 1.k 1 k即当nk1时不等式也成立.根据(i )和(ii ),不等式c 1c 2c n2 n 对任意n N*成立.【名师点睛】本题主要考查等差数列、等比数列、数列求和、数学归纳法等基础知识,同时考查运算 求解能力和综合应用能力.31.【2018年高考全国 I 卷文数】已知数列a n 满足 a 1 1, na n12n1a n ,设b na n . n(1)求b 1,b 2,b 3;(2)判断数列b n 是否为等比数列,并说明理由;(3)求a n 的通项公式.【答案】(1)b 1=1,b 2=2,b 3=4;(2)见解析;(3)a n =n·2n-1 . 2(n 1) a n .【解析】(1)由条件可得 a n+1 =n 将 n=1代入得,a 2=4a 1,而 a 1=1,所以,a 2=4. 将 n=2代入得,a 3=3a 2,所以,a 3=12. 从而 b 1=1,b 2=2,b 3=4.(2){b n }是首项为 1,公比为 2的等比数列. 2a n由条件可得 a n 1 ,即 b n+1=2b n ,n n 1 又 b 1=1,所以{b n }是首项为 1,公比为 2的等比数列. (3)由(2)可得 a n2n 1, n 所以 a n =n·2n-1. 【名师点睛】该题考查的是有关数列的问题,涉及到的知识点有根据数列的递推公式确定数列的项,根 据不同数列的项之间的关系,确定新数列的项,利用递推关系整理得到相邻两项之间的关系确定数列是 等比数列,根据等比数列通项公式求得数列 的通项公式,借助于 的通项公式求得数列 的通项 公式,从而求得最后的结果.32.【2018年高考全国 III 卷文数】等比数列{a n }中,a 11,a 5 4a 3.(1)求{a n }的通项公式;{a n } 的前项和.若(2)记 S n 为 n S m63,求m .【答案】(1)a n(2)n 1或 a n 2n 1;(2)m 6 .【解析】(1)设{a n }的公比为 q ,由题设得a n q n 1.由已知得 q4q4 2,解得 q 0(舍去), q 2或q 2.故 a n (2)n 1或a n 2n 1. (2)若 a n (2)n 1,则 S n 1(2) n . 3由 S m 63得 (2)m188,此方程没有正整数解. 若 a n 2n 1,则 S n 2 由 S m63得 264,解得 m 6.综上, m 6.n 1.m 【名师点睛】等差、等比数列中的基本量的求解,可利用通项公式及前 n 项和公式建立 a 1, d (或 q ), n, a n ,S n 五个基本量间的关系式,即“知三求二”.非等差、等比数列的求和常用三种方法:一是分组求和法,特征是原数列可以拆成几个等差或等比数列的和;二是裂项相消求和法,特征是通项是分式形式, 11 1 1;三是错位(项)相减求和法,特征是 如等差数列{a n }的的公差是 d ,则b nd a a n 1na n a n 1通项可以看成一个等差数列与一个等比数列对应项的积(或商).33.【2018年高考全国 II 卷文数】记S 为等差数列a n 的前项和,已知 n a 1 7,S 3 15.n (1)求a n的通项公式;(2)求 S n ,并求 S n 的最小值.【答案】(1)a n =2n –9;(2)S n =n2 –8n ,最小值为–16.【解析】(1)设{a n }的公差为 d ,由题意得 3a 1+3d=–15.由 a 1=–7得 d=2.所以{a n }的通项公式为 a n =2n –9. (2)由(1)得 S n =n–8n=(n –4) –16. 2 2所以当 n=4时,S n 取得最小值,最小值为–16.【名师点睛】数列是特殊的函数,研究数列最值问题,可利用函数性质,但要注意其定义域为正整数集 这一限制条件.(1)根据等差数列前 n 项和公式,求出公差,再代入等差数列通项公式得结果;(2)根 据等差数列前 n 项和公式得S n 关于 n 的二次函数关系式,根据二次函数对称轴以及自变量为正整数求函 数最值.34.【2018年高考北京卷文数】设a n 是等差数列,且a 1 ln2,a 2 a 3 5ln2 .(1)求a n的通项公式;(2)求e a e a e a.1 2【答案】(1)a n nln 2;(2) 2n12 .【解析】(1)设等差数列a n 的公差为d ,∵a 2 a 3 5ln2, ∴ 2a 1 3d 5ln2,又a 1 ln2,∴ d ln2 . ∴a n a 1 n 1 d nln2 .(2)由(1)知a n nln2,∵e a n e nln2 e ln2n =2n,∴e a n是以 2为首项,2为公比的等比数列.∴e a 1e a 2 e nae ln2 e ln2 2 e ln2 n =2 2 2 n=2 n 12 .2=2n12 .∴e a 1e a 2e nan【名师点睛】等差数列的通项公式及前项和共涉及五个基本量a 1,a n ,d,n,S n ,知道其中三个可求另外两个,体现了用方程组解决问题的思想(. 1)设公差为d ,根据题意可列关于a 1,d 的方程组,求解a 1,d , 代入通项公式可得;(2)由(1)可得e a n2n,进而可利用等比数列求和公式进行求解. );{b n }是等比数列,公比大于 *).已知 b 1=1,b 3=b 2+2,b 4=a 3+a 5,b 5=a 4+2a 6.35.【2018年高考天津卷文数】设{a n }是等差数列,其前 n 项和为 S n (n ∈N* 0,其前 n 项和为 T n (n ∈N(1)求 S n 和 T n ;(2)若 S n +(T 1+T 2+…+T n )=a n +4b n ,求正整数 n 的值. 【答案】(1)S nn(n 1),T n 2n 1;(2)4. 2【解析】(1)设等比数列{b n }的公比为 q ,由 b 1=1,b 3=b 2+2,可得q 2q 2 0.因为q0,可得q 2,故b n 2n 1 .所以,T n1 2n 2n 1.1 2设等差数列{a n }的公差为d .由b 4 a 3 a 5,可得a 1 3d 4.由b 5 a 4 2a 6,可得3a 1 13d 16从而a 11,d 1,故a n n ,所以,S nn(n 1). 2n (2)由(1),有T 1 T 2T n (2 12 32 n)n= 2(1 2 )n 2n1n2.1 2由S n(T 1 T 2T n )a n 4b n 可得 n(n 1) 2n 1 n 2n 2n1,2整理得n23n 4 0,解得n 1(舍),或n 4.所以 n 的值为 4.【名师点睛】本小题主要考查等差数列、等比数列的通项公式及前 n 项和公式等基础知识.考查数列 求和的基本方法和运算求解能力.36.【2018年高考浙江卷】已知等比数列{a n }的公比 q>1,且 a 3+a 4+a 5=28,a 4+2是 a 3,a 5的等差中项.数列{b n }满足 b 1=1,数列{(b n+1−b n )a n }的前 n 项和为 2n +n .2(1)求 q 的值; (2)求数列{b n }的通项公式. 【答案】(1)q2;(2)b n 15 (4n3)(1)n2 .2【解析】本题主要考查等差数列、等比数列、数列求和等基础知识,同时考查运算求解能力和综合应 用能力. (1)由a 4 2是a 3,a 5的等差中项得a 3 a 52a 4 4,所以a 3 a 4 a 5 3a 4 4 28,解得a 4 8 .由a 3a 5 20得8(q 1)20,q因为q 1,所以q2 .(2)设c n (b n1b n )a n ,数列{c } n前 n 项和为 S n .S 1,n 1,由c nc 4n 1.n 解得 S n S n 1,n 2.由(1)可知a n 2n 1 ,所以b n1b n (4n1)(1)n 1 ,2故b n b n1(4n 5)(1)n 2,n2,2b n b 1 (b n b n 1) (b n 1 b n 2) (b 3 b 2) (b 2 b 1)(4n 5)(1)n 2 (4n 9)(1)n 3 7 1 3. 2 2 2 设T n 3 7 1 11(1) (4n 5)(1)n 2,n 2, 22 2 2 1 2 T n3 1 7(1) (4n 9)(1)n 2 (4n5)(1)n 1 2 2 2 2 21 2T n 3 4 1 4(1) 24(1)n 2 (4n 5)(1)n1,2 2 2 2 所以 因此T n 14 (4n 3)(1)n 2,n2, 2又b 1 1,所以b n 15 (4n 3)(1)n 2 . 2【名师点睛】用错位相减法求和应注意的问题:(1)要善于识别题目类型,特别是等比数列公比为负数 的情形;(2)在写出“”与“”的表达式时应特别注意将两式“错项对齐”以便下一步准确写出“ ”的表达式;(3)在应用错位相减法求和时,若等比数列的公比为参数,应分公比等于 1和不等于 1两种 情况求解.37.【2018年高考江苏卷】设{a n }是首项为 a 1,公差为 d 的等差数列,{b n }是首项为b 1,公比为 q 的等比数列. (1)设 a 1 0,b 1 1,q 2,若| a n b n | b 1对n 1,2,3,4均成立,求 d 的取值范围;(2)若 a 1b 10,m N ,q(1, 2],证明:存在 d R ,使得 | a n b n |b 1对 n2,3,,m 1均成立*m 并求 d 的取值范围(用b 1,m,q 表示).【答案】(1)[7 , 5];(2)见解析.3 2【解析】本小题主要考查等差和等比数列的定义、通项公式、性质等基础知识,考查代数推理、转化 与化归及综合运用数学知识探究与解决问题的能力.满分 16分. (1)由条件知: a n (n 1)d,b n 2n1. 因为| a nb n | b 1对 n=1,2,3,4均成立,即| (n 1)d 2n1|1对 n=1,2,3,4均成立,即 1 1,1d 3,3 2d 5,73d 9,得 7d 5.23 因此,d 的取值范围为[7 , 5].3 2 (2)由条件知: a n b 1 (n1)d,b n b 1q n 1.若存在 d ,使得| a n b n | b 1(n=2,3,···,m+1)成立, 即 |b 1 (n 1)d b 1q n1| b 1(n 2,3,,m 1),即当 n2,3,,m 1时,d 满足 q n 1 2b 1 d q b 1.n 1n 1 n 1m 2],则1 q n 1 qm 2, 因为 q(1,从而 q n 1 2b 1 0,q n 1b 1 0,对 n 2,3,,m 1均成立. n 1n 1 因此,取 d=0时,| a n b n | b 1对n2,3,,m 1均成立.下面讨论数列{q n 1 2}的最大值和数列{q n 1}的最小值(n2,3,,m1).n 1 n 1①当 2 n m 时, q n 2 q 2 nq n 1 n qnnq n 12n(q n q n 1) q n 2,n n 1 n(n 1)n(n 1)1当1q 2m 时,有q n q m 2,从而n(qn q n 1) q n2 0.因此,当 2 n m 1时,数列{q n 1 2}单调递增,n 1 2.故数列{q n 1 2}的最大值为 q mn 1 m②设 f (x) 2x (1 x),当 x>0时, f(x)(ln21 xln2)2x0,所以 f (x)单调递减,从而 f (x) <f (0)=1.qn1 1 1 n n 1当 2 n m 时, q(n 1) 2 n n (1 ) f ( ) 1, q n n n 1因此,当 2 n m 1时,数列{q n 1 }单调递减,n 1 故数列{q n 1 }的最小值为 qn 1m. m。
2020高考真题汇编8:数列(文)

5.【2020年高考全国Ⅰ卷文数】数列 满足 ,前16项和为540,则 .
6.【2020年高考全国Ⅱ卷文数】记Sn为等差数列{an}的前n项和.若a1=−2,a2+a6=2,则S10=__________.
7.【2020年高考浙江】我国古代数学家杨辉,朱世杰等研究过高阶等差数列的求和问题,如数列 就是二阶等差数列.数列 的前3项和是_______.
由 可知 ,从而 ,与数列的单调性矛盾,假设不成立.
第二种情况:若 ,由①知存在实数 ,满足 ,由 的定义可知: ,
另一方面, ,由数列 单调性可知: ,
这与 的定义矛盾,假设不成立.
同理可证得数列中的项数恒为负数.
综上可得,数列中的项数同号.
其次,证明 :
利用性质②:取 ,此时 ,
由数列的单调性可知 ,
从而题中的结论得证,数列 为等比数列.
15.解析:(1)因为等差数列 是“λ~1”数列,则 ,即 ,
也即 ,此式对一切正整数n均成立.
若 ,则 恒成立,故 ,而 ,
这与 是等差数列矛盾.
所以 .(此时,任意首项为1的等差数列都是“1~1”数列)
(2)因为数列 是“ ”数列,
所以 ,即 .
因为 ,所以 ,则 .
等比数列 的前 项和公式为 ,
依题意 ,即 ,
通过对比系数可知 ,故 .
故答案为: .
9.答案:
解析:因为数列 是以1为首项,以2为公差的等差数列,
数列 是以1首项,以3为公差的等差数列,
所以这两个数列的公共项所构成的新数列 是以1为首项,以6为公差的等差数列,
所以 的前 项和为 ,
故答案为: .
10.解析:(1)设 的公比为 .由题设得 , .
2020年全国各地高中数学真题分类汇编—数列(含答案)

2020年全国各地⾼考真题分类汇编—数列1.(2020•浙江)已知等差数列{a n}的前n项和S n,公差d≠0,且≤1.记b1=S2,b n+1=S2n+2﹣S2n,n∈N*,下列等式不可能成⽴的是()A.2a4=a2+a6B.2b4=b2+b6C.a42=a2a8D.b42=b2b82.(2020•北京)在等差数列{a n}中,a1=﹣9,a5=﹣1.记T n=a1a2…a n(n=1,2,…),则数列{T n}()A.有最⼤项,有最⼩项B.有最⼤项,⽆最⼩项C.⽆最⼤项,有最⼩项D.⽆最⼤项,⽆最⼩项3.(2020•新课标Ⅰ)设{a n}是等⽐数列,且a1+a2+a3=1,a2+a3+a4=2,则a6+a7+a8=()A.12B.24C.30D.324.(2020•新课标Ⅱ)如图,将钢琴上的12个键依次记为a1,a2,…,a12.设1≤i<j<k≤12.若k﹣j=3且j﹣i=4,则a i,a j,a k为原位⼤三和弦;若k﹣j=4且j﹣i=3,则称a i,a j,a k 为原位⼩三和弦.⽤这12个键可以构成的原位⼤三和弦与原位⼩三和弦的个数之和为()A.5B.8C.10D.155.(2020•新课标Ⅱ)0﹣1周期序列在通信技术中有着重要应⽤.若序列a1a2…a n…满⾜a i∈{0,1}(i=1,2,…),且存在正整数m,使得a i+m=a i(i=1,2,…)成⽴,则称其为0﹣1周期序列,并称满⾜a i+m=a i(i=1,2…)的最⼩正整数m为这个序列的周期.对于周期为m的0﹣1序列a1a2…a n…,C(k)=a i a i+k(k=1,2,…,m﹣1)是描述其性质的重要指标,下列周期为5的0﹣1序列中,满⾜C(k)≤(k=1,2,3,4)的序列是()A.11010…B.11011…C.10001…D.11001…6.(2020•新课标Ⅱ)记S n为等⽐数列{a n}的前n项和.若a5﹣a3=12,a6﹣a4=24,则=()A.2n﹣1B.2﹣21﹣n C.2﹣2n﹣1D.21﹣n﹣17.(2020•新课标Ⅱ)数列{a n}中,a1=2,a m+n=a m a n.若a k+1+a k+2+…+a k+10=215﹣25,则k=()A.2B.3C.4D.58.(2020•新课标Ⅱ)北京天坛的圜丘坛为古代祭天的场所,分上、中、下三层.上层中⼼有⼀块圆形⽯板(称为天⼼⽯),环绕天⼼⽯砌9块扇⾯形⽯板构成第⼀环,向外每环依次增加9块.下⼀层的第⼀环⽐上⼀层的最后⼀环多9块,向外每环依次也增加9块.已知每层环数相同,且下层⽐中层多729块,则三层共有扇⾯形⽯板(不含天⼼⽯)()A.3699块B.3474块C.3402块D.3339块9.(2020•上海)已知数列{a n}是公差不为零的等差数列,且a1+a10=a9,则=.10.(2020•新课标Ⅱ)记S n为等差数列{a n}的前n项和.若a1=﹣2,a2+a6=2,则S10=.11.(2020•浙江)已知数列{a n}满⾜a n=,则S3=.12.(2020•海南)将数列{2n﹣1}与{3n﹣2}的公共项从⼩到⼤排列得到数列{a n},则{a n}的前n项和为.13.(2020•江苏)设{a n}是公差为d的等差数列,{b n}是公⽐为q的等⽐数列.已知数列{a n+b n}的前n项和S n=n2﹣n+2n﹣1(n∈N*),则d+q的值是.14.(2020•新课标Ⅰ)数列{a n}满⾜a n+2+(﹣1)n a n=3n﹣1,前16项和为540,则a1=.15.(2020•天津)已知{a n}为等差数列,{b n}为等⽐数列,a1=b1=1,a5=5(a4﹣a3),b5=4(b4﹣b3).(Ⅰ)求{a n}和{b n}的通项公式;(Ⅱ)记{a n}的前n项和为S n,求证:S n S n+2<S n+12(n∈N*);(Ⅲ)对任意的正整数n,设c n=求数列{c n}的前2n项和.16.(2020•海南)已知公⽐⼤于1的等⽐数列{a n}满⾜a2+a4=20,a3=8.(1)求{a n}的通项公式;(2)求a1a2﹣a2a3+…+(﹣1)n﹣1a n a n+1.17.(2020•江苏)已知数列{a n}(n∈N*)的⾸项a1=1,前n项和为S n.设λ和k为常数,若对⼀切正整数n,均有S n+1﹣S n=λa n+1成⽴,则称此数列为“λ﹣k”数列.(1)若等差数列{a n}是“λ﹣1”数列,求λ的值;(2)若数列{a n}是“﹣2”数列,且a n>0,求数列{a n}的通项公式;(3)对于给定的λ,是否存在三个不同的数列{a n}为“λ﹣3”数列,且a n≥0?若存在,求出λ的取值范围;若不存在,说明理由.18.(2020•新课标Ⅰ)设{a n}是公⽐不为1的等⽐数列,a1为a2,a3的等差中项.(1)求{a n}的公⽐;(2)若a1=1,求数列{na n}的前n项和.19.(2020•⼭东)已知公⽐⼤于1的等⽐数列{a n}满⾜a2+a4=20,a3=8.(1)求{a n}的通项公式;(2)记b m为{a n}在区间(0,m](m∈N*)中的项的个数,求数列{b m}的前100项和S100.20.(2020•新课标Ⅲ)设等⽐数列{a n}满⾜a1+a2=4,a3﹣a1=8.(1)求{a n}的通项公式;(2)记S n为数列{log3a n}的前n项和.若S m+S m+1═S m+3,求m.。
2023年高考数学试题分类解析【第七章 数列】附答案解析

2023年高考数学试题分类解析【第七章数列】第一节数列的通项公式与性质1.(2023新高考II 卷18)已知{}n a 为等差数列,6,2,n n na nb a n -⎧⎪=⎨⎪⎩为奇数为偶数.记n S ,n T 分别为{}n a ,{}n b 的前n 项和.若432S =,316T =.(1)求{}n a 的通项公式;(2)求证:当5n >时,n n T S >.【解析】(1){}n a 为等差数列,设公差为d .312312362616T b b b a a a =++=-++-=,所以17a d +=①,又432S =,所以可得12316a d +=②,联立①②解得15,2a d ==,所以()1123n a a n d n =+-=+,*n ∈N .(2)由(1)得()21142n n n S a n d n n -=+=+.当n 为偶数时,()()13124......n n n T b b b b b b -=+++++++()()1312466...622...2n n a a a a a a -=-+-++-++++()()59...2132711...23n n n =++++-+++++()()521723223222n nn n n ++++=-+⨯23722n n =+.当5n >时,()()2223741022222n n n n n n n T S n n n -=+-+=-=->,即n n T S >.当n 为奇数时,1n -为偶数,()()21371123622n n n T T b n n n -=+=-+-++-235522n n =+-.当5n >时,()()()222353154525022222n n n n T S n n n n n n -=+--+=-=+->,即n n T S >.综上所述,当5n >时,n n T S >.第二节等差数列与等比数列1.(2023全国甲卷理科5)已知正项等比数列{}n a 中,11a =,n S 为{}n a 前n 项和,5354S S =-,则4S =()A.7B.9C.15D.30【解析】由题知()23421514q q q q q q ++++=++-,即34244q q q q +=+,即32440q q q +--=,()()()2120q q q -++=.{}n a 为正项等比数列,0q >,所以解得2q =,故4124815S =+++=.故选C.2.(2023全国甲卷文科5)记n S 为等差数列{}n a 的前n 项和.若2610a a +=,4845a a =,则5S =()A.25B.22C.20D.15【分析】解法一:根据题意直接求出等差数列{}n a 的公差和首项,再根据前n 项和公式即可解出;解法二:根据等差数列的性质求出等差数列{}n a 的公差,再根据前n 项和公式的性质即可解出.【解析】解法一:设等差数列{}n a 的公差为d ,首项为1a ,依题意可得,2611510a a a d a d +=+++=,即135a d +=,又()()48113745a a a d a d =++=,解得:11,2d a ==,所以515455210202S a d ⨯=+⨯=⨯+=.故选C.解法二:264210a a a +==,4845a a =,所以45a =,89a =,从而84184a a d -==-,于是34514a a d =-=-=,所以53520S a ==.故选C.3.(2023全国甲卷文科13)记n S 为等比数列{}n a 的前n 项和.若6387S S =,则{}n a 的公比为.4.(2023全国乙卷理科15)已知{}n a 为等比数列,24536a a a a a =,9108a a =-,则7a =.6.(2023新高考I 卷7)记n S 为数列{}n a 的前n 项和,设甲:{}n a 为等差数列;乙:n S n ⎧⎫⎨⎬⎩⎭为等差数列,则()A.甲是乙的充分条件但不是必要条件B.甲是乙的必要条件但不是充分条件C.甲是乙的充要条件D.甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件【解析】{}n a 为等差数列,设首项为1a 公差为d ,则()112n n n S na d -=+,111222n S n d d a d n a n -=+=+-,所以n S n ⎧⎫⎨⎬⎩⎭为等差数列,所以甲是乙的充分条件.n S n ⎧⎫⎨⎬⎩⎭为等差数列,即()()()1111111n n n n n n nS n S S S na S n n n n n n +++-+--==+++为常数,设为t ,即()11n nna S t n n +-=+,故()11n n S na tn n +=-+,()()()1112n n S n a t n n n -=---≥,两式相减得()1112n n n n n a S S na n a tn -+=-=---,12n n a a t +-=为常数,对1n =也成立,所以{}n a 为等差数列,所以甲是乙的必要条件.所以,甲是乙的充要条件,故选C.7.(2023新高考I 卷20)设等差数列{}n a 的公差为d ,且1d >.令2n nn nb a +=,记n S ,n T 分别为数列{}n a ,{}n b 的前n 项和.(1)若21333a a a =+,3321S T +=,求{}n a 的通项公式;(2)若{}n b 为等差数列,且999999S T -=,求d .【解析】(1)()21311332(1)n a a a d a d a d a nd d -===+⇒=⇒=>,则3123312349,6,n n b S a a a d T d d d +++==++===,则296212730(21)(3)0d d d d d d+=⇒-+=⇒--=,故*3,3,n d a n n ==∈N .(2)若{}n b 为等差数列,设公差为r ,则()()()2200000000(1)n n b nr n n a nd b nr drn db ra n a b a nd+=+⇒+=++=++++故0000110dr db ra a b =⎧⎪+=⎨⎪=⎩,(101d r >⇒<<)()()999999000019910099()992n S T a nd b nr a b d r =⨯-=+--=-+-=∑,0050()1a b d r -+-=.①00a =时,00111,1,50()1501db dr d r b d d d⎛⎫==-=+⇒-=+ ⎪⎝⎭25150510(5051)(1)0. 50d d d d d ⇒--=⇒-+=⇒=②00b =时,00111,1,50()1501ra dr a d r r r r ⎛⎫==+-=⇒+-= ⎪⎝⎭250510(5051)(1)01r r r r r d ⇒+-=⇒+-=⇒==.矛盾.综上,5150d =.8.(2023新高考II 卷8)记n S 为等比数列{}n a 的前n 项和,若45S =-,6221S S =,则8S =()A.120B.85C.85- D.120-【解析】由6221S S =,得()2422121q q S S ++=,即42200q q +-=,解得24q =或25q =-(舍),则416q =.因为4844S S q S -=,所以()()484117585S q S =+=⨯-=-.故选C.9.(2023天津卷6)已知{}n a 为等比数列,n S 为数列{}n a 的前n 项和,122n n a S +=+,则4a 的值为()A.3B.18C.54D.152【分析】由1n n n a S S -=-得出公比的值,再由题意对所给的递推关系式进行赋值,得到关于首项、公比的方程,求解方程组确定首项的值,然后结合等比数列通项公式即可求得4a 的值.【解析】因为122n n a S +=+,所以有122n n a S -=+,两式相减得()1122n n n n n a a S S a +--==-,即13n n a a +=,所以3q =.又由题意可得:当1n =时,2122a a =+,即1122a q a =+,解得可得12a =,则34154a a q ==.故选C.10.(2023北京卷14)我国度量衡的发展有着悠久的历史,战国时期就已经出现了类似于砝码的、用来测量物体质量的“环权”.已知9枚环权的质量(单位:株)从小到大构成项数为9的数列{}n a ,该数列的前3项成等差数列,后7项成等比数列,11a =,512a =,9192a =.则7a =;数列{}n a 所有项的和为.【分析】方法一:根据题意结合等差、等比数列的通项公式列式求解,d q ,进而可求得结果;方法二:根据等比中项求73,a a ,再结合等差、等比数列的求和公式运算求解.【解析】解法一:设前3项的公差为d ,后7项公比为0q >,则4951921612a q a ===,且0q >,可得2q =,则53212a a d q =+=,即123d +=,可得1d =,空1:可得43733,48a a a q ===,空2:()716293121233232338412a a a -=+++⨯+⋅⋅⋅+⨯=+-+=++ .解法二:空1:因为{},37n a n ≤≤为等比数列,则227591219248a a a ==⨯=,且0n a >,所以748a =;又因为2537a a a =,则25373a a a ==;空2:设后7项公比为0q >,则2534a q a ==,解得2q =,可得()1339334567189236,21a qa a a a a q a a a a a a a a +-==++++++++=-3192238112-⨯==-,所以93126381384a a a a =+-+=++ .故答案为:48;384.第三节数列求和2.(2023全国甲卷理科17)已知数列{}n a 中,21a =,设n S 为{}n a 前n 项和,2n n S na =.(1)求{}n a 的通项公式.(2)求数列12n n a +⎧⎫⎨⎬⎩⎭的前n 项和n T .【解析】(1)因为2n n S na =.当1n =时,112a a =,即10a =.当3n =时,()33213a a +=,即32a =.当2n ≥时,()1121n n S n a --=-,所以()()11212n n n n n S S na n a a ---=--=,化简得()()121n n n a n a --=-.当3n ≥时,13 (1122)n n a a an n -====--,即1n a n =-.当1,2n =时都满足上式,所以1n a n =-,n ∈*N .(2)因为122n n n a n +=,所以231111123...2222nn T n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⨯+⨯+⨯++⨯ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,()2311111112...122222nn n T n n +⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⨯+⨯++-⨯+⨯ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭.两式相减得,2311111221111111 (1)222222212nn n n n T n n ++⎡⎤⎛⎫⨯-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎣⎦=++++-⨯=-⨯ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭-11122nn ⎛⎫⎛⎫=-+ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭,即()1222nn T n ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭,n ∈*N .第四节数列的综合与应用2.(2023北京卷10)数列{}n a 满足()()31661,2,3,4n n a a n +=-+= ,则()A.若13a =,则{}n a 是递减数列,且存在常数0M ,使得n a M >恒成立B.若15a =,则{}n a 是递增数列,且存在常数6M ,使得n a M <恒成立C.若17a =,则{}n a 是递减数列,且存在常数6M >,使得n a M >恒成立D.若19a =,则{}n a 是递增数列,且存在常数0M >,使得n a M <恒成立【分析】思路1:利用数学归纳法可判断ACD 正误,利用递推公式可判断数列性质,从而判断B 的正误;思路2:构造()()31664x f x x =-+-,利用导数求得()f x 的正负情况,再利用数学归纳法判断得各选项n a 所在区间,从而判断{}n a 的单调性.思路3:利用数形结合,画图分析各选项合理性.【解析】解法一:因为()311664n n a a +=-+,故()311646n n a a +=--,对于A ,若13a =,可用数学归纳法证明:63n a -≤-即3n a ≤,证明:当1n =时,1363a -=≤--,此时不等关系3n a ≤成立;设当n k =时,63k a -≤-成立,则()31276,4164k k a a +⎛⎫-∈-∞- ⎪⎝=⎭-,故136k a +≤--成立,由数学归纳法可得3n a ≤成立.而()()()()231116666441n n n n n n a a a a a a +⎡⎤=---=---⎢⎣-⎥⎦,()20144651149n a --=-≥>,60n a -<,故10n n a a +-<,故1n n a a +<,故{}n a 为减数列,注意1063k a +-≤-<故()()()()23111666649644n n n n n a a a a a +-=≤-,结合160n a +-<,所以()16694n n a a +--≥,故119634n n a +-⎛⎫-≥ ⎪⎝⎭,故119634n n a +-⎛⎫≤- ⎪⎝⎭,若存在常数0M ≤,使得n a M >恒成立,则19634n M -⎛⎫-> ⎪⎝⎭,故16934n M --⎛⎫> ⎪⎝⎭,故9461log 3Mn -<+,故n a M >恒成立仅对部分n 成立,故A 不成立.对于B,若15,a =可用数学归纳法证明:106n a --≤<即56n a ≤<,证明:当1n =时,10611a ---≤≤=,此时不等关系56n a ≤<成立;设当n k =时,56k a ≤<成立,则()31164416,0k k a a +⎛⎫-∈-⎪⎝=⎭-,故1106k a +--≤<成立即由数学归纳法可得156k a +≤<成立.而()()()()231116666441n n n n n n a a a a a a +⎡⎤=---=---⎢⎣-⎥⎦,()201416n a --<,60n a -<,故10n n a a +>-,故1n n a a +>,故{}n a 为递增数列,若6M =,则6n a <恒成立,故B 正确.对于C,当17a =时,可用数学归纳法证明:061n a <-≤即67n a <≤,证明:当1n =时,1061a <-≤,此时不等关系成立;设当n k =时,67k a <≤成立,则()31160,4164k k a a +⎛⎤-∈ ⎥⎝=⎦-,故1061k a +<-≤成立即167k a +<≤,由数学归纳法可得67n a <≤成立.而()()21166014n n n n a a a a +⎡⎤=--<⎢⎥⎣⎦--,故1n n a a +<,故{}n a 为递减数列,又()()()2111666644n n n n a a a a +-=-⨯-≤-,结合160n a +->可得:()111664nn a a +⎛⎫-≤- ⎪⎝⎭,所以1164nn a +⎛⎫≤+ ⎪⎝⎭,若1164n n a +⎛⎫≤+ ⎪⎝⎭,若存在常数6M >,使得n a M >恒成立,则164n M ⎛⎫-≤ ⎪⎝⎭恒成立,故()14log 6n M ≤-,n 的个数有限,矛盾,故C 错误.对于D,当19a =时,可用数学归纳法证明:63n a -≥即9n a ≥,证明:当1n =时,1633a -=≥,此时不等关系成立;设当n k =时,9k a ≥成立,则()3162764143k k a a +-≥=>-,故19k a +≥成立.由数学归纳法可得9n a ≥成立.而()()21166014n n n n a a a a +⎡⎤=-->⎢⎥⎣⎦--,故1n n a a +>,故{}n a 为递增数列,又()()()2119666446n n n n a a a a +->=-⨯--,结合60n a ->可得:()116349946nnn a a +⎛⎫⎛⎫-= ⎪ ⎝⎭⎝>⎪⎭-,所以19463nn a +⎛+⎫⎪⎝⎭≥,若存在常数0M >,使得n a M <恒成立,则19643n M -⎛⎫⎪⎝>+⎭,故19643n M -⎛⎫⎪⎝>+⎭,故946log 13M n -⎛⎫<+ ⎪⎝⎭,n 的个数有限,与D 选项矛盾,故D 错误.故选B.解法二:因为()3321119662648442n n n n n n n a a a a a a a +-=-+-=-+-,令()3219264842f x x x x =-+-,则()239264f x x x =-+',令()0f x '>,得06x <<-或6x >令()0f x '<,得6633x -<<+;所以()f x在,63⎛-∞- ⎝⎭和63⎛⎫++∞ ⎪ ⎪⎝⎭上单调递增,在633⎛-+ ⎝⎭上单调递减,令()0f x =,则32192648042x x x -+-=,即()()()146804x x x ---=,解得4x =或6x =或8x =,注意到465<-,768<+,所以结合()f x 的单调性可知在(),4-∞和()6,8上()0f x <,在()4,6和()8,+∞上()0f x >,对于A,因为()311664n n a a +=-+,则()311646n n a a +=--,当1n =时,13a =,()32116643a a =--<-,则23a <,假设当n k =时,3k a <,当1n k =+时,()()331311646364k k a a +<---<-=,则13k a +<,综上:3n a ≤,即(),4n a ∈-∞,因为在(),4-∞上()0f x <,所以1n n a a +<,则{}n a 为递减数列,因为()332111916612647442n n n n n n n a a a a a a a +-+=-+-+=-+-,令()()32192647342h x x x x x =-+-≤,则()239264h x x x '=-+,因为()h x '开口向上,对称轴为96324x -=-=⨯,所以()h x '在(],3-∞上单调递减,故()()2333932604h x h ''≥=⨯-⨯+>,所以()h x 在(],3-∞上单调递增,故()()321933326347042h x h ≤=⨯-⨯+⨯-<,故110n n a a +-+<,即11n n a a +<-,假设存在常数0M ≤,使得n a M >恒成立,取[]4m M =-+,其中[]1M M M -<≤,且[]M ∈Z ,因为11n n a a +<-,所以[][]2132431,1,,1M M a a a a a a -+-+<-<-<- ,上式相加得,[][]()14333M a a M M M -+<--+≤+-=,则[]4m M a a M -+=<,与n a M >恒成立矛盾,故A 错误;对于B,因为15a =,当1n =时,156a =<,()()33211166566644a a =-+=⨯-+<,假设当n k =时,6k a <,当1n k =+时,因为6k a <,所以60k a -<,则()360k a -<,所以()3116664k k a a +=-+<,又当1n =时,()()332111615610445a a =-+=⨯+-->,即25a >,假设当n k =时,5k a ≥,当1n k =+时,因为5k a ≥,所以61k a -≥-,则()361k a -≥-,所以()3116654k k a a +=-+≥,综上:56n a ≤<,因为在()4,6上()0f x >,所以1n n a a +>,所以{}n a 为递增数列,此时,取6M =,满足题意,故B 正确;对于C,因为()311664n n a a +=-+,则()311646n n a a +=--,注意到当17a =时,()3216617644a =-+=+,3341166441664a ⎪⎛⎫⎫+=+ ⎪⎝+-⎭⎭⎛= ⎝,143346166144416a ⎢⎛⎫+=⎡⎤⎛⎫=+-⎢⎥ ⎪⎝+ ⎪⎭⎭⎥⎦⎝⎣猜想当2n ≥时,()11312164k k a --⎛⎫+ ⎪⎝⎭=,当2n =与3n =时,2164a =+与43164a ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭满足()11312164n n a --⎛⎫+ ⎪⎝⎭=,假设当n k =时,()11312164k k a --⎛⎫+ ⎪⎝⎭=,当1n k =+时,所以()()()13113131223111666441166644k k k k a a --+-⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥=+-+ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦-+=+=,综上,()()113121624n n n a --⎛⎫+⎪=≥ ⎝⎭.易知1310n -->,则)113121014n --⎛⎫<< ⎪⎝⎭,故()()()11312166,724n n n a --⎛⎫+∈≥ =⎪⎝⎭,所以(],67n a ∈,因为在()6,8上()0f x <,所以1n n a a +<,则{}n a 为递减数列,假设存在常数6M >,使得n a M >恒成立,记()0143log 2log 61m M ⎡⎤⎢⎥⎣=+⎦-,取[]01m m =+,其中[]*0001,m m m m -<≤∈N ,则()0142log 6133m mM ->=+,故()()14log 61312m M ->-,所以)1312614m M -⎛⎫ ⎪<⎝-⎭,即)1312164mM -⎛⎫+ ⎪⎭<⎝,所以1m a M +<,故n a M >不恒成立,故C 错误;对于D,因为19a =,当1n =时,()32116427634a a ==->-,则29a >,假设当n k =时,3k a ≥,当1n k =+时,()()331116936644k k a a +≥=-->-,则19k a +>,综上,9n a ≥,因为在()8,+∞上()0f x >,所以1n n a a +>,所以{}n a 为递增数列,因为()332111916612649442n n n n n n n a a a a a a a +--=-+--=-+-,令()()32192649942g x x x x x =-+-≥,则()239264g x x x =-+',因为()g x '开口向上,对称轴为96324x -=-=⨯,所以()g x '在[)9,+∞上单调递增,故()()2399992604g x g ''≥=⨯-⨯+>,所以()()321999926949042g x g ≥=⨯-⨯+⨯->,故110n n a a +-->,即11n n a a +>+,假设存在常数0M >,使得n a M <恒成立,取[]1m M =+,其中[]1M M M -<≤,且[]M ∈Z ,因为11n n a a +>+,所以[][]213211,1,,1M M a a a a a a +>+>+>+ ,上式相加得,[][]1191M a a M M M +>+>+->,则[]1m M a a M +=>,与n a M <恒成立矛盾,故D 错误.故选B.解法三(蛛网图):令()()31664f x x =-+,则()1n n a f a +=.故可利用数形结合判断{}n a 的单调性.首选()()31664f x x =-+关于()6,6中心对称,又由()()23604f x x '=- 可知()f x 在R 上单调递增.再令()31664x x =-+,即()()36460x x ---=,得()()()6480x x x ---=,解得14x =,26x =,38x =.在同一坐标系下画出y x =和()y f x =的图像如下图所示.对于选项A,当13a =时,如图(a)所示,{}n a 是单调递减数列,且130a =>.当2n 时,0n a <,当n →+∞时,n a →-∞.故不存在0M ,使n a M >恒成立.故A 错误.对于选项B,当15a =时,如图(b)所示,{}n a 是单调递增数列,且当n →+∞时,6n a →.故取6M =,可使得n a M 恒成立.B 正确.图(a)图(b)对于选项C,当17a =时,如图(c)所示,图(c){}n a 是单调递减数列.当n →+∞时,6n a →.故不存在6M >使得n a M >恒成立,C 错误.对于选项D,当19a =时,如图(d)所示.图(d){}n a 是单调递增数列,且当n →+∞时,n a →+∞.故不存在6M >,使n a M <恒成立.D 错误.故选B.【评注】本题解决的关键是根据首项给出与通项性质相关的相应的命题,再根据所得命题结合放缩法得到通项所满足的不等式关系,从而可判断数列的上界或下界是否成立.3.(2023北京卷21)已知数列{}{},n n a b 的项数均为()2m m >,且{},1,2,,i i a b m ∈ ,{}{},n n a b 的前n 项和分别为,n n A B ,并规定000A B ==.对于{}1,2,,k m ∈ ,定义{}{}max ,0,1,,k i k r i B A k m =∈ ,其中,max M 表示数集M 中最大的数.(1)若12a =,21a =,33a =;11b =,23b =,33b =,求0123,,,r r r r 的值;(2)若11a b ,且112,1,2,,1i i i r r r i m +-+=- ,求n r ;(3)证明:存在{},,,0,1,2,,p q r s m ∈ ,满足0,0p q m r s m ≤<≤≤<≤,使得p s q r A B A B +=+.【分析】(1)先求01230123,,,,,,,A A A A B B B B ,根据题意分析求解;(2)根据题意分析可得11i i r r +-≥,利用反证可得11i i r r +-=,再结合等差数列运算求解;(3)讨论,m m A B 的大小,根据题意结合反证法分析证明.【解析】(1)由题意可知:012301230,2,3,6,0,1,4,7A A A A B B B B ========,当0k =时,则0000,,1,2,3i B A B A i ==>=,故00r =;当1k =时,则01111,,,2,3i B A B A B A i <≤>=,故11r =;当2k =时,则222,0,1,,i B A i B A ≤=>故21r =;当3k =时,则3,0,1,2,i B A i ≤=,33,B A >故32r =;综上所述:00r =,11r =,21r =,32r =.(2)由题意可知:n r m ≤,且n r ∈N ,因为1,1n n a b ≥≥,则111,1n n A a B b ≥=≥=,当且仅当1n =时,等号成立,所以010,1r r ==,又因为112i i i r r r -+≤+,则11i i i i r r r r +--≥-,即112101m m m m r r r r r r ----≥-≥⋅⋅⋅≥-=,可得11i i r r +-≥,反证:假设满足11i i r r +->的最小正整数为j ,11j m ≤≤-,当i j ≥时,则12i i r r +-≥;当1i j ≤-时,则11i i r r +-=,则()()()112100m m m m m r r r r r r r r ---=-+-+⋅⋅⋅+-+()22m j j m j ≥-+=-,又因为11j m ≤≤-,则()2211m r m j m m m m ≥-≥--=+>,假设不成立,故11n n r r +-=,即数列{}n r 是以1为公差的等差数列,所以01,n r n n n =+⨯=∈N .(3)(i)若m m A B =,则取0,p r q s m ====即可.(ii)若m m A B ≥,构建,1n n n r S A B n m =-≤≤,由题意可得:0n S ≥,且n S 为整数,反证,假设存在正整数K ,使得K S m ≥,则1,0K K K r K r A B m A B +-≥-<,可得()()111K K K K K r r r K r K r b B B A B A B m +++=-=--->,这与{}11,2,,K r b m +∈⋅⋅⋅相矛盾,故对任意1,n m n ≤≤∈N ,均有1n S m ≤-.①若存在正整数N ,使得0N N N r S A B =-=,即N N r A B =,可取0,,N r p q N s r ====,使得p s q r A B A B +=+;②若不存在正整数N ,使得0N S =,因为{}1,2,,1n S m ∈⋅⋅⋅-,且1n m ≤≤,由抽屉原理,必存在1X Y m ≤<≤,使得X Y S S =,即X Y X r Y r A B A B -=-,可得Y X X r Y r A B A B +=+,可取,,,Y X p X s r q Y r r ====,使得p s q r A B A B +=+;(iii)若m m A B <,构建,1n n r n S B A n m =-≤≤,由题意可得:0n S ≤,且n S 为整数,反证,假设存在正整数K ,使得K S m ≤-,则1,0K K r K r K B A m B A +-≤-->,可得()()111K K K K K r r r r K r K b B B B A B A m +++=-=--->,这与{}11,2,,K r b m +∈⋅⋅⋅相矛盾,故对任意1,n m n ≤≤∈N ,均有1n S m ≥-.①若存在正整数N ,使得0N N r N S B A =-=,即N N r A B =,可取0,,N r p q N s r ====,使得p s q r A B A B +=+;②若不存在正整数N ,使得0N S =,因为{}1,2,,1n S m ∈--⋅⋅⋅-,且1n m ≤≤,由抽屉原理,必存在1X Y m ≤<≤,使得X Y S S =,即X Y r X r Y B A B A -=-,可得Y X X r Y r A B A B +=+,可取,,,Y X p X s r q Y r r ====,使得p s q r A B A B +=+;综上所述,存在0,0p q m r s m ≤<≤≤<≤使得p s q r A B A B +=+.【评注】方法点睛:对于一些直接说明比较困难的问题,可以尝试利用反证法分析证明.。
2020年高考数学(理)之数列 专题11 数列的通项( 叠加法、累乘法求通项)(解析版)

数列11 数列的通项( 叠加法、累乘法求通项)一、具体目标:掌握用不同的数学方法求不同形式数列的通项公式.通过数列通项公式的求解过程,利用数列的变化规律,恰当选择方法,是数列的研究和探索奠定基础. 二、知识概述: 1.数列的通项公式:(1)如果数列{}n a 的第n 项与序号n 之间的关系可以用一个式子来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.即()n a f n =,不是每一个数列都有通项公式,也不是每一个数列都有一个个通项公式. (2)数列{}n a 的前n 项和n S 和通项n a 的关系:11(1)(2)n nn S n a S S n -=⎧=⎨-≥⎩.2.求数列的通项公式的注意事项:(1)根据数列的前几项求它的一个通项公式,要注意观察每一项的特点,观察出项与n 之间的关系、规律,可使用添项、通分、分割等办法,转化为一些常见数列的通项公式来求.对于正负符号变化,可用()1n-或()11n +-来调整.(2)根据数列的前几项写出数列的一个通项公式是不完全归纳法,它蕴含着“从特殊到一般”的思想.由不完全归纳法得出的结果是不可靠,要注意代值验证.(3)对于数列的通项公式要掌握:①已知数列的通项公式,就可以求出数列的各项;②根据数列的前几项,写出数列的一个通项公式,这是一个难点,在学习中要注意观察数列中各项与其序号的变化情况,分解所给数列的前几项,看看这几项的分解中.哪些部分是变化的,哪些是不变的,再探索各项中变化部分与序【考点讲解】号的联系,从而归纳出构成数列的规律,写出通项公式.3.数列通项一般有三种类型:(1)已知数列是等差或等比数列,求通项,破解方法:公式法或待定系数法;(2)已知S n ,求通项,破解方法:利用S n -S n -1= a n ,但要注意分类讨论,本例的求解中检验必不可少,值 得重视;(3)已知数列的递推公式,求通项,破解方法:猜想证明法或构造法。
4. 已知数列{}n a 的前n 项和n S ,求数列的通项公式,其求解过程分为三步: (1)先利用11a S =求出1a ;(2)用1n -替换n S 中的n 得到一个新的关系,利用=n a 1n n S S -- (2)n ≥便可求出当2n ≥时n a 的表达式; (3)对1n =时的结果进行检验,看是否符合2n ≥时n a 的表达式,如果符合,则可以把数列的通项公式合写;如果不符合,则应该分1n =与2n ≥两段来写.【注】该公式主要是用来求数列的通项,求数列通项时,一定要分两步讨论,结果能并则并,不并则分. 5. 递推公式推导通项公式方法: (1)叠加法:1()n n a a f n +-=叠加法(或累加法):已知()⎩⎨⎧=-=+n f a a a a n n 11,求数列通项公式常用叠加法(或累加法)即112211)()()(a a a a a a a a n n n n n +-++-+-=---Λ.(2)累乘法:已知()⎪⎩⎪⎨⎧==+n f a a a a nn 11求数列通项公式用累乘法. (3)待定系数法:1n n a pa q +=+(其中,p q 均为常数,)0)1((≠-p pq ) 解法:把原递推公式转化为:)(1t a p t a n n -=-+,其中pqt -=1,再利用换元法转化为等比数列求解. (4)待定系数法: nn n q pa a +=+1(其中,p q 均为常数,)0)1)(1((≠--q p pq ). (或1nn n a pa rq +=+,其中,,p q r 均为常数).解法:在原递推公式两边同除以1+n q ,得:111n n n n a a p q q q q++=⋅+,令n n n q a b =,得:q b q p b nn 11+=+,再按 第(3)种情况求解.(5)待定系数法:b an pa a n n ++=+1(100)p a ≠≠,, 1122332211a a a a a a a a a a a a n n n n n n n ⋅⋅⋅⋅⋅⋅=-----Λ解法:一般利用待定系数法构造等比数列,即令)()1(1y xn a p y n x a n n ++=++++,与已知递推式比较, 解出y x ,,从而转化为{}y xn a n ++是公比为p 的等比数列. (6)待定系数法:21(0,1,0)n n a pa an bn c p a +=+++≠≠解法:一般利用待定系数法构造等比数列,即令221(1)(1)()n n a x n y n z p a xn yn z ++++++=+++,与已知递推式比较,解出y x ,,从而转化为{}2n a xn yn z +++是公比为p 的等比数列. (7)待定系数法:n n n qa pa a +=++12(其中,p q 均为常数).解法:先把原递推公式转化为)(112n n n n sa a t sa a -=-+++其中,s t 满足s t pst q+=⎧⎨=-⎩,再按第(4)种情况求解.(8)取倒数法:1()()()nn n g n a a f n a t n +=+解法:这种类型一般是等式两边取倒数后换元转化为q pa a n n +=+1,按第(3)种情况求解.(11()()()0n n n n g n a t n a f n a a +++-=,解法:等式两边同时除以1n n a a +⋅后换元转化为q pa a n n +=+1,按第(3)种情况求解.).(9)取对数rn n pa a =+1)0,0(>>n a p解法:这种类型一般是等式两边取以p 为底的对数,后转化为q pa a n n +=+1,按第(3)种情况求解. 6. 以数列为背景的新定义问题是高考中的一个热点题型,考查频率较高,一般会结合归纳推理综合命题.常见的命题形式有新法则、新定义、新背景、新运算等.(1)准确转化:解决数列新定义问题时,一定要读懂新定义的本质含义,将题目所给定义转化成题目要 求的形式,切忌同已有概念或定义相混淆.(2)方法选取:对于数列新定义问题,搞清定义是关键,仔细认真地从前几项(特殊处、简单处)体会题意,从而找到恰当的解决方法. 类型1 )(1n f a a n n +=+解法:把原递推公式转化为)(1n f a a n n =-+,利用叠加法求解例1.设数列{}n a 中,112,1n n a a a n +==++,则通项n a = .【解析】法一:由题意可知:112,1n n a a a n +==++ 所以有()111n n a a n -=+-+,()1221n n a a n --=+-+,()2331n n a a n --=+-+,K ,3221a a =++,2111a a =++,1211a ==+将以上各式相加得:()()()123211n a n n n n =-+-+-+++++⎡⎤⎣⎦L()()()()11111111222n n n n n n n n --+⎡⎤-+⎣⎦=++=++=+ 故应填()112n n ++.法二:由题意11n n a a n +=++可得:11n n a a n +-=+, ()111n n a a n --=-+,()1221n n a a n ---=-+,()2331n n a a n ---=-+,K ,3221a a -=+,2111a a -=+,1211a ==+.将以上各式相加得:()()()123211n a n n n n =-+-+-+++++⎡⎤⎣⎦L()()()()11111111222n n n n n n n n --+⎡⎤-+⎣⎦=++=++=+ 故应填()112n n ++. 【答案】()112n n ++ 类型2 n n a n f a )(1=+ .解法:把原递推公式转化为)(1n f a a nn =+,利用叠乘法求解。
数列-2024年数学高考真题和模拟好题分类汇编(解析版)

专题数列一、单选题1(全国甲卷数学(文))等差数列a n 的前n 项和为S n ,若S 9=1,a 3+a 7=()A.-2B.73C.1D.29【答案】D【分析】可以根据等差数列的基本量,即将题目条件全转化成a 1和d 来处理,亦可用等差数列的性质进行处理,或者特殊值法处理.【详解】方法一:利用等差数列的基本量由S 9=1,根据等差数列的求和公式,S 9=9a 1+9×82d =1⇔9a 1+36d =1,又a 3+a 7=a 1+2d +a 1+6d =2a 1+8d =29(9a 1+36d )=29.故选:D 方法二:利用等差数列的性质根据等差数列的性质,a 1+a 9=a 3+a 7,由S 9=1,根据等差数列的求和公式,S 9=9(a 1+a 9)2=9(a 3+a 7)2=1,故a 3+a 7=29.故选:D 方法三:特殊值法不妨取等差数列公差d =0,则S 9=1=9a 1⇒a 1=19,则a 3+a 7=2a 1=29.故选:D2(全国甲卷数学(理))等差数列a n 的前n 项和为S n ,若S 5=S 10,a 5=1,则a 1=()A.-2B.73C.1D.2【答案】B【分析】由S 5=S 10结合等差中项的性质可得a 8=0,即可计算出公差,即可得a 1的值.【详解】由S 10-S 5=a 6+a 7+a 8+a 9+a 10=5a 8=0,则a 8=0,则等差数列a n 的公差d =a 8-a 53=-13,故a 1=a 5-4d =1-4×-13 =73.故选:B .3(新高考北京卷)记水的质量为d =S -1ln n,并且d 越大,水质量越好.若S 不变,且d 1=2.1,d 2=2.2,则n 1与n 2的关系为()A.n 1<n 2B.n 1>n 2C.若S <1,则n 1<n 2;若S >1,则n 1>n 2;D.若S <1,则n 1>n 2;若S >1,则n 1<n 2;【答案】C【分析】根据题意分析可得n 1=eS -12.1n 2=eS -12.2,讨论S 与1的大小关系,结合指数函数单调性分析判断.【详解】由题意可得d 1=S -1ln n 1=2.1d 2=S -1ln n 2=2.2 ,解得n 1=e S -12.1n 2=e S -12.2,若S >1,则S -12.1>S -12.2,可得e S -12.1>e S -12.2,即n 1>n 2;若S =1,则S -12.1=S -12.2=0,可得n 1=n 2=1;若S <1,则S -12.1<S -12.2,可得e S -1 2.1<e S -12.2,即n 1<n 2;结合选项可知C 正确,ABD 错误;故选:C .二、填空题4(新课标全国Ⅱ卷)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和,若a 3+a 4=7,3a 2+a 5=5,则S 10=.【答案】95【分析】利用等差数列通项公式得到方程组,解出a 1,d ,再利用等差数列的求和公式节即可得到答案.【详解】因为数列a n 为等差数列,则由题意得a 1+2d +a 1+3d =73a 1+d +a 1+4d =5,解得a 1=-4d =3 ,则S 10=10a 1+10×92d =10×-4 +45×3=95.故答案为:95.5(新高考上海卷)无穷等比数列a n 满足首项a 1>0,q >1,记I n =x -y x ,y ∈a 1,a 2 ∪a n ,a n +1 ,若对任意正整数n 集合I n 是闭区间,则q 的取值范围是.【答案】q ≥2【分析】当n ≥2时,不妨设x ≥y ,则x -y ∈0,a 2-a 1 ∪a n -a 2,a n +1-a 1 ∪0,a n +1-a n ,结合I n 为闭区间可得q -2≥-1q n -2对任意的n ≥2恒成立,故可求q 的取值范围.【详解】由题设有a n =a 1q n -1,因为a 1>0,q >1,故a n +1>a n ,故a n ,a n +1 =a 1q n -1,a 1q n ,当n =1时,x ,y ∈a 1,a 2 ,故x -y ∈a 1-a 2,a 2-a 1 ,此时I 1为闭区间,当n ≥2时,不妨设x ≥y ,若x ,y ∈a 1,a 2 ,则x -y ∈0,a 2-a 1 ,若y ∈a 1,a 2 ,x ∈a n ,a n +1 ,则x -y ∈a n -a 2,a n +1-a 1 ,若x ,y ∈a n ,a n +1 ,则x -y ∈0,a n +1-a n ,综上,x -y ∈0,a 2-a 1 ∪a n -a 2,a n +1-a 1 ∪0,a n +1-a n ,又I n 为闭区间等价于0,a 2-a 1 ∪a n -a 2,a n +1-a 1 ∪0,a n +1-a n 为闭区间,而a n +1-a 1>a n +1-a n >a 2-a 1,故a n +1-a n ≥a n -a 2对任意n ≥2恒成立,故a n +1-2a n +a 2≥0即a 1q n -1q -2 +a 2≥0,故q n -2q -2 +1≥0,故q -2≥-1qn -2对任意的n ≥2恒成立,因q >1,故当n →+∞时,-1q n -2→0,故q -2≥0即q ≥2.故答案为:q ≥2.【点睛】思路点睛:与等比数列性质有关的不等式恒成立,可利用基本量法把恒成立为转为关于与公比有关的不等式恒成立,必要时可利用参变分离来处理.三、解答题6(新课标全国Ⅰ卷)设m 为正整数,数列a 1,a 2,...,a 4m +2是公差不为0的等差数列,若从中删去两项a i 和a j i <j 后剩余的4m 项可被平均分为m 组,且每组的4个数都能构成等差数列,则称数列a 1,a 2,...,a 4m +2是i ,j -可分数列.(1)写出所有的i ,j ,1≤i <j ≤6,使数列a 1,a 2,...,a 6是i ,j -可分数列;(2)当m ≥3时,证明:数列a 1,a 2,...,a 4m +2是2,13 -可分数列;(3)从1,2,...,4m +2中一次任取两个数i 和j i <j ,记数列a 1,a 2,...,a 4m +2是i ,j -可分数列的概率为P m ,证明:P m >18.【答案】(1)1,2 ,1,6 ,5,6 (2)证明见解析(3)证明见解析【分析】(1)直接根据i ,j -可分数列的定义即可;(2)根据i ,j -可分数列的定义即可验证结论;(3)证明使得原数列是i ,j -可分数列的i ,j 至少有m +1 2-m 个,再使用概率的定义.【详解】(1)首先,我们设数列a 1,a 2,...,a 4m +2的公差为d ,则d ≠0.由于一个数列同时加上一个数或者乘以一个非零数后是等差数列,当且仅当该数列是等差数列,故我们可以对该数列进行适当的变形a k =a k -a 1d+1k =1,2,...,4m +2 ,得到新数列a k =k k =1,2,...,4m +2 ,然后对a 1,a 2,...,a 4m +2进行相应的讨论即可.换言之,我们可以不妨设a k =k k =1,2,...,4m +2 ,此后的讨论均建立在该假设下进行.回到原题,第1小问相当于从1,2,3,4,5,6中取出两个数i 和j i <j ,使得剩下四个数是等差数列.那么剩下四个数只可能是1,2,3,4,或2,3,4,5,或3,4,5,6.所以所有可能的i ,j 就是1,2 ,1,6 ,5,6 .(2)由于从数列1,2,...,4m +2中取出2和13后,剩余的4m 个数可以分为以下两个部分,共m 组,使得每组成等差数列:①1,4,7,10 ,3,6,9,12 ,5,8,11,14 ,共3组;②15,16,17,18 ,19,20,21,22 ,...,4m -1,4m ,4m +1,4m +2 ,共m -3组.(如果m -3=0,则忽略②)故数列1,2,...,4m +2是2,13 -可分数列.(3)定义集合A =4k +1 k =0,1,2,...,m =1,5,9,13,...,4m +1 ,B =4k +2 k =0,1,2,...,m =2,6,10,14,...,4m +2 .下面证明,对1≤i <j ≤4m +2,如果下面两个命题同时成立,则数列1,2,...,4m +2一定是i ,j -可分数列:命题1:i ∈A ,j ∈B 或i ∈B ,j ∈A ;命题2:j -i ≠3.我们分两种情况证明这个结论.第一种情况:如果i ∈A ,j ∈B ,且j -i ≠3.此时设i =4k 1+1,j =4k 2+2,k 1,k 2∈0,1,2,...,m .则由i <j 可知4k 1+1<4k 2+2,即k 2-k 1>-14,故k 2≥k 1.此时,由于从数列1,2,...,4m +2中取出i =4k 1+1和j =4k 2+2后,剩余的4m 个数可以分为以下三个部分,共m 组,使得每组成等差数列:①1,2,3,4 ,5,6,7,8 ,...,4k 1-3,4k 1-2,4k 1-1,4k 1 ,共k 1组;②4k 1+2,4k 1+3,4k 1+4,4k 1+5 ,4k 1+6,4k 1+7,4k 1+8,4k 1+9 ,...,4k 2-2,4k 2-1,4k 2,4k 2+1 ,共k 2-k 1组;③4k 2+3,4k 2+4,4k 2+5,4k 2+6 ,4k 2+7,4k 2+8,4k 2+9,4k 2+10 ,...,4m -1,4m ,4m +1,4m +2 ,共m -k 2组.(如果某一部分的组数为0,则忽略之)故此时数列1,2,...,4m +2是i ,j -可分数列.第二种情况:如果i ∈B ,j ∈A ,且j -i ≠3.此时设i =4k 1+2,j =4k 2+1,k 1,k 2∈0,1,2,...,m .则由i <j 可知4k 1+2<4k 2+1,即k 2-k 1>14,故k 2>k 1.由于j -i ≠3,故4k 2+1 -4k 1+2 ≠3,从而k 2-k 1≠1,这就意味着k 2-k 1≥2.此时,由于从数列1,2,...,4m +2中取出i =4k 1+2和j =4k 2+1后,剩余的4m 个数可以分为以下四个部分,共m 组,使得每组成等差数列:①1,2,3,4 ,5,6,7,8 ,...,4k 1-3,4k 1-2,4k 1-1,4k 1 ,共k 1组;②4k 1+1,3k 1+k 2+1,2k 1+2k 2+1,k 1+3k 2+1 ,3k 1+k 2+2,2k 1+2k 2+2,k 1+3k 2+2,4k 2+2 ,共2组;③全体4k 1+p ,3k 1+k 2+p ,2k 1+2k 2+p ,k 1+3k 2+p ,其中p =3,4,...,k 2-k 1,共k 2-k 1-2组;④4k 2+3,4k 2+4,4k 2+5,4k 2+6 ,4k 2+7,4k 2+8,4k 2+9,4k 2+10 ,...,4m -1,4m ,4m +1,4m +2 ,共m -k 2组.(如果某一部分的组数为0,则忽略之)这里对②和③进行一下解释:将③中的每一组作为一个横排,排成一个包含k 2-k 1-2个行,4个列的数表以后,4个列分别是下面这些数:4k 1+3,4k 1+4,...,3k 1+k 2 ,3k 1+k 2+3,3k 1+k 2+4,...,2k 1+2k 2 ,2k 1+2k 2+3,2k 1+2k 2+3,...,k 1+3k 2 ,k 1+3k 2+3,k 1+3k 2+4,...,4k 2 .可以看出每列都是连续的若干个整数,它们再取并以后,将取遍4k 1+1,4k 1+2,...,4k 2+2 中除开五个集合4k 1+1,4k 1+2 ,3k 1+k 2+1,3k 1+k 2+2 ,2k 1+2k 2+1,2k 1+2k 2+2 ,k 1+3k 2+1,k 1+3k 2+2 ,4k 2+1,4k 2+2 中的十个元素以外的所有数.而这十个数中,除开已经去掉的4k 1+2和4k 2+1以外,剩余的八个数恰好就是②中出现的八个数.这就说明我们给出的分组方式满足要求,故此时数列1,2,...,4m +2是i ,j -可分数列.至此,我们证明了:对1≤i <j ≤4m +2,如果前述命题1和命题2同时成立,则数列1,2,...,4m +2一定是i ,j -可分数列.然后我们来考虑这样的i ,j 的个数.首先,由于A ∩B =∅,A 和B 各有m +1个元素,故满足命题1的i ,j 总共有m +1 2个;而如果j -i =3,假设i ∈A ,j ∈B ,则可设i =4k 1+1,j =4k 2+2,代入得4k 2+2 -4k 1+1 =3.但这导致k 2-k 1=12,矛盾,所以i ∈B ,j ∈A .设i =4k 1+2,j =4k 2+1,k 1,k 2∈0,1,2,...,m ,则4k 2+1 -4k 1+2 =3,即k 2-k 1=1.所以可能的k 1,k 2 恰好就是0,1 ,1,2 ,...,m -1,m ,对应的i ,j 分别是2,5 ,6,9 ,...,4m -2,4m +1 ,总共m 个.所以这m +1 2个满足命题1的i ,j 中,不满足命题2的恰好有m 个.这就得到同时满足命题1和命题2的i ,j 的个数为m +1 2-m .当我们从1,2,...,4m+2中一次任取两个数i和j i<j时,总的选取方式的个数等于4m+24m+12=2m+14m+1.而根据之前的结论,使得数列a1,a2,...,a4m+2是i,j-可分数列的i,j至少有m+12-m个.所以数列a1,a2,...,a4m+2是i,j-可分数列的概率P m一定满足P m≥m+12-m2m+14m+1=m2+m+12m+14m+1>m2+m+142m+14m+2=m+12222m+12m+1=18.这就证明了结论.【点睛】关键点点睛:本题的关键在于对新定义数列的理解,只有理解了定义,方可使用定义验证或探究结论.7(新课标全国Ⅱ卷)已知双曲线C:x2-y2=m m>0,点P15,4在C上,k为常数,0<k<1.按照如下方式依次构造点P n n=2,3,...,过P n-1作斜率为k的直线与C的左支交于点Q n-1,令P n为Q n-1关于y轴的对称点,记P n的坐标为x n,y n.(1)若k=12,求x2,y2;(2)证明:数列x n-y n是公比为1+k1-k的等比数列;(3)设S n为△P n P n+1P n+2的面积,证明:对任意的正整数n,S n=S n+1.【答案】(1)x2=3,y2=0(2)证明见解析(3)证明见解析【分析】(1)直接根据题目中的构造方式计算出P2的坐标即可;(2)根据等比数列的定义即可验证结论;(3)思路一:使用平面向量数量积和等比数列工具,证明S n的取值为与n无关的定值即可.思路二:使用等差数列工具,证明S n的取值为与n无关的定值即可.【详解】(1)由已知有m=52-42=9,故C的方程为x2-y2=9.当k=12时,过P15,4且斜率为12的直线为y=x+32,与x2-y2=9联立得到x2-x+322=9.解得x=-3或x=5,所以该直线与C的不同于P1的交点为Q1-3,0,该点显然在C的左支上.故P23,0,从而x2=3,y2=0.(2)由于过P n x n,y n且斜率为k的直线为y=k x-x n+y n,与x2-y2=9联立,得到方程x2-k x-x n+y n2=9.展开即得1-k2x2-2k y n-kx nx-y n-kx n2-9=0,由于P n x n,y n已经是直线y=k x-x n+y n和x2 -y2=9的公共点,故方程必有一根x=x n.从而根据韦达定理,另一根x =2k y n -kx n 1-k 2-x n =2ky n -x n -k 2x n1-k 2,相应的y =k x -x n +y n =y n +k 2y n -2kx n1-k 2.所以该直线与C 的不同于P n 的交点为Q n 2ky n -x n -k 2x n 1-k 2,y n +k 2y n -2kx n1-k 2,而注意到Q n 的横坐标亦可通过韦达定理表示为-y n -kx n 2-91-k 2x n,故Q n 一定在C 的左支上.所以P n +1x n +k 2x n -2ky n 1-k 2,y n +k 2y n -2kx n1-k 2.这就得到x n +1=x n +k 2x n -2ky n 1-k 2,y n +1=y n +k 2y n -2kx n1-k 2.所以x n +1-y n +1=x n +k 2x n -2ky n 1-k 2-y n +k 2y n -2kx n1-k 2=x n +k 2x n +2kx n 1-k 2-y n +k 2y n +2ky n 1-k 2=1+k 2+2k 1-k2x n -y n =1+k1-k x n -y n .再由x 21-y 21=9,就知道x 1-y 1≠0,所以数列x n -y n 是公比为1+k 1-k 的等比数列.(3)方法一:先证明一个结论:对平面上三个点U ,V ,W ,若UV =a ,b ,UW=c ,d ,则S △UVW =12ad -bc .(若U ,V ,W 在同一条直线上,约定S △UVW =0)证明:S △UVW =12UV⋅UW sin UV ,UW =12UV ⋅UW 1-cos 2UV ,UW=12UV ⋅UW 1-UV ⋅UW UV ⋅UW2=12UV 2⋅UW 2-UV ⋅UW 2=12a 2+b 2 c 2+d 2 -ac +bd 2=12a 2c 2+a 2d 2+b 2c 2+b 2d 2-a 2c 2-b 2d 2-2abcd =12a 2d 2+b 2c 2-2abcd =12ad -bc 2=12ad -bc .证毕,回到原题.由于上一小问已经得到x n +1=x n +k 2x n -2ky n 1-k 2,y n +1=y n +k 2y n -2kx n1-k 2,故x n +1+y n +1=x n +k 2x n -2ky n 1-k 2+y n +k 2y n -2kx n 1-k 2=1+k 2-2k 1-k2x n +y n =1-k1+k x n +y n .再由x 21-y 21=9,就知道x 1+y 1≠0,所以数列x n +y n 是公比为1-k 1+k的等比数列.所以对任意的正整数m ,都有x n y n +m -y n x n +m=12x n x n +m -y n y n +m +x n y n +m -y n x n +m -12x n x n +m -y n y n +m -x n y n +m -y n x n +m =12x n -y n x n +m +y n +m -12x n +y n x n +m -y n +m =121-k 1+k m x n -y n x n +y n-121+k 1-k m x n +y n x n -y n =121-k 1+k m -1+k 1-k m x 2n -y 2n=921-k 1+k m -1+k 1-k m.而又有P n +1P n =-x n +1-x n ,-y n +1-y n ,P n +1P n +2 =x n +2-x n +1,y n +2-y n +1 ,故利用前面已经证明的结论即得S n =S △P n P n +1P n +2=12-x n +1-x n y n +2-y n +1 +y n +1-y n x n +2-x n +1=12x n +1-x n y n +2-y n +1 -y n +1-y n x n +2-x n +1=12x n +1y n +2-y n +1x n +2 +x n y n +1-y n x n +1 -x n y n +2-y n x n +2=12921-k 1+k -1+k 1-k +921-k 1+k -1+k 1-k -921-k 1+k 2-1+k 1-k 2 .这就表明S n 的取值是与n 无关的定值,所以S n =S n +1.方法二:由于上一小问已经得到x n +1=x n +k 2x n -2ky n 1-k 2,y n +1=y n +k 2y n -2kx n1-k 2,故x n +1+y n +1=x n +k 2x n -2ky n 1-k 2+y n +k 2y n -2kx n 1-k 2=1+k 2-2k 1-k 2x n +y n=1-k1+k x n +y n .再由x 21-y 21=9,就知道x 1+y 1≠0,所以数列x n +y n 是公比为1-k 1+k的等比数列.所以对任意的正整数m ,都有x n y n +m -y n x n +m=12x n x n +m -y n y n +m +x n y n +m -y n x n +m -12x n x n +m -y n y n +m -x n y n +m -y n x n +m =12x n -y n x n +m +y n +m -12x n +y n x n +m -y n +m =121-k 1+k m x n -y n x n +y n -121+k 1-k m x n +y n x n -y n =121-k 1+k m -1+k 1-k m x 2n -y 2n =921-k 1+k m -1+k 1-k m.这就得到x n +2y n +3-y n +2x n +3=921-k 1+k -1+k1-k =x n y n +1-y n x n +1,以及x n +1y n +3-y n +1x n +3=921-k 1+k 2-1+k 1-k 2=x n y n +2-y n x n +2.两式相减,即得x n +2y n +3-y n +2x n +3 -x n +1y n +3-y n +1x n +3 =x n y n +1-y n x n +1 -x n y n +2-y n x n +2 .移项得到x n +2y n +3-y n x n +2-x n +1y n +3+y n x n +1=y n +2x n +3-x n y n +2-y n +1x n +3+x n y n +1.故y n +3-y n x n +2-x n +1 =y n +2-y n +1 x n +3-x n .而P n P n +3 =x n +3-x n ,y n +3-y n ,P n +1P n +2 =x n +2-x n +1,y n +2-y n +1 .所以P n P n +3 和P n +1P n +2平行,这就得到S △P n P n +1P n +2=S △P n +1P n +2P n +3,即S n =S n +1.【点睛】关键点点睛:本题的关键在于将解析几何和数列知识的结合,需要综合运用多方面知识方可得解.8(全国甲卷数学(文))已知等比数列a n 的前n 项和为S n ,且2S n =3a n +1-3.(1)求a n 的通项公式;(2)求数列S n 的通项公式.【答案】(1)a n =53n -1(2)3253 n -32【分析】(1)利用退位法可求公比,再求出首项后可求通项;(2)利用等比数列的求和公式可求S n .【详解】(1)因为2S n =3a n +1-3,故2S n -1=3a n -3,所以2a n =3a n +1-3a n n ≥2 即5a n =3a n +1故等比数列的公比为q =53,故2a 1=3a 2-3=3a 1×53-3=5a 1-3,故a 1=1,故a n =53n -1.(2)由等比数列求和公式得S n =1×1-53 n1-53=3253 n -32.9(全国甲卷数学(理))记S n 为数列a n 的前n 项和,且4S n =3a n +4.(1)求a n 的通项公式;(2)设b n =(-1)n -1na n ,求数列b n 的前n 项和为T n .【答案】(1)a n =4⋅(-3)n -1(2)T n =(2n -1)⋅3n +1【分析】(1)利用退位法可求a n 的通项公式.(2)利用错位相减法可求T n .【详解】(1)当n =1时,4S 1=4a 1=3a 1+4,解得a 1=4.当n ≥2时,4S n -1=3a n -1+4,所以4S n -4S n -1=4a n =3a n -3a n -1即a n =-3a n -1,而a 1=4≠0,故a n ≠0,故an a n -1=-3,∴数列a n 是以4为首项,-3为公比的等比数列,所以a n =4⋅-3 n -1.(2)b n =(-1)n -1⋅n ⋅4⋅(-3)n -1=4n ⋅3n -1,所以T n =b 1+b 2+b 3+⋯+b n =4⋅30+8⋅31+12⋅32+⋯+4n ⋅3n -1故3T n =4⋅31+8⋅32+12⋅33+⋯+4n ⋅3n所以-2T n =4+4⋅31+4⋅32+⋯+4⋅3n -1-4n ⋅3n=4+4⋅31-3n -11-3-4n ⋅3n =4+2⋅3⋅3n -1-1 -4n ⋅3n=(2-4n )⋅3n -2,∴T n =(2n -1)⋅3n +1.10(新高考北京卷)设集合M =i ,j ,s ,t i ∈1,2 ,j ∈3,4 ,s ∈5,6 ,t ∈7,8 ,2i +j +s +t .对于给定有穷数列A :a n 1≤n ≤8 ,及序列Ω:ω1,ω2,...,ωs ,ωk =i k ,j k ,s k ,t k ∈M ,定义变换T :将数列A 的第i 1,j 1,s 1,t 1项加1,得到数列T 1A ;将数列T 1A 的第i 2,j 2,s 2,t 2列加1,得到数列T 2T 1A ⋯;重复上述操作,得到数列T s ...T 2T 1A ,记为ΩA .(1)给定数列A :1,3,2,4,6,3,1,9和序列Ω:1,3,5,7 ,2,4,6,8 ,1,3,5,7 ,写出ΩA ;(2)是否存在序列Ω,使得ΩA 为a 1+2,a 2+6,a 3+4,a 4+2,a 5+8,a 6+2,a 7+4,a 8+4,若存在,写出一个符合条件的Ω;若不存在,请说明理由;(3)若数列A 的各项均为正整数,且a 1+a 3+a 5+a 7为偶数,证明:“存在序列Ω,使得ΩA 为常数列”的充要条件为“a 1+a 2=a 3+a 4=a 5+a 6=a 7+a 8”.【答案】(1)ΩA :3,4,4,5,8,4,3,10(2)不存在符合条件的Ω,理由见解析(3)证明见解析【分析】(1)直接按照ΩA 的定义写出ΩA 即可;(2)利用反证法,假设存在符合条件的Ω,由此列出方程组,进一步说明方程组无解即可;(3)分充分性和必要性两方面论证.【详解】(1)由题意得ΩA :3,4,4,5,8,4,3,10;(2)假设存在符合条件的Ω,可知ΩA 的第1,2项之和为a 1+a 2+s ,第3,4项之和为a 3+a 4+s ,则a 1+2 +a 2+6 =a 1+a 2+sa 3+4 +a 4+2 =a 3+a 4+s,而该方程组无解,故假设不成立,故不存在符合条件的Ω;(3)我们设序列T k ...T 2T 1A 为a k ,n 1≤n ≤8 ,特别规定a 0,n =a n 1≤n ≤8 .必要性:若存在序列Ω:ω1,ω2,...,ωs ,使得ΩA 为常数列.则a s ,1=a s ,2=a s ,3=a s ,4=a s ,5=a s ,6=a s ,7=a s ,8,所以a s ,1+a s ,2=a s ,3+a s ,4=a s ,5+a s ,6=a s ,7+a s ,8.根据T k ...T 2T 1A 的定义,显然有a k ,2j -1+a k ,2j =a k -1,2j -1+a k -1,2j ,这里j =1,2,3,4,k =1,2,....所以不断使用该式就得到,a 1+a 2=a 3+a 4=a 5+a 6=a 7+a 8,必要性得证.充分性:若a 1+a 2=a 3+a 4=a 5+a 6=a 7+a 8.由已知,a 1+a 3+a 5+a 7为偶数,而a 1+a 2=a 3+a 4=a 5+a 6=a 7+a 8,所以a 2+a 4+a 6+a 8=4a 1+a 2 -a 1+a 3+a 5+a 7 也是偶数.我们设T s ...T 2T 1A 是通过合法的序列Ω的变换能得到的所有可能的数列ΩA 中,使得a s ,1-a s ,2 +a s ,3-a s ,4 +a s ,5-a s ,6 +a s ,7-a s ,8 最小的一个.上面已经证明a k ,2j -1+a k ,2j =a k -1,2j -1+a k -1,2j ,这里j =1,2,3,4,k =1,2,....从而由a 1+a 2=a 3+a 4=a 5+a 6=a 7+a 8可得a s ,1+a s ,2=a s ,3+a s ,4=a s ,5+a s ,6=a s ,7+a s ,8.同时,由于i k +j k +s k +t k 总是偶数,所以a k ,1+a k ,3+a k ,5+a k ,7和a k ,2+a k ,4+a k ,6+a k ,8的奇偶性保持不变,从而a s ,1+a s ,3+a s ,5+a s ,7和a s ,2+a s ,4+a s ,6+a s ,8都是偶数.下面证明不存在j =1,2,3,4使得a s ,2j -1-a s ,2j ≥2.假设存在,根据对称性,不妨设j =1,a s ,2j -1-a s ,2j ≥2,即a s ,1-a s ,2≥2.情况1:若a s ,3-a s ,4 +a s ,5-a s ,6 +a s ,7-a s ,8 =0,则由a s ,1+a s ,3+a s ,5+a s ,7和a s ,2+a s ,4+a s ,6+a s ,8都是偶数,知a s ,1-a s ,2≥4.对该数列连续作四次变换2,3,5,8 ,2,4,6,8 ,2,3,6,7 ,2,4,5,7 后,新的a s +4,1-a s +4,2 +a s +4,3-a s +4,4 +a s +4,5-a s +4,6 +a s +4,7-a s +4,8 相比原来的a s ,1-a s ,2 +a s ,3-a s ,4 +a s ,5-a s ,6 +a s ,7-a s ,8 减少4,这与a s ,1-a s ,2 +a s ,3-a s ,4 +a s ,5-a s ,6 +a s ,7-a s ,8 的最小性矛盾;情况2:若a s ,3-a s ,4 +a s ,5-a s ,6 +a s ,7-a s ,8 >0,不妨设a s ,3-a s ,4 >0.情况2-1:如果a s ,3-a s ,4≥1,则对该数列连续作两次变换2,4,5,7 ,2,4,6,8 后,新的a s +2,1-a s +2,2 +a s +2,3-a s +2,4 +a s +2,5-a s +2,6 +a s +2,7-a s +2,8 相比原来的a s ,1-a s ,2 +a s ,3-a s ,4 +a s ,5-a s ,6 +a s ,7-a s ,8 至少减少2,这与a s ,1-a s ,2 +a s ,3-a s ,4 +a s ,5-a s ,6 +a s ,7-a s ,8 的最小性矛盾;情况2-2:如果a s ,4-a s ,3≥1,则对该数列连续作两次变换2,3,5,8 ,2,3,6,7 后,新的a s +2,1-a s +2,2 +a s +2,3-a s +2,4 +a s +2,5-a s +2,6 +a s +2,7-a s +2,8 相比原来的a s ,1-a s ,2 +a s ,3-a s ,4 +a s ,5-a s ,6 +a s ,7-a s ,8 至少减少2,这与a s ,1-a s ,2 +a s ,3-a s ,4 +a s ,5-a s ,6 +a s ,7-a s ,8 的最小性矛盾.这就说明无论如何都会导致矛盾,所以对任意的j =1,2,3,4都有a s ,2j -1-a s ,2j ≤1.假设存在j =1,2,3,4使得a s ,2j -1-a s ,2j =1,则a s ,2j -1+a s ,2j 是奇数,所以a s ,1+a s ,2=a s ,3+a s ,4=a s ,5+a s ,6=a s ,7+a s ,8都是奇数,设为2N +1.则此时对任意j =1,2,3,4,由a s ,2j -1-a s ,2j ≤1可知必有a s ,2j -1,a s ,2j =N ,N +1 .而a s ,1+a s ,3+a s ,5+a s ,7和a s ,2+a s ,4+a s ,6+a s ,8都是偶数,故集合m a s ,m =N 中的四个元素i ,j ,s ,t 之和为偶数,对该数列进行一次变换i ,j ,s ,t ,则该数列成为常数列,新的a s +1,1-a s +1,2 +a s +1,3-a s +1,4 +a s +1,5-a s +1,6 +a s +1,7-a s +1,8 等于零,比原来的a s ,1-a s ,2 +a s ,3-a s ,4 +a s ,5-a s ,6 +a s ,7-a s ,8 更小,这与a s ,1-a s ,2 +a s ,3-a s ,4 +a s ,5-a s ,6 +a s ,7-a s ,8 的最小性矛盾.综上,只可能a s ,2j -1-a s ,2j =0j =1,2,3,4 ,而a s ,1+a s ,2=a s ,3+a s ,4=a s ,5+a s ,6=a s ,7+a s ,8,故a s ,n =ΩA 是常数列,充分性得证.【点睛】关键点点睛:本题第三问的关键在于对新定义的理解,以及对其本质的分析.11(新高考天津卷)已知数列a n 是公比大于0的等比数列.其前n 项和为S n .若a 1=1,S 2=a 3-1.(1)求数列a n 前n 项和S n ;(2)设b n =k ,n =a kb n -1+2k ,a k <n <a k +1,b 1=1,其中k 是大于1的正整数.(ⅰ)当n =a k +1时,求证:b n -1≥a k ⋅b n ;(ⅱ)求S ni =1b i .【答案】(1)S n =2n -1(2)①证明见详解;②S ni =1b i =3n -1 4n+19【分析】(1)设等比数列a n 的公比为q >0,根据题意结合等比数列通项公式求q ,再结合等比数列求和公式分析求解;(2)①根据题意分析可知a k =2k -1,b n =k +1,b n -1=k 2k -1 ,利用作差法分析证明;②根据题意结合等差数列求和公式可得∑2k -1i =2k -1b i =193k -1 4k -3k -4 4k -1,再结合裂项相消法分析求解.【详解】(1)设等比数列a n 的公比为q >0,因为a 1=1,S 2=a 3-1,即a 1+a 2=a 3-1,可得1+q =q 2-1,整理得q 2-q -2=0,解得q =2或q =-1(舍去),所以S n =1-2n1-2=2n -1.(2)(i )由(1)可知a n =2n -1,且k ∈N *,k ≥2,当n =a k +1=2k≥4时,则a k =2k -1<2k -1=n -1n -1=a k +1-1<a k +1 ,即a k <n -1<a k +1可知a k =2k -1,b n =k +1,b n -1=b a k+a k +1-a k -1 ⋅2k =k +2k 2k -1-1 =k 2k -1 ,可得b n -1-a k ⋅b n =k 2k -1 -k +1 2k -1=k -1 2k -1-k ≥2k -1 -k =k -2≥0,当且仅当k =2时,等号成立,所以b n -1≥a k ⋅b n ;(ii )由(1)可知:S n =2n -1=a n +1-1,若n =1,则S 1=1,b 1=1;若n ≥2,则a k +1-a k =2k -1,当2k -1<i ≤2k -1时,b i -b i -1=2k ,可知b i 为等差数列,可得∑2k -1i =2k -1b i =k ⋅2k -1+2k 2k -12k -1-1 2=k ⋅4k -1=193k -1 4k -3k -4 4k -1 ,所以∑S ni =1b i =1+195×42-2×4+8×43-5×42+⋅⋅⋅+3n -1 4n -3n -4 4n -1=3n -1 4n+19,且n =1,符合上式,综上所述:∑Sni =1b i =3n -1 4n +19.【点睛】关键点点睛:1.分析可知当2k -1<i ≤2k -1时,b i -b i -1=2k ,可知b i 为等差数列;2.根据等差数列求和分析可得∑2k -1i =2k -1b i =193k -1 4k -3k -4 4k -1.12(新高考上海卷)若f x =log a x (a >0,a ≠1).(1)y =f x 过4,2 ,求f 2x -2 <f x 的解集;(2)存在x 使得f x +1 、f ax 、f x +2 成等差数列,求a 的取值范围.【答案】(1)x |1<x <2 (2)a >1【分析】(1)求出底数a ,再根据对数函数的单调性可求不等式的解;(2)存在x 使得f x +1 、f ax 、f x +2 成等差数列等价于a 2=21x +342-18在0,+∞ 上有解,利用换元法结合二次函数的性质可求a 的取值范围.【详解】(1)因为y =f x 的图象过4,2 ,故log a 4=2,故a 2=4即a =2(负的舍去),而f x =log 2x 在0,+∞ 上为增函数,故f 2x -2 <f x ,故0<2x -2<x 即1<x <2,故f 2x -2 <f x 的解集为x |1<x <2 .(2)因为存在x 使得f x +1 、f ax 、f x +2 成等差数列,故2f ax =f x +1 +f x +2 有解,故2log a ax =log a x +1 +log a x +2 ,因为a >0,a ≠1,故x >0,故a 2x 2=x +1 x +2 在0,+∞ 上有解,由a 2=x 2+3x +2x 2=1+3x +2x 2=21x +34 2-18在0,+∞ 上有解,令t =1x ∈0,+∞ ,而y =2t +34 2-18在0,+∞ 上的值域为1,+∞ ,故a 2>1即a >1.一、单选题1(2024·重庆·三模)已知数列a n 的前n 项和为S n ,a 1=1,S n +S n +1=n 2+1n ∈N ∗ ,S 24=()A.276B.272C.268D.266【答案】A【分析】令n =1得S 2=1,当n ≥2时,结合题干作差得S n +1-S n -1=2n -1,从而利用累加法求解S 24=即可.【详解】∵a 1=S 1=1,又∵S n +S n +1=n 2+1,当n =1时,S 1+S 2=12+1=2,解得S 2=1;当n ≥2时,S n -1+S n =(n -1)2+1,作差得S n +1-S n -1=2n -1,∴S 24=S 24-S 22 +S 22-S 20 +⋯+S 4-S 2 +S 2=223+21+⋯+3 -11+1=276.故选:A2(2024·河北张家口·三模)已知数列a n的前n项和为S n,且满足a1=1,a n+1=a n+1,n为奇数2a n,n为偶数,则S100=()A.3×251-156B.3×251-103C.3×250-156D.3×250-103【答案】A【分析】分奇数项和偶数项求递推关系,然后记b n=a2n+a2n-1,n≥1,利用构造法求得b n=6×2n-1-3,然后分组求和可得.【详解】因为a1=1,a n+1=a n+1,n为奇数2a n,n为偶数 ,所以a2k+2=a2k+1+1=2a2k+1,a2k+1=2a2k=2a2k-1+2,k∈N*,且a2=2,所以a2k+2+a2k+1=2a2k+a2k-1+3,记b n=a2n+a2n-1,n≥1,则b n+1=2b n+3,所以b n+1+3=2b n+3,所以b n+3是以b1+3=a1+a2+3=6为首项,2为公比的等比数列,所以b n+3=6×2n-1,b n=6×2n-1-3,记b n的前n项和为T n,则S100=T50=6×20+6×21+6×22+⋅⋅⋅+6×249-3×50=3×251-156.故选:A【点睛】关键点点睛:本题解题关键在于先分奇数项和偶数项求递推公式,然后再并项得b n的递推公式,利用构造法求通项,将问题转化为求b n的前50项和.3(2024·山东日照·三模)设等差数列b n的前n项和为S n,若b3=2,b7=6,则S9=()A.-36B.36C.-18D.18【答案】B【分析】利用等差数列的前n项和公式,结合等差数列的性质求解.【详解】解:S9=b1+b9×92=b3+b7×92=36,故选:B.4(2024·湖北武汉·二模)已知等差数列a n的前n项和为S n,若S3=9,S9=81,则S12=() A.288 B.144 C.96 D.25【答案】B【分析】利用等差数列的前n项和列方程组求出a1,d,进而即可求解S12.【详解】由题意S3=3a1+3×22d=9S9=9a1+9×82d=81,即a1+d=3a1+4d=9,解得a1=1d=2.于是S12=12×1+12×112×2=144.故选:B.5(2024·江西赣州·二模)在等差数列a n中,a2,a5是方程x2-8x+m=0的两根,则a n的前6项和为()A.48B.24C.12D.8【答案】B【分析】利用韦达定理确定a2+a5=8,根据等差数列性质有a2+a5=a1+a6=8,在应用等差数列前n项和公式即可求解.【详解】因为a 2,a 5是方程x 2-8x +m =0的两根,所以a 2+a 5=8,又因为a n 是等差数列,根据等差数列的性质有:a 2+a 5=a 1+a 6=8,设a n 的前6项和为S 6,则S 6=a 1+a 6 ×62=3×8=24.故选:B6(2024·湖南永州·三模)已知非零数列a n 满足2n a n +1-2n +2a n =0,则a 2024a 2021=()A.8B.16C.32D.64【答案】D【分析】根据题意,由条件可得a n +1=4a n ,再由等比数列的定义即可得到结果.【详解】由2n a n +1-2n +2a n =0可得a n +1=4a n ,则a 2024a 2021=4×4×4a 2021a 2021=64.故选:D7(2024·浙江绍兴·二模)汉诺塔(Tower of Hanoi ),是一个源于印度古老传说的益智玩具. 如图所示,有三根相邻的标号分别为A 、B 、C 的柱子,A 柱子从下到上按金字塔状叠放着n 个不同大小的圆盘,要把所有盘子一个一个移动到柱子B 上,并且每次移动时,同一根柱子上都不能出现大盘子在小盘子的上方,请问至少需要移动多少次?记至少移动次数为H n ,例如:H (1)=1,H (2)=3,则下列说法正确的是()A.H (3)=5B.H (n ) 为等差数列C.H (n )+1 为等比数列D.H 7 <100【答案】C【分析】由题意可得H (3)=7,判断A ;归纳得到H n =2n -1,结合等差数列以及等比数列的概念可判断B ,C ;求出H 7 ,判断D .【详解】由题意知若有1个圆盘,则需移动一次:若有2个圆盘,则移动情况为:A →C ,A →B ,C →B ,需移动3次;若有3个圆盘,则移动情况如下:A →B ,A →C ,B →C ,A →B ,C →A ,C →B ,A →B ,共7次,故H (3)=7,A 错误;由此可知若有n 个圆盘,设至少移动a n 次,则a n =2a n -1+1,所以a n +1=2a n -1+1 ,而a 1+1=1+1=2≠0,故a n +1 为等比数列,故a n =2n -1即H n =2n -1,该式不是n 的一次函数,则H (n ) 不为等差数列,B 错误;又H n =2n -1,则H n +1=2n ,H n +1 +1H n +1=2,则H (n )+1 为等比数列,C 正确,H 7 =27-1=127>100,D 错误,故选:C8(2024·云南曲靖·二模)已知S n 是等比数列a n 的前n 项和,若a 3=3,S 3=9,则数列a n 的公比是()A.-12或1 B.12或1 C.-12D.12【答案】A【分析】分别利用等比数列的通项公式和前n 项和公式,解方程组可得q =1或q =-12.【详解】设等比数列a n 的首项为a 1,公比为q ,依题意得a 3=a 1q 2=3S 3=a 1+a 2+a 3=a 1+a 1q +a 1q 2=9 ,解得q =1或q =-12.故选:A .9(2024·四川·模拟预测)已知数列a n 为等差数列,且a 1+2a 4+3a 9=24,则S 11=()A.33B.44C.66D.88【答案】B【分析】将a 1,a 4,a 9用a 1和d 表示,计算出a 6的值,再由S 11=11a 6得S 11的值.【详解】依题意,a n 是等差数列,设其公差为d ,由a 1+2a 4+3a 9=24,所以a 1+2a 1+3d +3a 1+8d =6a 1+30d =6a 6=24,即a 6=4,S 11=11a 1+10×112d =11a 1+5d =11a 6=11×4=44,故选:B .10(2024·北京东城·二模)设无穷正数数列a n ,如果对任意的正整数n ,都存在唯一的正整数m ,使得a m =a 1+a 2+a 3+⋯+a n ,那么称a n 为内和数列,并令b n =m ,称b n 为a n 的伴随数列,则()A.若a n 为等差数列,则a n 为内和数列B.若a n 为等比数列,则a n 为内和数列C.若内和数列a n 为递增数列,则其伴随数列b n 为递增数列D.若内和数列a n 的伴随数列b n 为递增数列,则a n 为递增数列【答案】C【分析】对于ABD :举反例说明即可;对于C :根据题意分析可得a m 2>a m 1,结合单调性可得m 2>m 1,即可得结果.【详解】对于选项AB :例题a n =1,可知a n 即为等差数列也为等比数列,则a 1+a 2=2,但不存在m ∈N *,使得a m =2,所以a n 不为内和数列,故AB 错误;对于选项C :因为a n >0,对任意n 1,n 2∈N *,n 1<n 2,可知存在m 1,m 2∈N *,使得a m 1=a 1+a 2+a 3+⋯+a n 1,a m 2=a 1+a 2+a 3+⋯+a n 2,则a m 2-a m 1=a n 1+1+a n 1+2+⋯+a n 2>0,即a m 2>a m 1,且内和数列a n 为递增数列,可知m 2>m 1,所以其伴随数列b n 为递增数列,故C 正确;对于选项D :例如2,1,3,4,5,⋅⋅⋅,显然a n 是所有正整数的排列,可知a n 为内和数列,且a n 的伴随数列为递增数列,但an 不是递增数列,故D 错误;故选:C.【点睛】方法点睛:对于新定义问题,要充分理解定义,把定义转化为已经学过的内容,简化理解和运算.11(2024·广东茂名·一模)已知T n为正项数列a n的前n项的乘积,且a1=2,T2n=a n+1n,则a5=() A.16 B.32 C.64 D.128【答案】B【分析】利用给定的递推公式,结合对数运算变形,再构造常数列求出通项即可得解.【详解】由T2n=a n+1n,得T2n+1=a n+2n+1,于是a2n+1=T2n+1T2n=a n+2n+1a n+1n,则a n n+1=a n+1n,两边取对数得n lg a n+1=(n+1)lg a n,因此lg a n+1n+1=lg a nn,数列lg a nn是常数列,则lg a nn=lg a11=lg2,即lg a n=n lg2=lg2n,所以a n=2n,a5=32.故选:B12(2024·湖南常德·一模)已知等比数列a n中,a3⋅a10=1,a6=2,则公比q为()A.12B.2 C.14D.4【答案】C【分析】直接使用已知条件及公比的性质得到结论.【详解】q=1q3⋅q4=a3a6⋅a10a6=a3⋅a10a26=122=14.故选:C.二、多选题13(2024·湖南长沙·三模)设无穷数列a n的前n项和为S n,且a n+a n+2=2a n+1,若存在k∈N∗,使S k+1 >S k+2>S k成立,则()A.a n≤a k+1B.S n≤S k+1C.不等式S n<0的解集为n∈N∗∣n≥2k+3D.对任意给定的实数p,总存在n0∈N∗,当n>n0时,a n<p【答案】BCD【分析】根据题意,得到a k+2<0,a k+1>0,a k+1+a k+2>0且a n是递减数列,结合等差数列的性质以及等差数列的求和公式,逐项判定,即可求解.【详解】由S k+1>S k+2>S k,可得a k+2=S k+2-S k+1<0,a k+1=S k+1-S k>0,且a k+1+a k+2=S k+2-S k>0,即a k+2<0,a k+1>0,a k+1+a k+2>0又由a n+a n+2=2a n+1,可得数列a n是等差数列,公差d=a k+2-a k+1<0,所以a n是递减数列,所以a1是最大项,且随着n的增加,a n无限减小,即a n≤a1,所以A错误、D正确;因为当n≤k+1时,a n>0;当n≥k+2时,a n<0,所以S n的最大值为S k+1,所以B正确;因为S2k+1=(2k+1)(a1+a2k+1)2=(2k+1)a k+1>0,S2k+3=(2k+3)a k+2<0,且S 2k +2=a 1+a 2k +22×2k +2 =k +1 ⋅a k +1+a k +2 >0,所以当n ≤2k +2时,S n >0;当n ≥2k +3时,S n <0,所以C 正确.故选:BCD .14(2024·山东泰安·模拟预测)已知数列a n 的通项公式为a n =92n -7n ∈N *,前n 项和为S n ,则下列说法正确的是()A.数列a n 有最大项a 4B.使a n ∈Z 的项共有4项C.满足a n a n +1a n +2<0的n 值共有2个D.使S n 取得最小值的n 值为4【答案】AC【分析】根据数列的通项公式,作差判断函数的单调性及项的正负判断A ,根据通项公式由整除可判断B ,根据项的正负及不等式判断C ,根据数列项的符号判断D .【详解】对于A :因为a n =92n -7n ∈N *,所以a n +1-a n =92n -5-92n -7=-182n -5 2n -7,令a n +1-a n >0,即2n -5 2n -7 <0,解得52<n <72,又n ∈N *,所以当n =3时a n +1-a n >0,则当1≤n ≤2或n ≥4时,a n +1-a n <0,令a n =92n -7>0,解得n >72,所以a 1=-95>a 2=-3>a 3=-9,a 4>a 5>a 6>⋯>0,所以数列a n 有最大项a 4=9,故A 正确;对于B :由a n ∈Z ,则92n -7∈Z 又n ∈N *,所以n =2或n =3或n =4或n =5或n =8,所以使a n ∈Z 的项共有5项.故B 不正确;对于C :要使a n a n +1a n +2<0,又a n ≠0,所以a n 、a n +1、a n +2中有1个为负值或3个为负值,所以n =1或n =3,故满足a n a n +1a n +2<0的n 的值共有2个,故C 正确;对于D :因为n ≤3时a n <0,n ≥4时a n >0,所以当n =3时S n 取得最小值,故D 不正确.故选:AC .15(2024·山东临沂·二模)已知a n 是等差数列,S n 是其前n 项和,则下列命题为真命题的是()A.若a 3+a 4=9,a 7+a 8=18,则a 1+a 2=5B.若a 2+a 13=4,则S 14=28C.若S 15<0,则S 7>S 8D.若a n 和a n ⋅a n +1 都为递增数列,则a n >0【答案】BC【分析】根据题意,求得d =98,结合a 1+a 2=a 3+a 4 -4d ,可判定A 错误;根据数列的求和公式和等差数列的性质,可判定B 正确;由S 15<0,求得a 8<0,可判定C 正确;根据题意,求得任意的n ≥2,a n >0,结合a 1的正负不确定,可判定D 错误.【详解】对于A 中,由a 3+a 4=9,a 7+a 8=18,可得a 7+a 8 -a 3+a 4 =8d =9,所以d =98,又由a 1+a 2=a 3+a 4 -4d =9-4×98=92,所以A 错误;对于B 中,由S 14=14a 1+a 14 2=14a 2+a 132=28,所以B 正确;对于C 中,由S 15=15(a 1+a 15)2=15a 8<0,所以a 8<0,又因为S 8-S 7=a 8<0,则S 7>S 8,所以C 正确;对于D 中,因为a n 为递增数列,可得公差d >0,因为a n a n +1 为递增数列,可得a n +2a n +1-a n a n +1=a n +1⋅2d >0,所以对任意的n ≥2,a n >0,但a 1的正负不确定,所以D 错误.故选:BC .16(2024·山东泰安·二模)已知等差数列a n 的前n 项和为S n ,a 2=4,S 7=42,则下列说法正确的是()A.a 5=4B.S n =12n 2+52n C.a nn为递减数列 D.1a n a n +1 的前5项和为421【答案】BC【分析】根据给定条件,利用等差数列的性质求出公差d ,再逐项求解判断即可.【详解】等差数列a n 中,S 7=7(a 1+a 7)2=7a 4=42,解得a 4=6,而a 2=4,因此公差d =a 4-a 24-2=1,通项a n =a 2+(n -2)d =n +2,对于A ,a 5=7,A 错误;对于B ,S n =n (3+n +2)2=12n 2+52n ,B 正确;对于C ,a n n =1+2n ,a n n 为递减数列,C 正确;对于D ,1a n a n +1=1(n +2)(n +3)=1n +2-1n +3,所以1a n a n +1 的前5项和为13-14+14-15+⋯+17-18=13-18=524,D 错误.故选:BC17(2024·江西·三模)已知数列a n 满足a 1=1,a n +1=2a n +1,则()A.数列a n 是等比数列B.数列log 2a n +1 是等差数列C.数列a n 的前n 项和为2n +1-n -2D.a 20能被3整除【答案】BCD【分析】利用构造法得到数列a n +1 是等比数列,从而求得通项,就可以判断选项,对于数列求和,可以用分组求和法,等比数列公式求和完成,对于幂的整除性问题可以转化为用二项式定理展开后,再加以证明.【详解】由a n +1=2a n +1可得:a n +1+1=2a n +1 ,所以数列a n +1 是等比数列,即a n =2n -1,则a 1=1,a 2=3,a 3=7,显然有a 1⋅a 3≠a 22,所以a 1,a 2,a 3不成等比数列,故选项A 是错误的;由数列a n +1 是等比数列可得:a n +1=2n ,即log 2a n +1 =log 22n =n ,故选项B 是正确的;由a n =2n -1可得:前n 项和S n =21-1+22-1+23-1+⋅⋅⋅+2n-1=21-2n 1-2-n =2n +1-n -2,故选项C是正确的;由a 20=220-1=3-1 20-1=C 020320+C 120319⋅-1 +C 220318⋅-1 2+⋅⋅⋅+C 19203⋅-1 19+C 2020-1 20-1=3×C 020319+C 120318⋅-1 +C 220317⋅-1 2+⋅⋅⋅+C 1920-1 19 ,故选项D 是正确的;方法二:由210=1024,1024除以3余数是1,所以10242除以3的余数还是1,从而可得220-1能补3整除,故选项D 是正确的;故选:BCD .18(2024·湖北·二模)无穷等比数列a n 的首项为a 1公比为q ,下列条件能使a n 既有最大值,又有最小值的有()A.a 1>0,0<q <1B.a 1>0,-1<q <0C.a 1<0,q =-1D.a 1<0,q <-1【答案】BC【分析】结合选项,利用等比数列单调性分析判断即可.【详解】a 1>0,0<q <1时,等比数列a n 单调递减,故a n 只有最大值a 1,没有最小值;a 1>0,-1<q <0时,等比数列a n 为摆动数列,此时a 1为大值,a 2为最小值;a 1<0,q =-1时,奇数项都相等且小于零,偶数项都相等且大于零,所以等比数列a n 有最大值,也有最小值;a 1<0,q <-1时,因为q >1,所以a n 无最大值,奇数项为负无最小值,偶数项为正无最大值.故选:BC 三、填空题19(2024·山东济南·三模)数列a n 满足a n +2-a n =2,若a 1=1,a 4=4,则数列a n 的前20项的和为.【答案】210【分析】数列a n 的奇数项、偶数项都是等差数列,结合等差数列求和公式、分组求和法即可得解.【详解】数列a n 满足a n +2-a n =2,若a 1=1,a 4=4,则a 2=a 4-2=4-2=2,所以数列a n 的奇数项、偶数项分别构成以1,2为首项,公差均为2的等差数列所以数列a n 的前20项的和为a 1+a 2+⋯+a 20=a 1+a 3+⋯+a 19 +a 2+a 4+⋯+a 20=10×1+10×92×2+10×2+10×92×2=210.故答案为:210.20(2024·云南·二模)记数列a n 的前n 项和为S n ,若a 1=2,2a n +1-3a n =2n ,则a 82+S 8=.【答案】12/0.5【分析】构造得a n +12n -1-4=34a n2n -2-4,从而得到a n 2n -2=4,则a n =2n ,再利用等比数列求和公式代入计算即可.【详解】由2a n +1-3a n =2n ,得a n +12n -1=34×a n 2n -2+1,则a n +12n -1-4=34a n2n -2-4,又a 12-1-4=0,则a n 2n -2=4,则a n =2n ,a 8=28,S 8=21-28 1-2=29-2,a 82+S 8=2829=12,故答案为:12.21(2024·上海·三模)数列a n 满足a n +1=2a n (n 为正整数),且a 2与a 4的等差中项是5,则首项a 1=。
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十、数列一、选择题1.(天津理 4)已知a n为等差数列,其公差为-2,且a7是a3与a9的等比中项,S n为an的前 n 项和, n N *,则S10的值为A . -110B. -90C. 90D. 110【答案】 D2.(四川理8)数列an的首项为 3 ,bn为等差数列且bn a n1a n (nN *).若则b3 2 ,b1012 ,则 a8A . 0B . 3C . 8D. 11【答案】 B【解析】由已知知b n2n8, a n 1a n2n 8,由叠加法(a2a1 ) ( a3a2 ) L ( a8a7 )64 2 0 2 4 6 0a8a13 3.(四川理 11)已知定义在0,上的函数 f (x) 满足 f ( x) 3 f ( x2) ,当x0,2时,f (x)x22x .设 f (x) 在2n2,2n上的最大值为an(nN *) ,且a n的前n项和为lim S nSn ,则 n53A . 3B .2C. 2 D .2【答案】 Df (x2)1f ( x)2,2 n] 上,【解析】由题意3,在 [2 n1111 (1)n3n 1, f (x)1,n2, f (x)3, f (x)2L a n n 1S n3lim S n, n( )( )12333134.(上海理18)设{ a n }是各项为正数的无穷数列,A i是边长为a i, a i1的矩形面积(i1,2,L),则{ An}为等比数列的充要条件为A .{ an}是等比数列。
B.a1, a3,L, a2n 1,L或a2, a4,L ,a2n,L是等比数列。
C.a1, a3,L, a2n 1,L和a2, a4,L,a2n ,L均是等比数列。
L, a2n 1,L和 a2 , a4 ,L, a2 n ,L均是等比数列,且公比相同。
D. a1 , a3 ,【答案】 D5.(全国大纲理 4)设Sn为等差数列an的前n项和,若a11,公差 d2,Sk 2S k24 ,则kA . 8B . 7C . 6D. 5【答案】 D6.(江西理 5)已知数列 {a n} 的前 n 项和S n满足:S n S mSn m,且a1a10==1 .那么A . 1B . 9C. 10 D. 55【答案】 A7.(福建理 10)已知函数 f( x)=e+x ,对于曲线 y=f( x)上横坐标成等差数列的三个点A,B,C ,给出以下判断:①△ ABC 一定是钝角三角形②△ ABC 可能是直角三角形③△ ABC 可能是等腰三角形④△ ABC 不可能是等腰三角形其中,正确的判断是A .①③B .①④C.②③ D .②④【答案】 B二、填空题8.(湖南理 12)设Sn是等差数列{ an} (n N ),的前 n 项和,且a11,a4 7 ,则S9 =.【答案】 259.(重庆理 11)在等差数列{ an}中,a3a737,则a2a4 a6a8__________【答案】 74110 .(北京理11 )在等比数列 {an} 中, a1= 2, a4=-4 ,则公比 q=______________ ;a1 a2 ...a n____________ 。
— 22n 11【答案】211.(安徽理 14)已知ABC 的一个内角为120o,并且三边长构成公差为 4 的等差数列,则ABC的面积为 _______________.【答案】15 312.(湖北理 13)《九章算术》“竹九节”问题:现有一根9 节的竹子,自上而下各节的容积成等差数列,上面 4 节的容积共为 3 升,下面 3 节的容积共 4 升,则第 5 节的容积为升。
67【答案】 6613.(广东理a n前9 项的和等于前 4 项的和.若a1 1,a k a40,则11)等差数列k=____________ .【答案】 1014.(江苏 13)设1 a1a2a7 ,其中a1, a3, a5, a7 成公比为q的等比数列,a2, a4, a6成公差为 1 的等差数列,则q 的最小值是 ________ 33【答案】三、解答题15.(江苏 20)设M部分为正整数组成的集合,数列{ a n }的首项 a11,前 n 项和为S n,已知对任意整数k M ,当整数nk时, Sn kSn k2(SnSk)都成立( 1)设M{1}, a22,求 a5的值;(2)设M{ 3,4}, 求数列 { an}的通项公式本小题考查数列的通项与前n项和的关系、等差数列的基本性质等基础知识,考查考生分析探究及逻辑推理的能力,满分16 分。
解:( 1)由题设知,当n 2时 , S n 1 S n12( S nS1),即( Sn 1S n ) ( S nSn 1)2S1,从而an 1a n2a12, 又 a22, 故当 n2时 , a n a22(n2)2n 2.所以a5的值为 8。
( 2)由题设知,当kM{3, 4}, 且 n k时 ,S n kSn k2S n2S k且Sn 1 k Sn 1 k2S n 12Sk ,两式相减得an 1kan 1 k2a n 1 ,即 a n 1 kan 1kan 1a n1k所以当n8时, an 6, an 3, an, an 3,an 6 成等差数列,且an 6,an 2, an 2, an6 也成等差数列从而当n8时,2an a n3an 3an 6an 6.(*)且an6 an 6a n 2 a n 2 , 所以当 n 8时 , 2a n a n 2an 2 ,即 a n2a na na n 2 .于是当 n 9时, a n 3 , a n 1 ,a n 1 , a n3成等差数列,从而an 3an 3an 1an 1 ,故由( * )式知2a na n 1an1,即 a n1ana n a n 1 .当n9 时,设da na n 1 .当 2 m 8时, m 6 8 ,从而由( * )式知 2a m 6a mam 12故 2a m 7a m 1 a m 13.从而2(am 7a m 6 )a m 1am( a m 13am 12) ,于是 a m 1am2d dd.因此,a n1a nd对任意 n 2都成立,又由S n kS n k2S k2S k (k {3, 4}) 可知(S n kS n ) (S n S n k ) 2S k ,故 9d2S 3且16d 2S 4 ,a 47d ,从而 a 23d, a 1 d .解得222因此,数列 { a n }为等差数列,由a 11知 d 2.所以数列{ a n }的通项公式为a n2n1.16.(安徽理 18)在数 1 和 100 之间插入 n个实数,使得这 n 2 个数构成递增的等比数列,将这n 2 个数的乘积记作T n,再令a nlg Tn,n ≥1 .(Ⅰ)求数列{ a n }的通项公式;(Ⅱ)设bntan a ngtan a n 1, 求数列 { b n} 的前 n 项和 S n.本题考查等比和等差数列,指数和对数的运算,两角差的正切公式等基本知识,考查灵活运用知识解决问题的能力,综合运算能力和创新思维能力.l 1 ,l 2,,l n 2构成等比数列,其中t 1 1, t n 2 100,则解:( I )设T nt 1 t 2tn 1tn 2,①T nt n 1 t n 2t 2 t 1,②①×②并利用 t 1t n 3 it 1t n 210 2 (1 i n2),得T n 2 (t 1t n 2 ) (t 2 t n 1 )(t n 1 t 2 ) (t n 2t 1 ) 102( n 2) , a n lg T nn 2, n 1.b n tan(n 2)tan(n3), n1.(II )由 意和( I )中 算 果,知tan1 tan((k1) k )tan(k 1) tan k , 另一方面,利用1 tan(k 1) tan ktan(k1) tan k tan(k1) tan k1.tan1得nn 2S nb k tan(k 1) tan k所以k 1 k 3n 2( tan(k1) tan k 1)k 3tan1 tan(n 3) tan3tan1n.17.(北京理 20)若数列A na 1, a 2,..., a n (n 2)足an 1a 11(k 1,2,..., n1),数列AnE 数列,S( A n )=a1a 2...an.(Ⅰ)写出一个 足 a 1 a s0 ,且 S( A s ) 〉 0 的 E 数列 A n ;(Ⅱ)若a 1 12, n=2000, 明: E 数列 A n是 增数列的充要条件是a n=2020 ;(Ⅲ) 任意 定的整数n ( n ≥2),是否存在首 0 的 E 数列A n,使得S A n=0?如果存在,写出一个 足条件的E 数列A n;如果不存在, 明理由。
解:(Ⅰ) 0, 1,2, 1, 0 是一具 足条件的 E 数列(答案不唯一, 0, 1, 0,1, 0 也是一个 足条件的(Ⅱ)必要性:因 E 数列 A5 是 增数列,A5 。
E 的数列A5 )所以a k 1a k1(k1,2, ,1999) .所以 A5 是首 12,公差1 的等差数列 .所以 a2000=12+ (2000— 1)×1=2020.充分性,由于 a2000—a1000≤1,a2000— a1000 ≤1⋯⋯a2— a1≤1所以 a2000— a≤ 19999,即 a2000 ≤ a1+1999.又因 a1=12, a2000=2020,所以 a2000=a1+1999.故an 1an 1 0(k1,2,,1999),即An 是增数列.上,得。
(Ⅲ)令ckak 1ak10(k 1,2, ,n 1), 则 c A1.因a2a1c1a1a1 c1c2⋯⋯a n a1c1c2c n 1 ,所以S( An)na1(n 1)c1(n 2)c2( n 3)c3cn 1n(n1)[(1c1 )(n1)(1 c2 )( n2)(1c n 1 )].2因ck1, 所以1c k为偶数 (k1,, n1).所以* 1c1 )(n 1)(1c2 )(n 2)(1cn)偶数, S( A n )0,必须使n(n 1)所以要使2偶数 ,即 4整除 n( n1), 亦即 n4m或n4m1(m N*) .当n4m1( mN *) 时, E数列 A n的项满足a4k1a4 k 10, a4 k 21, a4 k 1(k1,2,, m),有a10, S( A n )0;a4k1( k1,2,, m),a4 k 10时, 有a10, S( A n )0;当n4m1(mN *)时, E数列An 的足,a4 k 1a3k30, a4 k 21,当n4m2或n4m3(m N )时, n( m1)不能被 4 整除,此不存在 E 数列 An ,使得 a10, S( A n ) 0.18.(福建理16)13已知等比数列{an} 的公比 q=3,前 3 和 S3= 3。