2,等差数列和等比数列的基本运算(一)

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等差数列与等比数列的基本量运算

等差数列与等比数列的基本量运算

等差数列与等比数列运算知识点:一.等差数列 1.等差数列基本概念⑴等差数列的概念:如果一个数列从第二项起,每一项与它的前一项的差都等于同一个常数,那么这个数列就叫做等差数列.这个常数叫做等差数列的公差,常用字母d 表示. 即等差数列有递推公式:1(1)n n a a d n +-=≥. ⑵等差数列的通项公式为:1(1)n a a n d =+-.⑶等差中项:如果三个数,,x A y 组成等差数列,那么A 叫做x 和y 的等差中项,即2x yA +=. ⑷等差数列的前n 项和公式:211()(1)22n n n a a n n S na d An Bn +-==+=+. 1.等差数列通项公式的推导:2132121n n n n a a d a a da a d a a d----=-=-=-=,将这1n -个式子的等号两边分别相加得:1(1)n a a n d -=-,即1(1)n a a n d =+-.由等差数列的通项公式易知:()n m a a n m d -=-. 2.等差数列前n 项和公式的推导:1111()(2)[(1)]n S a a d a d a n d =+++++++-,把项的顺序反过来,可将n S 写成:()(2)[(1)]n n n n n S a a d a d a n d =+-+-++--,将这两式相加得:11112()()()()n n n n n S a a a a a a n a a =++++++=+,从而得到等差数列的前n 项和公式1()2n n n a a S +=,又1(1)n a a n d =+-, 得11()(1)22n n n a a n n S na d +-==+. 二.等比数列1. 等比数列的概念:如果一个数列从第二项起,每一项与它的前一项的比都等于同一个常数,那么这个数列就叫做等比数列.这个常数叫做等比数列的公比,常用字母(0)q q ≠表示.2. 等比数列的通项公式为:11n n a a q -=.3. 等比中项:如果三个数,,x G y 组成等比数列,那么G 叫做x 和y 的等比中项,即2G xy =.两个正数(或两个负数)的等比中项有两个,它们互为相反数;一个正数与一个负数没有等比中项.1.等比数列通项公式的推导: 由等比数列的定义知:312412321,,,,,n n n n a a aa aq q q q q a a a a a ---===== 将这1n -个式子的等号两边分别相乘得:11n na q a -=,即11n n a a q -=. 由等比数列的通项公式易知:n m nma q a -=.一、等差数列中基本量的运算:a 1,a n ,n ,d ,S n 知三求二 ①基本量运算{}28454565651.,6,6,....n a a a A S S B S S C S S D S S =-=<=<=(一星)是等差数列且则()解:1994500a a S S S +=⇒=⇒=.选B.{}18451845184518452.,0,....n a d A a a a a B a a a a C a a a a D a a a a ≠><+>+=(一星)如果是正项等差数列公差则()答案:B.3,4,3,2550,,.k .a a k S a k =(一星)等差数列前三项为前项和求的值答案:2,50a k ==7.(二星)(2015年全国1)已知{}n a 是公差为1的等差数列,n S 为{}n a 的前n 项和,若844S S =,则10a =( )(A ) 172 (B )192(C )10 (D )12 答案:B7.(三星)(全国1理科)设等差数列{}n a 的前n 项和为11,2,0,3n m m m S S S S -+=-==,则m = ( )A.3B.4C.5D.6 解:有题意知==0,∴=-=-(-)=-2,=-=3,∴公差=-=1,∴3==-,∴=5,故选C.2.将全体正整数排成一个三角形数阵:按照以上排列的规律,第n 行(3)n ≥从左向右的第3个数为 .4.(二星)已知是等差数列,公差不为零,前项和是,若,,成等比数列,则( ) A.B.B.C. D.(3)(2016全国1卷理)已知等差数列}{n a 前9项的和为27,810=a ,则=100a(A )100(B )99(C )98 (D )97解:由等差数列性质可知:()1959599292722a a a S a +⨯====,故53a =, 而108a =,因此公差1051105a a d -==- ∴100109098a a d =+=.故选C .4.(2017全国1卷理)记n S 为等差数列{}n a 的前n 项和,若4562448a a S +==,,则{}n a 的公差为( ) A .1B .2C .4D .8解:45113424a a a d a d +=+++=61656482S a d ⨯=+= 联立求得11272461548a d a d +=⎧⎪⎨+=⎪⎩①② 3⨯-①②得()211524-=d624d = 4d =∴.选C3.(2018广州市调研理)在等差数列{}n a 中,已知22a =,前7项和756S =,则公差d =( )BA .2B .3C .2-D .3-4.(2018广州一模文)等差数列{}n a 的各项均不为零,其前n 项和为n S ,若212n n n a a a ++=+,则21=n S +(A )A .42n +B .4nC .21n +D .2n4.(2018全国1理)设n S 为等差数列{}n a 的前n 项和,若3243S S S =+,12a =,则=5a B A .12- B .10- C .10 D .129. (2019全国1卷理)记n S 为等差数列{}n a 的前n 项和.已知4505S a ==,,则 A. 25n a n =- B.310n a n =-C. 228n S n n =-D. 2122n S n n =- 解:由题知,41514430245d S a a a d ⎧=+⨯⨯=⎪⎨⎪=+=⎩,解得132a d =-⎧⎨=⎩,∴25n a n =-,故选A .18.(2019全国1卷文)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. 解:(1)设{}n a 的公差为d .由95S a =-得140a d +=. 由a 3=4得124a d +=. 于是18,2a d ==-.因此{}n a 的通项公式为102n a n =-. (2)由(1)得14a d =-,故(9)(5),2n n n n da n d S -=-=. 由10a >知0d <,故n n S a 等价于211100n n -+,解得1≤n ≤10. 所以n 的取值范围是{|110,}n n n ∈N .14.(2019全国高考3卷理)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和,12103a a a =≠,,则105S S =________.414.(2019全国3卷文)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和,若375,13a a ==,则10S =___________.15. (2018广东一模文)已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,且23122n S n n =+,则5a = .146. (2018广东一模文)等差数列()()()333log 2,log 3,log 42,x x x +的第四项等于( A )A .3B .4 C. 3log 18 D .3log 24 ②创新题1.(2016全国2卷文)等差数列{}n a 中,且344a a +=,576a a +=. (Ⅰ)求{}n a 的通项公式;(Ⅱ)记[]n n a b =,求数列{}n b 的前10项和,其中[]x 表示不超过x 的最大整数,如[]09.0=,[]26.2=.解:(Ⅰ)设数列{}n a 的公差为d ,由题意有11254,53a d a d -=-=,解得121,5a d ==,所以{}n a 的通项公式为235n n a +=.(Ⅱ)由(Ⅰ)知235n n b +⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,当n=1,2,3时,2312,15n n b +≤<=; 当n=4,5时,2323,25n n b +≤<=;当n=6,7,8时,2334,35n n b +≤<=;当n=9,10时,2345,45n n b +≤<=,所以数列{}n b 的前10项和为1322334224⨯+⨯+⨯+⨯=.17.(2016全国2卷理)n S 为等差数列{}n a 的前n 项和,且11a =,728S =.记[]lg n n b a =,其中[]x 表示不超过x 的最大整数,如[]0.90=,[]lg991=.(Ⅰ)求1b ,11b ,101b ;(Ⅱ)求数列{}n b 的前1000项和. 解: ⑴设的公差为,,∴,∴,∴. ∴,,. ⑵记的前项和为,则. 当时,; 当时,; 当时,; 当时,.∴.(17)(2017届广州市调研文)等差数列}{n a 中,1243=+a a ,749S =. (Ⅰ)求数列}{n a 的通项公式;(Ⅰ)记][x 表示不超过x 的最大整数,如0]9.0[=,2]6.2[= . 令][lg n n a b =,求数列}{n b 的前2000项和.解:(Ⅰ)由1243=+a a ,749S =,得112512,72149.a d a d +=⎧⎨+=⎩{}n a d 74728S a ==44a =4113a a d -==1(1)n a a n d n =+-=[][]11lg lg10b a ===[][]1111lg lg111b a ===[][]101101101lg lg 2b a ==={}n b n n T 1000121000T b b b =++⋅⋅⋅+[][][]121000lg lg lg a a a =++⋅⋅⋅+0lg 1n a <≤129n =⋅⋅⋅,,,1lg 2n a <≤101199n =⋅⋅⋅,,,2lg 3n a <≤100101999n =⋅⋅⋅,,,lg 3n a =1000n =1000091902900311893T =⨯+⨯+⨯+⨯=解得11=a ,2=d , 所以12-=n a n .(Ⅰ))]12[lg(][lg -==n a b n n , 当51≤≤n 时, 0)]12[lg(=-=n b n ;当506≤≤n 时, 1)]12[lg(=-=n b n ; 当50051≤≤n 时, 2)]12[lg(=-=n b n ; 当5012000n ≤≤时, 3)]12[lg(=-=n b n .所以数列}{n b 的前2000项和为544515003450245150=⨯+⨯+⨯+⨯.③与其他内容结合4546.(){},10,15,___.n n a n S S S a ≥≤四星设等差数列的前项和为若则的最大值为4141115110235:3(23)3(2) 4. 4.1523S a d a a d a d a d S a d ≥+≥⎧⎧⇒⇒=+=-+++≤⎨⎨≤+≤⎩⎩解答案为二、等比数列中基本量的运算 ①基本量运算1.1,,,,9,.3,9.3,9.3,9.3,9a b c Ab ac B b ac C b ac D b ac --===-===-=-=-(一星)若成等比数列则()答案:B3102.,3,384,______a a ==(一星)等比数列中则通项公式为答案:332n n a -=⋅364714.,36,18,,____2n a a a a a n +=+===(一星)等比数列中答案:9n =13、(一星)(2015全国1)数列{}n a 中112,2,n n n a a a S +==为{}n a 的前n 项和,若126n S =,则n = .答案:67.(一星)(2015全国2理)等比数列{a n }满足a 1=3,135a a a ++=21,则357a a a ++=( )A .21B .42C .63D .84 答案:B12.(一星)(2015全国2文)已知等比数列满足,,则( ) A. 2 B. 1 C. D. 答案:C5.(二星)(全国理)已知{}n a 为等比数列,47562,8a a a a +==-,则110a a +=A .7B .5C .-5D .-7 解:因为{}n a 是等比数列,所以56478a a a a ==-,所以47,a a 是方程2280x x --=的两根,解得4x =或2x =-。

整理等差数列、等比数列相关性质和公式及数列求和方法

整理等差数列、等比数列相关性质和公式及数列求和方法

等差、等比的公式性质以及数列的乞降方法第一节:等差数列的公式和有关性质1、等差数列的定义:对于一个数列,假如它的后一项减去前一项的差为一个定值,则称这个数列为等差数列,记:a n a n 1 d (d 为公差)( n 2 , n N *)注:下边全部波及n ,n N *省略,你懂的。

2、等差数列通项公式:a n a1( n1)d , a1为首项,d为公差推行公式:a n a m(n m) d变形推行:d a n a mn m3、等差中项( 1)假如a,A,b成等差数列,那么A叫做a与b的等差中项.即:A a b或2 A a b2( 2)等差中项:数列a n是等差数列2anan -1a n 1 (n 2)2a n 1a nan 24、等差数列的前 n 项和公式:n(a1a n )na1n(n 1)dS n22d n2(a11d) n An 2Bn22(此中 A、B是常数,所以当 d≠0时, S n是对于 n的二次式且常数项为 0)特别地,当项数为奇数2n1 时,a n1是项数为 2n+1 的等差数列的中间项2n 1a1a2n 12n 1 a n 1(项数为奇数的等差数列的各项S2 n 12和等于数乘以中)5、等差数列的判断方法( 1)定法:若a n a n1 d 或 a n 1a n d (常数n N)a n是等差数列.( 2)等差中:数列a n是等差数列2an an-1a n 1 (n 2)2a n 1anan 2(3)数列a n是等差数列(4)数列a n是等差数列6、等差数列的明方法a n kn b (此中k,b是常数)。

S n An2Bn ,(此中A、B是常数)。

定法:若 a n a n 1 d 或 a n 1 a n d (常数n N)a n是等差数列.7、等差数列有关技巧:( 1)等差数列的通公式及前n和公式中,波及到 5 个元素:a1、d 、n、a n及S n,此中a1、d 称作基本元素。

等比数列的和与差

等比数列的和与差

等比数列的和与差数列是数学中一种重要的概念,它在不少领域都有广泛的应用。

其中,等差数列和等比数列是最常见的数列类型之一。

本文将对等差数列和等比数列的和与差进行详细阐述。

一、等差数列的和与差等差数列是指数列中任意两项之间的差值都相等的数列。

如果数列的首项为a,公差为d,则数列的通项公式可以表示为:an = a + (n-1)d其中,an表示数列的第n项。

等差数列的和可以通过以下两种方法计算。

1.1 等差数列的求和公式等差数列的求和公式可以用来计算数列的前n项和Sn。

具体公式如下:Sn = n/2 * (a + an)其中,Sn表示数列的前n项和,n表示项数。

1.2 等差数列的差值计算公式等差数列的差值可由以下公式计算:d = an - a其中,d表示等差数列的公差。

二、等比数列的和与差等比数列是指数列中任意两项之间的比值都相等的数列。

如果数列的首项为a,公比为r,则数列的通项公式可以表示为:an = ar^(n-1)其中,an表示数列的第n项。

等比数列的和可以通过以下两种方法计算。

2.1 等比数列的求和公式等比数列的求和公式可以用来计算数列的前n项和Sn。

具体公式如下:Sn = a * (1 - r^n) / (1 - r)其中,Sn表示数列的前n项和,n表示项数。

2.2 等比数列的差值计算公式等比数列的差值可由以下公式计算:r = an / a其中,r表示等比数列的公比。

三、等差数列与等比数列的比较等差数列与等比数列在求和和差值方面存在一些区别。

3.1 求和公式比较对于等差数列的求和公式,可以直接通过项数n、首项a和公差d 来计算前n项和Sn。

而对于等比数列的求和公式,除了需要项数n、首项a和公比r外,还需要进行幂运算。

因此,在计算上等差数列的求和公式相对简洁。

3.2 差值计算公式比较等差数列的公差可以直接通过通项公式中的两项计算得出,而等比数列的公比则需要通过通项公式中的两项相除计算得出。

因此,等差数列在计算差值时相对更为直观。

第一讲等差等比数列

第一讲等差等比数列

第一讲 等差数列、等比数列一、等差数列1.定义:a n +1-a n =d (常数)(n ∈N *).2.通项公式:a n =a 1+(n -1)d ,a n =a m +(n -m )d .3.前n 项和公式:S n =na 1+n (n -1)d 2=n (a 1+a n )2. 4.a 、b 的等差中项A =a +b2证明{a n }为等差数列的方法:(1)用定义证明:a n -a n -1=d (d 为常数,n ≥2)⇔{a n }为等差数列; (2)用等差中项证明:2a n +1=a n +a n +2⇔{a n }为等差数列; (3)通项法:a n 为n 的一次函数⇔{a n }为等差数列;(4)前n 项和法:S n =An 2+Bn 或S n =n (a 1+a n )2.二、等差数列的性质已知数列{a n }是等差数列,S n 是其前n 项和.(1)若m 、n 、p 、q 、k 是正整数,且m +n =p +q =2k ,则a m +a n =a p +a q =2a k .(2)a m ,a m +k ,a m +2k ,a m +3k ,…仍是等差数列,公差为kd . (3)数列S m ,S 2m -S m ,S 3m -S 2m ,…,也是等差数列.等差数列的性质推广:(1)项的性质:在等差数列{a n }中,a m -a n =(m -n )d ⇔a m -a nm -n=d (m ≠n ),其几何意义是点(n ,a n ),(m ,a m )所在直线的斜率等于等差数列的公差.(2)和的性质:在等差数列{a n }中,S n 为其前n 项和,则 ①S 2n =n (a 1+a 2n )=…=n (a n +a n +1) ②S 2n -1=(2n -1)a n .③n 为偶数时,S 偶-S 奇=n2d ;n 为奇数时,S 奇-S 偶=a 中.等差数列的单调性单调递增d >0 当01<a 时,n S 有最小值 单调递减 d<0 当01>a 时,n S 有最大值常数数列d=0三、等比数列证明{a n }是等比数列的两种常用方法(1)定义法:若a na n -1=q (q 为非零常数且n ≥2且n ∈N *),则{a n }是等比数列.(2)中项公式法:在数列{a n }中,a n ≠0且a 2n +1=a n ·a n +2(n ∈N *),则数列{a n }是等比数列. 四、等比数列的性质1.对任意的正整数m 、n 、p 、q ,若m +n =p +q =2k ,则a m ·a n =a p ·a q =a 2k . 2.通项公式的推广:a n =a m q n -m (m ,n ∈N *)3.公比不为-1的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,则S n ,S 2n -S n ,S 3n -S 2n仍成等比数列,其公比为q n ;当公比为-1时,S n ,S 2n -S n ,S 3n -S 2n 不一定构成等比数列.4.若数列{a n },{b n }(项数相同)是等比数列,则{λa n },⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n ,{a 2n },{a n ·b n },⎩⎨⎧⎭⎬⎫a nb n (λ≠0)仍是等比数列. 等比数列的单调性单调递增 a 1>0,q >1或者a 1<0,0<q <1 单调递减 a 1>0,0<q <1或者a 1<0,q >1常数数列 a 1≠0,q =1摆动数列 q <0基础自测1.(2013·课标全国卷Ⅰ)若数列{a n }的前n 项和S n =23a n +13,则{a n }的通项公式是 a n =________.2.(2013·广东高考)在等差数列{a n }中,已知a 3+a 8=10,则3a 5+a 7=________.3.[2014·江苏卷] 在各项均为正数的等比数列{a n }中,若a 2=1,a 8=a 6+2a 4,则a 6的值是________.考点一 等差、等比数列的基本运算例1、[2014·重庆卷] 在等差数列{a n }中,a 1=2,a 3+a 5=10,则a 7=( ) A .5 B .8 C .10 D .1 2、(2013新课标全国Ⅱ)等比数列{a n }的前n 项和为S n .已知S 3 = a 2 +10a 1 ,a 5=9,则a 1=( )A.13 B .-13 C.19 D .-19跟踪练习1.(2013安徽)设S n 为等差数列{a n }的前n 项和,S 8=4a 3,a 7=-2,则a 9=( )A .-6B .-4C .-2D .22.[2014·福建卷] 在等比数列{a n }中,a 2=3,a 5=81. (1)求a n ;(2)设b n =log 3a n ,求数列{b n }的前n 项和S n .考点二等差、等比数列的性质例 1.(2012·辽宁高考)在等差数列{a n}中,已知a4+a8=16,则该数列前11项和S11=()A.58B.88C.143D.1762.[2014·广东卷] 等比数列{a n}的各项均为正数,且a1a5=4,则log2a1+log2a2+log2a3+log2a4+log2a5=________.变式练习1、设等差数列{a n}的前n项和为S n,已知前6项和为36,最后6项的和为180,S n=324(n>6),求数列{a n}的项数及a9+a10.2、[2014·全国卷] 设等比数列{a n}的前n项和为S n.若S2=3,S4=15,则S6=()A.31 B.32 C.63 D.64考点三等差、等比数列的判断与证明要证明一个数列是等差(比)数列必须用定义法或等差(比)中项法.例1、[2014·全国卷] 数列{a n}满足a1=1,a2=2,a n+2=2a n+1-a n+2.(1)设b n=a n+1-a n,证明{b n}是等差数列;(2)求{a n}的通项公式.2、数列{a n }的前n 项和为S n ,若a n +S n =n ,c n =a n -1,求证:数列{c n }是等比数列,并求{a n }的通项公式.跟踪练习1、已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足a n +2S n ·S n -1=0(n ≥2),a 1=12.①求证:⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是等差数列;②求数列{a n }的通项公式.。

专题4 第1讲 等差数列与等比数列

专题4 第1讲 等差数列与等比数列

第1讲 等差数列与等比数列「考情研析」 1.从具体内容上,主要考查等差数列、等比数列的基本计算和基本性质及等差、等比数列中项的性质、判定与证明. 2.从高考特点上,难度以中、低档题为主,一般设置一道选择题和一道解答题.核心知识回顾1.等差数列(1)01a n =a 1+(n -1)d =a m +(n -m )d . (2)022a n =a n -1+a n +1(n ∈N *,n ≥2). (3)前n 03S n =n (a 1+a n )2=na 1+n (n -1)d2.2.等比数列(1)01a n =a 1q n -1=a m q n -m .(2)02a 2n =a n -1·a n +1(n ∈N *,n ≥2).(3)等比数列的前n 项和公式:03S n =⎩⎨⎧na 1(q =1),a 1-a n q 1-q =a 1(1-q n )1-q (q ≠1).3.等差数列的性质(n ,m ,l ,k ,p 均为正整数)(1)若m +n =l +k ,01a m +a n =a l +a k (反之不一定成立);特别地,当m +n =2p 02a m +a n =2a p .(2)若{a n },{b n }是等差数列,则{ka n +tb n }(k ,t 是非零常数)(3)等差数列“依次m 项的和”即S m …仍是等差数列.(4)等差数列{a n },当项数为2n 时,S 偶-S 奇,S 奇S 偶=a n +12n -1时,S 奇-S 偶,S 奇S 偶=n -1其中S 偶表示所有的偶数项之和,S 奇表示所有的奇数项之和)4.等比数列的性质(n ,m ,l ,k ,p 均为正整数)(1)若m +n =l +k 反之不一定成立);特别地,当m +n =2p(2)当n 为偶数时,S 偶S 奇=公比为q ).(其中S 偶表示所有的偶数项之和,S奇表示所有的奇数项之和)(3)等比数列“依次m 项的和”,即S m …(S m ≠0)成等比数列.热点考向探究考向1 等差数列、等比数列的运算例1 (1)(2020·山东省青岛市模拟)已知等差数列{a n }的公差为2,若a 1,a 3,a 4成等比数列,S n 是{a n }的前n 项和,则S 9等于( )A .-8B .-6C .10D .0答案 D解析 ∵a 1,a 3,a 4成等比数列,∴a 23=a 1a 4,∴(a 1+2×2)2=a 1·(a 1+3×2),即2a 1=-16,解得a 1=-8.则S 9=-8×9+9×82×2=0,故选D.(2)(2020·山东省泰安市肥城一中模拟)公比不为1的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 1,a 3,a 2成等差数列,mS 2,S 3,S 4成等比数列,则m =( )A.78 B .85 C .1 D .95答案 D解析 设{a n }的公比为q (q ≠0且q ≠1), 根据a 1,a 3,a 2成等差数列, 得2a 3=a 1`+a 2,即2a 1q 2=a 1+a 1q ,因为a 1≠0,所以2q 2-1-q =0,即(q -1)(2q +1)=0. 因为q ≠1,所以q =-12, 则S 2=a 1(1-q 2)1-q =34·a 11-q ,S 3=a 1(1-q 3)1-q =98·a 11-q ,S 4=a 1(1-q 4)1-q =1516·a 11-q,因为mS 2,S 3,S 4成等比数列,所以S 23=mS 2·S 4, 即⎝ ⎛⎭⎪⎫98·a 11-q 2=m ·34·a 11-q ·1516·a 11-q ,因为a 1≠0,所以a 11-q ≠0,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫982=m ×34×1516, 得m =95,故选D.利用等差数列、等比数列的通项公式、前n 项和公式,能够在已知三个元素的前提下求解另外两个元素,其中等差数列的首项和公差、等比数列的首项和公比为最基本的量,解题中首先要注意求解最基本的量.1.(多选)(2020·山东省青岛市模拟)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n (n ∈N *),公差d ≠0,S 6=90,a 7是a 3与a 9的等比中项,则下列选项正确的是( )A .a 1=22B .d =-2C .当n =10或n =11时,S n 取得最大值D .当S n >0时,n 的最大值为20 答案 BCD解析 等差数列{a n }的前n 项和为S n ,公差d ≠0, 由S 6=90,可得6a 1+15d =90,即2a 1+5d =30, ①由a 7是a 3与a 9的等比中项,可得a 27=a 3a 9,即(a 1+6d )2=(a 1+2d )(a 1+8d ),化为a 1+10d =0, ② 由①②解得a 1=20,d =-2,则a n =20-2(n -1)=22-2n ,S n =12n (20+22-2n )=21n -n 2, 由S n =-⎝ ⎛⎭⎪⎫n -2122+4414,可得n =10或n =11时,S n 取得最大值110.由S n >0,可得0<n <21,即n 的最大值为20.故选BCD. 2.定义:在数列{a n }中,若满足a n +2a n +1-a n +1a n =d (n ∈N *,d 为常数),称{a n }为“等差比数列”.已知在“等差比数列”{a n }中,a 1=a 2=1,a 3=3,则a 2022a 2020=( )A .4×20202-1B .4×20192-1C .4×20222-1D .4×20192答案 A解析 ∵a 1=a 2=1,a 3=3,∴a 3a 2-a 2a 1=2,∴⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫a n +1a n 是以1为首项,2为公差的等差数列,∴a n +1a n=2n -1,∴a 2022a 2020=a 2022a 2021·a 2021a2020=(2×2021-1)×(2×2020-1)=4×20202-1.故选A.考向2 等差数列、等比数列的判定与证明例2 (1)设数列{a n }满足a 1=1,a n +1=44-a n (n ∈N *).求证:数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫1a n -2是等差数列.证明 ∵a n +1=44-a n ,∴1a n +1-2-1a n -2=144-a n -2-1a n -2=4-a n 2a n -4-1a n -2=2-a n 2a n -4=-12为常数,又a 1=1, ∴1a 1-2=-1,∴数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫1a n -2是以-1为首项,-12为公差的等差数列.(2)数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足S n +a n =n -1n (n +1)+1,n =1,2,3,…,设b n =a n +1n (n +1),求证:数列{b n }是等比数列.证明 S n =1-a n +n -1n (n +1),∴S n +1=1-a n +1+n(n +1)(n +2),当n =1时,易知a 1=12,∴a n +1=S n +1-S n =n(n +1)(n +2)-a n +1-n -1n (n +1)+a n ,∴2a n +1=n +2-2(n +1)(n +2)-n -1n (n +1)+a n =1n +1-2(n +1)(n +2)-1n +1+1n (n +1)+a n ,∴2⎣⎢⎡⎦⎥⎤a n +1+1(n +1)(n +2)=a n +1n (n +1),b n =a n +1n (n +1),则b n +1=a n +1+1(n +1)(n +2),上式可化为2b n +1=b n ,∴数列{b n }是以b 1=1为首项,12为公比的等比数列,b n =⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1.(1)判断或者证明数列为等差数列、等比数列最基本的方法是用定义判断或证明,其他方法最后都会回到定义,如证明等差数列可以证明通项公式是n的一次函数,但最后还得使用定义才能说明其为等差数列.(2)证明数列{a n}为等比数列时,不能仅仅证明a n+1=qa n,还要说明a1≠0,才能递推得出数列中的各项均不为零,最后断定数列{a n}为等比数列.(3)证明等差、等比数列,还可利用等差、等比数列的中项公式.1.(多选)(2020·日照一中摸底考试)已知数列{a n}满足:a1=3,当n≥2时,a n=( a n-1+1+1)2-1,则关于数列{a n},下列说法正确的是()A.a2=8 B.数列{a n}为递增数列C.数列{a n}为周期数列D.a n=n2+2n答案ABD解析由a n=(a n-1+1+1)2-1得a n+1=(a n-1+1+1)2,∴a n+1=a n-1+1+1,即数列{a n+1}是首项为a1+1=2,公差为1的等差数列,∴a n+1=2+(n-1)×1=n+1.∴a n=n2+2n.所以易知A,B,D正确.2.已知正项数列{a n}满足a2n+1-6a2n=a n+1a n,若a1=2,则数列{a n}的前n 项和为________.答案3n-1解析∵a2n+1-6a2n=a n+1a n,∴(a n+1-3a n)(a n+1+2a n)=0,∵a n>0,∴a n+1=3a n,∴{a n}为等比数列,且首项为2,公比为3,∴S n=3n-1.考向3数列中a n与S n的关系问题例3(1)(2020·河南省高三阶段性测试)设正项数列{a n}的前n项和为S n,且4S n=(1+a n)2(n∈N*),则a5+a6+a7+a8=()A.24 B.48C.64 D.72答案 B解析 当n =1时,由S 1=a 1=(1+a 1)24,得a 1=1,当n ≥2时,⎩⎨⎧4S n =(1+a n )2,4S n -1=(1+a n -1)2,得4a n =(1+a n )2-(1+a n -1)2,∴a 2n -a 2n -1-2a n -2a n -1=0,(a n +a n -1)(a n -a n -1-2)=0.∵a n >0,∴a n -a n -1=2,∴{a n }是等差数列,∴a n =2n -1,∴a 5+a 6+a 7+a 8=2(a 6+a 7)=48.(2)(2020·山东省德州市二模)给出以下三个条件: ①数列{a n }是首项为 2,满足S n +1=4S n +2的数列; ②数列{a n }是首项为2,满足3S n =22n +1+λ(λ∈R )的数列; ③数列{a n }是首项为2,满足3S n =a n +1-2的数列. 请从这三个条件中任选一个将下面的题目补充完整,并求解. 设数列{a n }的前n 项和为S n ,a n 与S n 满足________.记数列b n =log 2a 1+log 2a 2+…+log 2a n ,c n =n 2+n b n b n +1,求数列{c n }的前n 项和T n .解 选①,由已知S n +1=4S n +2, (*) 当n ≥2时,S n =4S n -1+2, (**) (*)-(**),得a n +1=4(S n -S n -1)=4a n , 即a n +1=4a n .当n =1时,S 2=4S 1+2,即2+a 2=4×2+2,所以a 2=8,满足a 2=4a 1, 故{a n }是以2为首项,4为公比的等比数列, 所以a n =22n -1.b n =log 2a 1+log 2a 2+…+log 2a n =1+3+…+(2n -1)=n 2,c n =n 2+n b n b n +1=n (n +1)n 2(n +1)2=1n (n +1)=1n -1n +1.所以T n =c 1+c 2+…+c n =⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12+⎝ ⎛⎭⎪⎫12-13+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1=1-1n +1=n n +1.选②,由已知3S n =22n +1+λ, (*) 当n ≥2时,3S n -1=22n -1+λ, (**) (*)-(**),得3a n =22n +1-22n -1=3·22n -1, 即a n =22n -1.当n =1时,a 1=2满足a n =22n -1,所以a n =22n -1, 下同选①.选③,由已知3S n =a n +1-2, (*) 则n ≥2时,3S n -1=a n -2, (**) (*)-(**),得3a n =a n +1-a n ,即a n +1=4a n .当n =1时,3a 1=a 2-2,而a 1=2,得a 2=8,满足a 2=4a 1, 故{a n }是以2为首项,4为公比的等比数列, 所以a n =22n -1, 下同选①.由a n 与S n 的关系求通项公式的注意点(1)应重视分类讨论思想的应用,分n =1和n ≥2两种情况讨论,特别注意a n =S n -S n -1成立的前提是n ≥2.(2)由S n -S n -1=a n 推得a n ,当n =1时,a 1也适合,则需统一表示(“合写”). (3)由S n -S n -1=a n 推得a n ,当n =1时,a 1不适合,则数列的通项公式应分段表示(“分写”),即a n =⎩⎨⎧S 1(n =1),S n-S n -1(n ≥2).已知数列{a n }中,a 1=1,其前n 项的和为S n ,且满足a n =2S 2n2S n -1(n ≥2,n ∈N *).(1)求证:数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是等差数列;(2)证明:13S 1+15S 2+17S 3+…+12n +1S n <12.证明 (1)当n ≥2时,S n -S n -1=2S 2n2S n -1,S n -1-S n =2S n ·S n -1,1S n -1S n -1=2,所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是以1为首项,2为公差的等差数列.(2)由(1)可知,1S n =1S 1+(n -1)·2=2n -1,所以S n =12n -1.13S 1+15S 2+17S 3+…+12n +1S n =11×3+13×5+15×7+…+1(2n -1)(2n +1) =12×⎝ ⎛⎭⎪⎫1-13+13-15+15-17+…+12n -1-12n +1=12×⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n +1<12.真题押题『真题检验』1.(2020·全国卷Ⅰ)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 6+a 7+a 8=( )A .12B .24C .30D .32答案 D解析 设等比数列{a n }的公比为q ,则a 1+a 2+a 3=a 1(1+q +q 2)=1,a 2+a 3+a 4=a 1q +a 1q 2+a 1q 3=a 1q (1+q +q 2)=q =2,因此,a 6+a 7+a 8=a 1q 5+a 1q 6+a 1q 7=a 1q 5(1+q +q 2)=q 5=32.故选D.2.(2020·全国卷Ⅱ)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S na n=( )A .2n -1B .2-21-nC .2-2n -1D .21-n -1答案 B解析 设等比数列{a n }的公比为q ,由a 5-a 3=12,a 6-a 4=24可得⎩⎨⎧ a 1q 4-a 1q 2=12,a 1q 5-a 1q 3=24,解得⎩⎨⎧q =2,a 1=1,所以a n =a 1q n -1=2n -1,S n =a 1(1-q n )1-q =1-2n1-2=2n -1.因此S na n =2n-12n -1=2-21-n .故选B.3.(2020·新高考卷Ⅰ)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 3n 2-2n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为首项,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,所以{a n }的前n 项和为n ·1+n (n -1)2·6=3n 2-2n . 4.(2020·全国卷Ⅱ)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 设等差数列{a n }的公差为d ,由a 1=-2,a 2+a 6=2,可得a 1+d +a 1+5d =2,即-2+d +(-2)+5d =2,解得d =1.所以S 10=10×(-2)+10×(10-1)2×1=-20+45=25.5.(2020·江苏高考)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 2-n +2n -1(n ∈N *),则d +q 的值是________.答案 4解析 等差数列{a n }的前n 项和公式为P n =na 1+n (n -1)2d =d 2n 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1-d 2n ,等比数列{b n }的前n 项和公式为Q n =b 1(1-q n )1-q =-b 11-q q n +b 11-q ,依题意S n =P n+Q n ,即n 2-n +2n -1=d 2n 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1-d 2n -b 11-q q n +b 11-q,通过对比系数可知⎩⎪⎨⎪⎧d2=1,a 1-d 2=-1,q =2,b11-q =-1,得⎩⎪⎨⎪⎧d =2,a 1=0,q =2,b 1=1,故d +q =4.6.(2020·新高考卷Ⅰ)已知公比大于1的等比数列{a n }满足a 2+a 4=20,a 3=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S 100.解 (1)设等比数列{a n }的首项为a 1,公比为q , 依题意有⎩⎨⎧a 1q +a 1q 3=20,a 1q 2=8,解得a 1=2,q =2或a 1=32,q =12(舍去), 所以a n =2n ,所以数列{a n }的通项公式为a n =2n . (2)由于21=2,22=4,23=8,24=16,25=32,26=64,27=128, b 1对应的区间为(0,1],则b 1=0;b 2,b 3对应的区间分别为(0,2],(0,3],则b 2=b 3=1,即有2个1; b 4,b 5,b 6,b 7对应的区间分别为(0,4],(0,5],(0,6],(0,7], 则b 4=b 5=b 6=b 7=2,即有22个2;b 8,b 9,…,b 15对应的区间分别为(0,8],(0,9],…,(0,15], 则b 8=b 9=…=b 15=3,即有23个3;b 16,b 17,…,b 31对应的区间分别为(0,16],(0,17],…,(0,31], 则b 16=b 17=…=b 31=4,即有24个4;b 32,b 33,…,b 63对应的区间分别为(0,32],(0,33],…,(0,63], 则b 32=b 33=…=b 63=5,即有25个5;b 64,b 65,…,b 100对应的区间分别为(0,64],(0,65],…,(0,100], 则b 64=b 65=…=b 100=6,即有37个6.所以S 100=1×2+2×22+3×23+4×24+5×25+6×37=480. 7.(2020·全国卷Ⅲ)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 m +1=S m +3,求m . 解 (1)设等比数列{a n }的公比为q ,根据题意,有 ⎩⎨⎧ a 1+a 1q =4,a 1q 2-a 1=8,解得⎩⎨⎧a 1=1,q =3, 所以a n =3n -1.(2)令b n =log 3a n =log 33n -1=n -1, 则S n =n (0+n -1)2=n (n -1)2,根据S m +S m +1=S m +3,可得 m (m -1)2+m (m +1)2=(m +2)(m +3)2, 整理得m 2-5m -6=0,因为m >0,所以m =6.『金版押题』8.已知数列{a n }满足na n -28a n +1=n -1(n ∈N *),a 1+a 2+a 3=75,记S n =a 1a 2a 3+a 2a 3a 4+a 3a 4a 5+…+a n a n +1·a n +2,则a 2=________,使得S n 取得最大值的n 的值为________.答案 25 10解析 由na n -28a n +1=n -1(n ∈N *),可取n =1,即a 1-28=0,可得a 1=28,取n =2,可得2a 2-28a 3=1,即a 3=2a 2-28,又a 1+a 2+a 3=75,可得a 2=25,a 3=22,当n ≥2时,由na n -28a n +1=n -1可得a n +1n -a nn -1=-28n (n -1),可令c n =a n +1n ,则c n -1=a nn -1(n ≥2),c n -c n -1=28⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n -1(n ≥2), 由c n =c 1+(c 2-c 1)+…+(c n -c n -1)=c 1+28⎝ ⎛⎭⎪⎫12-1+13-12+…+1n -1n -1, 可得c n =c 1+28⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1=a 2+28⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1,则a n +1=nc n =na 2+28(1-n )=28+n (a 2-28), 故a n +1=28-3n (n ≥2),所以a n =31-3n (n ≥3), 又a 1=28,a 2=25,也符合上式,所以a n =31-3n . 令b n =a n a n +1a n +2=(31-3n )(28-3n )(25-3n ), 由b n ≥0,可得(31-3n )(28-3n )(25-3n )≥0, 解得1≤n ≤8(n ∈N *)或n =10,又b 9=-8,b 10=10,所以n =10时,S n 取得最大值.9.记数列{a n }的前n 项和为S n ,已知2a n +1+n =4S n +2p ,a 3=7a 1=7. (1)求p ,S 4的值;(2)若b n =a n +1-a n ,求证:数列{b n }是等比数列. 解 (1)由a 3=7a 1=7知,a 3=7,a 1=1.当n =1时,由2a n +1+n =4S n +2p ,得a 2=32+p ,当n =2时,由2a n +1+n =4S n +2p ,得a 3=4+3p =7,所以p =1, 当n =3时,由2a n +1+n =4S n +2p ,得2a 4+3=4S 3+2,解得a 4=412.所以S 4=1+52+7+412=31.(2)证明:由(1)可得a n +1=2S n -12n +1, 则a n +2=2S n +1-12(n +1)+1. 两式作差得a n +2-a n +1=2a n +1-12, 即a n +2=3a n +1-12(n ∈N *). 由(1)得a 2=52,所以a 2=3a 1-12, 所以a n +1=3a n -12对n ∈N *恒成立, 由上式变形可得a n +1-14=3⎝ ⎛⎭⎪⎫a n -14.而a 1-14=34≠0,所以⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n -14是首项为34,公比为3的等比数列,所以a n -14=34×3n -1=3n4,所以b n =a n +1-a n =a n +1-14-⎝ ⎛⎭⎪⎫a n -14=3n +14-3n 4=3n 2,所以b n +1=3n +12,b n +1b n=3.又b 1=32,所以数列{b n }是首项为32,公比为3的等比数列.专题作业一、选择题:在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的. 1.(2020·山东德州高三下学期联考)在等比数列{a n }中,a 1=1,a 5+a 7a 2+a 4=8,则a 6的值为( )A .4B .8C .16D .32答案 D解析 设等比数列{a n }的公比为q ,∵a 1=1,a 5+a 7a 2+a 4=8,∴a 1(q 4+q 6)a 1(q +q 3)=8,解得q =2,则a 6=25=32.故选D. 2.(2019·全国卷Ⅰ)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和.已知S 4=0,a 5=5,则( )A .a n =2n -5B .a n =3n -10C .S n =2n 2-8nD .S n =12n 2-2n答案 A解析 设等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d .由S 4=0,a 5=5可得⎩⎨⎧ a 1+4d =5,4a 1+6d =0,解得⎩⎨⎧a 1=-3,d =2.所以a n =-3+2(n -1)=2n -5,S n =n ×(-3)+n (n -1)2×2=n 2-4n .故选A. 3.等差数列{a n }的公差为d ,若a 1+1,a 2+1,a 4+1成以d 为公比的等比数列,则d =( )A .2B .3C .4D .5答案 A解析 将a 1+1,a 2+1,a 4+1转化为a 1,d 的形式为a 1+1,a 1+1+d ,a 1+1+3d ,由于这三个数成以d 为公比的等比数列,故a 1+1+d a 1+1=a 1+1+3da 1+1+d =d ,化简得a 1+1=d ,代入a 1+1+d a 1+1=d ,得2dd =2=d ,故选A.4.(2020·河北省张家口市二模)已知正项等比数列{a n }的公比为q ,若a 1=q≠1,且a m=a1a2a3…a10,则m=()A.19 B.45C.55 D.100答案 C解析∵正项等比数列{a n}的公比为q,a1=q≠1,∴a n=q.q n-1=q n,∵a m=a1a2a3...a10,∴q m=q.q2.q3.....q10=q1+2+3+ (10)q55.∴m=55.故选C.5.(2020·河北省保定市一模)《九章算术》是我国古代内容极为丰富的数学名著,书中有如下问题:“今有五人五钱,令上二人所得与下三人等,问各得几何?”其意思是:“现有甲、乙、丙、丁、戊,五人依次差值等额分五钱,要使甲、乙两人所得的钱数与丙、丁、戊三人所得的钱数相等,问每人各得多少钱?”请问上面的问题里,五人中所得的最少钱数为()A.76钱B.56钱C.13钱D.23钱答案 D解析依题意设甲、乙、丙、丁、戊所得钱数分别为a-2d,a-d,a,a+d,a+2d,又有a-2d+a-d=a+a+d+a+2d,得a=-6d,∵a-2d+a-d+a+a+d+a+2d=5a=5,∴a=1,则d=-16,∴a+2d=23.故选D.6.(2020·广州模拟)正项等比数列{a n}满足a2a4=1,S3=13,则其公比是()A.1 B.1 2C.13D.14答案 C解析设{a n}的公比为q,因为a2a4=1,且a2a4=a23,所以a23=1,易知q>0,所以a3=1.由S3=1+1q +1q2=13,得13q2=1+q+q2,即12q2-q-1=0,解得q=13.故选C.7.已知S n 为等比数列{a n }的前n 项和,若S 3,S 9,S 6成等差数列,则( ) A .S 6=-2S 3 B .S 6=-12S 3 C .S 6=12S 3 D .S 6=2S 3答案 C解析 设等比数列{a n }的公比为q (q ≠1),则S 6=(1+q 3)S 3,S 9=(1+q 3+q 6)S 3,因为S 3,S 9,S 6成等差数列,所以2(1+q 3+q 6)S 3=S 3+(1+q 3)S 3,易知S 3≠0,解得q 3=-12,故S 6=12S 3.8.已知函数y =f (x +1)的图象关于y 轴对称,且函数f (x )在(1,+∞)上单调,若数列{a n }是公差不为0的等差数列,且f (a 4)=f (a 18),则{a n }的前21项和为( )A .0B .252 C .21 D .42 答案 C解析 函数y =f (x +1)的图象关于y 轴对称,平移可得y =f (x )的图象关于直线x =1对称,且函数f (x )在(1,+∞)上单调,由数列{a n }是公差不为0的等差数列,且f (a 4)=f (a 18),可得a 4+a 18=2,所以a 1+a 21=a 4+a 18=2,可得数列{a n }的前21项和S 21=21(a 1+a 21)2=21.故选C.二、选择题:在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.9.已知无穷数列{a n }的前n 项和S n =an 2+bn +c ,其中a ,b ,c 为实数,则( )A .{a n }可能为等差数列B .{a n }可能为等比数列C .{a n }中一定存在连续的三项构成等差数列D .{a n }中一定存在连续的三项构成等比数列 答案 ABC解析解法一:因为S n=an2+bn+c,所以S n-1=a(n-1)2+b(n-1)+c(n≥2),所以a n=S n-S n-1=2na-a+b(n≥2),若数列{a n}为等差数列,则a1=a+b+c=a+b,c=0,验证知,当c=0时,{a n}为等差数列,所以A正确;在a n=2na-a +b(n≥2)中,当a=0,b≠0时,a n=b(n≥2),若数列{a n}为等比数列,则a1=b +c=b,c=0,验证知,当a=c=0,b≠0时,{a n}为等比数列,所以B正确;由a n=2na-a+b(n≥2)可知,{a n}中一定存在连续的三项构成等差数列,所以C 正确;假设a k,a k+1,a k+2(k≥2,且k∈N*)成等比数列,则[2(k+1)a-a+b]2=(2ka -a+b)·[2(k+2)a-a+b],整理得(k+1)2=k(k+2),即1=0(不成立),所以{a n}中不存在连续的三项构成等比数列,所以D错误.故选ABC.解法二:当c=0,a≠0时,数列{a n}为等差数列,所以A正确;当a=c=0,b≠0时,数列{a n}为常数列,也是等比数列,所以B正确;当n≥2时,a n=S n -S n-1=2na-a+b,则{a n}中一定存在连续的三项构成等差数列,所以C正确;假设a k,a k+1,a k+2(k≥2,且k∈N*)成等比数列,则[2(k+1)a-a+b]2=(2ka-a +b)·[2(k+2)a-a+b],整理得(k+1)2=k(k+2),即1=0(不成立),所以{a n}中不存在连续的三项构成等比数列,所以D错误.故选ABC.10.(2020·海南省海口市模拟)已知正项等比数列{a n}满足a1=2,a4=2a2+a3,若设其公比为q,前n项和为S n,则()A.q=2 B.a n=2nC.S10=2047 D.a n+a n+1<a n+2答案ABD解析根据题意,对于A,正项等比数列{a n}满足2q3=4q+2q2,变形可得q2-q-2=0,解得q=2或q=-1,又{a n}为正项等比数列,则q=2,故A正确;对于B,a n=2×2n-1=2n,B正确;对于C,S n=2×(1-2n)1-2=2n+1-2,所以S10=2046,C错误;对于D,a n+a n+1=2n+2n+1=3×2n=3a n,而a n+2=2n+2=4×2n =4a n>3a n,D正确.故选ABD.11.等差数列{a n}的前n项和记为S n,若a1>0,S10=S20,则()A.公差d<0 B.a16<0C .S n ≤S 15D .当且仅当S n <0时n ≥32答案 ABC解析 因为等差数列中,S 10=S 20,所以a 11+a 12+…+a 19+a 20=5(a 15+a 16)=0,又a 1>0,所以a 15>0,a 16<0,所以d <0,S n ≤S 15,故A ,B ,C 正确;因为S 31=31(a 1+a 31)2=31a 16<0,故D 错误.故选ABC.12.设正项等差数列{a n }满足(a 1+a 10)2=2a 2a 9+20,则( ) A .a 2a 9的最大值为10 B .a 2+a 9的最大值为210 C.1a 22+1a 29的最大值为15D .a 42+a 49的最小值为200答案 ABD解析 因为正项等差数列{a n }满足(a 1+a 10)2=2a 2a 9+20,所以(a 2+a 9)2=2a 2a 9+20,即a 22+a 29=20,则a 2a 9≤a 22+a 292=202=10,当且仅当a 2=a 9=10时等号成立,故A 正确;由于⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2+a 922≤a 22+a 292=10,所以a 2+a 92≤10,a 2+a 9≤210,当且仅当a 2=a 9=10时等号成立,故B 正确;1a 22+1a 29=a 22+a 29a 22·a 29=20a 22·a 29≥20⎝ ⎛⎭⎪⎫a 22+a 2922=20102=15,当且仅当a 2=a 9=10时等号成立,所以1a 22+1a 29的最小值为15,故C 错误;a 42+a 49=(a 22+a 29)2-2a 22·a 29=400-2a 22·a 29≥400-2×102=200,当且仅当a 2=a 9=10时等号成立,故D 正确.故选ABD. 三、填空题13.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,2S n =a n +1,则S n =________. 答案 3n -1解析 由2S n =a n +1得2S n =a n +1=S n +1-S n ,所以3S n =S n +1,即S n +1S n =3,所以数列{S n }是以S 1=a 1=1为首项,q =3为公比的等比数列,所以S n =3n -1.14.(2020·山东省聊城市三模)已知数列{a n }中,a 1=1,a n +1=a n +n ,则a 6=________.答案 16解析 由题意,得a 2=a 1+1=2,a 3=a 2+2=4,a 4=a 3+3=7,a 5=a 4+4=11,a 6=a 5+5=16.15.各项均为正数的数列{a n }和{b n }满足:a n ,b n ,a n +1成等差数列,b n ,a n+1,b n +1成等比数列,且a 1=1,a 2=3,则数列{a n }的通项公式为________. 答案 a n =n (n +1)2解析 由题设可得a n +1=b n b n +1,a n =b n b n -1,得2b n =a n +a n +1⇒2b n =b n b n -1+b n b n +1,即2b n =b n -1+b n +1,又a 1=1,a 2=3⇒2b 1=4⇒b 1=2,则{b n }是首项为2的等差数列.由已知得b 2=a 22b 1=92,则数列{b n }的公差d =b 2-b 1=322-2=22,所以b n =2+(n -1)·22=2(n +1)2,即b n =n +12.当n=1时,b 1=2,当n ≥2时,b n -1=n2,则a n =b n b n -1=n (n +1)2,a 1=1符合上式,所以数列{a n }的通项公式为a n =n (n +1)2.16.已知数列{a n }满足13a 1+132a 2+…+13n a n =3n +1,则a n =________,a 1+a 2+a 3+…+a n =________.答案 ⎩⎨⎧12,n =1,3n +1,n ≥2⎩⎨⎧12,n =1,3n +2-32,n ≥2解析 由题意可得,当n =1时,13a 1=4,解得a 1=12.当n ≥2时,13a 1+132a 2+…+13n -1a n -1=3n -2,所以13n a n =3,n ≥2,即a n =3n +1,n ≥2,又当n =1时,a n =3n +1不成立,所以a n =⎩⎨⎧12,n =1,3n +1,n ≥2.当n ≥2时,a 1+a 2+…+a n =12+33-3n +21-3=3n +2-32. 四、解答题17.(2020·江西省南昌市三模)已知数列{a n }中,a 1=2,a n a n +1=2pn +1(p 为常数) .(1)若-a 1,12a 2,a 4成等差数列,求p 的值;(2)是否存在p ,使得{a n }为等比数列?若存在,求{a n }的前n 项和S n ;若不存在,请说明理由.解 (1)令n =1,a 1a 2=2p +1⇒a 2=2p ,且a n +1a n +2=2pn +p +1,与已知条件相除得a n +2a n=2p ,故a 4=2p a 2=(2p )2, 而-a 1,12a 2,a 4成等差数列,则a 4-2=a 2,即(2p )2-2=2p ,解得2p =2,即p =1.(2)若{a n }是等比数列,则由a 1>0,a 2>0,知此数列首项和公比均为正数.设其公比为q ,则q =2p 2,故2p 2=a 2a 1=2p 2⇒p =2, 此时a 1=2,q =2⇒a n =2n ,故a n a n +1=22n +1, 而2pn +1=22n +1,因此p =2时,{a n }为等比数列,其前n 项和S n =2(1-2n )1-2=2n +1-2. 18.(2020·山东省威海二模)从条件①2S n =(n +1)a n ,② S n +S n -1=a n (n ≥2),③a n >0,a 2n +a n =2S n 中任选一个,补充到下面问题中,并给出解答.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,________.若a 1,a k ,S k +2成等比数列,求k 的值.解 若选择①,∵2S n =(n +1)a n ,n ∈N *,∴2S n +1=(n +2)a n +1,n ∈N *.两项相减得2a n +1=(n +2)a n +1-(n +1)a n ,整理得na n +1=(n +1)a n .即a n +1n +1=a n n ,n ∈N *, ∴⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n n 为常数列.a n n =a 11=1,∴a n =n . ⎝ ⎛⎭⎪⎫或由a n +1a n =n +1n ,利用相乘相消法,求得a n =n a k =k ,S k +2=(k +2)×1+(k +2)(k +1)2×1 =(k +2)(k +3)2. 又a 1,a k ,S k +2成等比数列,∴(k +2)(k +3)=2k 2, k 2-5k -6=0,解得k =6或k =-1(舍去). ∴k =6.若选择②, 由S n +S n -1=a n (n ≥2)变形得S n +S n -1=S n -S n -1, S n +S n -1=( S n +S n -1)( S n -S n -1), 易知S n >0,∴ S n -S n -1=1,{S n }为等差数列, 而S 1=a 1=1,∴ S n =n ,S n =n 2, ∴a n =S n -S n -1=2n -1(n ≥2),且n =1时也满足, ∴a n =2n -1.∵a 1,a k ,S k +2成等比数列,∴(k +2)2=(2k -1)2,∴k =3或k =-13,又k ∈N *,∴k =3.若选择③,∵a 2n +a n =2S n (n ∈N *),∴a 2n -1+a n -1=2S n -1(n ≥2).两式相减得a 2n -a 2n -1+a n -a n -1=2S n -2S n -1=2a n (n ≥2),整理得(a n -a n -1)(a n +a n -1)=a n +a n -1(n ≥2). ∵a n >0,∴a n -a n -1=1(n ≥2),∴{a n }是等差数列,∴a n =1+(n -1)×1=n ,S k +2=(k +2)×1+(k +2)(k +1)2×1=(k +2)(k +3)2. 又a 1,a k ,S k +2成等比数列,∴(k +2)(k +3)=2k 2,解得k =6或k =-1,又k ∈N *,∴k =6.19.设数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足a n -12S n -1=0(n ∈N *).(1)求数列{a n }的通项公式;(2)是否存在实数λ,使得数列{S n +(n +2n )λ}为等差数列?若存在,求出λ的值;若不存在,请说明理由.解 (1)由a n -12S n -1=0(n ∈N *),可知当n =1时, a 1-12a 1-1=0,即a 1=2.又由a n -12S n -1=0(n ∈N *),可得a n +1-12S n +1-1=0,两式相减,得⎝ ⎛⎭⎪⎫a n +1-12S n +1-1-⎝ ⎛⎭⎪⎫a n -12S n -1=0, 即12a n +1-a n =0,即a n +1=2a n .所以数列{a n }是以2为首项,2为公比的等比数列, 故a n =2n (n ∈N *).(2)由(1)知,S n =a 1(1-q n )1-q=2(2n -1),所以S n+(n+2n)λ=2(2n-1)+(n+2n)λ.若数列{S n+(n+2n)λ}为等差数列,则S1+(1+2)λ,S2+(2+22)λ,S3+(3+23)λ成等差数列,即有2[S2+(2+22)λ]=[S1+(1+2)λ]+[S3+(3+23)λ],即2(6+6λ)=(2+3λ)+(14+11λ),解得λ=-2.经检验λ=-2时,{S n+(n+2n)λ}成等差数列,故λ的值为-2.。

第一讲 等差、等比数列

第一讲  等差、等比数列

第一讲 等差、等比数列一、考情分析(1)等差、等比数列的基本运算。

此知识点是高考命题的重点内容,一般不单独命题,常与数列的概念、性质、前n 项和等相结合,多以选择题、填空题的方式进行考查。

(2)等差、等比数列的判定与证明及求法。

等差、等比数列的证明是高考命题的重点和热点,多为解答题的第一问。

一般用定义域法直接证明或通过计算21,a a 求出n a 。

(3)等差、等比数列的性质。

等差、等比数列的性质是高考的必考内容,以小题为主,十分灵活,多为选择题、填空题要主动发现题目的相关性质,使运算简捷。

二、基本概念与性质 1、等差数列(1)定义:d N n d a a n n ,(1*+∈=-为常数)(2)D C D cn d m n a d n a a m n ,()()1(1+=-+=-+=为常数,C,D 不同时为零) (3)B A Bn An d nn na a a n S n n ,(2)1(2)(211+=⋅-+=+=为常数,不同时为零) (4)等差中项)2,(211≥∈+=*+-n N n a a a n n n (5)若q p n m +=+则q p n m a a a a +=+若r q p n m ++=++ 则),,,,,,(*∈++=++N r q p n m a a a a a a r q p n m(6)等差数列的线性组合也是等差数列,即{}{}n n b a ,是等差数列,则{}n n b a 21λλ+也是等差数列(7)等差数列产生的几个特殊等差数列,若{}n a 是等差数列,公差为d ,前n 项和为n S ,则(Ⅰ)t n p t p t p p a a a a )1(2,,,-+++ 也是等差数列,公差为td (Ⅱ) ,,,232k k k k k S S S S S --为等差数列,公差为d k 2 (Ⅲ)ns s s s n ,3,2,1321也是等差数列,公差为2d(8)等差数列几个重要结论 (Ⅰ)0,===+n m m n a n a m a ,则 (Ⅱ))(,,n m S n S m S n m m n +-===+则 (Ⅲ)0,==+n m n m S S S 则(Ⅳ){}n a 和{}n b 为等差数列,且前n 项和为n n T S ,则1212--=m m m m T S b a 2、等比数列 (1)定义q N n q a a nn ,(1*+∈=为非零常数) (2)通项公式:n m n m n n Aq q a aq a ===--1(A 为常数)(3)前n 项和公式:11(1)(1)(1)((1)1n n nna q S a q B q B q q=⎧⎪=-⎨=-≠⎪-⎩为常数)其中 (4)等比中项)2,(112≥∈⋅=*+-n N n a a a n n n(5)若),,,(*∈⋅=⋅+=+N n m q p a a a a q p n m q p n m 则(6)等比数列中,n n n n n S S S S S q 232,,1---≠时,也成等比数列注意:① 11112,,+-+-⋅=n n n n n n a a a a a a 是成等比数列的必要不充分条件② 在等比数列前n 项和时,首项要判断公比q 是否为1时,要分1=q 与1≠q 两种情形讨论(7)设{}n a {}n b 是等比数列,则{}rmt n b a ⋅λ也是等比数列),(*∈N r t (8)等比数列{}n a 的单调性当⎩⎨⎧>>101q a 或⎩⎨⎧<<<1001q a 时{}n a 是增数列当⎩⎨⎧<<>1001q a 或⎩⎨⎧><11q a 时{}n a 是减数列3、等差数列与等比数列的转化(1){}n a 为正项等比数列,则{})1,0(log ≠>c c a n c 为等差数列 (2)若{}n a 是等差数列,则{})1,0(≠>c c c an 为等比数列 (3)若{}n a 既是等差数列又是等比数列{}n a ⇔是非零常数列三、高考题型再现1、(2013广东)在等差数列{}n a 中,已知1083=+a a ,则=+753a a 。

2022高考数学满分讲义:第三章 数列 第1讲 等差数列与等比数列

2022高考数学满分讲义:第三章 数列第1讲 等差数列与等比数列[考情分析] 1.等差、等比数列基本量和性质的考查是高考热点,经常以小题形式出现.2.数列求和及数列的综合问题是高考考查的重点. 考点一 等差数列、等比数列的基本运算 核心提炼等差数列、等比数列的基本公式(n ∈N *) (1)等差数列的通项公式:a n =a 1+(n -1)d ; (2)等比数列的通项公式:a n =a 1·q n -1.(3)等差数列的求和公式:S n =n (a 1+a n )2=na 1+n (n -1)2d ;(4)等比数列的求和公式:S n =⎩⎪⎨⎪⎧a 1(1-q n)1-q =a 1-a n q 1-q ,q ≠1,na 1,q =1.例1 (1)《周髀算经》中有一个问题:从冬至日起,小寒、大寒、立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种这十二个节气的日影长依次成等差数列,若冬至、立春、春分的日影长的和为37.5尺,芒种的日影长为4.5尺,则冬至的日影长为( ) A .15.5尺 B .12.5尺 C .10.5尺 D .9.5尺 答案 A解析 从冬至起,十二个节气的日影长依次记为a 1,a 2,a 3,…,a 12,由题意,有a 1+a 4+a 7=37.5,根据等差数列的性质,得a 4=12.5,而a 12=4.5,设公差为d ,则⎩⎪⎨⎪⎧a 1+3d =12.5,a 1+11d =4.5,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=15.5,d =-1,所以冬至的日影长为15.5尺.(2)已知点(n ,a n )在函数f (x )=2x-1的图象上(n ∈N *).数列{a n }的前n 项和为S n ,设b n =2164n s +,数列{b n }的前n 项和为T n .则T n 的最小值为________. 答案 -30解析 ∵点(n ,a n )在函数f (x )=2x -1的图象上,∴a n =2n -1(n ∈N *),∴{a n }是首项为a 1=1,公比q =2的等比数列,∴S n =1×(1-2n )1-2=2n-1,则b n =264n=2n -12(n ∈N *), ∴{b n }是首项为-10,公差为2的等差数列, ∴T n =-10n +n (n -1)2×2=n 2-11n =⎝⎛⎭⎫n -1122-1214. 又n ∈N *,∴T n 的最小值为T 5=T 6=⎝⎛⎭⎫122-1214=-30. 规律方法 等差数列、等比数列问题的求解策略 (1)抓住基本量,首项a 1、公差d 或公比q .(2)熟悉一些结构特征,如前n 项和为S n =an 2+bn (a ,b 是常数)的形式的数列为等差数列,通项公式为a n =p ·q n -1(p ,q ≠0)的形式的数列为等比数列.(3)由于等比数列的通项公式、前n 项和公式中变量n 在指数位置,所以常用两式相除(即比值的方式)进行相关计算.跟踪演练1 (1)(2020·全国Ⅱ)数列{a n }中,a 1=2,a m +n =a m a n ,若a k +1+a k +2+…+a k +10=215-25,则k 等于( ) A .2 B .3 C .4 D .5 答案 C解析 ∵a 1=2,a m +n =a m a n , 令m =1,则a n +1=a 1a n =2a n ,∴{a n }是以a 1=2为首项,2为公比的等比数列, ∴a n =2×2n -1=2n .又∵a k +1+a k +2+…+a k +10=215-25, ∴2k +1(1-210)1-2=215-25,即2k +1(210-1)=25(210-1), ∴2k +1=25,∴k +1=5,∴k =4.(2)(多选)(2020·威海模拟)等差数列{a n }的前n 项和记为S n ,若a 1>0,S 10=S 20,则( ) A .d <0 B .a 16<0 C .S n ≤S 15D .当且仅当n ≥32时,S n <0 答案 ABC解析 设等差数列{a n }的公差为d ,由S 10=S 20,得10a 1+10×92d =20a 1+20×192d ,化简得a 1=-292d .因为a 1>0,所以d <0,故A 正确;因为a 16=a 1+15d =-292d +15d =12d ,又d <0,所以a 16<0,故B 正确;因为a 15=a 1+14d =-292d +14d =-12d >0,a 16<0,所以S 15最大,即S n ≤S 15,故C 正确;S n =na 1+n (n -1)2d =n (n -30)2d ,若S n <0,又d <0,则n >30,故当且仅当n ≥31时,S n <0,故D 错误.考点二 等差数列、等比数列的性质 核心提炼1.通项性质:若m +n =p +q =2k (m ,n ,p ,q ,k ∈N *),则对于等差数列,有a m +a n =a p +a q =2a k ,对于等比数列有a m a n =a p a q =a 2k . 2.前n 项和的性质:(1)对于等差数列有S m ,S 2m -S m ,S 3m -S 2m ,…成等差数列;对于等比数列有S m ,S 2m -S m ,S 3m -S 2m ,…成等比数列(q =-1且m 为偶数情况除外). (2)对于等差数列,有S 2n -1=(2n -1)a n .例2 (1)已知正项等差数列{a n }的前n 项和为S n (n ∈N *),若a 5+a 7-a 26=0,则S 11的值为( ) A .11 B .12 C .20 D .22 答案 D解析 结合等差数列的性质,可得a 5+a 7=2a 6=a 26, 又该数列为正项数列,可得a 6=2, 所以由S 2n +1=(2n +1)a n +1, 可得S 11=S 2×5+1=11a 6=22.(2)已知函数f (x )=21+x 2(x ∈R ),若等比数列{a n }满足a 1a 2 020=1,则f (a 1)+f (a 2)+f (a 3)+…+f (a 2 020)等于( )A .2 020B .1 010C .2 D.12答案 A解析 ∵a 1a 2 020=1, ∴f (a 1)+f (a 2 020)=21+a 21+21+a 22 020=21+a 21+21+1a 21=21+a 21+2a 211+a 21=2, ∵{a n }为等比数列,则a 1a 2 020=a 2a 2 019=…=a 1 010a 1 011=1, ∴f (a 2)+f (a 2 019)=2,…,f (a 1 010)+f (a 1 011)=2, 即f (a 1)+f (a 2)+f (a 3)+…+f (a 2 020)=2×1 010=2 020. 规律方法 等差、等比数列的性质问题的求解策略(1)抓关系,抓住项与项之间的关系及项的序号之间的关系,从这些特点入手,选择恰当的性质进行求解.(2)用性质,数列是一种特殊的函数,具有函数的一些性质,如单调性、周期性等,可利用函数的性质解题.跟踪演练2 (1)(2020·全国Ⅰ)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 6+a 7+a 8等于( )A .12B .24C .30D .32 答案 D解析 设等比数列{a n }的公比为q , 则q =a 2+a 3+a 4a 1+a 2+a 3=21=2,所以a 6+a 7+a 8=(a 1+a 2+a 3)·q 5=1×25=32.(2)已知正项等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且S 10=10,S 30=130,则S 40等于( ) A .-510 B .400 C .400或-510 D .30或40答案 B解析 ∵正项等比数列{a n }的前n 项和为S n , ∴S 10,S 20-S 10,S 30-S 20,S 40-S 30也成等比数列, ∴10×(130-S 20)=(S 20-10)2, 解得S 20=40或S 20=-30(舍), 故S 40-S 30=270,∴S 40=400.考点三 等差数列、等比数列的探索与证明 核心提炼等差数列 等比数列 定义法 a n +1-a n =d a n +1a n=q (q ≠0) 通项法 a n =a 1+(n -1)d a n =a 1·q n -1 中项法2a n =a n -1+a n +1a 2n =a n -1a n +1证明数列为等差(比)数列一般使用定义法.例3 (2019·全国Ⅱ)已知数列{a n }和{b n }满足a 1=1,b 1=0,4a n +1=3a n -b n +4,4b n +1=3b n -a n -4.(1)证明:{a n +b n }是等比数列,{a n -b n }是等差数列; (2)求{a n }和{b n }的通项公式.(1)证明 由题设得4(a n +1+b n +1)=2(a n +b n ), 即a n +1+b n +1=12(a n +b n ).因为a 1+b 1=1,所以{a n +b n }是首项为1,公比为12的等比数列.由题设得4(a n +1-b n +1)=4(a n -b n )+8, 即a n +1-b n +1=a n -b n +2. 又a 1-b 1=1,所以{a n -b n }是首项为1,公差为2的等差数列. (2)解 由(1)知,a n +b n =12n -1,a n -b n =2n -1.所以a n =12[(a n +b n )+(a n -b n )]=12n +n -12(n ∈N *),b n =12[(a n +b n )-(a n -b n )]=12n -n +12(n ∈N *).易错提醒 a 2n =a n -1a n +1(n ≥2,n ∈N *)是{a n }为等比数列的必要不充分条件,也就是判断一个数列是等比数列时,要注意各项不为0.跟踪演练3 已知数列{a n }满足a 1=1,na n +1=2(n +1)a n .设b n =a n n .(1)求b 1,b 2,b 3;(2)判断数列{b n }是不是等比数列,并说明理由; (3)求{a n }的通项公式.解 (1)由条件可得a n +1=2(n +1)na 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.理由如下: 由条件可得a n +1n +1=2a nn,即b n +1=2b n ,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 n n=2n -1,所以a n =n ·2n -1(n ∈N *).专题强化练一、单项选择题1.在等比数列{a n }中,若a 3=2,a 7=8,则a 5等于( ) A .4 B .-4 C .±4 D .5 答案 A解析 ∵数列{a n }为等比数列,且a 3=2,a 7=8, ∴a 25=a 3·a 7=2×8=16,则a 5=±4, ∵等比数列奇数项的符号相同,∴a 5=4.2.(2020·全国Ⅱ)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S n a n 等于( )A .2n -1B .2-21-n C .2-2n -1 D .21-n -1答案 B解析 方法一 设等比数列{a n }的公比为q , 则q =a 6-a 4a 5-a 3=2412=2.由a 5-a 3=a 1q 4-a 1q 2=12a 1=12得a 1=1. 所以a n =a 1qn -1=2n -1,S n =a 1(1-q n )1-q=2n-1,所以S n a n =2n -12n -1=2-21-n .方法二 设等比数列{a n }的公比为q ,则⎩⎪⎨⎪⎧a 3q 2-a 3=12, ①a 4q 2-a 4=24, ② ②①得a 4a 3=q =2. 将q =2代入①,解得a 3=4. 所以a 1=a 3q2=1,下同方法一.3.已知等差数列{a n }和等比数列{b n }的各项都是正数,且a 1=b 1,a 11=b 11.那么一定有( ) A .a 6≤b 6 B .a 6≥b 6 C .a 12≤b 12 D .a 12≥b 12 答案 B解析 因为等差数列{a n }和等比数列{b n }的各项都是正数,且a 1=b 1,a 11=b 11,所以a 1+a 11=b 1+b 11=2a 6,所以a 6=a 1+a 112=b 1+b 112≥b 1b 11=b 6.当且仅当b 1=b 11时,取等号,此时数列{b n }的公比为1. 4.在数列{a n }中,a 1=2,a n +1n +1=a n n +ln ⎝⎛⎭⎫1+1n ,则a n 等于( ) A .2+n ln n B .2n +(n -1)ln n C .2n +n ln n D .1+n +n ln n答案 C解析 由题意得a n +1n +1-a nn =ln(n +1)-ln n ,n 分别用1,2,3,…,n -1(n ≥2)取代, 累加得a n n -a 11=ln n -ln 1,即a nn =2+ln n ,即a n =2n +n ln n (n ≥2),又a 1=2符合上式,故a n =2n +n ln n .5.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,a 2=2,且对于任意n >1,n ∈N *,满足S n +1+S n -1=2(S n +1),则( )A .a 9=17B .a 10=19C .S 9=81D .S 10=91 答案 D解析 ∵对于任意n >1,n ∈N *,满足S n +1+S n -1=2(S n +1), ∴S n +1-S n =S n -S n -1+2, ∴a n +1-a n =2.∴数列{a n }在n >1,n ∈N *时是等差数列,公差为2, 又a 1=1,a 2=2,a n =2+(n -2)×2=2n -2(n >1,n ∈N *),∴a 9=2×9-2=16,a 10=2×10-2=18,S 9=1+8×2+8×72×2=73,S 10=1+9×2+9×82×2=91.故选D.6.侏罗纪蜘蛛网是一种非常有规律的蜘蛛网,如图是由无数个正方形环绕而成的,且每一个正方形的四个顶点都恰好在它的外边最近一个正方形四条边的三等分点上,设外围第1个正方形的边长是m ,侏罗纪蜘蛛网的长度(蜘蛛网中正方形的周长之和)为S n ,则( )A .S n 无限大B .S n <3(3+5)mC .S n =3(3+5)mD .S n 可以取100m答案 B解析 由题意可得,外围第2个正方形的边长为⎝⎛⎭⎫13m 2+⎝⎛⎭⎫23m 2=53m ; 外围第3个正方形的边长为⎝⎛⎭⎫13×53m 2+⎝⎛⎭⎫23×53m 2=59m ; ……外围第n 个正方形的边长为⎝⎛⎭⎫53n -1m .所以蜘蛛网的长度 S n =4m ⎣⎡⎦⎤1+53+59+…+⎝⎛⎭⎫53n -1 =4m ×1-⎝⎛⎭⎫53n1-53<4m ×11-53=3(3+5)m .故选B. 二、多项选择题7.(2020·厦门模拟)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和,若a 1+3a 5=S 7,则以下结论一定正确的是( ) A .a 4=0 B .S n 的最大值为S 3 C .S 1=S 6 D .|a 3|<|a 5|答案 AC解析 设等差数列{a n }的公差为d ,则a 1+3(a 1+4d )=7a 1+21d ,解得a 1=-3d ,则a n =a 1+(n -1)d =(n -4)d ,所以a 4=0,故A 正确;因为S 6-S 1=5a 4=0,所以S 1=S 6,故C 正确;由于d 的取值情况不清楚,故S 3可能为最大值也可能为最小值,故B 不正确;因为a 3+a 5=2a 4=0,所以a 3=-a 5,即|a 3|=|a 5|,故D 错误.8.已知等比数列{a n }的各项均为正数,公比为q ,且a 1>1,a 6+a 7>a 6a 7+1>2,记{a n }的前n 项积为T n ,则下列选项中正确的是( )A .0<q <1B .a 6>1C .T 12>1D .T 13>1答案 ABC解析 由于等比数列{a n }的各项均为正数,公比为q ,且a 1>1,a 6+a 7>a 6a 7+1>2,所以(a 6-1)(a 7-1)<0,由题意得a 6>1,a 7<1,所以0<q <1,A ,B 正确;因为a 6a 7+1>2,所以a 6a 7>1,T 12=a 1·a 2·…·a 11·a 12=(a 6a 7)6>1,T 13=a 137<1,所以满足T n >1的最大正整数n 的值为12,C 正确,D 错误. 三、填空题9.(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 =n 2-n +2n -1(n ∈N *),则d +q 的值是________. 答案 4解析 由题意知q ≠1,所以S n =(a 1+a 2+…+a n )+(b 1+b 2+…+b n ) =na 1+n (n -1)2d +b 1(1-q n )1-q=d 2n 2+⎝⎛⎭⎫a 1-d 2n +b 11-q -b 1q n1-q =n 2-n +2n -1,所以⎩⎪⎨⎪⎧d2=1,a 1-d 2=-1,b11-q =-1,-b11-q q n=2n,解得d =2,q =2,所以d +q =4.10.(2020·北京市顺义区质检)设S n 为公比q ≠1的等比数列{a n }的前n 项和,且3a 1,2a 2,a 3成等差数列,则q =________,S 4S 2=________.答案 3 10解析 设等比数列的通项公式a n =a 1q n -1,又因为3a 1,2a 2,a 3成等差数列,所以2×2a 2=3a 1+a 3,即4a 1q =3a 1+a 1q 2,解得q =3或q =1(舍),S 4S 2=a 1(1-34)1-3a 1(1-32)1-3=1-341-32=10.11.(2020·潍坊模拟)九连环是我国从古至今广泛流传的一种益智游戏.在某种玩法中,用a n表示解下n (n ≤9,n ∈N *)个圆环所需移动的最少次数,{a n }满足a 1=1,且a n =⎩⎪⎨⎪⎧2a n -1-1(n 为偶数),2a n -1+2(n 为奇数),则解下5个圆环需最少移动________次. 答案 16解析 因为a 5=2a 4+2=2(2a 3-1)+2=4a 3,所以a 5=4a 3=4(2a 2+2)=8a 2+8=8(2a 1-1)+8=16a 1=16, 所以解下5个圆环需最少移动的次数为16.12.已知等比数列{a n }的首项为32,公比为-12,前n 项和为S n ,且对任意的n ∈N *,都有A ≤2S n-1S n ≤B 恒成立,则B -A 的最小值为________. 答案136解析 ∵等比数列{a n }的首项为32,公比为-12,∴S n =32⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫-12n 1+12=1-⎝⎛⎭⎫-12n , 令t =⎝⎛⎭⎫-12n ,则-12≤t ≤14,S n =1-t , ∴34≤S n ≤32, ∴2S n -1S n 的最小值为16,最大值为73,又A ≤2S n -1S n ≤B 对任意n ∈N *恒成立,∴B -A 的最小值为73-16=136.四、解答题13.(2020·聊城模拟)在①a 5=b 3+b 5,②S 3=87,③a 9-a 10=b 1+b 2这三个条件中任选一个,补充在下面问题中,并给出解答.设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,数列{b n }的前n 项和为T n ,________,a 1=b 6,若对于任意n ∈N *都有T n =2b n -1,且S n ≤S k (k 为常数),求正整数k 的值. 解 由T n =2b n -1,n ∈N *得, 当n =1时,b 1=1;当n ≥2时,T n -1=2b n -1-1, 从而b n =2b n -2b n -1,即b n =2b n -1,由此可知,数列{b n }是首项为1,公比为2的等比数列,故b n =2n -1.①当a 5=b 3+b 5时,a 1=32,a 5=20,设数列{a n }的公差为d ,则a 5=a 1+4d ,即20=32+4d ,解得d =-3,所以a n =32-3(n -1)=35-3n ,因为当n ≤11时,a n >0,当n >11时,a n <0,所以当n =11时,S n 取得最大值.因此,正整数k 的值为11.②当S 3=87时,a 1=32,3a 2=87,设数列{a n }的公差为d ,则3(32+d )=87,解得d =-3,所以a n =32-3(n -1)=35-3n ,因为当n ≤11时,a n >0,当n >11时,a n <0,所以当n =11时,S n 取得最大值,因此,正整数k 的值为11.③当a 9-a 10=b 1+b 2时,a 1=32,a 9-a 10=3,设数列{a n }的公差为d ,则-d =3,解得d =-3,所以a n =32-3(n -1)=35-3n ,因为当n ≤11时,a n >0,当n >11时,a n <0,所以当n =11时,S n 取得最大值,因此,正整数k 的值为11.14.已知等比数列{a n }的公比q >1,a 1=2,且a 1,a 2,a 3-8成等差数列,数列{a n b n }的前n项和为(2n -1)·3n +12. (1)分别求出数列{a n }和{b n }的通项公式;(2)设数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 的前n 项和为S n ,任意n ∈N *,S n ≤m 恒成立,求实数m 的最小值. 解 (1)因为a 1=2,且a 1,a 2,a 3-8成等差数列,所以2a 2=a 1+a 3-8,即2a 1q =a 1+a 1q 2-8,所以q 2-2q -3=0,所以q =3或q =-1,又q >1,所以q =3,所以a n =2·3n -1(n ∈N *).因为a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n =(2n -1)·3n +12, 所以a 1b 1+a 2b 2+…+a n -1b n -1=(2n -3)·3n -1+12(n ≥2),两式相减,得a n b n =2n ·3n -1(n ≥2), 因为a n =2·3n -1,所以b n =n (n ≥2), 当n =1时,由a 1b 1=2及a 1=2,得b 1=1(符合上式), 所以b n =n (n ∈N *).(2)因为数列{a n }是首项为2,公比为3的等比数列,所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是首项为12,公比为13的等比数列, 所以S n =12⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫13n 1-13=34⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫13n <34. 因为任意n ∈N *,S n ≤m 恒成立,所以m ≥34,即实数m 的最小值为34.。

等差等比数列知识点梳理及经典例题

A 、等差数列知识点及经典例题 一、数列由n a 与n S 的关系求n a由n S 求n a 时,要分n=1和n ≥2两种情况讨论,然后验证两种情况可否用统一的解析式表示,若不能,则用分段函数的形式表示为11(1)(2)n nn S n a S S n -=⎧=⎨-≥⎩。

〖例〗根据下列条件,确定数列{}n a 的通项公式。

分析:(1)可用构造等比数列法求解; (2)可转化后利用累乘法求解;(3)将无理问题有理化,而后利用n a 与n S 的关系求解。

解答:(1)(2)……累乘可得,故(3)二、等差数列及其前n 项和 (一)等差数列的判定1、等差数列的判定通常有两种方法:第一种是利用定义,1()(2)n n a a d n --=≥常数,第二种是利用等差中项,即112(2)n n n a a a n +-=+≥。

2、解选择题、填空题时,亦可用通项或前n 项和直接判断。

(1)通项法:若数列{n a }的通项公式为n 的一次函数,即n a =An+B,则{n a }是等差数列;(2)前n 项和法:若数列{n a }的前n 项和n S 是2n S An Bn =+的形式(A ,B 是常数),则{n a }是等差数列。

注:若判断一个数列不是等差数列,则只需说明任意连续三项不是等差数列即可。

〖例〗已知数列{n a }的前n 项和为n S ,且满足111120(2),2n n n n S S S S n a ---+=≥= (1)求证:{1nS }是等差数列; (2)求n a 的表达式。

分析:(1)1120n n n n S S S S ---+=→1n S 与11n S -的关系→结论; (2)由1nS 的关系式→n S 的关系式→n a 解答:(1)等式两边同除以1n n S S -得11n S --1n S +2=0,即1n S -11n S -=2(n ≥2).∴{1n S }是以11S =11a =2为首项,以2为公差的等差数列。

第1讲等差数列与等比数列

第1讲等差数列与等比数列高考真题体验1. (2015课标全国I 改编)已知{a n }是公差为1的等差数列,S n 为{a n }的前n 项和,若 & = 4S 4,贝y a10= _________ .2. (2015安徽)已知数列{a n }是递增的等比数列,a 1 + 84= 9,a 2a 3 = 8,则数列{a .}的前n 项 和等于 __________ .13. ( 15年新课标2文科)已知等比数列{an }满足a 1蔦,a*4®-1),则a2 =4. (2013江西)某住宅小区计划植树不少于 100棵,若第一天植2棵,以后每天植树的棵数 是前一天的2倍,则需要的最少天数n (n€ N *)等于 _______ .5. 设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若S m -1=— 2,S m = 0, S m +1= 3,贝U m=6. 等差数列{a n }的前n 项和为S n ,已知S 10 = 0, %= 25,则nS n 的最小值为__ 考《考向分折 1. 等差、等比数列基本量和性质的考查是高考热点,经常以小题形式出现与函数、不等式的综合问题是高考考查的重点,考查分析问题、解决问题的综合能力热点一 等差数列、等比数列的运算1•通项公式:等差数列:a n = a 1 + (n — 1)d;等比数列:a n = a 1 q n —12. 求和公式 1 一 , a1(1 — q n\ a 1 — agd ;(函数)等比数列:S n = —1—1 q (qM 1). I 一 q I 一 qa m + an = ap +a q ;在等比数列中 am a n = ap a q .S n .若a 1=— 11, 34+ 36=— 6,则当S n 取最小值时,n ⑵已知等比数列{a n }公比为q,其前n 项和为S n ,若S 3, S 9, S 6成等差数列,则q 3= 思维升华 在进行等差(比)数列项与和的运算时,若条件和结论间的联系不明显,则均可化 成关于a i 和d (q )的方程组求解,但要注意消元法及整体计算,以减少计算量.跟踪演练1 (1)(2015浙江)已知{a n }是等差数列,公差d 不为零.若a 2, a 3, £7成等比数列, 且 2a 1 + a 2= 1,贝y a 1 = ________ , d = ________.瞄准高专•2.数列求和及数列等差数列:S n = ^a1+ a n= na 1 +3.性质:若m+n = p+ q ,在等差数列中 例1 (1)设等差数列{a n }的前n 项和⑵已知数列{a n }是各项均为正数的等比数列,a i + a2 = 1, a3 + a4 = 2,则a 2 011 + 32 012 + a 2 013 + 32 014iog 2----------------- 3 ----------热点二 等差数列、等比数列的判定与证明数列{a n }是等差数列或等比数列的证明方法 (1)证明数列{ a n }是等差数列的两种基本方法: ①利用定义,证明a n +1— a n (n € N )为一常数;②利用中项性质,即证明2a n = a n -1 + a n +1(n>2).⑵证明{a n }是等比数列的两种基本方法:①利用定义,证明 空+n€ N )为一常数;②利用等比中项,即证明a 2=為-1a n +1(n > 2).a n 例 2.数列{a n }满足 a 1= 1, na n +1 = (n + 1)a n + n(n+ 1), n€ N . (1)证明:数列 丹j 是等差数列;(1)设b n = a n +1— a n ,证明:{b n }是等差数列; ⑵求{a n }的通项公式.热点三 等差数列、等比数列的综合问题例3已知数列{a n }是首项为2的等差数列,其前n 项和S n 满足4S n = a n • a n + i .数列{b n }是以⑵ 设b n = 3n• {O n ,求数列{b n }的前n 项和S n .跟踪演练1。

人教版高中数学选择性必修2第四章《数列》PPT课件


三、等差、等比数列的性质及应用
1.等差、等比数列的性质主要涉及数列的单调性、最值及其前n项和的 性质,利用性质求数列中某一项等.试题充分体现“小”“巧”“活” 的特点,题型多以选择题和填空题的形式出现,难度为中低档. 2.借助等差、等比数列的性质及应用,提升逻辑推理、数学运算等核心 素养.
例3 (1)已知{an}为等差数列,a1+a3+a5=105,a2+a4+a6=99,以Sn
2 由SS奇偶+∶SS偶奇==6114∶0,9, 解得 S 奇=288,S 偶=352.
因此 d=S偶-8 S奇=684=8,aa98=SS偶奇=191.
(2)在等差数列{an}中,3(a3+a5)+2(a7+a10+a13)=24,则该数列的前 13项和为
A.13
√B.26
C.52
D.156
解析 3(a3+a5)+2(a7+a10+a13)=24, ∴6a4+6a10=24,∴a4+a10=4,
(2)求 f 12,并说明 f 12<2.
解 由(1)知f(x)=x+2x2+…+nxn,
所以 f 12=12+2×212+3×213+…+n×21n,

1 2
f
12=212+2×213+3×214+…+(n-1)21n+n×2n1+1,

由①-②得12 f 12=12+212+…+21n-n×2n1+1=1-21n-2nn+1,
与奇数项和之比为 11∶9,则公差 d,aa98的值分别是
A.8,190
B.9,190
C.9,191
√D.8,191
解析 设S奇=a1+a3+…+a15,S偶=a2+a4+…+a16, 则有S偶-S奇=(a2-a1)+(a4-a3)+…+(a16-a15)=8d,
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§3.2等差数列与等比数列的基本运算(一)
【复习目标】
1.掌握等差、等比数列的定义及通项公式。

会由定义判定一个数列是否为等差、等比数列。

2.掌握等差、等比数列的前n项和n S公式,并会运用公式和解方程技能处理五个基本量关系。

3.掌握等差中项、等比中项的定义,并会利用其性质解决一些简单数列问题。

【重点难点】
处理掌握等差、等比数列的五个基本量关系
【课前预习】
1.等差数列的定义的数学表达式是 .等比数列的定义的数学表达式是 .
2.已知等差数列{}
n
a中,
1
3
d=-
,78
a=,则
1
a=。

3.已知等比数列{}
n
a中,
2
18
a=,
4
8
a=,则q= 。

4.在数列{}
n
a中,若
1
5
n n
a a
+
=+(*
n N
∈),1a=2,58
n
a=-,则n=。

5.等差数列{}
n
a的公差为d,前n项和为
n
S,若
5
a=10,
3
S=3,则
1
a= ,
d= 。

6.等比数列{}
n
a中,若
1
a=1,n a=512
-,前n项和n S=341
-,则公比q= ,项数
n= 。

【典型例题】
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例2 在公差不为零的等差数列{}
n
a中,
1
a,
2
a为方程2
34
x a x a
-+=的根,求通项公
式n a.
例3 有四个数,前三个数成等比数列,后三个成等差数列,首末两项的和为21,中间两项的和为18,求这四个数。

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例4(1)等差数列{}
n
a中,若
34567
50
a a a a a
++++=,求
258
a a a
++的值;
(2)等比数列{}
n
a中,各项都是正数,且
61035
41
a a a a
⋅+⋅=,
48
4
a a⋅=,求
48
a a
+
例5 在四个正数中,前三个成等差数列,其和为48,后三个成等比数列,最后一个数为25,求这四个数。

【巩固练习】
1.一个三角形的三内角既成等差数列,又成等比数列,则三内角的公差为。

2.设2a=3,2b=6,2c=12,则数列a,b,c ()
A.是等差但不是等比数列
B.是等比但不是等差数列
C.既是等差又是等比数列
D.既不是等差数列又不是等比数列
3.在等比数列{a
n }中,a
1
+a
2
+a
3
+a
4
+a
5
=31,a
2
+a
3
+a
4
+a
5
+a
6
=62,则此数列的通项公式a
n
是 .
【本课小结】
【课后作业】
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1.在等差数列中,69121520a a a a +++=,求20S .
2.在1与100之间能被7整除的数有多少个?并求它们的和。

3.一个等差数列共有21n +项,它的奇数项和为96,偶数项和为80,求其中间项及项
数。

4. 在数列{a n }中,a n =lg
1235
+n ,证明该数列是等差数列。

5. 设数列{a n }是公差不为0的等差数列,正项数列{b n }是等比数列,且a 1=b 1,a 3=b 3,a 7=b 5.
若a 15=b m ,求m.
6. 有四个数,其中前三个数成等差数列,后三个数成等比数列,并且第一个数与第四
个数的和是16,第二个数与第三个数的和是12,求这四个数。

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