【名师导学】数学(江苏理,提高版)大一轮复习练习:7.6数列的综合应用(含答案解析)

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高考数学一轮总复习课件:数列的综合应用

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又因为an≤15,所以6×1.2n-1≤15, 所以n-1≤5,所以n≤6. 所以an=611×,1n.2=n-11,,2≤n≤6,
15,n≥7.
(2)由(1)得,2021年全年的投资额是(1)中数列{an}的前12项 和,所以S12=a1+(a2+…+a6)+(a7+…+a12)=11+6×(1.2+… +1.25)+6×15=101+6×1.2×(1.21-.251-1)≈154.64(万元).
(1)证明:an+2-an=λ; (2)是否存在λ,使得{an}为等差数列?并说明理由. 【思路】 (1)已知数列{an}的前n项和Sn与相邻两项an,an+1间 的递推关系式anan+1=λSn-1,要证an+2-an=λ,故考虑利用an+1= Sn+1-Sn消去Sn进行证明. (2)若{an}为等差数列,则有2a2=a1+a3,故可由此求出λ,进 而由an+2-an=4验证{an}是否为等差数列即可.
【解析】 (1)证明:由已知,得bn=2an>0. 当n≥1时,bbn+n 1=2an+1-an=2d. 所以数列{bn}是首项为2a1,公比为2d的等比数列. (2)函数f(x)=2x在(a2,b2)处的切线方程为y-2a2=(2a2ln2)(x -a2),它在x轴上的截距为a2-ln12. 由题意,a2-ln12=2-ln12,解得a2=2. 所以d=a2-a1=1,所以an=n,bn=2n,anbn2=n·4n.
比数列.所以an+1=45+-25190n.
(3)因为an+1>60%,即
4 5

-25
9 10
n
>
3 5
,则
9 10
n
<
1 2
,所以
n(lg9-1)<-lg2,n>1-lg22lg3≈6.572 1.

高考数学一轮复习《数列的综合运用》练习题(含答案)

高考数学一轮复习《数列的综合运用》练习题(含答案)

高考数学一轮复习《数列的综合运用》练习题(含答案)一、单选题1.某银行设立了教育助学低息贷款,其中规定一年期以上贷款月均等额还本付息(利息按月以复利计算).如果小新同学贷款10000元,一年还清,假设月利率为0.25%,那么小新同学每月应还的钱约为( )(1.002512≈1.03) A .833B .858C .883D .9022.某企业在今年年初贷款a 万元,年利率为γ,从今年年末开始每年偿还一定金额,预计五年内还清,则每年应偿还( ) A .()()5111a γγ++-万元 B .()()55111a γγγ++-万元C .()()54111a γγγ++-万元 D .()51a γγ+万元3.一种预防新冠病毒的疫苗计划投产两月后,使成本降64%,那么平均每月应降低成本( ) A .20%B .32%C .40%D .50%4.今年元旦,市民小王向朋友小李借款100万元用于购房,双方约定年利率为5%,按复利计算(即本年利息计入次年本金生息),借款分三次等额归还,从明年的元旦开始,连续三年都是在元旦还款,则每次的还款额约是( )万元.(四舍五入,精确到整数) (参考数据:()21.05 1.1025=,()31.05 1.1576=,()41.05 1.2155=) A .36B .37C .38D .395.随着新一轮科技革命和产业变革持续推进,以数字化、网络化、智能化以及融合化为主要特征的新型基础设施建设越来越受到关注.5G 基站建设就是“新基建”的众多工程之一,截至2020年底,我国已累计开通5G 基站超70万个,未来将进一步完善基础网络体系,稳步推进5G 网络建设,实现主要城区及部分重点乡镇5G 网络覆盖.2021年1月计划新建设5万个5G 基站,以后每个月比上一个月多建设1万个,预计我国累计开通500万个5G 基站时要到( ) A .2022年12月B .2023年2月C .2023年4月D .2023年6月6.我们知道,偿还银行贷款时,“等额本金还款法”是一种很常见的还款方式,其本质是将本金平均分配到每一期进行偿还,每一期的还款金额由两部分组成,一部分为每期本金,即贷款本金除以还款期数,另一部分是利息,即贷款本金与已还本金总额的差乘以利率.自主创业的大学生张华向银行贷款的本金为48万元,张华跟银行约定,按照等额本金还款法,每个月还一次款,20年还清,贷款月利率为0.4%,设张华第n 个月的还款金额为n a 元,则n a =( )A .2192B .39128n -C .39208n -D .39288n -7.高阶等差数列是数列逐项差数之差或高次差相等的数列,中国古代许多著名的数学家对推导高阶等差数列的求和公式很感兴趣,创造并发展了名为“垛积术”的算法,展现了聪明才智.如南宋数学家杨辉在《详解九章算法.商功》一书中记载的三角垛、方垛、刍甍垛等的求和都与高阶等差数列有关.如图是一个三角垛,最顶层有1个小球,第二层有3个,第三层有6个,第四层有10个,则第30层小球的个数为( )A .464B .465C .466D .4958.某单位用分期付款方式为职工购买40套住房,总房价1150万元.约定:2021年7月1日先付款150万元,以后每月1日都交付50万元,并加付此前欠款利息,月利率1%,当付清全部房款时,各次付款的总和为( ) A .1205万元B .1255万元C .1305万元D .1360万元9.小李在2022年1月1日采用分期付款的方式贷款购买一台价值a 元的家电,在购买1个月后的2月1日第一次还款,且以后每月的1日等额还款一次,一年内还清全部贷款(2022年12月1日最后一次还款),月利率为r .按复利计算,则小李每个月应还( ) A .()()1111111ar r r ++-元 B .()()1212111ar r r ++-元C .()11111a r +元D .()12111a r +元10.在流行病学中,基本传染数0R 是指在没有外力介入,同时所有人都没有免疫力的情况下,一个感染者平均传染的人数.0R 一般由疾病的感染周期、感染者与其他人的接触频率、每次接触过程中传染的概率决定.对于0R 1>,而且死亡率较高的传染病,一般要隔离感染者,以控制传染源,切断传播途径.假设某种传染病的基本传染数0R 3=,平均感染周期为7天(初始感染者传染0R 个人为第一轮传染,经过一个周期后这0R 个人每人再传染0R 个人为第二轮传染……)那么感染人数由1个初始感染者增加到1000人大约需要的天数为(参考数据:63729=,541024=)( ) A .35B .42C .49D .5611.为了更好地解决就业问题,国家在2020年提出了“地摊经济”为响应国家号召,有不少地区出台了相关政策去鼓励“地摊经济”.老王2020年6月1日向银行借了免息贷款10000元,用于进货.因质优价廉,供不应求,据测算:每月获得的利润是该月初投入资金的20%,每月底扣除生活费1000元,余款作为资金全部用于下月再进货,如此继续,预计到2021年5月底该摊主的年所得收入为( )(取()111.27.5=,()121.29=) A .32500元B .40000元C .42500元D .50000元12.某病毒研究所为了更好地研究“新冠”病毒,计划改建十个实验室,每个实验室的改建费用分为装修费和设备费,每个实验室的装修费都一样,设备费从第一到第十实验室依次构成等比数列,已知第五实验室比第二实验室的改建费用高28万元,第七实验室比第四实验室的改建费用高112万元,并要求每个实验室改建费用不能超过1100万元.则该研究所改建这十个实验室投入的总费用最多需要( ) A .2806万元B .2906万元C .3106万元D .3206万元二、填空题13.小李向银行贷款14760元,并与银行约定:每年还一次款,分4次还清所有的欠款,且每年还款的钱数都相等,贷款的年利率为0.25,则小李每年所要还款的钱数是___________元.14.从2017年到2020年期间,某人每年6月1日都到银行存入1万元的一年定期储蓄.若年利率为20%保持不变,且每年到期的存款本息均自动转为新的一年定期储蓄,到2020年6月1日,该人去银行不再存款,而是将所有存款的本息全部取回,则取回的金额为_______万元.15.银行一年定期储蓄存款年息为r ,三年定期储蓄存款年息为q ,银行为吸收长期资金,鼓励储户存三年定期的存款,那么q 的值应略大于______.16.今年“五一”期间,北京十家重点公园举行免费游园活动,北海公园免费开放一天,早晨6时30分有2人进入公园,接下来的第一个30分钟内有4人进去1人出来,第二个30分钟内有8人进去2人出来,第三个30分钟内有16人进去3人出来,第四个30分钟内有32人进去4人出来…,按照这种规律进行下去,到上午11时30分公园内的人数是____.三、解答题17.一杯100℃的开水放在室温25℃的房间里,1分钟后水温降到85℃,假设每分钟水温变化量和水温与室温之差成正比. (1)求()*n n N ∈分钟后的水温n t ;(2)当水温在40℃到55℃之间时(包括40℃和55℃),为最适合饮用的温度,则在水烧开后哪个时间段饮用最佳.(参考数据:lg 20.3≈)18.某优秀大学生毕业团队响应国家号召,毕业后自主创业,通过银行贷款等方式筹措资金,投资72万元生产并经营共享单车,第一年维护费用为12万元,以后每年都增加4万元,每年收入租金50万元.(1)若扣除投资和维护费用,则从第几年开始获取纯利润?(2)若年平均获利最大时,该团队计划投资其它项目,问应在第几年转投其它项目?19.去年某地产生的生活垃圾为20万吨,其中14万吨垃圾以填埋方式处理,6万吨垃圾以环保方式处理.预计每年生活垃圾的总量递增5%,同时,通过环保方式处理的垃圾量每年增加1.5万吨.记从今年起每年生活垃圾的总量(单位:万吨)构成数列{}n a ,每年以环保方式处理的垃圾量(单位:万吨)构成数列{}n b . (1)求数列{}n a 和数列{}n b 的通项公式;(2)为了确定处理生活垃圾的预算,请求出从今年起n 年内通过填埋方式处理的垃圾总量的计算公式,并计算从今年起5年内通过填埋方式处理的垃圾总量(精确到0.1万吨).(参考数据41.05 1.215≈,51.05 1.276≈,61.05 1.340≈)20.2020年是充满挑战的一年,但同时也是充满机遇、蓄势待发的一年.突如其来的疫情给世界带来了巨大的冲击与改变,也在客观上使得人们更加重视科技的力量和潜能.某公司一下属企业从事某种高科技产品的生产.假设该企业第一年年初有资金5000万元,并将其全部投入生产,到当年年底资金增长了50%,预计以后每年资金年增长率与第一年相同.公司要求企业从第一年开始,每年年底上缴资金(2500)t t ≤万元,并将剩余资金全部投入下一年生产.设第n 年年底企业上缴资金后的剩余资金为n a 万元. (1)写出1n a +与n a 的关系式,并判断{}2n a t -是否为等比数列;(2)若企业每年年底上缴资金1500t =,第*()m m N ∈年年底企业的剩余资金超过21000万元,求m 的最小值.21.流行性感冒是由流感病毒引起的急性呼吸道传染病.某市去年11月份曾发生流感,据统计,11月1日该市的新感染者有30人,以后每天的新感染者比前一天的新感染者增加50人.由于该市医疗部门采取措施,使该种病毒的传播得到控制,从11月()*1929,k k k +≤≤∈N 日起每天的新感染者比前一天的新感染者减少20人. (1)若9k =,求11月1日至11月10日新感染者总人数;(2)若到11月30日止,该市在这30天内的新感染者总人数为11940人,问11月几日,该市新感染者人数最多?并求这一天的新感染者人数.22.教育储蓄是指个人按国家有关规定在指定银行开户、存入规定数额资金、用于教育目的的专项储蓄,是一种专门为学生支付非义务教育所需教育金的专项储蓄,储蓄存款享受免征利息税的政策.若你的父母在你12岁生日当天向你的银行教育储蓄账户存入1000元,并且每年在你生日当天存入1000元,连续存6年,在你十八岁生日当天一次性取出,假设教育储蓄存款的年利率为10%.(1)在你十八岁生日当天时,一次性取出的金额总数为多少?(参考数据:71.1 1.95≈) (2)当你取出存款后,你就有了第一笔启动资金,你可以用你的这笔资金做理财投资.如果现在有三种投资理财的方案: ①方案一:每天回报40元;②方案二:第一天回报10元,以后每天比前一天多回报10元; ③方案三:第一天回报0.4元,以后每天的回报比前一天翻一番. 你会选择哪种方案?请说明你的理由.23.已知数集{}()1212,,1,2n n A a a a a a a n =≤<<≥具有性质P ;对任意的(),1i j i j n ≤≤≤,i j a a 与j ia a 两数中至少有一个属于A .(Ⅰ)分别判断数集{}1,3,4与{}1,2,3,6是否具有性质P ,并说明理由; (Ⅱ)证明:11a =,且1211112nn na a a a a a a ---+++=+++; (Ⅲ)证明:当5n =时,成等比数列。

高考数学(苏教版文)一轮配套学案:数列的综合应用

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第5讲数列的综合应用知识梳理1.等差数列和等比数列的综合等差数列中最基本的量是其首项a1和公差d,等比数列中最基本的量是其首项a1和公比q,在等差数列和等比数列的综合问题中就是根据已知的条件建立方程组求解出这两个数列的基本量解决问题的.2.数列和函数、不等式的综合(1)等差数列的通项公式和前n项和公式是(在公差d≠0的情况下)关于n的一次和二次函数.(2)等比数列的通项公式和前n项和公式在公比q≠1的情况下是公比q的指数函数模型.(3)数列常与不等式结合,如比较大小、不等式恒成立、求参数范围等,需熟练应用不等式知识解决数列中的相关问题.3.数列的应用题(1)等差模型:如果增加(或减少)的量是一个固定量时,该模型是等差模型,增加(或减少)的量就是公差.(2)等比模型:如果后一个量与前一个量的比是一个固定的数时,该模型是等比模型,这个固定的数就是公比.(3)递推数列模型:如果题目中给出的前后两项之间的关系不固定,随项的变化而变化时,应考虑是a n与a n+1的递推关系,还是S n与S n+1之间的递推关系.辨析感悟1.等差数列与等比数列的综合问题(1)在等差数列{a n}中,首项a1公差d、前n项和S n、通项a n、项数n,这五个元素中只要已知其中的三个,就一定能够求出另外两个.(√)(2)在等比数列{a n}中,首项a1、公比q、前n项和S n、通项a n、项数n,这五个元素中只要已知其中的三个,就一定能够求出另外两个.(√)(3)一个细胞由1个分裂为2个,则经过5次分裂后的细胞总数为63.(×)2.增长率与存贷款利息问题(4)某厂生产总值月平均增长率为q ,则年平均增长率为12q .(×)(5)采用单利计息与复利计息的利息都一样.(×)[感悟·提升]1.一个区别 “单利计息”与“复利计息”单利计息属于等差数列模型,复利计息属于等比数列模型.复利也就是通常说的“利滚利”.计算本利和的公式是本利和=本金×(1+利率)存期,如(5).2.一个防范 数列的实际应用问题,要学会建模,对应哪一类数列,进而求解,如(3)、(4).考点一 等差、等比数列的综合问题【例1】 (2013·新课标全国Ⅱ卷)已知等差数列{a n }的公差不为零,a 1=25,且a 1,a 11,a 13成等比数列.(1)求{a n }的通项公式;(2)求a 1+a 4+a 7+…+a 3n -2.解 (1)设{a n }的公差为d .由题意得,a 211=a 1a 13,即(a 1+10d )2=a 1(a 1+12d ).于是d (2a 1+25d )=0.又a 1=25,所以d =-2或0(舍去).故a n =-2n +27.(2)令S n =a 1+a 4+a 7+…+a 3n -2.由(1)知a 3n -2=-6n +31,故{a 3n -2}是首项为25,公差为-6的等差数列.从而S n =n 2(a 1+a 3n -2)=n 2(-6n +56)=-3n 2+28n .规律方法 对等差、等比数列的综合问题的分析,应重点分析等差、等比数列的通项及前n 项和;分析等差、等比数列项之间的关系.往往用到转化与化归的思想方法.【训练1】 (2014·盐城模拟)已知数列{a n }是公差为2的等差数列,它的前n 项和为S n ,且a 1+1,a 3+1,a 7+1成等比数列.(1)求{a n }的通项公式;(2)求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 的前n 项和T n . 解 (1)由题意,得a 3+1=a 1+5,a 7+1=a 1+13,所以由(a 3+1)2=(a 1+1)·(a 7+1)得(a 1+5)2=(a 1+1)·(a 1+13)解得a 1=3,所以a n =3+2(n -1),即a n =2n +1.(2)由(1)知a n =2n +1,则S n =n (n +2),1S n =12⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +2, T n =12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-13+12-14+13-15+…+1n -1n +2 =12⎝ ⎛⎭⎪⎫1+12-1n +1-1n +2 =34-2n +32(n +1)(n +2). 考点二 数列在实际问题中的应用【例2】 (2012·湖南卷)某公司一下属企业从事某种高科技产品的生产.该企业第一年年初有资金2 000万元,将其投入生产,到当年年底资金增长了50%.预计以后每年资金年增长率与第一年的相同.公司要求企业从第一年开始,每年年底上缴资金d 万元,并将剩余资金全部投入下一年生产.设第n 年年底企业上缴资金后的剩余资金为a n 万元.(1)用d 表示a 1,a 2,并写出a n +1与a n 的关系式;(2)若公司希望经过m (m ≥3)年使企业的剩余资金为4 000万元,试确定企业每年上缴资金d 的值(用m 表示).解 (1)由题意,得a 1=2 000(1+50%)-d =3 000-d ,a 2=a 1(1+50%)-d =32a 1-d =4 500-52d ,a n +1=a n (1+50%)-d =32a n -d .(2)由(1),得a n =32a n -1-d=32⎝ ⎛⎭⎪⎫32a n -2-d -d =⎝ ⎛⎭⎪⎫322a n -2-32d -d …=⎝ ⎛⎭⎪⎫32n -1a 1-d ⎣⎢⎡⎦⎥⎤1+32+⎝ ⎛⎭⎪⎫322+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫32n -2. 整理,得a n =⎝ ⎛⎭⎪⎫32n -1(3 000-d )-2d ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫32n -1-1 =⎝ ⎛⎭⎪⎫32n -1(3 000-3d )+2d . 由题意,得a m =4 000,即⎝ ⎛⎭⎪⎫32m -1(3 000-3d )+2d =4 000. 解得d =⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫32m -2×1 000⎝ ⎛⎭⎪⎫32m -1=1 000(3m -2m +1)3m -2m . 故该企业每年上缴资金d 的值为1 000(3m -2m +1)3m -2m时,经过m (m ≥3)年企业的剩余资金为4 000万元.规律方法 用数列知识解相关的实际问题,关键是列出相关信息,合理建立数学模型——数列模型,判断是等差数列还是等比数列模型;求解时,要明确目标,即搞清是求和、求通项、还是解递推关系问题,所求结论对应的是解方程问题、解不等式问题、还是最值问题,然后经过数学推理与计算得出的结果,放回到实际问题中进行检验,最终得出结论.【训练2】 “十一”期间,北京十家重点公园将举行免费游园活动,北海公园免费开放一天,早晨6时30分有2人进入公园,接下来的第一个30分钟内有4人进去1人出来,第二个30分钟内有8人进去2人出来,第三个30分钟内有16人进去3人出来,第四个30分钟内有32人进去4人出来……按照这种规律进行下去,到上午11时30分公园内的人数是________.解析 由题意,可知从早晨6时30分开始,接下来的每个30分钟内进入的人数构成以4为首项,2为公比的等比数列,出来的人数构造以1为首项,1为公差的等差数列,记第n 个30分钟内进入公园的人数为a n ,第n 个30分钟内出来的人数为b n ,则a n =4×2n -1,b n =n ,则上午11时30分公园内的人数为S =2+4(1-210)1-2-10(1+10)2=4 039. 答案 4 039考点三 数列与函数、不等式的综合应用【例3】 (2013·安徽卷)设数列{a n }满足a 1=2,a 2+a 4=8,且对任意n ∈N *,函数f (x )=(a n -a n +1+a n +2)x +a n +1cos x -a n +2sin x 满足f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=0. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)若b n =2⎝ ⎛⎭⎪⎫a n +12a n ,求数列{b n }的前n 项和S n . 审题路线 (1)求f ′(x )⇒由f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=0得a n 、a n +1、a n +2的关系式⇒可推出数列{a n }为等差数列⇒根据条件求公差d ⇒得出通项a n .(2)由(1)知b n ⇒分组求和⇒得出结论S n .解 (1)由题设可得,对任意n ∈N *,f ′(x )=a n -a n +1+a n +2-a n +1sin x -a n +2cos x . f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=a n -a n +1+a n +2-a n +1=0, 即a n +1-a n =a n +2-a n +1,故{a n }为等差数列.由a 1=2,a 2+a 4=8,解得d =1,所以a n =2+1·(n -1)=n +1.(2)由b n =2⎝ ⎛⎭⎪⎫a n +12a n =2⎝ ⎛⎭⎪⎫n +1+12n +1=2n +12n +2, 知S n =b 1+b 2+…+b n =2n +2·n (n +1)2+12⎣⎢⎡⎦⎥⎤1-⎝ ⎛⎭⎪⎫12n 1-12=n 2+3n +1-12n .规律方法 解决数列与函数、不等式的综合问题的关键是从题设中提炼出数列的基本条件,综合函数与不等式的知识求解;数列是特殊的函数,以数列为背景的不等式证明问题及以函数为背景的数列的综合问题体现了在知识交汇点上命题的特点.【训练3】 (2014·浙江五校联考)已知正项数列{a n }的首项a 1=1,前n 项和S n 满足a n =S n +S n -1(n ≥2). (1)求证:{S n }为等差数列,并求数列{a n }的通项公式;(2)记数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫1a n a n +1的前n 项和为T n ,若对任意的n ∈N *,不等式4T n <a 2-a 恒成立,求实数a 的取值范围.解 (1)因为a n =S n +S n -1,所以S n -S n -1=S n +S n -1,即S n -S n -1=1,所以数列{S n }是首项为1,公差为1的等差数列,得S n =n , 所以a n =S n +S n -1=n +(n -1)=2n -1(n ≥2),当n =1时,a 1=1也适合,所以a n =2n -1.(2)因为1a n a n +1=1(2n -1)(2n +1)=12⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1, 所以,T n =12⎝⎛⎭⎪⎫1-13+13-15 +…+12n -1-12n +1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n +1.∴T n <12, 要使不等式4T n <a 2-a 恒成立,只需2≤a 2-a 恒成立,解得a ≤-1或a ≥2, 故实数a 的取值范围是(-∞,-1]∪[2,+∞).1.用好等差数列和等比数列的性质可以降低运算量,减少差错.2.理解等差数列、等比数列定义、基本量的含义和应用,体会两者解题中的区别.3.注意数列与函数、方程、三角、不等式等知识的融合,了解其中蕴含的数学思想.4.在现实生活中,人口的增长、产量的增加、成本的降低、存贷款利息的计算、分期付款问题等,都可以利用数列来解决,因此要会在实际问题中抽象出数学模型,并用它解决实际问题.创新突破5——数列中的新定义问题【典例】 (2012·湖北卷改编)定义在(-∞,0)∪(0,+∞)上的函数f (x ),如果对于任意给定的等比数列{a n },{f (a n )}仍是等比数列,则称f (x )为“保等比数列函数”.现有定义在(-∞,0)∪(0,+∞)上的如下函数;①f (x )=x 2;②f (x )=2x ;③f (x )=|x |;④f (x )=ln |x |.则其中是“保等比数列函数”的f (x )的序号为________.突破1:采用特殊化思想,选定a n 是关键.突破2:逐一验证.解析 利用特殊化思想,选a n =2n 判定.不妨令a n =2n .①因为f (x )=x 2,所以f (a n )=4n .显然{f (2n )}是首项为4,公比为4的等比数列. ②因为f (x )=2x ,所以f (a 1)=f (2)=22,f (a 2)=f (4)=24,f (a 3)=f (8)=28,所以f (a 2)f (a 1)=2422=4≠f (a 3)f (a 2)=2824=16, 所以{f (a n )}不是等比数列.③因为f (x )=|x |,所以f (a n )=2n =(2)n .显然{f (a n )}是首项为2,公比为2的等比数列.④因为f (x )=ln|x |,所以f (a n )=ln 2n =n ln 2.显然{f (a n )}是首项为ln 2,公差为ln 2的等差数列.答案 ①③[反思感悟] (1)本题解题的关键是抓住新定义中“对任意给定的等比数列{a n }”这一条件将问题特殊化,即取特殊的等比数列a n =2n ,可将问题迎刃而解.(2)对于这类问题,我们首先应弄清问题的本质,然后根据等差数列、等比数列的性质以及解决数列问题时常用的方法即可解决.【自主体验】1.设S n 为数列{a n }的前n 项和,若S 2n S n(n ∈N *)是非零常数,则称该数列为“和等比数列”;若数列{c n }是首项为2,公差为d (d ≠0)的等差数列,且数列{c n }是“和等比数列”,则d =________.解析 由题意可知,数列{c n }的前n 项和为S n =n (c 1+c n )2,前2n 项和为S 2n =2n (c 1+c 2n )2,所以S 2n S n =2n (c 1+c 2n )2n (c 1+c n )2=2+2nd 4+nd -d =2+21+4-d nd .因为数列{c n }是“和等比数列”,即S 2n S n为非零常数,所以d =4. 答案 42.(2014·肇庆二模)若把能表示为两个连续偶数的平方差的正整数称为“和平数”,则在1~100这100个数中,能称为“和平数”的所有数的和是________. 解析 设两个连续偶数为2k +2和2k (k ∈N *),则(2k +2)2-(2k )2=4(2k +1),故和平数是4的倍数,但不是8的倍数,故在1~100之间,能称为和平数的有4×1,4×3,4×5,4×7,…,4×25,共计13个,其和为4×1+252×13=676.答案 676基础巩固题组(建议用时:40分钟)一、填空题1.(2014·昆明调研)公比不为1的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且-3a 1,-a 2,a 3成等差数列,若a 1=1,则S 4=________.解析 记等比数列{a n }的公比为q (q ≠1),依题意有-2a 2=-3a 1+a 3,-2a 1q =-3a 1+a 1q 2,即q 2+2q -3=0,(q +3)(q -1)=0,又q ≠1,因此有q =-3,则S 4=1×[1-(-3)4]1+3=-20. 答案 -202.若-9,a ,-1成等差数列,-9,m ,b ,n ,-1成等比数列,则ab =________.解析 由已知得a =-9-12=-5,b 2=(-9)×(-1)=9且b <0,∴b =-3,∴ab =(-5)×(-3)=15.答案 153.(2014·德州模拟)数列{a n }满足a 1=1,log 2a n +1=log 2a n +1(n ∈N *),它的前n 项和为S n ,则满足S n >1 025的最小n 值是________.解析 因为a 1=1,log 2a n +1=log 2a n +1(n ∈N *),所以a n +1=2a n ,a n =2n -1,S n =2n -1,则满足S n >1 025的最小n 值是11.答案 114.已知{a n }为等比数列,S n 是它的前n 项和.若a 2·a 3=2a 1,且a 4与2a 7的等差中项为54,则S 5=________.解析 设数列{a n }的公比为q ,则由等比数列的性质知,a 2·a 3=a 1·a 4=2a 1,即a 4=2.由a 4与2a 7的等差中项为54知,a 4+2a 7=2×54,∴a 7=12⎝ ⎛⎭⎪⎫2×54-a 4=14.∴q 3=a 7a 4=18,即q =12. ∴a 4=a 1q 3=a 1×18=2,∴a 1=16,∴S 5=16⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1251-12=31.答案 315.(2014·兰州模拟)设y =f (x )是一次函数,若f (0)=1,且f (1),f (4),f (13)成等比数列,则f (2)+f (4)+…+f (2n )等于________.解析 由题意可设f (x )=k x +1(k ≠0),则(4k +1)2=(k +1)×(13k +1),解得k =2,f (2)+f (4)+…+f (2n )=(2×2+1)+(2×4+1)+…+(2×2n +1)=2n 2+3n . 答案 2n 2+3n6.(2014·绍兴调研)已知实数a 1,a 2,a 3,a 4构成公差不为零的等差数列,且a 1,a 3,a 4构成等比数列,则此等比数列的公比等于________.解析 设公差为d ,公比为q .则a 23=a 1·a 4,即(a 1+2d )2=a 1(a 1+3d ), 解得a 1=-4d ,所以q =a 3a 1=a 1+2d a 1=12. 答案 127.(2013·江西卷)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________. 解析 每天植树棵数构成等比数列{a n },其中a 1=2,q =2.则S n =a 1(1-q n )1-q=2(2n -1)≥100,即2n +1≥102. ∴n ≥6,∴最少天数n =6.答案 68.(2013·山东省实验中学诊断)数列{a n }满足a 1=3,a n -a n a n +1=1,A n 表示{a n }前n 项之积,则A 2 013=________.解析 由a 1=3,a n -a n a n +1=1,得a n +1=a n -1a n,所以a 2=3-13=23,a 3=-12,a 4=3,所以{a n }是以3为周期的数列,且a 1a 2a 3=-1,又2 013=3×671,所以A 2 013=(-1)671=-1. 答案 -1 二、解答题9.(2014·杭州模拟)设{a n }是公比大于1的等比数列,S n 为数列{a n }的前n 项和.已知S 3=7,且a 1+3,3a 2,a 3+4构成等差数列. (1)求数列{a n }的通项公式.(2)令b n =na n ,n =1,2,…,求数列{b n }的前n 项和T n . 解 (1)由已知,得⎩⎪⎨⎪⎧a 1+a 2+a 3=7,(a 1+3)+(a 3+4)2=3a 2,解得a 2=2.设数列{a n }的公比为q ,由a 2=2,可得a 1=2q ,a 3=2q . 又S 3=7,可知2q +2+2q =7,即2q 2-5q +2=0, 解得q =2或12.由题意得q >1,所以q =2.则a 1=1. 故数列{a n }的通项为a n =2n -1. (2)由于b n =n ·2n -1,n =1,2,…, 则T n =1+2×2+3×22+…+n ×2n -1, 所以2T n =2+2×22+…+(n -1)×2n -1+n ×2n ,两式相减得-T n =1+2+22+23+…+2n -1-n ×2n =2n -n ×2n -1, 即T n =(n -1)2n +1.10.(2013·湛江二模)已知函数f (x )=x 2-2x +4,数列{a n }是公差为d 的等差数列,若a 1=f (d -1),a 3=f (d +1), (1)求数列{a n }的通项公式;(2)S n 为{a n }的前n 项和,求证:1S 1+1S 2+…+1S n≥13.(1)解 a 1=f (d -1)=d 2-4d +7,a 3=f (d +1)=d 2+3, 又由a 3=a 1+2d ,可得d =2,所以a 1=3,a n =2n +1. (2)证明 S n =n (3+2n +1)2=n (n +2), 1S n =1n (n +2)=12⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +2, 所以,1S 1+1S 2+…+1S n=12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-13+12-14+13-15+…+1n -1n +2 =12⎝ ⎛⎭⎪⎫32-1n +1-1n +2≥12⎝ ⎛⎭⎪⎫32-11+1-11+2=13. 能力提升题组 (建议用时:25分钟)一、填空题1.(2014·福州模拟)在等差数列{a n }中,满足3a 4=7a 7,且a 1>0,S n 是数列{a n }前n 项的和,若S n 取得最大值,则n =________. 解析 设公差为d ,由题设3(a 1+3d )=7(a 1+6d ), 所以d =-433a 1<0.解不等式a n >0,即a 1+(n -1)⎝ ⎛⎭⎪⎫-433a 1>0,所以n <374,则n ≤9,当n ≤9时,a n >0,同理可得n ≥10时,a n <0. 故当n =9时,S n 取得最大值. 答案 92.已知f (x )=bx +1是关于x 的一次函数,b 为不等于1的常数,且g (n )=⎩⎨⎧1,n =0,f [g (n -1)],n ≥1,设a n =g (n )-g (n -1)(n ∈N *),则数列{a n }为________数列.(填“等差”、“等比”、“递增”或“递减”)解析 a 1=g (1)-g (0)=f [g (0)]-g (0)=b +1-1=b ,当n ≥2时,a n =g (n )-g (n -1)=f [g (n -1)]-f [g (n -2)]=b [g (n -1)-g (n -2)]=ba n -1,所以{a n }是等比数列. 答案 等比3.(2013·浙江五校联考)设x 为实数,[x ]为不超过实数x 的最大整数,记{x }=x -[x ],则{x }的取值范围是[0,1),现定义无穷数列{a n }如下:a 1={a },当a n ≠0时,a n +1=⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n ;当a n =0时,a n +1=0.如果a =3,则a 2 013=________.解析 由题意可得a 1=3-1,a 2=⎩⎨⎧⎭⎬⎫13-1=3-12,a 3=⎩⎨⎧⎭⎬⎫23-1=3-1,a 4=⎩⎨⎧⎭⎬⎫13-1=3-12,…,所以数列{a n }是周期为2的数列,所以a 2 013=a 1=3-1. 答案3-1二、解答题4.(2014·盐城调研)已知数列{a n }满足a 1=2,前n 项和为S n ,a n +1=⎩⎨⎧pa n +n -1,n 为奇数,-a n -2n ,n 为偶数.(1)若数列{b n }满足b n =a 2n +a 2n +1(n ≥1),试求数列{b n }前n 项和T n ; (2)若数列{c n }满足c n =a 2n ,试判断{c n }是否为等比数列,并说明理由;(3)当p =12时,问是否存在n ∈N *,使得(S 2n +1-10)c 2n =1?若存在,求出所有的n 的值;若不存在,请说明理由.解 (1)根据题意得b n =a 2n +a 2n +1=-4n , ∴{b n }成等差数列,故T n =-2n 2-2n .(2)当p =12时,数列{c n }成等比数列;当p ≠12时,数列{c n }不为等比数列. 理由如下:∵c n +1=a 2n +2=pa 2n +1+2n =p (-a 2n -4n )+2n =-pc n -4pn +2n ,∴c n +1c n=-p +2n (1-2p )c n ,故当p =12时,数列{c n}是首项为1,公比为-12等比数列;当p ≠12时,数列{c n }不成等比数列. (3)当p =12时,由(2)知c n =⎝ ⎛⎭⎪⎫-12n -1,∴c 2n =⎝ ⎛⎭⎪⎫-122n -1=-⎝ ⎛⎭⎪⎫122n -1.又S 2n +1=a 1+(a 2+a 3)+(a 4+a 5)+…+(a 2n +a 2n +1)=a 1+b 1+b 2+…+b n =-2n 2-2n +2.则由(S 2n +1-10)c 2n =1,得4n 2+4n +16=4n , 记f (x )=4x -4x 2-4x -16(x ≥2), 则g (x )=f ′(x )=4x ln 4-8x -4, ∴g ′(x )=(ln 4)24x -8>0(x ≥2), ∴g (x )在[2,+∞)上单调递增,∴g (x )≥g (2)=f ′(2)>0,即f ′(x )>0,且f (1)≠0, ∴仅存在唯一的n =3,使得(S 2n +1-10)c 2n =1成立.步骤规范练——数列 (建议用时:90分钟)一、填空题1.(2013·济南模拟)在等差数列{a n }中,a 2+a 8=4,则它的前9项和S 9=________. 解析 在等差数列中,a 2+a 8=a 1+a 9=4,所以S 9=9(a 1+a 9)2=9×42=18.答案 182.(2014·广州模拟)已知数列{a n }为等差数列,其前n 项的和为S n ,若a 3=6,S 3=12,则公差d =________.解析 在等差数列中,S 3=3(a 1+a 3)2=3(a 1+6)2=12,解得a 1=2,所以解得d =2.答案 23.(2013·重庆卷)若2,a ,b ,c,9成等差数列,则c -a =________.解析 因为2,a ,b ,c,9成等差数列,所以9=2+4d ,即公差d =74,所以c -a=2d =2×74=72. 答案 724.(2012·辽宁卷)已知等比数列{a n }为递增数列.若a 1>0,且2(a n +a n +2)=5a n +1,则数列{a n }的公比q =______.解析 ∵2(a n +a n +2)=5a n +1,∴2a n +2a n q 2=5a n q , 化简得2q 2-5q +2=0,由题意知,q >1.∴q =2. 答案 25.(2014·扬州模拟)设公比为q (q >0)的等比数列{a n }的前n 项和为S n .若S 2=3a 2+2,S 4=3a 4+2,则q =________. 解析 ∵S 4-S 2=a 3+a 4=3(a 4-a 2), ∴a 2(q +q 2)=3a 2(q 2-1),∴q =32或-1(舍去). 答案 326.(2013·镇江模拟)已知在正项等比数列{a n }中,a 1=1,a 2a 4=16,则|a 1-12|+|a 2-12|+…+|a 8-12|=________.解析 由a 2a 4=a 23=16,解得a 3=4,又a 1=1,∴q 2=4,∴q =2,∴a n =2n -1,令2n -1≥12,解得n 的最小值为5.∴|a 1-12|+|a 2-12|+…+|a 8-12|=12-a 1+12-a 2+12-a 3+12-a 4+a 5-12+a 6-12+a 7-12+a 8-12=-(a 1+a 2+a 3+a 4)+(a 5+a 6+a 7+a 8) =-15+240=225. 答案 2257.(2014·长春模拟)在等差数列{a n }中,a 7=π4,则tan(a 6+a 7+a 8)等于________. 解析 在等差数列中a 6+a 7+a 8=3a 7=3π4,所以tan(a 6+a 7+a 8)=tan 3π4=-1. 答案 -18.(2013·安徽望江中学模拟)设数列{a n }是公差d <0的等差数列,S n 为其前n 项和,若S 6=5a 1+10d ,则S n 取最大值时,n =________.解析 由题意得S 6=6a 1+15d =5a 1+10d ,所以a 1+5d =0,即a 6=0,故当n =5或6时,S n 最大. 答案 5或69.(2013·荆门调研)已知一等差数列的前四项和为124,后四项和为156,各项和为210,则此等差数列的项数是________.解析 设数列{a n }为该等差数列,依题意得a 1+a n =124+1564=70.∵S n =n (a 1+a n )2=210,∴210=70n2,∴n =6. 答案 610.(2013·河南三市调研)在公差不为0的等差数列{a n }中,2a 3-a 27+2a 11=0,数列{b n }是等比数列,且b 7=a 7,则b 6b 8=________.解析 因为{a n }是等差数列,所以a 3+a 11=2a 7,所以2a 3-a 27+2a 11=4a 7-a 27=0,解得a 7=0或4,因为{b n }为等比数列,所以b n ≠0,所以b 7=a 7=4,b 6b 8=b 27=16.答案 1611.(2013·西安五校联考)已知a 1,a 2, a 3,a 4是各项均为正数的等比数列,且公比q ≠1,若将此数列删去某一项得到的数列(按原来的顺序)是等差数列,则q =________.解析 由题意知a 1>0,q >0,若删去a 1,得2a 1q 2=a 1q +a 1q 3,解得q =1(舍去);若删去a 2,得2a 1q 2=a 1+a 1q 3,即(q -1)(q 2-q -1)=0,解得q =1+52;若删去a 3,得2a 1q =a 1+a 1q 3,即(q -1)(q 2+q -1)=0,解得q =-1+52;若删去a 4,得2a 1q =a 1+a 1q 2,解得q =1(舍去),综上可得q =1+52或q =-1+52.答案1+52或-1+5212.(2014·皖南八校模拟)已知函数y =a n x 2(a n ≠0,n ∈N *)的图象在x =1处的切线斜率为2a n -1+1(n ≥2,n ∈N *),且当n =1时其图象过点(2,8),则a 7的值为________. 解析 由题意知y ′=2a n x ,∴2a n =2a n -1+1(n ≥2,n ∈N *),∴a n -a n -1=12,又n =1时其图象过点(2,8),∴a 1×22=8,得a 1=2,∴{a n }是首项为2,公差为12的等差数列,a n =n 2+32,得a 7=5. 答案 513.(2014·成都一模)现有一根n 节的竹竿,自上而下每节的长度依次构成等差数列,最上面一节长为10 cm ,最下面的三节长度之和为114 cm ,第6节的长度是首节与末节长度的等比中项,则n =________.解析 设每节竹竿的长度对应的数列为{a n },公差为d ,(d >0). 由题意知a 1=10,a n +a n -1+a n -2=114,a 26=a 1a n . 由a n +a n -1+a n -2=114,得3a n -1=114,解得a n -1=38,∴(a 1+5d )2=a 1(a n -1+d ),即(10+5d )2=10(38+d ),解得d =2,所以a n -1=a 1+(n -2)d =38,即10+2(n -2)=38,解得n =16. 答案 1614.(2014·南通模拟)在数列{a n }中,若a 2n -a 2n +1=p (n ≥1,n ∈N *,p 为常数),则称{a n }为“等方差数列”,下列是对“等方差数列”的判断:①若{a n }是等方差数列,则{a 2n }是等差数列;②{(-1)n }是等方差数列;③若{a n }是等方差数列,则{a k n }(k ∈N *,k 为常数)也是等方差数列. 其中真命题的序号为________(将所有真命题的序号填在横线上).解析 ①正确,因为a 2n -a 2n +1=p ,所以a 2n +1-a 2n =-p ,于是数列{a 2n }为等差数列.②正确,因为(-1)2n -(-1)2(n +1)=0为常数,于是数列{(-1)n }为等方差数列.③正确,因为a 2k n -a 2k n +k =(a 2k n -a 2k n +1)+(a 2k n +1-a 2k n +2)+(a 2k n +2-a 2k n +3)+…+(a 2k n +k -1-a 2k n +k )=k p ,则{a k n }(k ∈N *,k 为常数)也是等方差数列.答案 ①②③ 二、解答题15.(2013·陕西卷)设S n 表示数列{a n }的前n 项和. (1)若{a n }为等差数列,推导S n 的计算公式;(2)若a 1=1,q ≠0,且对所有正整数n ,有S n =1-q n 1-q .判断{a n }是否为等比数列.解 (1)设公差为d ,则S n =a 1+a 2+…+a n , 又S n =a n +a n -1+…+a 1,两式相加,得2S n =(a 1+a n )+(a 2+a n -1)+…+(a n -1+a 2)+(a n +a 1), ∴S n =n (a 1+a n )2=na 1+n (n -1)2d . (2)数列{a n }是等比数列,证明如下: ∵S n =1-q n1-q,∴a n +1=S n +1-S n =1-q n +11-q -1-q n 1-q =q n (1-q )1-q =q n.∵a 1=1,q ≠0,∴当n ≥1时,有a n +1a n =q nq n -1=q .因此,{a n }是首项为1且公比为q (q ≠0)的等比数列.16.(2014·浙江五校联考)已知在等比数列{a n }中,a 1=1,且a 2是a 1和a 3-1的等差中项.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若数列{b n }满足b 1+2b 2+3b 3+…+nb n =a n (n ∈N *),求{b n }的通项公式b n . 解 (1)由题意,得2a 2=a 1+a 3-1,即2a 1q =a 1+a 1q 2-1,整理得2q =q 2. 又q ≠0,解得q =2,∴a n =2n -1. (2)当n =1时,b 1=a 1=1; 当n ≥2时,nb n =a n -a n -1=2n -2,即b n =2n -2n ,∴b n =⎩⎪⎨⎪⎧1,n =1,2n -2n,n ≥2.17.(2013·山东卷)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且S 4=4S 2,a 2n =2a n +1. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)若数列{b n }满足b 1a 1+b 2a 2+…+b n a n=1-12n ,n ∈N *,求{b n }的前n 项和T n .解 (1)设等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d 由⎩⎨⎧S 4=4S 2,a 2n =2a n +1即⎩⎨⎧4a 1+6d =8a 1+2d ,a 1+(2n -1)d =2a 1+2(n -1)d +1. 得a 1=1,d =2,所以a n =2n -1(n ∈N *). (2)由已知b 1a 1+b 2a 2+…+b n a n=1-12n ,n ∈N *①当n ≥2时,b 1a 1+b 2a 2+…+b n -1a n -1=1-12n -1②①-②得:b n a n =12n ,又当n =1时,b 1a 1=12也符合上式,所以b n a n =12n (n ∈N *),由(1)知a n =2n -1(n ∈N *)所以b n =2n -12n (n ∈N *). 所以T n =b 1+b 2+b 3+…+b n =12+322+523+…+2n -12n . 12T n =122+323+…+2n -32n +2n -12n +1. 两式相减得:12T n =12+⎝ ⎛⎭⎪⎫222+223+…+22n -2n -12n +1 =32-12n -1-2n -12n +1.所以T n =3-2n +32n .18.(2013·广东卷)设各项均为正数的数列{a n }的前n 项和为S n ,满足4S n =a 2n +1-4n -1,n ∈N *, 且a 2,a 5,a 14构成等比数列. (1)证明:a 2=4a 1+5; (2)求数列{a n }的通项公式;(3)证明:对一切正整数n ,有1a 1a 2+1a 2a 3+…+1a n a n +1<12.(1)证明 当n =1时,4a 1=a 22-5,a 22=4a 1+5,又a n >0,∴a 2=4a 1+5.(2)解 当n ≥2时,4S n -1=a 2n -4(n -1)-1, ∴4a n =4S n -4S n -1=a 2n +1-a 2n -4, 即a 2n +1=a 2n +4a n +4=(a n +2)2,又a n >0,∴a n +1=a n +2,∴当n ≥2时,{a n }是公差为2的等差数列. 又a 2,a 5,a 14成等比数列.∴a 25=a 2·a 14,即(a 2+6)2=a 2·(a 2+24),解得a 2=3. 由(1)知a 1=1. 又a 2-a 1=3-1=2,∴数列{a n }是首项a 1=1,公差d =2的等差数列. ∴数列{a n }的通项公式为a n =2n -1. (3)证明 由(2)知1a n a n +1=1(2n -1)(2n +1)=12⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1 所以1a 1a 2+1a 2a 3+…+1a n a n +1=11×3+13×5+15×7+…+1(2n -1)(2n +1)=12⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫1-13+⎝ ⎛⎭⎪⎫13-15+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n +1<12.。

高考数学一轮复习 数列求和及其综合应用学案(含解析)苏教版必修5-苏教版高三必修5数学学案

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数列求和及其综合应用【考点1】裂项相消法求和1.裂项相消法求和:把数列的通项拆成两项之差,在求和时中间的一些项可以相互抵消,从而求得其和.2.裂项相消法求和主要应用在数列通项公式为分式结构时,其关键在于裂项后系数的确定. 3.裂项求和的几种常见类型: (1)()⎪⎭⎫⎝⎛+-=+k n n k k n n 1111;(2)1n +k +n =1k(n +k -n );(3)()()⎪⎭⎫⎝⎛+--=+-1211212112121n n n n ;(4)若{a n }是公差为d 的等差数列,则⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=++111111n n n n a a d a a ; (5)211111()1211k k k <=---+2k; (6)211111111(1)(1)1k k k k kk k k k -=<<=-++--; (7)1111(1)(2)2(1)(1)(2)n n n n n n n ⎡⎤=-⎢⎥+++++⎣⎦; (8)()212212(1)11n n n n n n n n n +-=<<=--+++-.例1(2014·全国卷)等差数列{a n }的前n 项和为S n .已知a 1=10,a 2为整数,且S n ≤S 4. (1)求{a n }的通项公式; (2)设b n =1a n a n +1,求数列{b n }的前n 项和T n .【点拨】(1)根据条件求得103≤d ≤-52,从而确定d =-3,故求得a n =13-3n .(2)利用裂项相消法求和,注意剩余项的个数.【解析】(1)由a 1=10,a 2为整数知,等差数列{a n }的公差d 为整数.又S n ≤S 4,故a 4≥0,a 5≤0,于是10+3d ≥0,10+4d ≤0,解得-103≤d ≤-52,因此d =-3.故数列{a n }的通项公式为a n =13-3n .(2)b n =1(13-3n )(10-3n )=13⎝ ⎛⎭⎪⎫110-3n -113-3n .于是T n =b 1+b 2+…+b n =13⎝ ⎛⎭⎪⎫17-110+⎝ ⎛⎭⎪⎫14-17+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫110-3n -113-3n =13⎝ ⎛⎭⎪⎫110-3n -110=n 10(10-3n ). 【答案】(1)a n =13-3n ;(2)n10(10-3n ).【小结】本题考查裂项相消法求和.练习1:等比数列{a n }的各项均为正数,且2a 1+3a 2=1,a 23=9a 2a 6. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =log 3a 1+log 3a 2+…+log 3a n ,求数列{1b n}的前n 项和.【解题过程】【解析】(1)设数列{a n }的公比为q .由a 23=9a 2a 6,得a 23=9a 24,所以q 2=19.由条件可知q >0,故q =13.由2a 1+3a 2=1得2a 1+3a 1q =1,所以a 1=13.故数列{a n }的通项公式为a n =13n .(2)b n =log 3a 1+log 3a 2+…+log 3a n =-(1+2+…+n )=()21+-n n .故1b n=()12+-n n =-2(1n -1n +1),1b 1+1b 2+…+1b n =-2[(1-12)+(12-13)+…+(1n -1n +1)]=-2nn +1.所以数列{1b n }的前n 项和为-2nn +1.例2(2014·广东卷)设各项均为正数的数列{}n a 的前n 项和为n S ,且n S 满足()223n n S n n S -+--()230n n +=,n N *∈.(1)求1a 的值;(2)求数列{}n a 的通项公式;(3)证明:对一切正整数n ,有()()()112211111113n n a a a a a a +++<+++.【点拨】(2)根据()()()221112n n n a S S n n n n n -⎡⎤=-=+--+-=⎣⎦求得n a ;(3)对()()()()1111111221212122121n n a a n n n n n n ⎛⎫=<=- ⎪++-+-+⎝⎭,然后求和求解.【解析】(1)令1n =得:()2111320S S ---⨯=,即21160S S +-=,()()11320S S ∴+-=,10S >,12S ∴=,即12a =;(2)由()()22233n n S n n S n n -+--+,得()()230n n S S n n ⎡⎤+-+=⎣⎦,()0n a n N *>∈,0n S ∴>,从而30n S +>,2n S n n ∴=+,所以当2n ≥时,()()()221112n n n a S S n n n n n -⎡⎤=-=+--+-=⎣⎦,又1221a ==⨯,()2n a n n N *∴=∈;(3)当1n =时,()11111112363a a ==<+⨯成立,当2n ≥时,()()()()1111111221212122121n n a a n n n n n n ⎛⎫=<=- ⎪++-+-+⎝⎭,则()()()()11223311111111n n a a a a a a a a ++++++++1111111111623525722121n n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫<+-+-++- ⎪ ⎪ ⎪-+⎝⎭⎝⎭⎝⎭1111111623213633n n ⎛⎫=+-=-< ⎪++⎝⎭.【答案】(1)12a =;(2)2n a n =;(3)详见解析. 【小结】本题考查裂项求和及放缩法解不等式.练习2:等差数列{a n }中,2a 1+3a 2=11,2a 3=a 2+a 6-4,其前n 项和为S n . (1)求数列{a n }的通项公式; (2)设数列{b n }满足111n n b S +=-其前n 项和为T n ,求证: 34n T <(n ∈N *). 【解题过程】【解析】(1)2a 1+3a 2=2a 1+3(a 1+d )=5a 1+3d=11,2a 3=a 2+a 6-4,即2(a 1+2d )=a 1+d+a 1+5d-4,得d=2,a 1=1,a n =a 1+(n-1)d=1+(n-1)×2=2n-1. (2)证明: ()()2111111222n S na n n d n n n n =+-=⨯+-⨯=, ()221111111122211n n b S n n n n n +⎛⎫====- ⎪-+=⎝⎭+-.111111111112132435112n T n n n n ⎛⎫=-+-+-++-+- ⎪-++⎝⎭111113111212124212n n n n ⎛⎫⎛⎫=+--=-+ ⎪ ⎪++++⎝⎭⎝⎭.,n N *∈∴1110212n n ⎛⎫+> ⎪++⎝⎭∴34n T <. 【考点2】错位相减法1.错位相减法:如果一个数列的各项是由一个等差数列和一个等比数列的对应项之积构成的,那么这个数列的前n 项和即可用此法来求,如等比数列的前n 项和就是用此法推导的. 用错位相减法求和时,应注意(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“S n ”与“qS n ”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“S n -qS n ”的表达式.2.错位相减只是实现求和的途径,其本质是相减后利用等比数列求和公式求和.在构造方程时,S n 的左右两边同乘以等比数列的公比.3.错位相减法的难点在于运算,为力求运算准确,要注意两式相减时幂指数相同的项要对齐,同时注意剩余的项.例3(2014·江西高考)已知首项都是1的两个数列{a n },{b n }(b n ≠0,n ∈N *)满足a n b n +1-a n +1b n +2b n +1b n =0.(1)令c n =a nb n,求数列{c n }的通项公式; (2)若b n =3n -1,求数列{a n }的前n 项和S n .【点拨】(1)a n b n +1-a n +1b n +2b n +1b n =0,b n ≠0(n ∈N *)两边除以b n +1b n 证明数列{c n }是等差数列;(2)错位相减法求数列的和.【解析】(1)因为a n b n +1-a n +1b n +2b n +1b n =0,b n ≠0(n ∈N *),所以a n +1b n +1-a nb n=2,即c n +1-c n =2.所以数列{c n }是以首项c 1=1,公差d =2的等差数列,故c n =2n -1. (2)由b n =3n -1知a n =c n b n =(2n -1)3n -1,于是数列{a n }前n 项和S n =1·30+3·31+5·32+…+(2n -1)·3n -1,3S n =1·31+3·32+…+(2n -3)·3n -1+(2n -1)·3n,相减得-2S n =1+2·(31+32+…+3n -1)-(2n -1)·3n=-2-(2n -2)3n,所以S n =(n-1)3n+1.【答案】(1)c n =2n -1;(2)S n =(n -1)3n+1.【小结】本题考查等差数列的通项公式及错位相减法求数列的和.练习1:(2014·全国新课标Ⅰ)已知{a n }是递增的等差数列,a 2,a 4是方程x 2-5x +6=0的根.(1)求{a n }的通项公式; (2)求数列{a n2n }的前n 项和.【解题过程】【解析】(1)解方程x 2-5x +6=0的两根为2,3,由题意得a 2=2,a 4=3.设数列{a n }的公差为d ,则a 4-a 2=2d ,故d =12,从而a 1=32.所以{a n }的通项公式为a n =12n +1.(2) 设{a n 2n }的前n 项和为S n ,由(1)知a n 2n =n +22n +1,则S n =322+423+…+n +12n +n +22n +1,12S n=323+424+…+n +12n +1+n +22n +2.两式相减得12S n =34+(123+…+12n +1)-n +22n +2=34+14(1-12n -1)-n +22n +2.所以S n =2-n +42n +1.例4(数学文卷·2015届江西省师大附中高三上学期期中考试)设数列{}n a 的前n 项和为n S ,已知1122(),2n n a S n N a ++=+∈=. (1)求数列{}n a 的通项公式;(2)在n a 与1n a +之间插入n 个数,使这2n +个数组成一个公差为n d 的等差数列. 求证:1211115()16n n N d d d ++++<∈. 【点拨】遇到数列的前n 项和与通项构成的递推公式,可先利用前n 项和与通项之间的关系转化为项的递推公式进行解答,遇到与n 项和有关的不等式,可考虑先求和再证明. 【解析】(1) 2S 2a n 1n +=+,2S 2a 1n n +=-(2n ≥))S S (2a a 1n n n 1n -+-=-=na 2即3a a n1n =+(2n ≥)当1n =,得2a 2a 12+==6 1n 1n 1n 32q a a --⋅=⋅= 即123n n a -=⨯.(2)①1(1)n n n a a n d +=++,则1431n n d n -⨯=+,11143n n n d -+=⨯=+⋅⋅⋅++n 21d 1d 1d 1)31n 343332(411n 20-++⋅⋅⋅++设=n T 1n 2031n 343332-++⋅⋅⋅++① 则31=n T n22131n 343332++⋅⋅⋅++②①-②得:32=n T 2+n 1n 3231n 31313131+-+⋅⋅⋅++-=2+n1n 31n 311])31(1[31+----)31n 321(23415T n 1n n ++⋅-=-415<因此161541541d 1d 1d 1n 21=⋅<+⋅⋅⋅++ . 【答案】(1)123n n a -=⨯,(2)略.【小结】本题考查数列的通项公式,数列求和,等差数列.练习2:已知数列{a n }的前n 项和S n =a n +n 2-1,数列{b n }满足3n·b n +1=(n +1)a n +1-na n ,且b 1=3. (1)求a n ,b n ;(2)设T n 为数列{b n }的前n 项和,求T n ,并求满足T n <7时n 的最大值. 【解题过程】【解析】(1)n≥2时,S n =a n +n 2-1,S n -1=a n -1+(n -1)2-1,两式相减,得a n =a n -a n-1+2n -1,∴a n -1=2n -1.∴a n =2n +1,∴3n·b n +1=(n +1)(2n +3)-n (2n +1)=4n+3,∴b n +1=4n +33n ,∴当n≥2时,b n =4n -13n -1,又b 1=3适合上式,∴b n =4n -13n -1.(2)由(1)知,b n =4n -13n -1,∴T n =31+73+1132+…+4n -53n -2+4n -13n -1,①13T n =33+732+1133+…+4n -53n -1+4n -13n ,②;①-②,得23T n =3+43+432+…+43n -1-4n -13n =3+4·13⎝ ⎛⎭⎪⎫1-13n -11-13-4n -13n=5-4n +53n .∴T n =152-4n +52·3n -1.T n -T n +1=4n +1+52·3n -4n +52·3n -1=-4n +33n<0.∴T n <T n +1,即{T n }为递增数列.又T 3=599<7,T 4=649>7,∴当T n <7时,n 的最大值为3.【考点3】分组求和1.分组转化求和法:若一个数列的通项公式是由若干个等差数列或等比数列或可求和的数列组成,则求和时可用分组转化法,分别求和而后相加减.例5已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 3=5,S 15=225. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =2a n +2n ,求数列{b n }的前n 项和T n .【点拨】(1)利用等差数列的通项公式及前n 项和公式求解;(2)把数列{b n }的前n 项和分成一个等比数列求和及一个等差数列求和.【解析】(1)设等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d ,由题意,得⎩⎪⎨⎪⎧a 1+2d =5,15a 1+15×142d =225,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,d =2,∴a n =2n -1.(2)∵b n =2a n +2n =12.4n +2n ,∴T n =b 1+b 2+...+b n =12(4+42+ (4))+2(1+2+…+n )=4n +1-46+n 2+n =23·4n +n 2+n -23. 【答案】(1)a n =2n -1;(2)T n =23·4n +n 2+n -23.【小结】本题考查分组求和.练习:数列112,314,518,7116,…的前n 项和S n 为 .【解题过程】【解析】()1111135212482n n S n =++++-()135721n =+++++-+⎡⎤⎣⎦11111248162n ⎛⎫+++++ ⎪⎝⎭()2111121122112212n n n n n ⎛⎫- ⎪+-⎝⎭=+=+--. 【考点4】倒序相加法求和1.倒序相加法:如果一个数列{a n },首末两端等“距离”的两项的和相等或等于同一常数,那么求这个数列的前n 项和即可用倒序相加法,如等差数列的前n 项和即是用此法推导的.例6设()442xxf x =+,利用倒序相加法,可求得12320142015201520152015f f f f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫++++ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭的值为 .【点拨】利用等差数列求和方法求解.【解析】()442x x f x =+()()1144114242x xx x f x f x --∴+-=+=++故可得12320141007110072015201520152015f f f f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫++++=⨯= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭.【答案】1007【小结】本题考查倒序相加法求和.练习1:2222sin 1sin 2sin 3sin 89++++.【解题过程】【解析】设2222sin 1sin 2sin 3sin 89S =++++, 又∵2222sin 89sin 88sin 87sin 1S =++++, ∴ 289S =,892S =. 【考点5】数列分奇偶项讨论求和例7(2014·山东卷)已知等差数列{a n }的公差为2,前n 项和为S n ,且S 1,S 2,S 4成等比数列.(1)求数列{a n }的通项公式; (2)令b n =(-1)n -14na n a n +1,求数列{b n }的前n 项和T n .【点拨】(1)利用等差数列的前n 项和及等比数列的等比中项求解;(2)分奇数项及偶数项讨论求和.【解析】(1)因为S 1=a 1,S 2=2a 1+2×12×2=2a 1+2,S 4=4a 1+4×32×2=4a 1+12,由题意得(2a 1+2)2=a 1(4a 1+12),解得a 1=1,所以a n =2n -1. (2)由题意可知,b n =(-1)n -14na n a n +1=(-1)n -14n (2n -1)(2n +1)=(-1)n -1⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1+12n +1.当n 为偶数时,T n =⎝ ⎛⎭⎪⎫1+13-⎝ ⎛⎭⎪⎫13+15+…+⎝⎛12n -3+⎭⎪⎫12n -1-⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1+12n +1=1-12n +1=2n 2n +1.当n 为奇数时,T n =⎝ ⎛⎭⎪⎫1+13-⎝ ⎛⎭⎪⎫13+15+…-⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -3+12n -1+⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1+12n +1=1+12n +1=2n +22n +1.所以T n=⎩⎪⎨⎪⎧2n +22n +1,n 为奇数,2n2n +1,n 为偶数.⎝ ⎛⎭⎪⎫或T n =2n +1+(-1)n -12n +1【答案】(1)a n=2n -1;(2)T n=⎩⎪⎨⎪⎧2n +22n +1,n 为奇数,2n 2n +1,n 为偶数.【小结】本题考查分奇偶讨论求和及裂项求和.练习1:已知数列{}n a 的通项65()2()n n n n a n -⎧=⎨⎩为奇数为偶数,求其前n 项和n S .【解答过程】【解析】奇数项组成以11a =为首项,公差为12的等差数列,偶数项组成以24a =为首项,公比为4的等比数列;当n 为奇数时,奇数项有12n +项,偶数项有12n -项,∴1121(165)4(14)(1)(32)4(21)221423n n n n n n n S --++--+--=+=+-,当n 为偶数时,奇数项和偶数项分别有2n项, ∴2(165)4(14)(32)4(21)221423n n n n n n n S +----=+=+-,所以,1(1)(32)4(21)()23(32)4(21)()23n n nn n n S n n n -⎧+--+⎪⎪=⎨--⎪+⎪⎩为奇数为偶数.【考点6】数列与函数结合例8已知首项为32的等比数列{a n }不是递减数列,其前n 项和为S n (n ∈N *),且S 3+a 3,S 5+a 5,S 4+a 4成等差数列.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)设T n =S n -1S n(n ∈N *),求数列{T n }的最大项的值与最小项的值.【点拨】(1)利用等差、等比数列的性质求解;(2)分奇偶讨论S n 的单调性从而求得数列{T n }的最大项的值与最小项的值.【解析】(1)设等比数列{a n }的公比为q ,因为S 3+a 3,S 5+a 5,S 4+a 4成等差数列,所以S 5+a 5-S 3-a 3=S 4+a 4-S 5-a 5,即4a 5=a 3,于是q 2=a 5a 3=14.又{a n }不是递减数列且a 1=32,所以q =-12,故等比数列{a n }的通项公式为a n =32×⎝ ⎛⎭⎪⎫-12n -1=(-1)n -1·32n .(2)由(1)得S n =1-⎝ ⎛⎭⎪⎫-12n =⎩⎪⎨⎪⎧1+12n ,n 为奇数,1-12n ,n 为偶数.当n 为奇数时,S n 随n 的增大而减小,所以1<S n ≤S 1=32,故0<S n -1S n ≤S 1-1S 1=32-23=56;当n 为偶数时,S n 随n 的增大而增大,所以34=S 2≤S n <1,故0>S n -1S n ≥S 2-1S 2=34-43=-712. 所以数列{T n }最大项的值为56,最小项的值为-712. 【答案】(1)a n =(-1)n -1·32n ;(2)数列{T n }最大项的值为56,最小项的值为-712. 【小结】(1)当a n 或S n 中含有(-1)n时,n 的奇偶性影响结果,故应分类讨论.(2)把S n 看作自变量,则S n -1S n 是增函数(或减函数),故可根据S n 的范围,求S n -1S n的范围.练习1:(2013·宁波模拟)设公比大于零的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 1=1,S 4=5S 2,数列{b n }的前n 项和为T n ,满足b 1=1,T n =n 2b n ,n ∈N *. (1)求数列{a n }、{b n }的通项公式;(2)设c n =(S n +1)(nb n -λ),若数列c n 是单调递减数列,求实数λ的取值范围. 【解题过程】【解答】(1)由S 4=5S 2,a 1=1得1-q 41-q =51-q 21-q,又q >0,所以q =2,a n =2n -1.由()2111n nn n T n b T n b --⎧=⎪⎨=-⎪⎩得b n b n -1=n -1n +1(n >1),又b 1=1.则b n b n -1·b n -1b n -2·b n -2b n -3·…·b 2b 1=n -1n +1·n -2n ·n -3n -1·…·24·13=()21n n +.所以n >1时,b n =()21n n +,当n =1时,b 1=1也满足,故b n =()21n n +(n ∈N *).(2)S n =2n-1,所以c n =2n⎝ ⎛⎭⎪⎫2n +1-λ,若数列{c n }是单调递减数列,则c n +1-c n=2n⎝ ⎛⎭⎪⎫4n +2-2n +1-λ<0对n ∈N *都成立,即4n +2-2n +1-λ<0⇒λ>⎝ ⎛⎭⎪⎫4n +2-2n +1max ,4n +2-2n +1=()()212n n n ++=2n +3+2n,当n =1或2时,⎝ ⎛⎭⎪⎫4n +2-2n +1max =13,所以λ>13.即系数λ的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫13,+∞. 【习题反思】1.本题(1)中求数列{b n }的通项公式时利用累乘法,但需注意验证n =1时,b 1是否满足通项公式.2.数列与不等式的综合应用问题主要涉及两种题型:(1)比较大小,常采用作差比较法和放缩法;(2)证明不等式及不等式的应用,常采用比较法、分析综合法、基本不等式法、放缩法、最值法、反证法等.基础练习 (时间:45分钟)1.数列{a n }的通项公式a n =1n + n +1,若{a n }的前n 项和为24,则n 为________.2.数列()()1111,25588113n-132n ⨯⨯⨯⨯+,,,,的前n 项和为________.3.(2013温州高三质检)若已知数列的前四项是2112+、2124+、2136+、2148+,则数列前n 项和为 .4.(错位相减法求和)化简S n =n +(n -1)×2+(n -2)×22+…+2×2n -2+2n -1的结果是________. 5.数列23,2,3,,,n a a a na 其前n 项的和n S = .6.数列5,55,555,5555,…,5(101)9n-,…;其前n 项的和n S = . 7.S n 是等比数列{a n }的前n 项和,a 1=120,9S 3=S 6,设T n =a 1a 2a 3…a n ,则使T n 取最小值的n值为 .8.设数列{}n a 的前n 项和为n S ,且11a =,2(1)n n S na n n =--. (Ⅰ)求2a ,3a ,4a ,并求出数列{}n a 的通项公式; (Ⅱ)设数列11{}n n a a +⋅的前n 项和为n T ,求证:41<n T .9.(2015届辽宁省实验中学等五校协作体高三上学期期中联考)数列{a n }的前n 项和为S n ,且S n +a n =1,数列{b n }满足b 1=4,b n+1=3b n -2; (1)求数列{a n }和{b n }的通项公式;(2)设数列{c n }满足c n =a n log 3(b 2n-1-1),其前n 项和为T n ,求T n ;10.(2014·湖南高考)已知数列{}n a 的前n 项和*∈+=N n nn S n ,22. (Ⅰ)求数列{}n a 的通项公式;(Ⅱ)设()n nan a b n 12-+=,求数列{}n b 的前n 2项和.11.(2014·宁波二模)设等差数列{a n}的前n项和为S n,且a2=8,S4=40.数列{b n}的前n项和为T n,且T n-2b n+3=0,n∈N*.(1)求数列{a n},{b n}的通项公式;(2)设c n=求数列{c n}的前n项和P n.参考答案1.【解析】a n =1n + n +1=-( n - n +1),前n 项和S n =-[(1-2)+(2-3)+…+(n -n +1)]= n +1-1=24,故n =624.2.【解析】1111111,=-+-++325583n-132n n n S S n ⎛⎫-⎪+⎝⎭设前项和为则1113232n ⎛⎫=- ⎪+⎝⎭64nn =+.3.【解析】因为通项21111222n a n n n n ⎛⎫==- ⎪++⎝⎭,所以此数列的前n 项和 11111111111---...--232435n-1n 1n n 2n S ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+++++ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥++⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦()()1111323122124212n n n n n +⎛⎫=+--=- ⎪++++⎝⎭. 4.【解析】S n =n +(n -1)×2+(n -2)×22+…+2×2n -2+2n -1,2S n =2n +(n -1)×22+(n -2)×23+…+2×2n -1+2n ,两式作差S n =2n +2n -1+2n -2+…+2-n =2n +1-2-n .5.【解析】2323n n S a a a na =++++, 当1a =时,123n S =+++ (1)2n n n ++=, 当1a ≠时,2323n S a a a =+++…n na + , 23423n aS a a a =+++…1n na ++, 两式相减得23(1)n a S a a a -=+++…11(1)1n n n n a a a nana a++-+-=--,∴212(1)(1)n n n na n a aS a ++-++=-. 6.【解析】555555555n n S =++++个5(999999999)9n =++++个235[(101)(101)(101)(101)]9n =-+-+-++- 235505[10101010](101)9819n n n n =++++-=--. 7.【解析】设等比数列的公比为q ,故由9S 3=S 6,得9×a 11-q 31-q =a 11-q 61-q,解得q=2,故T n T n -1=a n =120×2n -1,易得当n ≤5时,T n T n -1<1,即T n <T n -1;当n ≥6时,T n >T n -1,据此数列单调性可得T 5为最小值.8.【解析】(Ⅰ)由)1(2--=n n na S n n 得n na a n S S a n n n n n 4)1(111--+=-=+++.41=-∴+n n a a 所以,数列}{n a 是以1为首项,4为公差的等差数列34-=∴n a n ,13,9,5432===a a a(Ⅱ))14)(34(1139195151111113221+-++⨯+⨯+⨯=+++=+n n a a a a a a T n n n41)1411(41]141341131919151511[41<+-=+-+++-+-+-=n n n . 9.【解析】 (1)①当n=1时,a 1+S 1=1 ∴a 1=12②当n 2时,a n =S n -S n-1=(1-a n )-(1-a n-1)=a n-1-a n ∴a n =12a n-1∴数列{a n }是以a 1=12为首项,公比为12的等比数列;∴a n =12·(12)n-1=(12)n∵b n+1=3b n -2 ∴b n+1-1=3(b n -1)又∵b 1-1=3 ∴{b n -1}是以3为首项,3为公比的等比数列∴b n -1=3n∴b n =3n+1.(2)c n =(12)n ·log 332n-1=(2n-1)·(12)n T n =1×12+3×(12)2+5×(12)3+…+(2n-3)·(12)n-1+(2n-1)·(12)n 12T n =1×(12)2+3×(12)3+5×(12)4+…+(2n-3)·(12)n +(2n-1)·(12)n+1(1-12)T n =1×12+2[(12)2+(12)3+…+(12)n-1 +(12)n ]-(2n-1)·(12)n+1 =12+2×(12)2(1-(12)n-1)1-12-(2n-1)·(12)n+1=12+1-(12)n-1-(2n-1)·(12)n+1=32-4×(12)n+1-(2n-1)·(12)n+1 =32-(2n+3)(12)n+1∴T n =3-2n+32n . 10.【解析】(Ⅰ)当1n =时,111a S ==,当2n 时,()()2211122n n n n n n n a S S n --+-+=-=-=,∴数列{}n a 的通项公式是n a n =.(Ⅱ)由(Ⅰ)知,()21nnn b n =+-,记数列{}n b 的前2n 项和为2n T ,则()()122222212342n n T n =++++-+-+-+()2212122212n n n n +-=+=+--.∴数列{}n b 的前2n 项和为2122n n ++-.11.【解析】(1)由题意,得∴a n =4n .∵T n -2b n +3=0,①∴当n=1时,b 1=3,当n ≥2时,T n-1-2b n-1+3=0,②;①-②,得b n =2b n-1,(n ≥2),数列{b n }为等比数列,∴b n =3·2n-1. (2)c n =当n 为偶数时,P n =(a 1+a 3+…+a n-1)+(b 2+b 4+…+b n )=+=2n+1+n 2-2.当n 为奇数时,法一 n-1为偶数,P n =P n-1+c n =2(n-1)+1+(n-1)2-2+4n=2n+n 2+2n-1.法二 P n =(a 1+a 3+…+a n-2+a n )+(b 2+b 4+…+b n-1)=+=2n+n 2+2n-1.∴P n =.。

2024届苏教版高考数学一轮复习数列求和及综合应用课件

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=

+
=2,所以

=2.
所以 a1,a3,a5,…成等比数列;a2,a4,a6,…成等比数列,
所以 S2 018=a1+a2+a3+a4+a5+a6+…+a2 017+a2 018
=(a1+a3+a5+…+a2 017)+(a2+a4+a6+…+a2 018)
=
-

-
+
(-
A.


B.


C.

D.


解析:bn= =



=

=

-

++ (+)(+) + +
选 B.
B )






,前 10 项和为 - + - +…+ - = - = .故
4.数列{an}的前n项和为Sn,已知Sn=1-2+3-4+…+(-1)n-1·n,则S17=
a2a3=8.
(1)求数列{an}的通项公式;
解:(1)由题设知 a1a4=a2a3=8,
又 a1+a4=9,解得
= , = ,

(舍去).
=
=
3
设等比数列{an}的公比为 q,由 a4=a1q 得 q=2,
n-1
n-1
故 an=a1q =2 ,n∈N+.
例1-2

【名师导学】数学(江苏理,提高版)大一轮复习练习:7.8数学归纳法(含答案解析)

【名师导学】数学(江苏理,提高版)大一轮复习练习:7.8数学归纳法(含答案解析)

第42课数学归纳法【自主学习】(本课时对应学生用书第108~109页)自主学习回归教材1. (选修2-2P88练习2改编)设n∈N*,用数学归纳法证明2+4+6+…+2n=n2+n时,第一步应证明:左式=.【答案】22. (选修2-2P88例4改编)设n∈N*,f(n)=5n+2·3n-1+1,通过计算n=1,2,3,4时f(n)的值,可以猜想f(n)能被数值整除.【答案】8【解析】f(1)=8=8×1,f(2)=32=8×4,f(3)=144=8×18,f(4)=680=8×85,所以猜想f(n)能被8整除.3. (选修2-2P91习题7改编)已知数列{a n}满足a1=1,且4a n+1-a n a n+1+2a n=9,则可以通过求a2,a3,a4的值猜想出a n=.【答案】6-5 2-1 n n【解析】由题知a1=1,a2=73,a3=135,a4=197,猜想an=6-52-1nn.4. 由1=12,2+3+4=32,3+4+5+6+7=52,…,可得出的一般性结论是. 【答案】n+(n+1)+(n+2)+…+(3n-2)=(2n-1)2 (n∈N*)【解析】第n个式子的左边首项为n,公差为1,共2n-1项,所以左边=n+(n+1)+(n+2)+…+(3n-2),式子右边是(2n-1)2.5. (选修2-2P89例5改编)设n条直线把一个平面分成r n个部分,通过n=1,2,3,4画出图形观察r n可发现r k=1+1+2+3+4+…+k.若利用数学归纳法对此结论进行证明,当n=k+1时,需证r k+1=r k+.【答案】k+1【解析】当n=k+1时,第k+1条直线与前面的k条直线都相交,产生k个交点,这k个交点把这条直线分成了k+1段,且每一段将原有的平面分成两个部分,即增加了k+1个部分.1. 归纳法:由一系列有限的特殊事例得出一般结论的推理方法.2. 用数学归纳法证明一个与正整数有关的命题的步骤:(1)证明当n取第一个正整数n0时命题成立;(2)假设当n=k(k∈N*,k≥n0)时命题成立,证明当n=k+1时命题也成立.完成这两步可断定从正整数n0开始的所有命题都成立.【要点导学】要点导学各个击破利用数学归纳法证明等式例1是否存在常数a,b使等式2113⨯+2235⨯+2357⨯+…+2(2-1)(21)nn n⨯+=22an nbn++对于一切n∈N*都成立?若不存在,请说明理由;若存在,请用数学归纳法证明.【思维引导】先从特殊情形n=1,n=2时等式必须成立,求出a,b的值,然后用数学归纳法的角度加以证明,在这里必须指出的是:若题目没有讲要用数学归纳法证明,我们也应从数学归纳法考虑,因为等式的左边我们无法通过数列求和的知识解决,其次本题是与自然数有关的命题证明,我们应优先考虑数学归纳法,证明时必须严格遵循数学归纳法的证明步骤,做到规范化.【解答】若存在常数a,b使等式成立,将n=1,n=2代入等式,有11321442 31522abab+⎧=⎪⎪+⎨+⎪+=⎪+⎩,,解得a=1,b=4,即有2113⨯+2235⨯+2357⨯+…+2(2-1)(21)nn n+=242n nn++对于一切n∈N*都成立.下面用数学归纳法证明:(1)当n=1时,左边=2113⨯=13,右边=11412+⨯+=13,所以等式成立.(2)假设当n=k(k≥1且k∈N*)时等式成立,即2113⨯+2235⨯+…+2(2-1)(21)kk k+=242k kk++,当n=k+1时,21 13⨯+2235⨯+…+2(2-1)(21)kk k++2(1)(21)(23)kk k+++=242k kk+++2(1)(21)(23)kk k+++=121kk++·1223k kk+⎛⎫+⎪+⎝⎭=121kk++·22522(23)k kk+++=121kk++·(21)(2)2(23)k kk+++=(1)(2)46k kk+++=2(1)(1)4(1)2k kk+++++,所以当n=k+1时,等式也成立.综上所述,等式对任意的n∈N*都成立.【精要点评】用数学归纳法证明一些等式时,关键在于先看“项”,弄清等式两边构成的规律,等式两边各有多少项,项的多少与n的关系,由n=k到n=k+1时等式两边会增加多少项.利用数学归纳法证明不等式例2用数学归纳法证明不等式(n∈N*).【解答】(1)当n=1时,左边=1,右边=2,所以当n=1时不等式成立.(2)假设当n=k(k≥2,k∈N*)时不等式成立,即,那么当n=k+1时,左边,因为4k2+4k<4k2+4k+1,可得,即,所以当n=k+1时不等式也成立.根据(1)和(2)可知不等式对所有的n∈N*都成立.【精要点评】在步骤(2)的证明过程中,关键是“凑”,一凑假设,二凑结论.充分考虑到由n=k到n=k+1时命题的形式之间的区别与联系.在证明时要注意结合放缩法、比较法、分析法等方法去推理论证.变式 求证:1+12+13+14+…+12-1n>2n (n ∈N *).【解答】(1)当n=1时,1>12,不等式成立.(2)假设当n=k(k≥1,k ∈N *)时不等式成立,即1+12+13+14+…+12-1k>2k ,则当n=k+1时,1+12+13+14+…+112-1k +=1+12+13+14+…+12-1k+12k +121k ++…+112-1k +>2k +12k+121k ++…+112-1k +>2k +1112111222k k k k ++++++个=2k +122kk +=12k +,所以当n=k+1时,不等式也成立.由(1)(2)知,1+12+13+14+…+12-1n>2n (n ∈N *).利用数学归纳法证明整除问题例3 已知f(n)=(2n+7)·3n +9,问:是否存在自然数m ,使得对任意的正整数n ,都能使m 整除f(n)?如果存在,求出最大的m 的值,并证明你的结论;如果不存在,请说明理由.【解答】当n=1时,f(1)=36;当n=2时,f(2)=108;当n=3时,f(3)=360. 猜想:存在最大整数m=36能整除f(n). 证明:①当n=1时,由以上知结论成立. ②假设当n=k(k≥1,k ∈N *)时,结论成立, 即f(k)=(2k+7)·3k +9能被36整除, 那么当n=k+1时,f(k+1)=[2(k+1)+7]·3k+1+9=3[(2k+7)·3k +9]+18(3k-1-1), 由归纳假设知(2k+7)·3k +9能被36整除,又18(3k-1-1)能被36整除,所以当n=k+1时,结论也成立.故由①②可知对任意的正整数n,结论都成立.变式用数学归纳法证明:42n+1+3n+2能被13整除,其中n∈N*.【解答】(1)当n=1时,42×1+1+31+2=91,显然91能被13整除.(2)假设当n=k(k≥1,k∈N*)时,42k+1+3k+2能被13整除,则当n=k+1时,42(k+1)+1+3k+3=42k+1·42+3k+2·3-42k+1·3+42k+1·3=42k+1·13+3·(42k+1+3k+2),因为42k+1·13能被13整除,所以当n=k+1,结论也成立.综上,42n+1+3n+2(n∈N*)能被13整除.归纳—猜想—证明例4(2014·广东卷)设数列{a n}的前n项和为S n,满足S n=2na n+1-3n2-4n,n∈N*,且S3=15.(1)求a1,a2,a3的值;(2)求数列{a n}的通项公式.【思维引导】(1)利用n=1,2,3可求出a1,a2,a3的值;(2)利用(1)中的结论归纳出数列{a n}的通项公式,并以此归纳出S n的表达式,然后利用数学归纳法证明数列{a n}的通项公式的正确性.【解答】(1)由S n=2na n+1-3n2-4n得S n=2n(S n+1-S n)-3n2-4n,整理得2nS n+1=(2n+1)S n+3n2+4n,因此有4S3=5S2+20,即4×15=5S2+20,解得S2=8.同理有2S2=3S1+7,即2×8=3S1+7,解得S1=3,所以a1=S1=3,a2=S2-S1=8-3=5,a3=S3-S2=15-8=7.(2)由题意得a n+1=2nSn+32n+2,由(1)知a1=3,a2=5,a3=7,猜想a n=2n+1,假设当n=k (k∈N*)时,猜想成立,即a k=2k+1,则有S k=1()2kk a a+=(321)2k k++=k(k+2),则当n=k+1时,有a k+1=2kSk+32k+2=(2)2k kk++32k+2=2k+3=2(k+1)+1,这说明当n=k+1时,猜想也成立.根据(1)和(2)可知,对任意的n∈N*,a n=2n+1.【精要点评】(1)本试题主要是考查数列的通项公式的求解和数学归纳法证明的运用.(2)数学归纳法与数列相结合是命题的一种趋势.(3)主要考查从特殊到一般的推理方式.变式设f(n)=11nn⎛⎫+⎪⎝⎭-n,其中n为正整数.(1)求f(1),f(2),f(3)的值;(2)猜想满足不等式f(n)<0的正整数n的取值范围,并用数学归纳法证明你的猜想.【解答】(1)f(1)=1,f(2)=14,f(3)=-1727.(2)猜想:当n≥3时,f(n)=11nn⎛⎫+⎪⎝⎭-n<0.证明:①当n=3时,f(3)=-1727<0成立.②假设当n=k(k≥3,k∈N*)时猜想成立,即f(k)=11kk⎛⎫+⎪⎝⎭-k<0,所以11kk⎛⎫+⎪⎝⎭<k,则当n=k+1时,由于1111k k +⎛⎫+ ⎪+⎝⎭=111k k ⎛⎫+ ⎪+⎝⎭111k ⎛⎫+ ⎪+⎝⎭<11111kk k ⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭<k 111k ⎛⎫+ ⎪+⎝⎭=k+1k k +<k+1,所以1111k k +⎛⎫+ ⎪+⎝⎭<k+1,即f(k+1)=1111k k +⎛⎫+ ⎪+⎝⎭-(k+1)<0成立,由①②可知,对n≥3,f(n)=11nn ⎛⎫+ ⎪⎝⎭-n<0成立.1. 用数学归纳法证明:1-12+13-14+…+12-1n -12n =11n ++12n ++…+12n 时,第一步应验证:左式是 ,右式是 .【答案】1-12 111+2. (2015·哈尔滨模拟)用数学归纳法证明不等式“1+12+13+…+12-1n<n(n ∈N *,n≥2)”时,由n=k(k≥2)不等式成立,推证n=k+1时,左边应增加的项数是 . 【答案】2k【解析】当n=k+1时,左边为1+12+13+…+12-1k+12k +121k ++…+112-1k +,增加了12k +121k ++…+112-1k +,共(2k+1-1)-2k +1=2k 项.3. 若f(n)=1+12+13+…+13-1n (n ∈N *),则对于k ∈N *,f(k+1)=f(k)+ .【答案】13k +131k ++132k +【解析】f(k+1)=1+12+13+…+13(1)-1k +=1+12+13+…+132k +=112⎛+ ⎝+13+…+13-1k ⎫⎪⎭+13k +131k ++132k +=f(k)+13k +131k ++132k +.4. 求证:49n +16n-1(n ∈N *)能被64整除.【解答】①当n=1时,49+16×1-1=64,能被64整除.②假设当n=k(k ∈N *)时,49k +16k-1能被64整除,那么当n=k+1时,49k+1+16(k+1)-1=49(49k +16k-1)-48·16k+48+16=49(49k +16k-1)-64·12k+64,所以当n=k+1时,49k+1+16(k+1)-1也能被64整除.由①②可知对任意的n ∈N *,49n +16n-1都能被64整除.5. 已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 1=1,S n =n 2a n (n ∈N *). (1)求a 2,a 3,a 4的值;(2)猜想数列{a n }的通项公式,并用数学归纳法证明猜想.【解答】(1)当n=2时,由S 2=4a 2,将a 1=1代入,得a 2=13;当n=3时,由S 3=9a 3,将a 1=1,a 2=13代入,得a 3=16;当n=4时,由S 4=16a 4,将a 1=1,a 2=13,a 3=16代入,得a 4=110.(2)猜想a n=2(1)n n +,证明如下:当n=1时,a 1=212⨯=1,命题成立.假设当n=k(k ∈N *)时命题成立,即a k=2(1)k k +,当n=k+1时,S k+1=(k+1)2a k+1=S k +a k+1=k 2a k +a k+1,整理得a k+1=2(1)(2)k k ++,所以当n=k+1时命题也成立.综上,当n ∈N *时有a n=2(1)n n +.趁热打铁,事半功倍.请老师布置同学们完成《配套检测与评估》中的练习第83~84页.【检测与评估】第42课数学归纳法一、填空题1.用数学归纳法证明2n≥n2(n≥4,n∈N*)时,第一步应验证n=.2.若f(n)=1+12+13+…+121n+(n∈N),则当n=1时,f(n)=.3.用数学归纳法证明(n+1)(n+2)·…·(n+n)=2n·1·3·…·(2n-1)(n∈N*)时,从“n=k”到“n=k+1”的证明,左边需要增添的代数式是.4.已知f(n)=1+12+13+…+1n(n∈N*),证明不等式f(2n)>2n时,f(2k+1)比f(2k)多项.5.若f(n)=11n++12n++13n++…+12n(n∈N*),则f(n+1)-f(n)=.6.若凸n边形的内角和为f(n),则凸n+1边形的内角和f(n+1)=f(n)+.7.,…,那么由此猜想出的第n个数为.8.已知x ∈(0,+∞),不等式x+1x ≥2,x+24x ≥3,x+327x ≥4,…,可推广为x+n a x ≥n+1,那么实数a 的值为 .二、 解答题9.用数学归纳法证明(3n+1)·7n -1(n ∈N *)能被9整除.10.求证:(n ∈N *).11.(2015·宿迁一模)已知数列{a n }的各项均为正整数,对于任意的n ∈N *,都有2+11n a +<11111-1n n a a n n +++<2+1n a 成立,且a 2=4.(1)求a 1,a 3的值;(2)猜想数列{a n }的通项公式,并给出证明.三、 选做题12.已知函数(x>0),数列{a n }满足a 1=f(x),a n+1=f(a n ).(1)求a 2,a 3,a 4的值;(2)猜想数列{a n }的通项公式,并用数学归纳法予以证明.【检测与评估答案】第42课数学归纳法1.42.1+12+13【解析】当n=1时,式子的末项应为13.3.4k+2【解析】当n=k时,等号左边的代数式为(k+1)(k+2)·…·(k+k),当n=k+1时,等号左边的代数式为[(k+1)+1][(k+1)+2]·…·[(k+1)+k-1][(k+1)+k][(k+1)+k+1],所以左边需要增添的代数式是(21)(22)1k kk+++=4k+2.4.2k5.121n+-122n+【解析】121n++122n+-11n+=121n+-122n+.6.180°【解析】凸n边形每增加一条边,内角和增加180°.7.【解析】观察根式的规律,根号下和式的第一项与第二项的分子相同,而分母可表示为1×3,2×4,3×5,4×6,…,故第n8.n n【解析】因为x+1x≥1+1,x+222x≥2+1,x+333x≥3+1,…,所以该系列不等式可推广为x+nnnx≥n+1,所以a=n n.9.①当n=1时,4×7-1=27,能被9整除.②假设当n=k(k≥1,k∈N*)时,(3k+1)·7k-1能被9整除,那么当n=k+1时,[3(k+1)+1]·7k+1-1=[(3k+1)+3](1+6)·7k-1=(3k+1)·7k-1+(3k+1)·6·7k+21·7k=(3k+1)·7k-1+3k·6·7k+( 6+21)·7k.因为以上三式均能被9整除,所以当n=k+1时命题也成立.由①②可知,原命题对一切n∈N*均成立.10.①当n=1时,不等式显然成立.②假设当n=k(k≥1,k∈N*)时不等式成立,即则当n=k+1时,(2-1)(21)1k k+++故当n=k+1时,不等式也成立.由①②可知,∈N*). 11.(1)当n=1时,由2+21a <21211a a ⎛⎫+ ⎪⎝⎭<2+11a ,即有2+14<12a +24<2+11a , 解得23<a 1<87.因为a 1为正整数,所以a 1=1.当n=2时,由2+31a <63114a ⎛⎫+ ⎪⎝⎭<2+14,解得8<a 3<10.因为a 3是正整数,所以a 3=9.(2)由a 1=1,a 2=4,a 3=9,猜想:a n =n 2.下面用数学归纳法证明:当n=1,2,3时,由(1)知a n =n 2均成立. 假设n=k(k≥3,k ∈N *)成立,则a k =k 2. 由条件得2+11k a +<k(k+1)2111k k a +⎛⎫+ ⎪⎝⎭<2+21k , 所以32(1)-1k k k k ++<a k+1<2(-1)-1k k k k +,所以(k+1)2-21-1k k k ++<a k+1<(k+1)2+1-1k .因为k≥3,0<21-1k k k ++<1,0<1-1k <1,又a k+1∈N *,所以a k+1=(k+1)2,即当n=k+1时,a n =n 2也成立.综上所述,对任意的n ∈N *,a n =n 2.12. (1)由题意得a1,a2=f(a1,a3=f(a2a4=f(a3.(2)猜想:a n∈N*).证明:①当n=1时,a1,结论成立.②假设当n=k(k≥1,k∈N*)时,结论成立,即a k那么当n=k+1时,a k+1=f(a k,即当n=k+1时,结论成立.由①②可知,a n.。

2023年新高考数学一轮复习7-5 数列的综合应用(知识点讲解)含详解

专题7.5 数列的综合应用(知识点讲解)【知识框架】【核心素养】1.数列与传统数学文化、实际问题相结合,考查等差、等比数列的基本运算,凸显数学建模的核心素养. 2.数列与新定义问题相结合,考查转化、迁移能力,凸显数学抽象的核心素养.3.数列与函数、不等式、解析几何等相结合,考查学生综合分析解决问题的能力,凸显逻辑推理的核心素养.【知识点展示】(一)数列与函数数列与函数的综合问题主要有以下两类:(1)已知函数条件,解决数列问题,此类问题一般是利用函数的性质、图象研究数列问题;(2)已知数列条件,解决函数问题,解决此类问题一般要充分利用数列的范围、公式、求和方法对式子化简变形.(二)数列与不等式1.数列型不等式的证明常用到“放缩法”,一是在求和中将通项“放缩”为“可求和数列”;二是求和后再“放缩”.放缩法常见的放缩技巧有: (1)1k 2<1k 2-1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫1k -1-1k +1.(2)1k -1k +1<1k 2<1k -1-1k . (3)2(n +1-n )<1n<2(n -n -1).2.数列中不等式恒成立的问题数列中有关项或前n 项和的恒成立问题,往往转化为数列的最值问题;求项或前n 项和的不等关系可以利用不等式的性质或基本不等式求解.(三)解答数列实际应用问题的步骤(1)确定模型类型:理解题意,看是哪类数列模型,一般有等差数列模型、等比数列模型、简单递推数列模型.基本特征如下:等差数列模型:均匀增加或者减少等比数列模型:指数增长或减少,常见的是增产率问题、存款复利问题简单递推数列模型:指数增长的同时又均匀减少.如年收入增长率为20%,每年年底要拿出a(常数)作为下年度的开销,即数列{}1 1.2n n n a a a a +满足=-(2)准确解决模型:解模就是根据数列的知识,求数列的通项、数列的和、解方程(组)或者不等式(组)等,在解模时要注意运算准确.(3)给出问题的回答:实际应用问题最后要把求解的数学结果化为对实际问题的答案,在解题中不要忽视了这点.【常考题型剖析】题型一:数列与函数的综合例1.(2021·河南·睢县高级中学高三阶段练习(理))已知数列{}n a 的首项11a =,函数()()41cos221n n f x x a x a +=+-+有唯一零点,则通项n a =( ) A .13n -B .12n -C .21n -D .32n -例2.(2023·全国·高三专题练习)设函数()12ln x f x x -=+,11a =,()*21N 1,23n n a f f n f f n n n n n -⎛⎫=+++⋅ ⎪⋅⋅+∈≥ ⎪⎝⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎭.则数列{}n a 的前n 项和n S =______. 例3.(2017·上海·高考真题)根据预测,某地第n *()n ∈N 个月共享单车的投放量和损失量分别为n a 和n b (单位:辆),其中4515,1310470,4n n n a n n ⎧+≤≤=⎨-+≥⎩,5n b n =+,第n 个月底的共享单车的保有量是前n 个月的累计投放量与累计损失量的差.(1)求该地区第4个月底的共享单车的保有量;(2)已知该地共享单车停放点第n 个月底的单车容纳量24(46)8800n S n =--+(单位:辆). 设在某月底,共享单车保有量达到最大,问该保有量是否超出了此时停放点的单车容纳量?【温馨提醒】解题时要注意数列与函数的内在联系,灵活运用函数的思想方法求解,在问题的求解过程中往往会遇到数列的求和、和的最值,利用函数性质或不等式性质求解较为常规. 题型二:数列与不等式的综合例4.(2021·浙江·高考真题)已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,194a =-,且1439n n S S +=-.(1)求数列{}n a 的通项;(2)设数列{}n b 满足*3(4)0()n n b n a n N +-=∈,记{}n b 的前n 项和为n T ,若n n T b λ≤对任意N n *∈恒成立,求实数λ的取值范围.例5.(2021·天津·高考真题)已知{}n a 是公差为2的等差数列,其前8项和为64.{}n b 是公比大于0的等比数列,1324,48b b b =-=. (I )求{}n a 和{}n b 的通项公式;(II )记2*1,n n nc b b n N =+∈,(i )证明{}22nn c c -是等比数列;(ii )证明)*nk n N =∈ 例6.(2021·全国·高考真题(文))设{}n a 是首项为1的等比数列,数列{}n b 满足3nn na b =.已知1a ,23a ,39a 成等差数列.(1)求{}n a 和{}n b 的通项公式;(2)记n S 和n T 分别为{}n a 和{}n b 的前n 项和.证明:2nn S T <. 【温馨提醒】数列与不等式的结合,除应熟练掌握数列的通项公式、求和公式,关于不等式证明、不等式恒成立问题的处理方法亦应灵活运用. 题型三:数列与实际应用问题例7.【多选题】(2022·全国·高三专题练习)参加工作5年的小郭,因工作需要向银行贷款A 万元购买一台小汽车,与银行约定:这A 万元银行贷款分10年还清,贷款的年利率为r ,每年还款数为X 万元,则( )A .()1011ArX r =+- B .小郭第3年还款的现值为()31Xr +万元C .小郭选择的还款方式为“等额本金还款法”D .小郭选择的还款方式为“等额本息还款法”例8.(2021·全国·高三专题练习)某集团公司有一下属企业A 从事一种高科技产品的生产.A 企业第一年年初有资金2000万元,将其投入生产,到当年年底资金增长了40%,预计以后每年资金年增长率与第一年的相同.集团公司要求A 企业从第一年开始,每年年底上缴资金t 万元(800t <),并将剩余资金全部投入下一年生产.设第n 年年底A 企业上缴资金后的剩余资金为n a 万元.则( ) A .22800a t =- B .175n n a a t +=-C .1n n a a +>D .当400t =时,33800a >【总结提升】1.与实际应用相结合的题型也是高考命题的动向,这类问题的特点是通过现实生活的事例考查书本知识,解决这类问题的关键是耐心读题、仔细理解题,只有吃透题意,才能将实际问题转化为数学模型进行解答.2.等比数列最值有关问题的解题思路:求解此类问题的常用思路是根据题目所给条件建立关于变量n 的函数关系进行求解.有时也注意基本不等式的应用.题型四:数列的“新定义”问题例9.(2022·全国·高三专题练习)对于数列{}n a ,定义11222-=+++n n n A a a a 为数列{}n a 的“加权和”,已知某数列{}n a 的“加权和”12n n A n +=⋅,记数列{}+n a pn 的前n 项和为n T ,若5≤n T T 对任意的N n *∈恒成立,则实数p 的取值范围为( ) A .127,53⎡⎤--⎢⎥⎣⎦B .167,73⎡⎤--⎢⎥⎣⎦C .512,25⎡⎤--⎢⎥⎣⎦D .169,74⎡⎤--⎢⎥⎣⎦例10.(2022·江西抚州·高二阶段练习(理))对大于1的自然数m 的三次幂可用奇数进行以下形式的“分裂”:3325⎧⎨⎩,3739,11⎧⎪⎨⎪⎩,3131541719⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩,…仿此,若3m 的“分裂数”中有一个是1111,则m 的值为( ) A .32 B .33 C .34 D .35例11.(2022·河南开封·高二期末(理))若数列{}n a 中不超过()f m 的项数恰为()*,m b n m ∈N ,则称数列{}m b 是数列{}n a 的生成数列,称相应的函数()f m 是数列{}n a 生成{}m b 的控制函数.已知2n n a =,()f m m =,记数列{}m b 的前m 项和为m S ,则63S =( ) A .258B .264C .642D .636例12.(2022·全国·高三专题练习)定义:对于任意一个有穷数列,第一次在其每相邻的两项间都插人这两项的和,得到的新数列称之为一阶和数列,如果在一阶和数列的基础上再在其相邻的两项间插入这两项的和称之为二阶和数列,以此类推可以得到n 阶和数列,如{1,5}的一阶和数列是{1,6,5},设它的n 阶和数列各项和为n S .(1)试求{1,5}的二阶和数列各项和2S 与三阶和数列各项和3S ,并猜想n S 的通项公式(无需证明); (2)若()()311log 3log 33n n n c S S +=--⋅-,求{}n c 的前n 项和n T ,并证明:1126n T -<≤-.【温馨提醒】立足于“转化”,将新定义问题转化成等差数列、等比数列问题求解. 题型五:数列与解析几何例12.(2021·浙江·高考真题)已知,R,0a b ab ∈>,函数()2R ()f x ax b x =+∈.若(),(),()f s t f s f s t -+成等比数列,则平面上点(),s t 的轨迹是( ) A .直线和圆B .直线和椭圆C .直线和双曲线D .直线和抛物线例13.(2017山东,理19)已知{x n }是各项均为正数的等比数列,且x 1+x 2=3,x 3-x 2=2 (Ⅰ)求数列{x n }的通项公式;(Ⅱ)如图,在平面直角坐标系xOy 中,依次连接点P 1(x 1, 1),P 2(x 2, 2)…P n+1(x n+1, n+1)得到折线P 1 P 2…P n+1,求由该折线与直线y=0,11n x x x x +==,所围成的区域的面积.题型六:数列与传统文化例14.(2022·云南师大附中模拟预测(理))《九章算术》是我国秦汉时期一部杰出的数学著作,书中第三章“衰分”有如下问题:“今有大夫、不更、簪裹、上造、公士,凡五人,共出百钱.欲令高爵出少,以次渐多,问各几何?”意思是:“有大夫、不更、簪裏、上造、公士(爵位依次变低)5个人共出100钱,按照爵位从高到低每人所出钱数成递增等差数列,这5个人各出多少钱?”在这个问题中,若不更出17钱,则公士出的钱数为( ) A .10B .14C .23D .26例15.(2022·山东青岛·一模)我国古代数学著作《九章算术》中有如下问题:“今有人持金出五关,前关二税一,次关三而税一,次关四而税一,次关五而税一,次关六而税一,并五关所税,适重一斤.问本持金n T几何?”其意思为“今有人持金出五关,第1关收税金为持金的12,第2关收税金为剩余金的13,第3关收税金为剩余金的14,第4关收税金为剩余金的15,第5关收税金为剩余金的16,5关所收税金之和恰好重1斤.问原来持金多少?”.记这个人原来持金为a 斤,设()101,115,01x x f x x x +>⎧=⎨-<≤⎩,则()f a =( )A .5-B .7C .13D .26例16.(2017·全国·高考真题(理))我国古代数学名著《算法统宗》中有如下问题:“远望巍巍塔七层,红光点点倍加增,共灯三百八十一,请问尖头几盏灯?”意思是:一座7层塔共挂了381盏灯,且相邻两层中的下一层灯数是上一层灯数的2倍,则塔的顶层共有灯( ) A .1盏 B .3盏 C .5盏 D .9盏【总结提升】理解题意,构造数列,应用数列模型解题.专题7.5 数列的综合应用(知识点讲解)【知识框架】【核心素养】1.数列与传统数学文化、实际问题相结合,考查等差、等比数列的基本运算,凸显数学建模的核心素养. 2.数列与新定义问题相结合,考查转化、迁移能力,凸显数学抽象的核心素养.3.数列与函数、不等式、解析几何等相结合,考查学生综合分析解决问题的能力,凸显逻辑推理的核心素养.【知识点展示】(一)数列与函数数列与函数的综合问题主要有以下两类:(1)已知函数条件,解决数列问题,此类问题一般是利用函数的性质、图象研究数列问题;(2)已知数列条件,解决函数问题,解决此类问题一般要充分利用数列的范围、公式、求和方法对式子化简变形.(二)数列与不等式1.数列型不等式的证明常用到“放缩法”,一是在求和中将通项“放缩”为“可求和数列”;二是求和后再“放缩”.放缩法常见的放缩技巧有: (1)1k 2<1k 2-1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫1k -1-1k +1.(2)1k -1k +1<1k 2<1k -1-1k . (3)2(n +1-n )<1n<2(n -n -1).2.数列中不等式恒成立的问题数列中有关项或前n 项和的恒成立问题,往往转化为数列的最值问题;求项或前n 项和的不等关系可以利用不等式的性质或基本不等式求解.(三)解答数列实际应用问题的步骤(1)确定模型类型:理解题意,看是哪类数列模型,一般有等差数列模型、等比数列模型、简单递推数列模型.基本特征如下:等差数列模型:均匀增加或者减少等比数列模型:指数增长或减少,常见的是增产率问题、存款复利问题简单递推数列模型:指数增长的同时又均匀减少.如年收入增长率为20%,每年年底要拿出a(常数)作为下年度的开销,即数列{}1 1.2n n n a a a a +满足=-(2)准确解决模型:解模就是根据数列的知识,求数列的通项、数列的和、解方程(组)或者不等式(组)等,在解模时要注意运算准确.(3)给出问题的回答:实际应用问题最后要把求解的数学结果化为对实际问题的答案,在解题中不要忽视了这点.【常考题型剖析】题型一:数列与函数的综合例1.(2021·河南·睢县高级中学高三阶段练习(理))已知数列{}n a 的首项11a =,函数()()41cos221n n f x x a x a +=+-+有唯一零点,则通项n a =( ) A .13n - B .12n -C .21n -D .32n -【答案】C 【解析】 【分析】由奇偶性定义可判断出()f x 为偶函数,由此可确定唯一零点为0x =,从而得到递推关系式;利用递推关系式可证得数列{}1n a +为等比数列,由等比数列通项公式可推导得到n a . 【详解】()()()()()()4411cos 221cos221n n n n f x x a x a x a x a f x ++-=-+--+=+-+=,()f x ∴为偶函数,图象关于y 轴对称,()f x ∴的零点关于y 轴对称,又()f x 有唯一零点,()f x ∴的零点为0x =,即()()10210n n f a a +=-+=,121n n a a +∴=+,即()1121n n a a ++=+,又112a +=,∴数列{}1n a +是以2为首项,2为公比的等比数列,12n n a ∴+=,则21n n a =-.故选:C. 【点睛】关键点点睛:本题考查函数与数列的综合应用问题;解题关键是能够根据奇偶性的性质确定函数的唯一零点为0x =,从而结合零点确定数列的递推关系式,由递推关系式证得数列{}1n a +为等比数列. 例2.(2023·全国·高三专题练习)设函数()12ln x f x x -=+,11a =,()*21N 1,23n n a f f n f f n n n n n -⎛⎫=+++⋅ ⎪⋅⋅+∈≥ ⎪⎝⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎭.则数列{}n a 的前n 项和n S =______. 【答案】2n n 1-+ 【解析】 【分析】由题设11()()4n f f n n-+=,讨论n 的奇偶性求{}n a 的通项公式,再求n S . 【详解】由题设,111()()4ln(1)ln 41n f f n n n n -+=+-+=-, 所以()()**14121,2,N 221421,21,N 2n n f n n k k a n n n k k ⎧⎛⎫⎛⎫⨯-+=-=∈ ⎪ ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭=⎨-⎪⨯=-=+∈⎪⎩,即2(1)n a n =-且n ≥ 2, 当1n =时,11S =,当2n ≥时,21242(1)1n S n n n =+++⋅⋅⋅+-=+-,所以21n S n n =-+,n *∈N故答案为:2n n 1-+.例3.(2017·上海·高考真题)根据预测,某地第n *()n ∈N 个月共享单车的投放量和损失量分别为n a 和n b (单位:辆),其中4515,1310470,4n n n a n n ⎧+≤≤=⎨-+≥⎩,5n b n =+,第n 个月底的共享单车的保有量是前n 个月的累计投放量与累计损失量的差.(1)求该地区第4个月底的共享单车的保有量;(2)已知该地共享单车停放点第n 个月底的单车容纳量24(46)8800n S n =--+(单位:辆). 设在某月底,共享单车保有量达到最大,问该保有量是否超出了此时停放点的单车容纳量? 【答案】(1)935;(2)见解析. 【解析】 【详解】试题分析:(1)计算{}n a 和{}n b 的前4项和的差即可得出答案;(2)令n n a b ≥得出42n ≤,再计算第42个月底的保有量和容纳量即可得出结论. 试题分析:(1)()()1234123496530935a a a a b b b b +++-+++=-=(2)10470542n n n -+>+⇒≤,即第42个月底,保有量达到最大()()()()12341234420503864742965878222a a a ab b b b ⎡⎤+⨯+⨯+++⋅⋅⋅+-+++⋅⋅⋅+=+-=⎢⎥⎣⎦()2424424688008736S =--+=,∴此时保有量超过了容纳量.【温馨提醒】解题时要注意数列与函数的内在联系,灵活运用函数的思想方法求解,在问题的求解过程中往往会遇到数列的求和、和的最值,利用函数性质或不等式性质求解较为常规. 题型二:数列与不等式的综合例4.(2021·浙江·高考真题)已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,194a =-,且1439n n S S +=-.(1)求数列{}n a 的通项;(2)设数列{}n b 满足*3(4)0()n n b n a n N +-=∈,记{}n b 的前n 项和为n T ,若n n T b λ≤对任意N n *∈恒成立,求实数λ的取值范围.【答案】(1)33()4nn a =-⋅;(2)31λ-≤≤.【解析】【分析】(1)由1439n n S S +=-,结合n S 与n a 的关系,分1,2n n =≥讨论,得到数列{}n a 为等比数列,即可得出结论;(2)由3(4)0n n b n a +-=结合(1)的结论,利用错位相减法求出n T ,n n T b λ≤对任意N n *∈恒成立,分类讨论分离参数λ,转化为λ与关于n 的函数的范围关系,即可求解. 【详解】(1)当1n =时,1214()39a a a +=-,229272749,4416a a =-=-∴=-, 当2n ≥时,由1439n n S S +=-①, 得1439n n S S -=-②,①-②得143n n a a += 122730,0,164n n n a a a a +=-≠∴≠∴=, 又213,{}4n a a a =∴是首项为94-,公比为34的等比数列, 1933()3()444n n n a -∴=-⋅=-⋅;(2)由3(4)0n n b n a +-=,得43(4)()34n n n n b a n -=-=-, 所以234333333210(4)44444nn T n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-⨯-⨯-⨯⨯++-⋅ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎝+⎭⎭,2413333333321(5)(4)444444nn n T n n +⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-⨯-⨯-⨯++-⋅+-⋅ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭,两式相减得234113333333(4)4444444nn n T n +⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-⨯++++--⋅ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭1193116493(4)34414n n n -+⎡⎤⎛⎫-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎛⎫⎣⎦=-+-- ⎪⎝⎭-111993334(4)44444n n n n n +++⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+---⋅=-⋅ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭, 所以134()4n n T n +=-⋅,由n n T b λ≤得1334()(4)()44n nn n λ+-⋅≤-⋅恒成立,即(4)30n n λ-+≥恒成立,4n =时不等式恒成立;4n <时,312344n n n λ≤-=----,得1λ≤; 4n >时,312344n n n λ≥-=----,得3λ≥-; 所以31λ-≤≤.【点睛】易错点点睛:(1)已知n S 求n a 不要忽略1n =情况;(2)恒成立分离参数时,要注意变量的正负零讨论,如(2)中(4)30n n λ-+≥恒成立,要对40,40,40n n n -=->-<讨论,还要注意40n -<时,分离参数不等式要变号.例5.(2021·天津·高考真题)已知{}n a 是公差为2的等差数列,其前8项和为64.{}n b 是公比大于0的等比数列,1324,48b b b =-=. (I )求{}n a 和{}n b 的通项公式;(II )记2*1,n n nc b b n N =+∈,(i )证明{}22nn c c -是等比数列;(ii )证明)*nk n N =∈ 【答案】(I )21,n a n n N *=-∈,4,n n N b n *=∈;(II )(i )证明见解析;(ii )证明见解析.【解析】 【分析】(I )由等差数列的求和公式运算可得{}n a 的通项,由等比数列的通项公式运算可得{}n b 的通项公式;(II )(i )运算可得2224nn n c c =⋅-,结合等比数列的定义即可得证;(ii )放缩得21222422n n n n n a n c a c +<-⋅,进而可得112n n k k k-==,结合错位相减法即可得证. 【详解】(I )因为{}n a 是公差为2的等差数列,其前8项和为64. 所以12818782642a a a a ⨯++⋅⋅⋅+=+⨯=,所以11a =, 所以()12121,n n n n N a a *=+-=-∈;设等比数列{}n b 的公比为(),0q q >,所以()221321484q b b b q q b q ==-=--,解得4q =(负值舍去), 所以114,n n n b q n N b -*==∈;(II )(i )由题意,221441n n nn n b c b =++=,所以22224211442444n n nn nnn c c ⎛⎫⎛⎫=+-+=⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭-,所以220nn c c ≠-,且212222124424n n n n nn c c c c +++⋅==⋅--, 所以数列{}22nn c c -是等比数列; (ii )由题意知,()()22122222121414242222n n n n n n n n n a n n c c a +-+-==<-⋅⋅⋅,12n n-,所以112nn k k k k-==, 设10121112322222nn k n k k nT --===+++⋅⋅⋅+∑, 则123112322222n n n T =+++⋅⋅⋅+, 两式相减得21111111122121222222212nn n n nn n n n T -⎛⎫⋅- ⎪+⎝⎭=+++⋅⋅⋅+-=-=--, 所以1242n n n T -+=-,所以1112422nn k n k k n --==+⎫-<⎪⎭ 例6.(2021·全国·高考真题(文))设{}n a 是首项为1的等比数列,数列{}n b 满足3nn na b =.已知1a ,23a ,39a 成等差数列.(1)求{}n a 和{}n b 的通项公式;(2)记n S 和n T 分别为{}n a 和{}n b 的前n 项和.证明:2nn S T <. 【答案】(1)11()3n n a -=,3n nn b =;(2)证明见解析. 【解析】 【分析】(1)利用等差数列的性质及1a 得到29610q q -+=,解方程即可;(2)利用公式法、错位相减法分别求出,n n S T ,再作差比较即可. 【详解】(1)因为{}n a 是首项为1的等比数列且1a ,23a ,39a 成等差数列,所以21369a a a =+,所以211169a q a a q =+,即29610q q -+=,解得13q =,所以11()3n n a -=,所以33n n n na nb ==. (2)[方法一]:作差后利用错位相减法求和211213333n n n n nT --=++++,012111111223333-⎛⎫=++++ ⎪⎝⎭n n S , 230121123111112333323333n n n n S n T -⎛⎫⎛⎫-=++++-++++= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭012111012222333---++++111233---+n nn n .设0121111101212222Γ3333------=++++n n n , ⑧ 则1231111012112222Γ33333-----=++++n nn . ⑨由⑧-⑨得1121113312111113322Γ13233332313--⎛⎫--- ⎪⎛⎫⎝⎭=-++++-=-+- ⎪⎝⎭-n n n n n n n . 所以211312Γ432323----=--=-⨯⨯⨯n n n n n n . 因此10232323--=-=-<⨯⨯n n n n nS n n nT . 故2nn S T <. [方法二]【最优解】:公式法和错位相减求和法证明:由(1)可得11(1)313(1)12313n n n S ⨯-==--, 211213333n n nn n T --=++++,①231112133333n n n n nT +-=++++,② ①-②得23121111333333n n n n T +=++++- 1111(1)1133(1)1323313n n n n n n ++-=-=---,所以31(1)4323n n nnT =--⋅,所以2n n S T -=3131(1)(1)043234323n n n nn n ----=-<⋅⋅,所以2nn S T <. [方法三]:构造裂项法由(Ⅰ)知13⎛⎫= ⎪⎝⎭n n b n ,令1()3αβ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭n n c n ,且1+=-n n n b c c ,即1111()[(1)]333αβαβ+⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+-++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭n n n n n n ,通过等式左右两边系数比对易得33,24αβ==,所以331243nn c n ⎛⎫⎛⎫=+⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.则12113314423nn n n n T b b b c c +⎛⎫⎛⎫=+++=-=-+ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭,下同方法二.[方法四]:导函数法 设()231()1-=++++=-n nx x f x x x x x x,由于()()()()()()1221'111'11(1)'1(1)1n n n n nx x x x x x x x nx n x x x x +⎡⎤⎡⎤⎡⎤----⨯--+-+⎣⎦⎣⎦⎢⎥==---⎢⎥⎣⎦, 则12121(1)()123(1)+-+-+=++++='-n nn nx n x f x x x nxx .又1111333-⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭n n n b n n ,所以2112311111233333n n n T b b b b n -⎡⎤⎛⎫⎛⎫=++++=+⨯+⨯++⋅=⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦12111(1)11133333113n nn n f +⎛⎫⎛⎫+-+ ⎪ ⎪⎛⎫⎝⎭⎝⎭⋅=⨯ ⎪⎝⎭⎛⎫- ⎪⎝⎭'13113311(1)4334423n nnn n n +⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+-+=-+⎢⎥ ⎪ ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦,下同方法二. 【整体点评】本题主要考查数列的求和,涉及到等差数列的性质,错位相减法求数列的和,考查学生的数学运算能力,是一道中档题,其中证明不等式时采用作差法,或者作商法要根据式子得结构类型灵活选择,关键是要看如何消项化简的更为简洁.(2)的方法一直接作差后利用错位相减法求其部分和,进而证得结论;方法二根据数列的不同特点,分别利用公式法和错位相减法求得,n n S T ,然后证得结论,为最优解;方法三采用构造数列裂项求和的方法,关键是构造1()3αβ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭nn c n ,使1+=-n n n b c c ,求得n T 的表达式,这是错位相减法的一种替代方法,方法四利用导数方法求和,也是代替错位相减求和法的一种方法. 【温馨提醒】数列与不等式的结合,除应熟练掌握数列的通项公式、求和公式,关于不等式证明、不等式恒成立问题的处理方法亦应灵活运用. 题型三:数列与实际应用问题例7.【多选题】(2022·全国·高三专题练习)参加工作5年的小郭,因工作需要向银行贷款A 万元购买一台小汽车,与银行约定:这A 万元银行贷款分10年还清,贷款的年利率为r ,每年还款数为X 万元,则( ) A .()1011ArX r =+- B .小郭第3年还款的现值为()31Xr +万元C .小郭选择的还款方式为“等额本金还款法”D .小郭选择的还款方式为“等额本息还款法” 【答案】BD 【解析】 【分析】因为小郭每年还款钱数相等,所以小郭选择为“等额本息还款法”,所以利用等比数列前n 项和公式求出X ,再设小郭第3年还款的现值为y ,根据复利规则求出y . 【详解】解:小郭与银行约定,每年还一次欠款,并且每年还款的钱数都相等,∴小郭靖选择的还款方式为“等额本息还款法”,故D 正确,C 错误, 设每年应还X 元,还款10次,则该人10年还款的现金与利息和为29[1(1)(1)(1)]X r r r +++++⋯++, 银行贷款A 元10年后的本利和为10(1)A r +.2910[1(1)(1)(1)](1)X r r r A r ∴+++++⋯++=+, ∴10101[1(1)](1)1(1)r X A r r ⨯-+⋅=+-+, 即1010(1)(1)1Ar r X r +=+-,故A 错误.设小郭第三年还款的现值为y ,则3(1)y r X ⋅+=,所以()31Xy r =+,故B 正确;例8.(2021·全国·高三专题练习)某集团公司有一下属企业A 从事一种高科技产品的生产.A 企业第一年年初有资金2000万元,将其投入生产,到当年年底资金增长了40%,预计以后每年资金年增长率与第一年的相同.集团公司要求A 企业从第一年开始,每年年底上缴资金t 万元(800t <),并将剩余资金全部投入下一年生产.设第n 年年底A 企业上缴资金后的剩余资金为n a 万元.则( ) A .22800a t =- B .175n n a a t +=-C .1n n a a +>D .当400t =时,33800a >【答案】BC 【解析】先求得第一年年底剩余资金1a ,第二年底剩余资金2a ,即可判断A 的正误;分析总结,可得1n a +与n a 的关系,即可判断B 的正误;根据题意,求得n a 的表达式,利用作差法即可比较1n a +与n a 的大小,即可判断C 的正误,代入400t =,即可求得3a ,即可判断D 的正误,即可得答案. 【详解】第一年年底剩余资金12000(140%)2800a t t =⨯+-=-,第二年底剩余资金211712(140%)392055a a t a t t =⨯+-=-=-,故A 错误;第三年底剩余资金3227109(140%)5488525t a a t a t =⨯+-=-=-,⋅⋅⋅ 所以第n +1年年底剩余资金为17(140%)5n n n a a t a t +=⨯+-=-,故B 正确;因为212277777()()55555n n n n a a t a t t a t t ---=-=--=--12217777()[1()()]5555n n a t --=-+++⋅⋅⋅+117[1()]75()(2800)7515n n t t ---=---=11757()(2800)[()1]525n n t t -----=1775()(2800)522n t t --+,所以111722775277[()(2800)]()(2800)555522552n n n n n n n t t t a a a t a a t t --+-=--=-=-+-=-, 因为800t <,所以7280002t->, 所以11277()(2800)0552n n n ta a -+-=->,即1n n a a +>,故C 正确;当400t =时,310910940054885488374438002525t a ⨯=-=-=<,故D 错误;【总结提升】1.与实际应用相结合的题型也是高考命题的动向,这类问题的特点是通过现实生活的事例考查书本知识,解决这类问题的关键是耐心读题、仔细理解题,只有吃透题意,才能将实际问题转化为数学模型进行解答.2.等比数列最值有关问题的解题思路:求解此类问题的常用思路是根据题目所给条件建立关于变量n 的函数关系进行求解.有时也注意基本不等式的应用.题型四:数列的“新定义”问题例9.(2022·全国·高三专题练习)对于数列{}n a ,定义11222-=+++n n n A a a a 为数列{}n a 的“加权和”,已知某数列{}n a 的“加权和”12n n A n +=⋅,记数列{}+n a pn 的前n 项和为n T ,若5≤n T T 对任意的N n *∈恒成立,则实数p 的取值范围为( ) A .127,53⎡⎤--⎢⎥⎣⎦B .167,73⎡⎤--⎢⎥⎣⎦C .512,25⎡⎤--⎢⎥⎣⎦D .169,74⎡⎤--⎢⎥⎣⎦【答案】A 【解析】 【分析】根据n A 与n a 的关系求出n a ,再根据等差数列的求和公式求出n T ,将5≤n T T 化为216(5)06+⎛⎫-+≤ ⎪+⎝⎭n n p n 对任意的n *∈N 恒成立,分类讨论n 可求出结果. 【详解】 由1112222n n n n A a a a n -+=+++=⋅,∴2n ≥时,212122(1)2n n n a a a n --+++=-⋅,∴1122(1)2-+⋅=⋅--⋅n n n n a n n ,∴22n a n =+,1n =时,14a =也成立,∴22n a n =+,∴数列{}+n a pn 的前n 项和为:12(12)n n T a a a p n =+++++++2(422)(1)(1)3222++++=+⋅=++⋅n n n n n n p n n p ,∵5≤n T T 对任意的n *∈N 恒成立,∴225(1)56353522+⨯++⋅≤=+⨯+⨯n n n n p T p , 即225335(1)5(51)022p pn n n n -+-⨯++-⨯⨯+≤, 即22225335(5)(5)022p p n n n n -+-⨯+-+-≤,即5(5)(53)0222pn p p n n -+++++≤, 即(6)(5)(8)02p n n n +-++≤, 即216(5)06+⎛⎫-+≤ ⎪+⎝⎭n n p n 对任意的n *∈N 恒成立,当14n ≤≤时,2164266+-≤=+++n p n n 对任意的n *∈N 恒成立, 因为4412226465n +≥+=++,∴125-≤p ,所以125p ≥-,当5n =时,216(5)06n n p n +⎛⎫-+= ⎪+⎝⎭恒成立,R p ∈,当6n ≥时,2164266+-≥=+++n p n n 对任意的n *∈N 恒成立, 因为447226663n +≤+=++,∴73-≥p ,所以73p ≤-,综上可得:实数p 的取值范围为127,53⎡⎤--⎢⎥⎣⎦.故选:A .例10.(2022·江西抚州·高二阶段练习(理))对大于1的自然数m 的三次幂可用奇数进行以下形式的“分裂”:3325⎧⎨⎩,3739,11⎧⎪⎨⎪⎩,3131541719⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩,…仿此,若3m 的“分裂数”中有一个是1111,则m 的值为( ) A .32B .33C .34D .35【答案】B 【解析】 【分析】根据分裂数的定义,求出从32到()31m -、从32到3m 分裂数个数,再根据所有分裂数成等差数列求出1111对应的位置,进而根据不等式求m 值. 【详解】由题意,对于332,...,m ,它们依次对应2、3、…、m 个分裂数,则从32到()31m -各分裂数个数的和为(2)(1)2m m -+,从32到3m 各分裂数个数和为(1)(2)2m m -+,又332,...,m 的分裂数{}n a ,构成首项为3,公差为2的等差数列,所以21n a n =+,令211111n +=,可得555n =,所以(2)(1)(1)(2)55522m m m m -+-+<≤,当32m =时,(1)(2)5275552m m -+=<不符合; 当33m =时,(1)(2)5605552m m -+=>,(2)(1)5275552m m -+=<符合; 当34m =时,(2)(1)5605552m m -+=>不符合; 综上,33m =. 故选:B例11.(2022·河南开封·高二期末(理))若数列{}n a 中不超过()f m 的项数恰为()*,m b n m ∈N ,则称数列{}m b 是数列{}n a 的生成数列,称相应的函数()f m 是数列{}n a 生成{}m b 的控制函数.已知2n n a =,()f m m =,记数列{}m b 的前m 项和为m S ,则63S =( ) A .258 B .264 C .642 D .636【答案】A 【解析】 【分析】分析可知对任意的N k *∈,当)12,2k k m +⎡∈⎣,满足2nn a m =≤的项数为k ,即m b k =,满足条件的m 的个数为1222k k k +-=,进而可求得63S 的值.【详解】因为562632<<,由题中定义,对任意的N k *∈,当)12,2k k m +⎡∈⎣, 满足2nn a m =≤的项数为k ,即m b k =,满足条件的m 的个数为1222k k k +-=,当1m =时,0m b =,当)122,2m ⎡∈⎣时,1m b =,此时满足条件的m 的个数为12,当)232,2m ⎡∈⎣时,2m b =,此时满足条件的m 的个数为22,当)562,2m ⎡∈⎣时,5m b =,此时满足条件的m 的个数为52, 因此,01234563021222324252258S =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=.故选:A.例12.(2022·全国·高三专题练习)定义:对于任意一个有穷数列,第一次在其每相邻的两项间都插人这两项的和,得到的新数列称之为一阶和数列,如果在一阶和数列的基础上再在其相邻的两项间插入这两项的和称之为二阶和数列,以此类推可以得到n 阶和数列,如{1,5}的一阶和数列是{1,6,5},设它的n 阶和数列各项和为n S .(1)试求{1,5}的二阶和数列各项和2S 与三阶和数列各项和3S ,并猜想n S 的通项公式(无需证明);(2)若()()311log 3log 33n n n c S S +=--⋅-,求{}n c 的前n 项和n T ,并证明:1126n T -<≤-. 【答案】(1)21263=+⨯S ,()12312633=+⨯+S ,133n n S +=+ (2)1122=-+n T n ,证明见解析 【解析】【分析】(1)根据定义求出{1,5}的二阶和数列各项和2S 与三阶和数列各项和3S ,由此归纳出n S ,(2)由(1)化简n c ,再由裂项相消法求其前n 项和,并完成证明.(1)由题意得,116512S =++=,217611512181263S =++++=+=+⨯,()2123187136171116512185412636312633S =++++++++=++=+⨯+⨯=+⨯+,41981572013196231728112716215S =++++++++++++++++121854162=+++2312636363=+⨯+⨯+⨯()123126333=+⨯++, …()12311263333(1)n n S n -=+⨯++++≥,由等比数列的前n 项和公式可得,()113131263313n n n S -+-=+⨯=+-, 所以{}n S 的通项公式133n n S +=+.(2)由于133n n S +=+,所以()()33111111log 3log 31221n n n c S S n n n n +⎛⎫=-=--=- ⎪-⋅-++++⎝⎭, 则1111111132432122n T n n n =-+-++-=-+++, 因为n *∈N ,所以102n >+,所以111222n ->-+, 又n T 随n 的增大而减小,所以当1n =时,n T 取得最大值16-,故1126n T -<≤-. 【温馨提醒】立足于“转化”,将新定义问题转化成等差数列、等比数列问题求解.题型五:数列与解析几何例12.(2021·浙江·高考真题)已知,R,0a b ab ∈>,函数()2R ()f x ax b x =+∈.若(),(),()f s t f s f s t -+成等比数列,则平面上点(),s t 的轨迹是( )A .直线和圆B .直线和椭圆C .直线和双曲线D .直线和抛物线【答案】C 【解析】【分析】首先利用等比数列得到等式,然后对所得的等式进行恒等变形即可确定其轨迹方程.【详解】由题意得2()()[()]f s t f s t f s -+=,即()2222()()a s t b a s t b as b ⎡⎤⎡⎤-+++=+⎣⎦⎣⎦, 对其进行整理变形:()()()22222222asat ast b as at ast b as b +-++++=+, ()()222222(2)0as at b ast as b++--+=, ()2222222240as at b at a s t ++-=, 222242220a s t a t abt -++=,所以22220as at b -++=或0=t ,其中2212s t b b a a-=为双曲线,0=t 为直线.故选:C.例13.(2017山东,理19)已知{x n }是各项均为正数的等比数列,且x 1+x 2=3,x 3-x 2=2(Ⅰ)求数列{x n }的通项公式;(Ⅱ)如图,在平面直角坐标系xOy 中,依次连接点P 1(x 1, 1),P 2(x 2, 2)…P n+1(x n+1, n+1)得到折线P 1 P 2…P n+1,求由该折线与直线y=0,11n x x x x +==,所围成的区域的面积.【答案】(I)(II )(II )过……向轴作垂线,垂足分别为……, 由(I)得记梯形的面积为.由题意, 所以 ……+n T 12.n n x -=(21)21.2n n n T -⨯+=123,,,P P P 1n P +x 123,,,Q Q Q 1n Q +111222.n n n n n x x --+-=-=11n n n n P P Q Q ++n b 12(1)2(21)22n n n n n b n --++=⨯=+⨯123n T b b b =+++n b=……+ ①又……+ ②①-②得= 所以题型六:数列与传统文化 例14.(2022·云南师大附中模拟预测(理))《九章算术》是我国秦汉时期一部杰出的数学著作,书中第三章“衰分”有如下问题:“今有大夫、不更、簪裹、上造、公士,凡五人,共出百钱.欲令高爵出少,以次渐多,问各几何”意思是:“有大夫、不更、簪裏、上造、公士(爵位依次变低)5个人共出100钱,按照爵位从高到低每人所出钱数成递增等差数列,这5个人各出多少钱?”在这个问题中,若不更出17钱,则公士出的钱数为( )A .10B .14C .23D .26【答案】D【解析】【分析】设大夫、不更、簪裹、上造、公士所出的钱数依次构成等差数列{}n a ,根据217a =,前5项和为100求解.【详解】解:设大夫、不更、簪裹、上造、公士所出的钱数依次排成一列,构成数列{}n a .由题意可知,等差数列{}n a 中217a =,前5项和为100,设公差为(0)d d >,前n 项和为n S ,则535100S a ==,解得320a =,所以323d a a , 所以公士出的钱数为532202326a a d =+=+⨯=,故选:D .例15.(2022·山东青岛·一模)我国古代数学著作《九章算术》中有如下问题:“今有人持金出五关,前关二税一,次关三而税一,次关四而税一,次关五而税一,次关六而税一,并五关所税,适重一斤.问本持金101325272-⨯+⨯+⨯+32(21)2(21)2n n n n ---⨯++⨯0122325272n T =⨯+⨯+⨯+21(21)2(21)2n n n n ---⨯++⨯121132(22......2)(21)2n n n T n ----=⨯++++-+⨯1132(12)(21)2.212n n n ---+-+⨯-(21)21.2n n n T -⨯+=几何?”其意思为“今有人持金出五关,第1关收税金为持金的12,第2关收税金为剩余金的13,第3关收税金为剩余金的14,第4关收税金为剩余金的15,第5关收税金为剩余金的16,5关所收税金之和恰好重1斤.问原来持金多少?”.记这个人原来持金为a 斤,设()101,115,01x x f x x x +>⎧=⎨-<≤⎩,则()f a =( ) A .5-B .7C .13D .26【答案】C 【解析】【分析】 根据题意求得每次收的税金,结合题意得到111111223344556a a a a a ++++=⨯⨯⨯⨯,求得a 的值,代入函数的解析式,即可求解.【详解】由题意知:这个人原来持金为a 斤,第1关收税金为:12a 斤;第2关收税金为111(1)3223a a ⋅-⋅=⋅⨯斤; 第3关收税金为1111(1)42634a a ⋅--⋅=⋅⨯斤, 以此类推可得的,第4关收税金为145a ⋅⨯斤,第5关收税金为156a ⋅⨯斤, 所以111111223344556a a a a a ++++=⨯⨯⨯⨯, 即1111111111(1)(1)12233445566a a -+-+-+-+-⋅=-⋅=,解得65a =, 又由()101,115,01x x f x x x +>⎧=⎨-<≤⎩,所以66()1011355f =⨯+=. 故选:C.例16.(2017·全国·高考真题(理))我国古代数学名著《算法统宗》中有如下问题:“远望巍巍塔七层,红光点点倍加增,共灯三百八十一,请问尖头几盏灯?”意思是:一座7层塔共挂了381盏灯,且相邻两层中的下一层灯数是上一层灯数的2倍,则塔的顶层共有灯( )A .1盏B .3盏C .5盏D .9盏【答案】B【解析】【详解】。

2025数学大一轮复习讲义苏教版 第六章 数列中的综合问题


(2)(2023·南京模拟)已知数列{an}满足 a1=32,an=12an-1+21n(n≥2,n∈N*), 若对于任意 n∈N*,都有nλ≥an 成立,则实数 λ 的最小值是___2___.
因为当 n≥2 时,an=12an-1+21n,
所以2nan=2n-1an-1+1,而21a1=3,
所以数列{2nan}是首项为3,公差为1的等差数列, 故 2nan=n+2,从而 an=n+2n 2. 又因为nλ≥an 恒成立, 即 λ≥nn2+n 2恒成立,所以 λ≥nn2+n 2max.
由题意知 an+1=2a2n, 所以log2an+1=1+2log2an, 所以log2an+1+1=2(log2an+1),n∈N*, 所以{log2an+1}是等比数列, 又log2a1+1=2,所以log2an+1=2n, 所以log2an=2n-1,故A,B,C错误,D正确.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
所以λ≥2,即实数λ的最小值是2.
命题点2 数列与函数的交汇
例3 已知函数f(x)是定义在R上的严格增函数且为奇函数,数列{an}是
等差数列,a1 012>0,则f(a1)+f(a2)+f(a3)+…+f(a2 022)+f(a2 023)的值
√A.恒为正数
B.恒为负数
C.恒为0
D.可正可负
因为函数f(x)是R上的奇函数且是严格增函数, 所以f(0)=0,且当x>0时,f(x)>0; 当x<0时,f(x)<0. 因为数列{an}是等差数列,a1 012>0, 故f(a1 012)>0. 再根据a1+a2 023=2a1 012>0, 所以a1>-a2 023,

高考数学大一轮复习 7.5数列的综合应用配套练习 苏教

【赢在高考】2013高考数学大一轮复习 7.5数列的综合应用配套练习苏教版1.已知a,b,c,d 成等比数列,且曲线223y x x =-+的顶点是(b,c),则ad 等于 . 【答案】 2【解析】 因为a,b,c,d 成等比数列,所以ad=bc.而223y x x =-+的顶点为(1,2), 所以bc=2,即ad=2.2.在数列{n a }中,若点()n n a ,在经过点(5,3)的定直线l 上,则数列{n a }的前9项和9S = .【答案】 27【解析】 因为点()n n a ,在直线l 上, 所以{n a }成等差数列. 所以1(1)n a a n d =+-.将(5,3)代入,得1534a d a =+=, 所以991952()99327S a a a =+==⨯=.3.等比数列{n a }的前n 项和为n S ,且12342a a a ,,成等差数列.若11a =,则4S = .【答案】 15【解析】 ∵12342a a a ,,成等差数列,∴13244a a a +=,即211144a a q a q +=.∴2440q q -+=. ∴4215q S =,=.4.有10台型号相同的联合收割机,收割一片土地上的庄稼.若同时投入至收割完毕需用24小时.但现在它们是每隔相同的时间顺次投入工作的,每一台投入工作后都一直工作到庄稼收割完毕.如果第一台收割机工作的时间是最后一台的5倍,求用这种收割方法收割完这片土地上的庄稼需用多长时间? 【解】 设从第一台投入工作起,这10台收割机工作的时间依次为123a a a ,,,…10a ,小时,依题意,数列{n a }组成一个等差数列,每台收割机每小时工作效率是1240且有1101012 (1240240)2405a aa a a ⎧⎪+++=,⎨⎪=.⎩①②由(1)得12a a ++…10240a +=.∵数列{n a }是等差数列,∴()101102402a a +⨯=,即11048a a +=.③ 将②,③联立,解得140(a =小时),即用这种方法收割完这片土地上的庄稼共需40小时.1.如图所示是毕达哥拉斯(Pythagoras )的生长程序:正方形上连结着等腰直角三角形,等腰直角三角形边上再连结正方形,…,如此继续,若共得到 1 023个正方形,设初始正方形 2则最小正方形的边长为 .【答案】132【解析】 设1+2+4+…121n -+= 023,即12121n--= 02321n,= 024,n=10. 正方形边长构成数列:22223()()222,,,…,其中第10项为2101()232=,即所求最小正方形的边长为132.2.一个弹性小球从100 m 高处自由落下,每次着地后又弹回到原高度的一半再落下,当它第10次着地时,经过的路程为 m.(精确到0.1)【答案】 299.6【解析】 第10次着地时,经过的路程为1111002(10010010022322+⨯⨯+⨯+⨯+…11100)100200(1)9922+⨯=+⨯-1917529964=≈.6(m).3.首项为1,且从第2项起,每一项都等于它的后项减前项的等比数列共有 个. 【答案】 2【解析】 令11n n n a a a +-=-,得122n n n qq q q --=-,-q-1=0,此方程有两个不为0的实根,故满足条件的等比数列有两个.4.在△ABC 中,tanA 是以-4为第三项,4为第七项的等差数列的公差,tanB 是以13为第三项,9为第六项的等比数列的公比,则这个三角形的形状是 三角形. 【答案】 锐角【解析】 由734a a =+tanA,得tanA=2.由63b b =tan 3B ,得tanB=3.所以tanC=-tan(A tanA tanB )11tanAtanBB ++=-=-.故角A,B,C 均为锐角.5.设{n a }是公比为q 的等比数列,|q|>1,令1(1n n b a n =+=,2,…),若数列{n b }有连续四项在集合{-53,-23,19,37,82}中,则6q= .【答案】 -9【解析】 由题意可知{n a }有连续四项在集合{-54,-24,18,36,81}中,四项-24,36,-54,81成等比数列,公比为q=-3692q ,=-. 6.在圆2250x y x +-=内,过点53()22,的n 条长度成等差数列的弦中,最小弦长为1a ,最大弦长为n a ,若公差11[]82d ∈,,那么n 的取值集合为 .【答案】 {3,4,5,6,7,8,9}【解析】 由22525()24x y -+=,得圆的直径为5,于是由题意与圆的几何性质得154n a a =,=,所以1111a and n n -==--.因为1182d ≤≤, 所以111218812n n ≤≤,≤-≤-.所以3≤n ≤9.又因为n ∈N *,故n=3,4,5,6,7,8,9.7.某化工厂生产一种溶液,按市场要求,杂质含量不能超过0.1%.若初时含杂质2%,且每过滤一次可使杂质含量减少13,则要使产品达到市场要求,至少应过滤 次.(取lg2=0.301 0,lg3=0.477 1) 【答案】 8【解析】 设原有溶液a,含杂质2%a,经过n 次过滤,含杂质2%a13(1)n⨯-.要使n 次过滤后杂质含量不超过0.1%,则n22%a ()3100a⨯⨯%0≤.1%, 即11lg21030102()73lg3lg2047710301020nn ++.≤,≥=≈-.-..387 8,∴至少应过滤8次. 8.在数列{n a }中,如果存在非零常数T,使得m T m a a +=n 对于任意正整数n 均成立,那么就称数列{n a }为周期数列,其中T 叫做数列{n a }的周期.已知数列{n x }满足1n x +=|1n n x x --|(2n n ≥,∈N )*,若1x =21(10)x a a a ,=≤,≠,数列{n x }的周期为3,则该数列的前2 008项的和为 . 【答案】 1 339【解析】 根据题意3x ,=|21x x -|=|a-1|=1-a,4x =|3x -2x |=|1-a-a|=|1-2a|.因为数列{n x }的周期为3,所以|1-2a|=1, 即a=1或a=0(舍去).所以123110x x x =,=,=. 故200866931123669()S S x x x ⨯+==+++4x =6692⨯+1= 1 339.9.设等差数列{n a }的前n 项和为n S ,则4841281612S S S S S S S ,-,-,-成等差数列.类比以上结论有:设等比数列{n b }的前n 项积为n T ,则4T , , 1612TT ,成等比数列.【答案】 84T T 128T T 【解析】 对于等比数列,通过类比,有等比数列{n b }的前n 项积为n T ,则4816124812T TT T T T T ,,,成等比数列.10.有一种零存整取的储蓄项目,它是每月某日存入一笔相同金额,这是零存;到一定的时期到期,可以提出全部本金和利息,这是整取.它的本利和公式如下: 本利和=每期存入的金额[⨯存期12+⨯存期(⨯存期1)+⨯利率].(1)试解释这个本利和公式;(2)若每月初存入100元,月利率为5.1%,到第12个月底的本利和是多少?(3)若每月初存入一笔金额,月利率是5.1%,希望到第12个月底取得本利和2 000元,那么每月初应存入多少?【解】 (1)设每期存入的金额为A,每期利率为P,存期为n,则各期的利息之和为nAP+(n-1)AP+…(1)22n n APAP AP +++=, 所以本利和为(1)2n n APnA ++(1)[]2n n A n P +=+元. (2)到第12个月的本利和为1100[12122+⨯⨯(12+1)5⨯.1%]=1 597.8元.(3)设每月初应存入x 元,则有1[12122x +⨯⨯(12+1)5⨯.1%]=2 000125x ,≈.2.所以每月初应存入125.2元.11.某种细胞开始时有2个,1小时后分裂为4个并死去1个,2小时后分裂为6个并死去1个,3小时后分裂为10个并死去1个,…,按照这种规律进行下去.设n 小时后细胞的个数为n a 个(n ∈N ). (1)求数列{n a }的通项公式;(2)求ni=1012i a a a a =+++…n a +的表达式. 【解】 (1)由题意可知01221n n a a a -,=,=-,即1n a -=11)2(n a --,n∴数列{1n a -}构成以011a -=为首项,2为公比的等比数列.∴01(1)22n n n a a -=-⋅=,∴21(nn a n =+∈N ).(2)ni=1012i a a a a =+++…(1)(1n a n +=+++2+22+…11112122)11212n n n n n n n +++--+=++=++-=+. 12.(2011届江苏南京二模)(1)已知公差不为0的等差数列 {n a }的首项11a =,前n 项和为n S .若数列{n nSa }是等差数列.①求n a ;②令(0)n Sn b q q =>,若对一切n ∈N *,都有2122n n n b b b ++>,求q 的取值范围. (2)是否存在各项都是正整数的无穷数列{n c },使2122n n n c c c ++>对一切n ∈N *都成立,若存在,请写出数列{n c }的一个通项公式;若不存在,说明理由. 【解】 (1)①设等差数列{n a }的公差为d,则211211111112S a S d a a a d d +==,==+,++ 3332112123Sd d a d d ++==+,++ 因为{n nSa }是等差数列.所以3212213S SS a a a ⨯=+, 即1122(1)1(1)12d d d+++=++,+ 解得d=0或d=1.因为0d ≠,所以d=1,所以n a n =,又12Sn n an+=,所以(1)2n n S n +=.②由①得(1)2n n n b q+,=,所以(1)(2)222[]11(1)(1)(3)222n n b q n b b n n n n q n n q q+++==,++++⨯因为2122n n n b b b ++>,所以12q>,所以120q <<. (2)假设存在各项都是正整数的无穷数列{n c },使2122n n n c c c ++>对一切n ∈N *都成立, 则1221c c n n c c n n ++>⨯,+ 所以232422123c c cc c c >⨯>⨯>…112n c n c n -+>⨯, 所以121121c c n c c n n +<⨯,- 若211c c <,取211121c c n ⨯<,-所以当n ∈N *时11c n c n+,<,即1n n c c +<,因为n c ∈N *,所以11n n c c +-≤-,令1c M =, 所以22111()()()M M M M M M M c c c c c c c ++++-=-+-+-+…211()(1)c c c M M +-+≤-++=-1<0,与2M c +∈N *矛盾.若211c c ≥,取N 为log 2221cc +的整数部分, 则当n N ≥时211121cc n ,⨯<,-所以11cn c n+<,即1n n c c +<,因为n c ∈N *,所以11n n c c +-≤-.令N c M =, 所以11112()()()N M N M N M N M N M N M N M c c c c c c c +++++++-+-+-=-+-+-+…1()(1)N N N c c c M ++-+≤-++M=-1<0,与1N M c ++∈N *矛盾, 综上,假设不成立.即不存在各项都是正整数的无穷数列{n c },使2122n n n c c c ++>对一切n ∈N *都成立.。

高考数学大一轮复习 第五节 数列的综合应用课件 理 苏教版

(a1a2·…·an)·(S1S2·…·Sn)<n+212n+n1+2.
第十六页,共34页。
解:(1)因为 a1=a2=1,所以 b1=S1+3a1=4,b2=2S2+4a2=8,
所以 d=b2-b1=4.
(2)因为数列{bn}是等差数列,所以 bn=4n,
所以 nSn+(n+2)an=4n,即
Sn+n+n 2an=4.
第二十三页,共34页。
当 n>7 时,bbn+n 1<1,即 bn+1<bn. 所以当 n=7 或 8 时,bn 取得最大值,最大值为 b8=b7=19087. (3)由btmm<btmm++11得 tmm+1 2-9m10+t 3<0.(*) 由题意知,(*)式对任意 m∈N*恒成立. ①当 t=0 时,(*)式显然不成立,因此 t=0 不合题意; ②当 t<0 时,由m+1 2-9m10+t 3>0 可知 tm<0(m∈N*), 而当 m 为偶数时,tm>0, 因此 t<0 不合题意;
第二十六页,共34页。
角度三 数列与解析几何 3.在正项数列{an}中,a1=2,点 An( an, an+1)在双曲线 y2-
x2=1 上,数列{bn}中,点(bn,Tn)在直线 y=-12x+1 上,其 中 Tn 是数列{bn}的前 n 项和. (1)求数列{an}的通项公式; (2)求证:数列{bn}是等比数列; 解:(1)由已知点 An 在 y2-x2=1 上知,an+1-an=1, ∴数列{an}是一个以 2 为首项,以 1 为公差的等差数列. ∴an=a1+(n-1)d=2+n-1=n+1.
第五节
数列的综合应用
[典例] (2011·江苏高考)设 1=a1≤a2≤…≤a7,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________.
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第40课 数列的综合应用【自主学习】(本课时对应学生用书第103~105页)自主学习 回归教材1. (必修5P38练习4改编)已知一个直角三角形的三边的长组成等差数列,其中最小边长为3,那么该直角三角形的斜边长为 . 【答案】5【解析】设另一直角边长为b ,斜边长为c ,则3+c=2b ,又32+b 2=c 2,解得c=5.2. (必修5P39习题8改编)已知x>0,y>0,x ,a 1,a 2,y 成等差数列,x ,b 1,b 2,y 成等比数列,那么21212()a a b b +的最小值是 .【答案】4【解析】因为a 1+a 2=x+y ,b 1b 2=xy ,所以21212()a a b b +=2()x y xy +=222x y xy xy ++=22x y xy ++2≥2+2=4,当且仅当x=y 时取“=”.3. (必修5P48习题13改编)如图所示的三角形数阵,根据图中的规律,第n 行(n≥2)第2个数是.(第3题)【答案】2-22n n +【解析】设第n行的第2个数为a n,不难得出规律,a3-a2=2,a4-a3=3,…,a n-a n-1=n-1,累加得a n=2-22n n+.4.(必修5P44例4改编)某剧场有20排座位,后一排比前一排多2个座位,最后一排有60个座位,这个剧场共有个座位.【答案】8205.(必修5P55例5改编)某人为了购买商品房,从2001年起,每年1月1日到银行存入a元一年期定期储蓄,若年利率为p且保持不变,并约定每年到期存款及利息均自动转为新一年定期存款,到2009年1月1日(当日不存只取)将所有的存款及利息全部取回(不计利息税),则可取人民币为元.【答案】8(1)[(1)-1]a p pp++【解析】由题知,到2009年1月1日可取回钱总数为a(1+p)8+a(1+p)7+…+a(1+p)=8(1)[(1)-1]a p pp++.1. 数列可以与函数、方程、不等式、三角函数、平面向量、解析几何等组成综合问题,灵活地运用等差、等比数列的知识分析问题、解决问题是关键.2. 解答有关数列的实际应用问题,通常可分为三步:(1)根据题意建立数列模型;(2)运用数列知识求解数列模型;(3)检验结果是否符合题意,给出问题的答案.【要点导学】要点导学 各个击破子数列问题例1 已知在等差数列{a n }中,a 2=5,前10项和S 10=120,若从数列{a n }中依次取出第2项、第4项、第8项、…、第2n 项,按原顺序组成新数列{b n },求数列{b n }的前n 项和T n .【解答】设{a n }的公差为d ,则115109101202a d a d +=⎧⎪⎨⨯+=⎪⎩,⇒132a d =⎧⎨=⎩,,所以a n =3+(n-1)·2=2n+1, b n =2na =2·2n +1,所以T n =n+2(21+22+…+2n )=n+2·2(1-2)1-2n =2n+2+n-4.变式 已知{a n }为等差数列,公差d≠0,{a n }中的部分项组成的数列12k k a a ,,…,n k a,…恰为等比数列,其中k 1=1,k 2=5,k 3=17,求k n .【解答】由题设知123k k k a a a ,,,…,即为a 1,a 5,a 17,…成等比数列,则(a 1+4d)2=a 1(a 1+16d), 因为d≠0,所以a 1=2d ,公比q=51a a =114a da +=3,所以nk a =a 1·q n-1=a 1·3n-1.又n k a=a 1+(k n -1)·d=a 1+(k n -1)·12a ,所以a 1+(k n -1)·12a =a 1·3n-1.因为a 1≠0,所以k n =2×3n-1-1.数列与函数、不等式等综合问题例2 设不等式组00-3x y y nx n >⎧⎪>⎨⎪≤+⎩,,所表示的平面区域为D n ,记D n 内的格点(格点即横坐标和纵坐标均为整数的点)个数为f(n)(n ∈N *).(1)求f(1),f(2)的值及f(n)的表达式.(2)设S n 为数列{b n }的前n 项的和,其中b n =2f(n),是否存在正整数n ,t ,使得11--n nn n S tb S tb ++<116成立?若存在,求出正整数n ,t ;若不存在,请说明理由.【思维引导】(1)直接把n=1,2代入即可求出f(1),f(2)的值;再把x=1,x=2代入综合求出f(n)的解析式.(2)先利用b n =2f(n)求出数列{b n }的通项公式,进而求出S n ;把S n 代入11--n nn n S tb S tb ++<116,化简得88-8-7781-8-77n n t t ⎛⎫ ⎪⎝⎭⎛⎫ ⎪⎝⎭<12,再分t=1以及t>1求出其对应的n 即可说明结论. 【解答】(1)f(1)=3,f(2)=6.当x=1时,y 取值为1,2,3,…,2n ,共有2n 个格点; 当x=2时,y 取值为1,2,3,…,n ,共有n 个格点. 所以f(n)=n+2n=3n. (2)因为b n =2f(n)=23n =8n ,所以S n =8(1-8)1-8n =87(8n -1).将S n代入11--n n n n S tb S tb ++<116,化简得88-8-7781-8-77n n t t ⎛⎫ ⎪⎝⎭⎛⎫ ⎪⎝⎭<12. ① 若t=1,88-7781-77nn<12,即87n <157,显然n=1; 若t>1,①式化简为8-7t ⎛⎫ ⎪⎝⎭8n>157,不可能成立. 综上,存在正整数n=1,t=1使得11--n nn n S tb S tb ++<116成立.【精要点评】本题综合考查了数列、不等式表示的平面区域、不等式恒成立问题等知识.在解题时,要时刻注意n 的整数特征.变式 已知数列{a n },{b n }满足a 1=14,a n +b n =1,b n+1=21-nn b a .(1)求b 1,b 2,b 3,b 4; (2)求数列{b n }的通项公式;(3)设S n =a 1a 2+a 2a 3+a 3a 4+…+a n a n+1,求当4aS n <b n 恒成立时实数a 的取值范围.【解答】(1)由题设得b n+1=(1-)(1)n n n b a a +=(2-)n n n b b b =12-n b ,因为a 1=14,b 1=34,所以b 2=45,b 3=56,b 4=67.(2)因为b n+1-1=12-n b -1,所以11-1n b +=2--1n n b b =-1+1-1n b ,所以数列1-1n b ⎧⎫⎨⎬⎩⎭是以-4为首项、-1为公差的等差数列,所以1-1n b =-4-(n-1)=-n-3,所以b n =1-13n +=23n n ++.(3)a n =1-b n =13n +,所以S n =a 1a 2+a 2a 3+…+a n a n+1=145⨯+156⨯+…+1(3)(4)n n ++=14-14n +=4(4)n n +,所以4aS n -b n =4an n +-23n n ++=2(-1)(3-6)-8(3)(4)a n a n n n +++. 当(a-1)n 2+3(a-2)n-8<0恒成立即可满足题意, 设f(n)=(a-1)n 2+3(a-2)n-8. 当a=1时,f(n)=-3n-8<0恒成立;当a>1时,由二次函数的性质知不可能恒成立;当a<1时,对称轴方程为-32·-2-1a a =-3112-1a ⎡⎤⎛⎫- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦<0. 因为f(n)在[1,+∞)上为单调减函数, f(1)=(a-1)+(3a-6)-8=4a-15<0,所以a<154,所以a<1时,4aS n <b n 恒成立.综上,实数a 的取值范围为{a|a≤1}.数列的实际应用问题例3 一位幼儿园老师给班上k(k≥3)个小朋友分糖果.她发现糖果盒中原有糖果数为a 0,就先从别处抓2块糖加入盒中,然后把盒内糖果的12分给第一个小朋友;再从别处抓2块糖加入盒中,然后把盒内糖果的13分给第二个小朋友……以后她总是在分给一个小朋友后,就从别处抓2块糖放入盒中,然后把盒内糖果的11n +分给第n(n=1,2,3,…,k)个小朋友,分给第n 个小朋友后(未加入2块糖果前)盒内剩下的糖果数为a n .(1)当k=3,a 0=12时,分别求a 1,a 2,a 3的值.(2)请用a n-1表示a n,令b n=(n+1)a n,求数列{b n}的通项公式.(3)是否存在正整数k(k≥3)和非负整数a0,使得数列{a n}(n≤k)成等差数列?如果存在,请求出所有的k和a0;如果不存在,请说明理由.【解答】(1)当k=3,a0=12时,a1=(a0+2)-12(a+2)=7,a2=(a1+2)-13(a1+2)=6,a3=(a2+2)-14(a2+2)=6.(2)由题意知a n=(a n-1+2)-11n+·(an-1+2)=1nn+(an-1+2),即(n+1)a n=n(a n-1+2)=na n-1+2n.因为b n=(n+1)a n,所以b n-b n-1=2n,所以b n-b n-1=2n,b n-1-b n-2=2n-2,…b1-b0=2,叠加得b n-b0=(22)2n+n=n(n+1).又b0=a0,所以b n=n(n+1)+a0.(3)由b n=n(n+1)+a0,得a n=n+1 an+.若存在正整数k(k≥3)和非负整数a0,使得数列{a n}(n≤k)成等差数列,则a1+a3=2a2,即1+12a+3+4a=223a⎛⎫+⎪⎝⎭⇒a=0,当a0=0时,a n=n对任意正整数k(k≥3),有{a n}(n≤k)成等差数列.【精要点评】数列的应用题多侧重于数列知识的考查.在实际应用中,会出现一些与平常数列知识不一样的概念,如会有a0,n有上限等.变式某企业在第1年年初购买一台价值为120万元的设备M,M的价值在使用过程中逐年减少,从第2年到第6年,每年年初M的价值比上年年初减少10万元;从第7年开始,每年年初M的价值为上年年初的75%.(1)求第n年年初M的价值a n的表达式;(2)设A n=12…na a an+++,若A n大于80万元,则M继续使用,否则需在第n年年初对M进行更新,求证:需在第9年年初对M进行更新.【解答】(1)当n≤6时,数列{a n}是首项为120、公差为-10的等差数列,所以a n=120-10(n-1)=130-10n.当n≥6时,数列{a n}是以a6为首项、公比为34为等比数列,又a6=70,所以a n=70·6 34n-⎛⎫⎪⎝⎭.因此,第n年年初M的价值a n的表达式为a n=-6130-1063707.4nn nn≤⎧⎪⎨⎛⎫⋅≥⎪⎪⎝⎭⎩,,,(2)设S n表示数列{a n}的前n项和,由等差及等比数列的求和公式得,当1≤n≤6时,S n=120n-5n(n-1),A n=120-5(n-1)=125-5n;当n≥7时,S n=S6+(a7+a8+…+a n)=570+70×34×4×-631-4n⎡⎤⎛⎫⎢⎥⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦=780-210×634n-⎛⎫⎪⎝⎭,A n=-63780-2104nn⎛⎫⨯ ⎪⎝⎭.因为{a n}是递减数列,所以{A n}是递减数列.又A8=8-63780-21048⎛⎫⨯ ⎪⎝⎭=824764>80,A9=9-63780-21049⎛⎫⨯ ⎪⎝⎭=767996<80,所以需在第9年年初对设备M进行更新.1. 已知等比数列{a n}是递增数列,S n是{a n}的前n项和,若a1,a3是方程x2-5x+4=0的两个根,则S6=.【答案】632.已知数列{a n}的通项公式为a n=2n-1,那么数据a1,a2,a3,a4,a5的方差为.【答案】8【解析】由等差数列的性质可得a1,a2,a3,a4,a5这五个数的等差中项为a3,设公差为d,由通项公式可得d=2,所以s2=15(4d2+d2+0+d2+4d2)=2d2=8.3.已知正项等比数列{a n}满足:a7=a6+2a5,若存在两项a m,a n,=4a1,则1m+4n的最小值为.【答案】3 2【解析】设等比数列{a n}的公比为q,由a7=a6+2a5,得q2-q-2=0,所以q=2(舍去-1).由=4a1,平方得a m a n=1621a,即a12m-1·a12n-1=1621a,化简得m+n=6,1 m+4n=1146m n⎛⎫+⎪⎝⎭(m+n)=1645n mm n⎛⎫++⎪⎝⎭≥32,当且仅当n=4,m=2时取等号.4.某厂去年的产值记为1,若计划在今后五年内每年的产值比上年增长10%,则从今年起到第五年这五年内,这个厂的总产值约为.(保留一位小数,取1.15≈1.6)【答案】6.6【解析】由条件得总产值为1.1+1.12+1.13+1.14+1.15=51.1(1-1.1)1-1.1⨯≈11×0.6=6.6.5. (2016·苏北四市期中)已知数列{a n}满足2a n+1=a n+a n+2+k(n∈N*,k∈R),且a1=2,a3+a5=-4.(1)若k=0,求数列{a n}的前n项和S n;(2)若a4=-1,求数列{a n}的通项公式. 【解答】(1)当k=0时,2a n+1=a n+a n+2,即a n+2-a n+1=a n+1-a n,所以数列{a n}是等差数列.设数列{a n}的公差为d,则11226-4aa d=⎧⎨+=⎩,,解得124-3ad=⎧⎪⎨=⎪⎩,,所以S n=na1+(-1)2n nd=2n+(-1)2n n×4-3⎛⎫⎪⎝⎭=-23n2+83n.(2)由题意知,2a4=a3+a5+k,即-2=-4+k,所以k=2.又a4=2a3-a2-2=3a2-2a1-6,所以a2=3,由2a n+1=a n+a n+2+2,得(a n+2-a n+1)-(a n+1-a n)=-2,所以数列{a n+1-a n}是以a2-a1=1为首项、-2为公差的等差数列,所以a n+1-a n=-2n+3.当n≥2时,a n-a n-1=-2(n-1)+3,a n-1-a n-2=-2(n-2)+3,a n-2-a n-3=-2(n-3)+3,…a3-a2=-2×2+3,a2-a1=-2×1+3,累加得a n-a1=-2[1+2+…+(n-1)]+3(n-1)(n≥2),所以a n=-2×(-1)2n n+3(n-1)+2=-n2+4n-1(n≥2).又当n=1时,a1=2也适合上式,所以数列{a n}的通项公式为a n=-n2+4n-1,n∈N*.【融会贯通】融会贯通 能力提升(2014·苏州期末)设数列{a n }满足a n+1=2a n +n 2-4n+1.(1)若a 1=3,求证:存在f(n)=an 2+bn+c(a ,b ,c 为常数),使得数列{a n +f(n)}是等比数列,并求出数列{a n }的通项公式;(2)若a n 是一个等差数列{b n }的前n 项和,求首项a 1的值与数列{b n }的通项公式.【思维引导】【规范解答】(1)设a n+1+a(n+1)2+b(n+1)+c=2(a n +an 2+bn+c),.............................2分即a n+1=2a n +an 2+(b-2a)n+c-a-b.........................................................4分因为a n+1=2a n +n 2-4n+1,所以1-2-4--1a b a c a b =⎧⎪=⎨⎪=⎩,,,所以a=1,b=-2,c=0,..............................................................6分 所以a n +f(n)=a n +n 2-2n. 因为首项a 1+1-2=2,所以存在f(n)=n 2-2n ,使得数列{a n +n 2-2n}是首项为2、公比为2的等比数列,.................8分所以a n +n 2-2n=2·2n-1=2n ,则a n =2n -n 2+2n......................................................................10分 (2)因为a n+1=2a n +n 2-4n+1,即a n+1+(n+1)2-2(n+1)=2(a n+n2-2n),所以a n+n2-2n=(a1-1)2n-1,即a n=(a1-1)2n-1-n2+2n ,.................................12分所以b n=1-211(-1)2-23 2.na na n n=⎧⎨+≥⎩,,,.....................................................14分因为{b n}是等差数列,所以a1=1,b n=-2n+3............................................16分【精要点评】(1)本题是构造辅助数列的试题,基本方法是待定系数法.(2)注意等差数列前n项和的特征.(3)注意等差、等比数列的判断方法.趁热打铁,事半功倍.请老师布置同学们完成《配套检测与评估》中的练习第79~80页.【检测与评估】第40课数列的综合应用一、填空题1.(2015·广东卷)在等差数列{a n}中,若a3+a4+a5+a6+a7=25,则a2+a8=.2.设f1(x)=21x+,fn+1(x)=f1(f n(x)),且a n=(0)-1(0)2nnff+,其中n∈N*,则a2 014=.3.下列是关于公差d>0的等差数列{a n}的四个命题:①数列{a n}是递增数列;②数列{na n}是递增数列;③数列n a n ⎧⎫⎨⎬⎩⎭是递增数列;④数列{a n +3nd}是递增数列. 其中真命题为 .(填序号)4.设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若OB =a 1OA +a 200OC ,且A ,B ,C 三点共线(该直线不过原点O),则S 200= .5.(2014·江苏模拟)将正奇数排成如图所示的三角形数阵(第k 行有k 个奇数),其中第i 行第j 个数表示为a ij (i ,j ∈N *),例如a 42=15.若a ij =2 017,则i-j= .1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 …… (第5题)6.若数列{a n }满足a 1=2,a n =-111-n a (n=2,3,4,…),且有一个形如a nωn+φ)+12的通项公式,其中ω,φ均为实数,且ω>0,|φ|<π2,则ω= ,φ= .7.在各项均为正数的等比数列{a n }中,若a 1≥1,a 2≤2,a 3≥3,则a 4的取值范围是 .8.已知数列{a n }的通项公式为a n =7n+2,数列{b n }的通项公式为b n =n 2.若将数列{a n },{b n }中相同的项按从小到大的顺序排列后记作数列{c n },则c 9的值为 .二、 解答题9.(2014·南京、盐城一模)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,已知a 1=2,S 6=22. (1)求S n ;(2)若从{a n }中抽取一个公比为q 的等比数列{nk a },其中k 1=1,且k 1<k 2<…<k n <…,k n ∈N *,当q 取最小值时,求{k n }的通项公式.10.(2014·江西九校联考)已知数列{a n }满足a 1=2,对一切正整数n ,都有a n+1+a n =3×2n . (1)探讨数列{a n }是否为等比数列,并说明理由;(2)设b n=1-1n n a a +,求证:b 1+b 2+…+b n<n+4.11.(2015·广东卷)设数列{a n }的前n 项和为S n .已知a 1=1,a 2=32,a 3=54,且当n≥2时,4S n+2+5S n =8S n+1+S n-1. (1)求a 4的值;(2)求证:数列11-2n n a a +⎧⎫⎨⎬⎩⎭为等比数列. (3)求数列{a n }的通项公式.三、 选做题12.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,且点(S n ,a n+1)在直线y=2x+1上. (1)证明数列{a n }是等比数列,并求数列{a n }的通项公式a n ;(2)若b n =log 3a n+1,T n 是数列11n n b b+⎧⎫⎨⎬⋅⎩⎭的前n 项和,求T 2 016的值.【检测与评估答案】第40课数列的综合应用1.10【解析】因为数列{a n}是等差数列,所以a3+a7=a4+a6=a2+a8=2a5,a3+a4+a5+a6+a7=5a5=25,即a5=5,所以a2+a8=2a5=10.2.20151-2⎛⎫⎪⎝⎭【解析】因为an+1=11(0)-1(0)2nnff+++=2-11(0)221(0)nnff+++=1-(0)2(2(0))nnff+=-12an,所以{a n}是公比为-12的等比数列,a1=11(0)-1(0)2ff+=14,所以a2 014=20151-2⎛⎫⎪⎝⎭.3.①④【解析】①因为d>0,显然{a n}为递增数列,故①正确;②因为(n+1)a n+1-na n=a1+2nd 不一定大于0,所以②错误;③同②知③错误;④因为数列{3nd}也是递增数列,故{a n+3nd}是递增数列,所以④正确.4.100【解析】依题意知a1+a200=1,S200=12002a a+·200=100.5.26【解析】前k行共有奇数1+2+3+…+k=(1)2k k+个,所以第k行的最后一个数为2·(1) 2k k+-1=k2+k-1,第k+1行的第一个数为k(k+1)+1.当k+1=45时,k(k+1)+1=44×45+1=1981,即第45行的第一个数为1 981.因为2017-19812=18,所以2 017是第45行的第19个数,即i=45,j=19,所以i-j=45-19=26.6.2π3 0 【解析】由题意得a 2=-1,a 3=12,a 4=2=a 1,所以数列{a n }是周期为3的周期数列.又因为a n=ωn+φ)+12是该数列的一个通项公式,所以T=2πω=3⇒ω=2π3.当n=1时,a 1sin 2π3ϕ⎛⎫+ ⎪⎝⎭+12=2⇒sin 2π3ϕ⎛⎫+ ⎪⎝⎭=.又|φ|<π2,所以φ=0或φ=-π3.当φ=-π3时,a 22ππ2-33⎛⎫⨯ ⎪⎝⎭+12=12≠-1,不符合题意,舍去;当φ=0时,满足题意.综上,ω=2π3,φ=0.7.982⎡⎤⎢⎥⎣⎦, 【解析】设等比数列{a n }的公比为q.由a 2=a 1q≤2,得q≤12a ,由a 3=a 1q 2≥3,得q≥1213a ⎛⎫ ⎪⎝⎭,故1213a ⎛⎫ ⎪⎝⎭≤q≤12a ,所以1213a ⎛⎫ ⎪⎝⎭≤12a ,解得a 1≤43,故1≤a 1≤43,所以a 4=a 1q 3≤a 1312a ⎛⎫ ⎪⎝⎭=218a ≤8,且a 4=a 1q 3≥a 13213a ⎛⎫ ⎪⎝⎭=92,所以a 4的取值范围是982⎡⎤⎢⎥⎣⎦,.8.961 【解析】令a n =b m ,则7n+2=m 2,即7(n-1)=(m-3)(m+3),易知m+3或m-3是7的整数倍,所以当m=3,4,10,11,17,18,24,25,31,32…时满足等式,故c 9=312=961.9.(1)设等差数列{a n }的公差为d ,则S 6=6a 1+12×6×5d=22, 解得d=23,所以S n =(5)3n n +. (2)由(1)得a n =23(n+2).因为数列{a n }是正项递增的等差数列, 所以数列{nk a }的公比q>1.若k 2=2,则由a 2=83,得q=21a a =43,此时3k a =2×243⎛⎫ ⎪⎝⎭=329,由329=23(n+2),解得n=103∉N *,所以k 2>2. 同理,k 2>3.若k 2=4,则由a 4=4,得q=2,此时nk a =2·2n-1,因为nk a=23(k n +2),所以23(k n +2)=2n ,即k n =3·2n-1-2.所以最小的公比q=2,此时k n =3·2n-1-2.10.(1)假设{a n }是等比数列,由a 1+a 2=6,得a 2=4,所以a n =2n .此时a n+1+a n =2n+1+2n =3×2n ,满足题意.所以{a n }可以为等比数列.(2)由(1)知b n=1-1n n a a +=212-1n n +=1+22-1n .因为12-1n =112-1(2-1)(2-1)n n n ++<112(2-1)(2-1)n n n ++=212-1n ⎛ ⎝-112-1n +⎫⎪⎭,所以b n <1+412-1n ⎛ ⎝-112-1n +⎫⎪⎭,所以b 1+b 2+…+b n <n+41111-2-12-1n +⎛⎫ ⎪⎝⎭=n+4-142-1n +<n+4.11.(1)当n=2时,4S 4+5S 2=8S 3+S 1,即4435124a ⎛⎫+++⎪⎝⎭+5312⎛⎫+ ⎪⎝⎭=835124⎛⎫++ ⎪⎝⎭+1,解得a 4=78. (2)因为4S n+2+5S n =8S n+1+S n-1(n≥2),所以4S n+2-4S n+1+S n -S n-1=4S n+1-4S n (n≥2),即4a n+2+a n =4a n+1(n≥2).因为4a 3+a 1=4×54+1=6=4a 2,所以4a n+2+a n =4a n+1.因为2111-21-2n n n na a a a +++=2114-24-2n n n n a a a a +++=1114--24-2n n n n n a a a a a +++=112-2(2-)n n n n a a a a ++=12, 所以数列11-2n n a a +⎧⎫⎨⎬⎩⎭是以a 2-12a 1=1为首项、12为公比的等比数列. (3)由(2)知数列11-2n n a a +⎧⎫⎨⎬⎩⎭是以1为首项、12为公比的等比数列,所以a n+1-12a n =-112n ⎛⎫ ⎪⎝⎭,即1112n n a ++⎛⎫⎪⎝⎭-12nna ⎛⎫ ⎪⎝⎭=4,所以数列12n n a ⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎨⎬⎛⎫⎪⎪ ⎪⎪⎪⎝⎭⎩⎭是以112a =2为首项、4为公差的等差数列,所以12nna ⎛⎫⎪⎝⎭=2+(n-1)·4=4n-2,即a n =(4n-2)·12n⎛⎫ ⎪⎝⎭=(2n-1)·-112n ⎛⎫ ⎪⎝⎭,所以数列{a n }的通项公式为a n =(2n-1)·-112n ⎛⎫⎪⎝⎭.12. (1)由题意得a n+1=2S n +1, 所以a n =2S n-1+1(n≥2), 两式相减得a n+1-a n =2a n , 即a n+1=3a n (n≥2).因为a 1=1,所以a 2=2S 1+1=3,则21a a =3,故当n=1时,满足上式.所以当n≥1时,数列{a n }是首项为1、公比为3的等比数列,所以a n =1·3n-1=3n-1.(2)由(1)知a n =3n-1,b n =log 3a n+1=n ,所以11·n n b b +=1(1)n n +=1n -11n +,所以T 2 016=121b b +231b b +…+201620171b b =11-2⎛⎫ ⎪⎝⎭+11-23⎛⎫⎪⎝⎭+…+1120162017⎛⎫- ⎪⎝⎭=20162017.。

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