高2021届高2018级步步高苏教版一轮复习第六章 第1节 数列的概念及简单表示法
高2021届高2018级苏教版步步高大一轮高三数学复习课件学案第六章 6.3

§6.3 等比数列及其前n 项和1.等比数列的有关概念(1)定义:如果一个数列从第二项起,每一项与它的前一项的比等于同一常数(不为零),那么这个数列叫做等比数列.这个常数叫做等比数列的公比,通常用字母q 表示,定义的表达式为a n +1a n =q (n ∈N *,q 为非零常数).(2)等比中项:如果a ,G ,b 成等比数列,那么G 叫做a 与b 的等比中项.即G 是a 与b 的等比中项⇒a ,G ,b 成等比数列⇒G 2=ab . 2.等比数列的有关公式 (1)通项公式:a n =a 1q n -1. (2)前n 项和公式:S n =⎩⎪⎨⎪⎧na 1(q =1),a 1(1-q n )1-q =a 1-a n q 1-q (q ≠1).3.等比数列的常用性质 (1)通项公式的推广:a n =a m ·q n-m(n ,m ∈N *).(2)若m +n =p +q =2k (m ,n ,p ,q ,k ∈N *),则a m ·a n =a p ·a q =a 2k .(3)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)仍然是等比数列.(4)在等比数列{a n }中,等距离取出若干项也构成一个等比数列,即a n ,a n +k ,a n +2k ,a n +3k ,…为等比数列,公比为q k .4.在等比数列{a n }中,若S n 为其前n 项和,则S n ,S 2n -S n ,S 3n -S 2n 也成等比数列(n 为偶数且q =-1除外).概念方法微思考1.将一个等比数列的各项取倒数,所得的数列还是一个等比数列吗?若是,这两个等比数列的公比有何关系?提示 仍然是一个等比数列,这两个数列的公比互为倒数. 2.任意两个实数都有等比中项吗?提示 不是.只有同号的两个非零实数才有等比中项. 3.“b 2=ac ”是“a ,b ,c ”成等比数列的什么条件?提示 必要不充分条件.因为b 2=ac 时不一定有a ,b ,c 成等比数列,比如a =0,b =0,c =1.但a ,b ,c 成等比数列一定有b 2=ac .题组一 思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)满足a n +1=qa n (n ∈N *,q 为常数)的数列{a n }为等比数列.( × ) (2)如果数列{a n }为等比数列,则数列{ln a n }是等差数列.( × ) (3)数列{a n }的通项公式是a n =a n,则其前n 项和为S n =a (1-a n )1-a.( × )(4)数列{a n }为等比数列,则S 4,S 8-S 4,S 12-S 8成等比数列.( × ) 题组二 教材改编2.已知{a n }是等比数列,a 2=2,a 5=14,则公比q =______.答案 12解析 由题意知q 3=a 5a 2=18,∴q =12.3.公比不为1的等比数列{a n }满足a 5a 6+a 4a 7=18,若a 1a m =9,则m 的值为( ) A.8 B.9 C.10 D.11 答案 C解析 由题意得,2a 5a 6=18,a 5a 6=9,∴a 1a m =a 5a 6=9,∴m =10. 题组三 易错自纠4.(多选)已知数列{a n }是等比数列,那么下列数列一定是等比数列的是( )A.⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n B.log 2a 2nC.{a n +a n +1}D.{a n +a n +1+a n +2}答案 AD解析 等比数列{a n }的通项a n =1时,log 2a 2n =0,数列{log 2a 2n }不是等比数列,等比数列{a n }的公比q =-1时,a n +a n +1=0,数列{a n +a n +1}不是等比数列,由等比数列的定义知⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 和{a n +a n +1+a n +2}都是等比数列.故选AD.5.若1,a 1,a 2,4成等差数列,1,b 1,b 2,b 3,4成等比数列,则a 1-a 2b 2的值为________.答案 -12解析 ∵1,a 1,a 2,4成等差数列, ∴3(a 2-a 1)=4-1,∴a 2-a 1=1.又∵1,b 1,b 2,b 3,4成等比数列,设其公比为q ,则b 22=1×4=4,且b 2=1×q 2>0,∴b 2=2,∴a 1-a 2b 2=-(a 2-a 1)b 2=-12. 6.设S n 为等比数列{a n }的前n 项和,8a 2+a 5=0,则S 5S 2=________.答案 -11解析 设等比数列{a n }的公比为q , ∵8a 2+a 5=0,∴8a 1q +a 1q 4=0. ∴q 3+8=0,∴q =-2, ∴S 5S 2=a 1(1-q 5)1-q ·1-q a 1(1-q 2) =1-q 51-q 2=1-(-2)51-4=-11. 7.一种专门占据内存的计算机病毒开机时占据内存1 MB,然后每3秒自身复制一次,复制后所占内存是原来的2倍,那么开机________秒,该病毒占据内存8 GB.(1 GB =210 MB) 答案 39解析 由题意可知,病毒每复制一次所占内存的大小构成一等比数列{a n },且a 1=2,q =2,∴a n =2n ,则2n =8×210=213,∴n =13.即病毒共复制了13次. ∴所需时间为13×3=39(秒).等比数列基本量的运算1.(2020·晋城模拟)设正项等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 2=3,S 4=15,则公比q 等于( ) A.5 B.4 C.3 D.2 答案 D解析 因为S 2=3,S 4=15,S 4-S 2=12,所以⎩⎪⎨⎪⎧a 1+a 2=3,a 3+a 4=12,两个方程左右两边分别相除,得q 2=4, 因为数列是正项等比数列, 所以q =2,故选D.2.(2019·全国Ⅲ)已知各项均为正数的等比数列{a n }的前4项和为15,且a 5=3a 3+4a 1,则a 3等于( )A.16B.8C.4D.2 答案 C解析 设等比数列{a n }的公比为q ,由a 5=3a 3+4a 1得q 4=3q 2+4,得q 2=4,因为数列{a n }的各项均为正数,所以q =2,又a 1+a 2+a 3+a 4=a 1(1+q +q 2+q 3)=a 1(1+2+4+8)=15,所以a 1=1,所以a 3=a 1q 2=4.3.(2019·全国Ⅰ)记S n 为等比数列{a n }的前n 项和,若a 1=1,S 3=34,则S 4=________.答案 58解析 设等比数列的公比为q , 则a n =a 1q n -1=q n -1. ∵a 1=1,S 3=34,∴a 1+a 2+a 3=1+q +q 2=34,即4q 2+4q +1=0,∴q =-12,∴S 4=1×⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫-1241-⎝⎛⎭⎫-12=58.4.(2018·全国Ⅲ)等比数列{a n }中,a 1=1,a 5=4a 3. (1)求{a n }的通项公式;(2)记S n 为{a n }的前n 项和,若S m =63,求m . 解 (1)设{a n }的公比为q ,由题设得a n =q n -1. 由已知得q 4=4q 2,解得q =0(舍去),q =-2或q =2. 故a n =(-2)n-1或a n =2n -1(n ∈N *). (2)若a n =(-2)n -1,则S n =1-(-2)n3.由S m =63得(-2)m =-188,此方程没有正整数解. 若a n =2n -1,则S n =2n -1. 由S m =63得2m =64,解得m =6. 综上,m =6.思维升华 (1)等比数列的通项公式与前n 项和公式共涉及五个量a 1,a n ,q ,n ,S n ,已知其中三个就能求另外两个(简称“知三求二”).(2)运用等比数列的前n 项和公式时,注意对q =1和q ≠1的分类讨论.等比数列的判定与证明例1 (2019·四川省名校联盟模拟)已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足2S n =-a n +n (n ∈N *). (1)求证:数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n -12为等比数列;(2)求数列{a n -1}的前n 项和T n . (1)证明 ∵2S n =-a n +n ,当n =1时,2a 1=-a 1+1,解得a 1=13.当n ≥2时,2S n -1=-a n -1+n -1, 两式相减,得2a n =-a n +a n -1+1, 即a n =13a n -1+13.∴a n -12=13⎝⎛⎭⎫a n -1-12, 又a 1-12=-16≠0,∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n -12为等比数列.(2)解 由2S 1=-a 1+1,得a 1=13.由(1)知,数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n -12是以-16为首项,13为公比的等比数列.∴a n -12=-16⎝⎛⎭⎫13n -1=-12⎝⎛⎭⎫13n,∴a n =-12⎝⎛⎭⎫13n +12,∴a n -1=-12⎝⎛⎭⎫13n -12,∴T n =-16⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫13n 1-13-n 2=14⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫13n -1-n2.思维升华 判定一个数列为等比数列的常见方法(1)定义法:若a n +1a n=q (q 是不为零的常数),则数列{a n }是等比数列.(2)等比中项法:若a 2n +1=a n a n +2(n ∈N *,a n ≠0),则数列{a n }是等比数列.(3)通项公式法:若a n =Aq n (A ,q 是不为零的常数),则数列{a n }是等比数列. 跟踪训练1 设数列{a n }的前n 项和为S n ,已知a 1=1,S n +1=4a n +2. (1)设b n =a n +1-2a n ,证明:数列{b n }是等比数列; (2)求数列{a n }的通项公式. (1)证明 由a 1=1及S n +1=4a n +2, 有a 1+a 2=S 2=4a 1+2. ∴a 2=5,∴b 1=a 2-2a 1=3.又⎩⎪⎨⎪⎧S n +1=4a n +2, ①S n =4a n -1+2(n ≥2), ② ①-②,得a n +1=4a n -4a n -1(n ≥2), ∴a n +1-2a n =2(a n -2a n -1)(n ≥2). ∵b n =a n +1-2a n ,∴b n =2b n -1(n ≥2), 故{b n }是首项b 1=3,公比为2的等比数列. (2)解 由(1)知b n =a n +1-2a n =3·2n -1, ∴a n +12n +1-a n 2n =34, 故⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n 2n 是首项为12,公差为34的等差数列.∴a n 2n =12+(n -1)·34=3n -14, 故a n =(3n -1)·2n -2.等比数列性质的应用例2 (1)(2019·黑龙江省大庆第一中学模拟)在各项不为零的等差数列{a n }中,2a 2 019-a 22 020+2a 2 021=0,数列{b n }是等比数列,且b 2 020=a 2 020,则log 2(b 2 019·b 2 021)的值为( ) A.1 B.2 C.4 D.8 答案 C解析 因为等差数列{a n }中a 2 019+a 2 021=2a 2 020,所以2a 2 019-a 22 020+2a 2 021=4a 2 020-a 22 020=0,因为数列{a n }各项不为零,所以a 2 020=4,因为数列{b n }是等比数列,所以b 2 019·b 2 021=a 22 020=16. 所以log 2(b 2 019·b 2 021)=log 216=4.故选C.(2)(2020·长春质检)各项均为正数的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,已知S 6=30,S 9=70,则S 3=________. 答案 10解析 根据等比数列的前n 项和的性质,若S n 是等比数列的和,则S n ,S 2n -S n ,S 3n -S 2n ,…仍是等比数列,得到(S 6-S 3)2=S 3(S 9-S 6),解得S 3=10或S 3=90(舍). 思维升华 等比数列常见性质的应用 等比数列性质的应用可以分为三类: (1)通项公式的变形. (2)等比中项的变形.(3)前n 项和公式的变形.根据题目条件,认真分析,发现具体的变化特征即可找出解决问题的突破口.跟踪训练2 (1)(2019·安徽省江淮十校月考)已知等比数列{a n }的公比q =-12,该数列前9项的乘积为1,则a 1等于( ) A.8 B.16 C.32 D.64答案 B解析 由已知a 1a 2…a 9=1 ,又a 1a 9=a 2a 8=a 3a 7=a 4a 6=a 25 ,所以a 95=1 ,即a 5=1,所以a 1⎝⎛⎭⎫-124=1 ,a 1=16.故选B.(2)已知等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且S 3S 6=89,则a n +1a n -a n -1=________(n ≥2,且n ∈N *).答案 -12解析 很明显等比数列的公比q ≠1, 则由题意可得,S 3S 6=a 1()1-q 31-q a 1()1-q 61-q =11+q 3=89, 解得q =12,则a n +1a n -a n -1=a n -1q 2a n -1q -a n -1=q 2q -1=1412-1=-12.对于数列通项公式的求解,除了我们已经学习的方法以外,根据所给递推公式的特点,还有以下几种构造方式.构造法1 形如a n +1=ca n +d (c ≠0,其中a 1=a )型 (1)若c =1,数列{a n }为等差数列; (2)若d =0,数列{a n }为等比数列;(3)若c ≠1且d ≠0,数列{a n }为线性递推数列,其通项可通过待定系数法构造等比数列来求. 方法如下:设a n +1+λ=c (a n +λ),得a n +1=ca n +(c -1)λ,与题设a n +1=ca n +d 比较系数得λ=dc -1(c ≠1),所以a n +dc -1=c ⎝⎛⎭⎫a n -1+d c -1(n ≥2),即⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n +d c -1构成以a 1+dc -1为首项,以c 为公比的等比数列.例1 在数列{a n }中,若a 1=1,a n +1=3a n +2,则通项a n =________. 答案 2×3n -1-1解析 a n +1=3a n +2,即a n +1+1=3(a n +1), 又因为a 1+1=2≠0,所以{a n +1}构成以2为首项,以3为公比的等比数列, 所以a n +1=2·3n -1,a n =2·3n -1-1.构造法2 形如 a n +1=pa n +q ·p n +1(p ≠0,1,q ≠0)型a n +1=pa n +q ·p n +1(p ≠0,1,q ≠0)的求解方法是两端同时除以p n +1,即得a n +1pn +1-a n p n =q ,则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n p n 为等差数列.例2 (1)已知正项数列{a n }满足a 1=4,a n +1=2a n +2n +1,则a n 等于( ) A.n ·2n -1 B.(n +1)·2n C.n ·2n +1 D.(n -1)·2n答案 B解析 ∵a n +1=2a n +2n +1, ∴a n +12n +1=a n 2n +1,即a n +12n +1-a n2n=1, 又∵a 121=42=2,∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n 2n 是首项为2,公差为1的等差数列,∴a n2n =2+(n -1)×1=n +1, ∴a n =(n +1)·2n ,故选B.(2)(2019·武汉市二中月考)已知正项数列{a n }中,a 1=2,a n +1=2a n +3×5n ,则数列{a n }的通项a n 等于( ) A.-3×2n -1 B.3×2n -1 C.5n +3×2n -1 D.5n -3×2n -1答案 D解析 方法一 在递推公式a n +1=2a n +3×5n 的两边同时除以5n +1,得a n +15n +1=25×a n 5n +35,①令a n 5n =b n ,则①式变为b n +1=25b n +35, 即b n +1-1=25(b n -1),所以数列{b n -1}是等比数列,其首项为b 1-1=a 15-1=-35,公比为25,所以b n -1=⎝⎛⎭⎫-35×⎝⎛⎭⎫25n -1, 即b n =1-35×⎝⎛⎭⎫25n -1,所以a n 5n =1-35×⎝⎛⎭⎫25n -1=1-3×2n -15n .故a n =5n -3×2n -1.方法二 设a n +1+k ·5n +1=2(a n +k ×5n ),则a n +1=2a n -3k ×5n ,与题中递推公式比较得k =-1, 即a n +1-5n +1=2(a n -5n ),所以数列{a n -5n }是首项为a 1-5=-3,公比为2的等比数列, 则a n -5n =-3×2n -1, 故a n =5n -3×2n -1.故选D.构造法3 相邻项的差为特殊数列(形如a n +1=pa n +qa n -1,其中a 1=a ,a 2=b 型) 可化为a n +1-x 1a n =x 2(a n -x 1a n -1),其中x 1,x 2是方程x 2-px -q =0的两根. 例3 数列{a n }中,a 1=1,a 2=2,a n +2=23a n +1+13a n ,求数列{a n }的通项公式.解 由a n +2=23a n +1+13a n 可得,a n +2-a n +1=-13(a n +1-a n ),所以数列{a n +1-a n }是首项为1,公比为-13的等比数列,当n ≥2时,a 2-a 1=1,a 3-a 2=-13,a 4-a 3=19,…,a n -a n -1=⎝⎛⎭⎫-13n -2, 将上面的式子相加可得a n -1=1+⎝⎛⎭⎫-13+19+…+⎝⎛⎭⎫-13n -2, 从而可求得a n =2+⎝⎛⎭⎫-13+19+…+⎝⎛⎭⎫-13n -2, 故有a n =74+94×⎝⎛⎭⎫-13n (n ≥2).又a 1=1也符合上式,则a n =74+94×⎝⎛⎭⎫-13n . 构造法4 倒数为特殊数列(形如a n =pa n -1ra n -1+s型)例4 已知数列{a n }中,a 1=1,a n +1=2a na n +2,求数列{a n }的通项公式.解 ∵a n +1=2a na n +2,a 1=1,∴a n ≠0,∴1a n +1=1a n +12,即1a n +1-1a n =12, 又a 1=1,则1a 1=1,∴⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是以1为首项,12为公差的等差数列.∴1a n =1a 1+(n -1)×12=n 2+12, ∴a n =2n +1(n ∈N *).1.(2020·韶关模拟)若等比数列{a n }的各项均为正数,a 2=3,4a 23=a 1a 7,则a 5等于( )A.34B.38 C.12 D.24 答案 D解析 数列{a n }是等比数列,各项均为正数,4a 23=a 1a 7=a 24,所以q 2=a 24a 23=4, 所以q =2.所以a 5=a 2·q 3=3×23=24, 故选D.2.等比数列{a n }的前n 项和为S n =32n -1+r ,则r 的值为( ) A.13 B.-13 C.19 D.-19 答案 B解析 当n =1时,a 1=S 1=3+r , 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=32n -1-32n -3 =32n -3(32-1)=8·32n -3=8·32n -2·3-1 =83·9n -1, 所以3+r =83,即r =-13,故选B.3.(2019·天津市河西区月考)设{a n }是公比为q 的等比数列,则“q >1”是“{a n }为递增数列”的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分又不必要条件答案 D解析 取a n =-2n ,此时q =2>1, 但{a n }是单调递减数列,取a n =-⎝⎛⎭⎫12n, 因a n -a n -1=⎝⎛⎭⎫12n >0,故{a n }是单调递增数列,但q =12<1,故“q >1 ”是“{a n }是递增数列”的既不充分也不必要条件,故选D.4.已知递增的等比数列{a n }中,a 2=6,a 1+1,a 2+2,a 3成等差数列,则该数列的前6项和S 6等于( )A.93B.189C.18916 D.378答案 B解析 设数列{a n }的公比为q ,由题意可知,q >1, 且2(a 2+2)=a 1+1+a 3, 即2×(6+2)=6q +1+6q ,整理可得2q 2-5q +2=0, 则q =2⎝⎛⎭⎫q =12舍去,则a 1=62=3, ∴数列{a n }的前6项和S 6=3×()1-261-2=189.5.(2020·苏州模拟)设等比数列{a n }的公比为q ,则下列结论正确的是( ) A.数列{a n a n +1}是公比为q 的等比数列 B.数列{a n +a n +1}是公比为q 的等比数列 C.数列{a n -a n +1}是公比为q 的等比数列D.数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是公比为1q 的等比数列答案 D解析 对于A,由a n a n +1a n -1a n=q 2(n ≥2)知其是公比为q 2的等比数列;对于B,若q =-1,则{a n +a n +1}项中有0,不是等比数列;对于C,若q =1,则数列{a n -a n +1}项中有0,不是等比数列;对于D,1a n +11a n=a n a n +1=1q ,所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是公比为1q 的等比数列,故选D.6.若正项等比数列{a n }满足a n a n +1=22n (n ∈N *),则a 6-a 5的值是( ) A. 2B.-16 2C.2D.16 2 答案 D解析设正项等比数列{a n}的公比为q>0, ∵a n a n+1=22n(n∈N*),∴a n+1a n+2a n a n+1=22(n+1)22n=4=q2,解得q=2,∴a2n×2=22n,a n>0,解得a n=2122n-,则a6-a5=1122-922=162,故选D.7.(多选)在等比数列{a n}中,a5=4,a7=16,则a6可以为()A.8B.12C.-8D.-12答案AC解析因为{a n}为等比数列,a5=4,a7=16,所以a26=a5·a7=4×16=64,所以a6=±8.8.(多选)在等比数列{a n}中,公比为q,其前n项积为T n,并且满足a1>1,a99·a100-1>0,a99-1a100-1<0,下列选项中,结论正确的是()A.0<q<1B.a99·a101-1<0C.T100的值是T n中最大的D.使T n>1成立的最大自然数n等于198答案ABD解析对于A,∵a99a100-1>0,∴a21·q197>1,∴(a1·q98)2·q>1.∵a1>1,∴q>0.又∵a99-1a100-1<0,∴a99>1,且a100<1.∴0<q<1,故A正确;对于B,∵a2100=a99·a101,a100<1,∴0<a99·a101<1,即a99·a101-1<0,故B正确;对于C,由于T100=T99·a100,而0<a100<1,故有T100<T99,故C错误;对于D,T198=a1·a2·…·a198=(a1·a198)(a2·a197)…(a99·a100)=(a99·a100)×99>1, T199=a1·a2·…·a199=(a1·a199)(a2·a198)…(a99·a101)·a100<1,故D正确.故选ABD.9.已知等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 1=2 020,a 2+a 4=-2a 3,则S 2 021=________. 答案 2 020解析 ∵a 2+a 4=-2a 3,∴a 2+a 4+2a 3=0,a 2+2a 2q +a 2q 2=0, ∵a 2≠0,∴q 2+2q +1=0,解得q =-1. ∵a 1=2 020,∴S 2 021=a 1(1-q 2 021)1-q =2 020×[1-(-1)2 021]2=2 020.10.如图所示,正方形上连结着等腰直角三角形,等腰直角三角形腰上再连结正方形,…,如此继续下去得到一个树状图形,称为“勾股树”.若某勾股树含有1 023个正方形,且其最大的正方形的边长为22,则其最小正方形的边长为________.答案132解析 由题意,得正方形的边长构成以22为首项,以22为公比的等比数列,现已知共得到1 023个正方形,则有1+2+…+2n -1=1 023,∴n =10,∴最小正方形的边长为22×⎝⎛⎭⎫229=132. 11.(2018·全国Ⅰ)已知数列{a n }满足a 1=1,na n +1=2(n +1)a n .设b n =a nn .(1)求b 1,b 2,b 3;(2)判断数列{b n }是否为等比数列,并说明理由; (3)求{a n }的通项公式.解 (1)由条件可得a n +1=2(n +1)n a 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. 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 -1.12.(2019·淄博模拟)已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=34,S n =S n -1+a n -1+12(n ∈N *且n ≥2),数列{b n }满足:b 1=-374,且3b n -b n -1=n +1(n ∈N *且n ≥2).(1)求数列{a n }的通项公式; (2)求证:数列{b n -a n }为等比数列.(1)解 由S n =S n -1+a n -1+12,得S n -S n -1=a n -1+12,即a n -a n -1=12(n ≥2且n ∈N *),则数列{a n }是以34为首项,12为公差的等差数列,因此a n =34+(n -1)×12 =12n +14.(2)证明 因为3b n -b n -1=n +1(n ≥2), 所以b n =13b n -1+13(n +1)(n ≥2),b n -a n =13b n -1+13(n +1)-12n -14=13b n -1-16n +112 =13⎝⎛⎭⎫b n -1-12n +14(n ≥2), b n -1-a n -1=b n -1-12(n -1)-14=b n -1-12n +14(n ≥2),所以b n -a n =13(b n -1-a n -1)(n ≥2),因为b 1-a 1=-10≠0,所以数列{b n -a n }是以-10为首项,13为公比的等比数列.13.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 2+n2解析 由题设可得a n +1=b n b n +1,a n =b n b n -1(n ≥2), 代入2b n =a n +a n +1得2b n =b n b n -1+b n b n +1(n ≥2), 即2b n =b n -1+b n +1(n ≥2), 则{b n }是首项为b 1的等差数列. 又a 1=1,a 2=3,所以2b 1=4,b 1=2, 故b 2=a 22b 1=92,则公差d =b 2-b 1=322-2=22, 所以b n =2+22(n -1)=2(n +1)2, 即b n =n +12,b n +1=n +22,则a n +1=b n b n +1=(n +1)(n +2)2,所以a n =n (n +1)2=n 2+n2.14.已知在等比数列{a n }中,a n >0,a 22+a 24=900-2a 1a 5,a 5=9a 3,则a 2 020的个位数字是____.答案 7解析 由等比数列的性质可得a 1a 5=a 2a 4,因为a 22+a 24=900-2a 1a 5=900-2a 2a 4,所以a 22+a 24+2a 2a 4=(a 2+a 4)2=900,又因为a n >0,所以a 2+a 4=30,又由a 5=9a 3,所以a 1(q +q 3)=30,a 3q 2=9a 3,且q >0,解得a 1=1,q =3, 所以a 2 020=a 1q 2 019=32 019=(34)504×33, 所以a 2 020的个位数字是7.15.在数列的每相邻两项之间插入此两项的积,形成新的数列,这样的操作叫做该数列的一次“扩展”.将数列1,2进行“扩展”,第一次得到数列1,2,2;第二次得到数列1,2,2,4,2,….设第n 次“扩展”后得到的数列为1,x 1,x 2,…,x t ,2,并记a n =log 2(1·x 1·x 2·…·x t ·2),其中t =2n -1,n ∈N *,求数列{a n }的通项公式. 解 a n =log 2(1·x 1·x 2·…·x t ·2),所以a n +1=log 2[1·(1·x 1)·x 1·(x 1·x 2)·…·x t ·(x t ·2)·2] =log 2(12·x 31·x 32·x 33·…·x 3t ·22)=3a n -1, 所以a n +1-12=3⎝⎛⎭⎫a n -12, 所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n -12是以32为首项,以3为公比的等比数列,所以a n -12=32×3n -1,所以a n =3n +12.16.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n n 是首项为3,公差为2的等差数列,若b n =2n a ,数列{b n }的前n 项和为T n ,求使得S n +T n ≥268成立的n 的最小值.解 因为数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n n 是首项为3,公差为2的等差数列,所以S nn =3+(n -1)×2 ,化简得S n =2n 2+n ,则S n -1=2(n -1)2+(n -1)(n ≥2),所以a n =S n -S n -1 =(2n 2+n )-[2(n -1)2+(n -1)] =4n -1(n ≥2),当n =1 时,S 1=a 1=3,也符合上式,所以a n =4n -1,因为b n =2n a ,所以b 1=a 2,b 2=a 4,b 3=a 8,b 4=a 16,b 5=a 32,b 6=a 64,… 所以T n =a 2+a 4+a 8+a 16+…+12n a +2n a=(23-1)+(24-1)+(25-1)+…+(2n +1-1)+(2n +2-1) =23+24+25+…+2n +1+2n +2-n=2n +3-n -8,所以S 1+T 1=(2×12+1)+(24-1-8)=10,S 2+T 2=(2×22+2)+(25-2-8)=32,S 3+T 3=(2×32+3)+(26-3-8)=74,S 4+T 4=(2×42+4)+(27-4-8)=152,S 5+T 5=(2×52+5)+(28-5-8)=298,所以使得S n +T n ≥268成立的n 的最小值为5.。
【步步高】高三数学大一轮复习 6

nπ .
题型分类·深度剖析
题型二
由数列的递推关系求通项公式
【例 2】 (1)已知 a1=1,an+1=2an+ 1,求 an; (2)已知 a1=2,an+1=an+n,求 an.
思维启迪
解析
探究提高
题型分类·深度剖析
题型二
由数列的递推关系求通项公式
【例 2】 (1)已知 a1=1,an+1=2an+ 1,求 an; (2)已知 a1=2,an+1=an+n,求 an.
分类 原则
类型
满足条件
(2)数列的项与项数:数列 的项与项数是两个不同的
按项数 有穷数列 项数 有限
概念,数列的项是指数列中 某一确定的数,而项数是指
分类 无穷数列 项数 无限
数列的项对应的位置序号.
基础知识·自主学习
要点梳理
难点正本 疑点清源
按项与 递增数列 项间的 递减数列 大小关
常数列 系分类
由于 a1 也适合此等式,∴an=4n-5.
(2)a1=S1=3+b,
当 n≥2 时,an=Sn-Sn-1
=(3n+b)-(3n-1+b)=2·3n-1.
题型分类·深度剖析
题型三
由数列的前n项和求通项公式
思维启迪 解析
探究提高
【例 3】 已知下面数列{an}的前 n 项和 Sn,求{an}的通项公式: (1)Sn=2n2-3n;(2)Sn=3n+b.
题型分类·深度剖析
题型一
由数列的前几项求数列的通项
【例 1】写出下面各数列的一个通
思维启迪 解析
项公式:
(1)3,5,7,9,…; (2)12,34,78,1156,3312,…; (3)-1,32,-13,34,-15,36,…;
高考数学 一轮 6.1数列的概念及简单表示法 理 苏教

解析
思维升华
解 a1=S1=2-3=-1, 当n≥2时,an=Sn-Sn-1
= (2n2 - 3n) - [2(n - 1)2 -
3(n-1)]=4n-5,
由于a1也适合此等式, ∴an=4n-5.
题型分类·深度剖析
解析
思维升华
题型二 由数列的前n项和Sn 数列的通项an与前n项和Sn
求数列的通项
例3 (1)设数列{an}中,a1=2, 又 a1=2= 2 +1,
an + 1 = an + n + 1 , 则 通 项 an
nn+1
= 2 +1.
符合上式, nn+1
因此 an= 2 +1.
题型分类·深度剖析
题型三 由数列的递推关系 求数列的通项公式
解析
答案
思维升华
已知数列的递推关系,求数
列的通项时,通常用累加、
解析
思维升华
当 b≠-1 时, 3+b,n=1,
an=2·3n-1,n≥2.
题型分类·深度剖析
题型分类·深度剖析 例2 (2)Sn=3n+b.
解析
思维升华
数 列 的 通 项 an 与 前 n 项 和 Sn 的关系是an=SS1n, -nS= n-11,,n≥2. 当n=1时,a1若适合Sn-Sn-1,
解析
思维升华
例 1 (3)-1,32,-13,34,-51,63,…; 奇数项为1,偶数项为3, 即奇数项为2-1,偶数
项为2+1, 所以 an=(-1)n·2+n-1n. 也可写为an=-3n,1n,n为n为 正正偶奇 数数. ,
题型分类·深度剖析
解析
思维升华
例1
(3)-1,32,-13,34,-51,63,…;
高2021届高2018级苏教版步步高大一轮高三数学复习课件学案第六章 6.1

§6.1数列的概念与简单表示法1.数列的有关概念2.数列的表示方法3.a n 与S n 的关系若数列{a n }的前n 项和为S n ,则a n =⎩⎪⎨⎪⎧S 1,n =1,S n -S n -1,n ≥2.4.数列的分类概念方法微思考1.数列的项与项数是一个概念吗?提示不是,数列的项是指数列中某一确定的数,而项数是指数列的项对应的位置序号.2.数列的通项公式a n=3n+5与函数y=3x+5有何区别与联系?提示数列的通项公式a n=3n+5是特殊的函数,其定义域为N*,而函数y=3x+5的定义域是R,a n=3n+5的图象是离散的点,且排列在y=3x+5的图象上.题组一思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)相同的一组数按不同顺序排列时都表示同一个数列.(×)(2)所有数列的第n项都能使用公式表达.(×)(3)根据数列的前几项归纳出数列的通项公式可能不止一个.(√)(4)1,1,1,1,…不能构成一个数列.(×)题组二教材改编2.在数列{a n}中,已知a1=1,a n+1=4a n+1,则a3=________.答案21解析由题意知,a2=4a1+1=5,a3=4a2+1=21.3.根据下面的图形及相应的点数,写出点数构成的数列的一个通项公式a n=________. 答案5n+1题组三 易错自纠4.已知a n =n 2+λn ,且对于任意的n ∈N *,数列{a n }是递增数列,则实数λ的取值范围是________. 答案 (-3,+∞)解析 因为{a n }是递增数列,所以对任意的n ∈N *,都有a n +1>a n ,即(n +1)2+λ(n +1)>n 2+λn , 整理,得2n +1+λ>0,即λ>-(2n +1).(*)因为n ≥1,所以-(2n +1)≤-3,要使不等式(*)恒成立,只需λ>-3. 5.数列{a n }中,a n =-n 2+11n (n ∈N *),则此数列最大项的值是________. 答案 30解析 a n =-n 2+11n =-⎝⎛⎭⎫n -1122+1214, ∵n ∈N *,∴当n =5或n =6时,a n 取最大值30. 6.已知数列{a n }的前n 项和S n =n 2+1,则a n =________.答案 ⎩⎪⎨⎪⎧2,n =1,2n -1,n ≥2,n ∈N* 解析 当n =1时,a 1=S 1=2,当n ≥2时, a n =S n -S n -1=n 2+1-[(n -1)2+1]=2n -1, a 1=2不满足上式.故a n =⎩⎪⎨⎪⎧2,n =1,2n -1,n ≥2,n ∈N *.7.已知整数数列{a n }满足:a n +1=⎩⎪⎨⎪⎧12a n ,当a n 为偶数时,5a n +1,当a n 为奇数时.(1)若a 1=8,则a 5=________. (2)若a 4=6,则a 3=________. 答案 (1)6 (2)1或12解析 (1)a 1=8,a 2=12×8=4,a 3=12×4=2,a 4=12×2=1,a 5=5+1=6.(2)a 3为偶数时,a 4=12a 3=6,得a 3=12.a 3为奇数时,a 4=5a 3+1=6,得a 3=1,故a 3=1或12.由a n与S n的关系求通项公式例1(1)设S n为数列{a n}的前n项和,若2S n=3a n-3,则a4等于()A.27B.81C.93D.243答案 B解析根据2S n=3a n-3,可得2S n+1=3a n+1-3,两式相减得2a n+1=3a n+1-3a n,即a n+1=3a n,当n=1时,2S1=3a1-3,解得a1=3,所以数列{a n}是以3为首项,3为公比的等比数列,所以a4=a1q3=34=81.故选B.(2)已知数列{a n}的前n项和S n=2n2-3n,则a n=________.答案4n-5解析a1=S1=2-3=-1,当n ≥2时,a n =S n -S n -1=(2n 2-3n )-[2(n -1)2-3(n -1)]=4n -5, 由于a 1也适合此等式,∴a n =4n -5.(3)已知数列{a n }满足a 1+2a 2+3a 3+…+na n =2n ,则a n =________. 答案 ⎩⎪⎨⎪⎧2,n =1,2n -1n ,n ≥2解析 当n =1时,由已知,可得a 1=21=2, ∵a 1+2a 2+3a 3+…+na n =2n ,①故a 1+2a 2+3a 3+…+(n -1)a n -1=2n -1(n ≥2),② 由①-②,得na n =2n -2n -1=2n -1, ∴a n =2n -1n(n ≥2).显然当n =1时不满足上式, ∴a n =⎩⎪⎨⎪⎧2,n =1,2n -1n ,n ≥2.本例(2)中,若S n =2n 2-3n +1,则a n =________.答案 ⎩⎪⎨⎪⎧0,n =1,4n -5,n ≥2思维升华 已知S n 求a n 的常用方法是利用a n =⎩⎪⎨⎪⎧S 1,n =1,S n -S n -1,n ≥2,一定要检验a 1的情况.跟踪训练1 (1)已知数列{a n }的前n 项和S n =3n +1,则a n =________.答案 ⎩⎪⎨⎪⎧4,n =1,2×3n -1,n ≥2解析 当n =1时,a 1=S 1=3+1=4;当n ≥2时,a n =S n -S n -1=(3n +1)-(3n -1+1)= 2×3n -1.当n =1时,2×31-1=2≠a 1,所以a n =⎩⎪⎨⎪⎧4,n =1,2×3n -1,n ≥2. (2)设数列{a n }满足a 1+3a 2+32a 3+…+3n -1a n =n 3,则a n =________.答案13n解析 因为a 1+3a 2+32a 3+…+3n -1a n =n 3,①则当n ≥2时,a 1+3a 2+32a 3+…+3n -2a n -1=n -13,② 由①-②,得3n -1a n =13,所以a n =13n (n ≥2).由题意,知a 1=13符合上式,所以a n =13n .(3)(2018·全国Ⅰ)记S n 为数列{a n }的前n 项和.若S n =2a n +1,则S 6=________. 答案 -63解析 ∵S n =2a n +1,当n ≥2时,S n -1=2a n -1+1, ∴a n =S n -S n -1=2a n -2a n -1(n ≥2), 即a n =2a n -1(n ≥2).当n =1时,a 1=S 1=2a 1+1,得a 1=-1.∴数列{a n }是首项a 1=-1,公比q =2的等比数列, ∴S n =a 1(1-q n )1-q =-1×(1-2n )1-2=1-2n ,∴S 6=1-26=-63.由数列的递推关系求通项公式命题点1 累加法例2 设数列{a n }中,a 1=2,a n +1=a n +n +1,则a n =________. 答案 n 2+n +22解析 由条件知a n +1-a n =n +1,则当n ≥2时,a n =(a 2-a 1)+(a 3-a 2)+(a 4-a 3)+…+(a n -a n -1)+a 1=(2+3+4+…+n )+2=n 2+n +22, 又a 1=2也符合上式,所以a n =n 2+n +22.命题点2 累乘法例3 设数列{a n }中,a 1=2,a n +1=nn +1a n ,则a n =________.答案 2n解析 ∵a n +1=nn +1a n ,a 1=2,∴a n ≠0,∴a n +1a n =nn +1. ∴当n ≥2时,a n =a n a n -1·a n -1a n -2·a n -2a n -3·…·a 3a 2·a 2a 1·a 1=n -1n ·n -2n -1·n -3n -2·…·12·2=2n.a 1=2也符合上式, 则a n =2n.思维升华 已知数列的递推关系求通项公式的典型方法(1)当出现a n +1=a n +f (n )时,用累加法求解. (2)当出现a n +1a n=f (n )时,用累乘法求解.跟踪训练2 (1)(2019·龙岩质检)若数列{a n }满足a 1=1,a n +1-a n -1=2n ,则a n =________. 答案 2n +n -2解析 因为数列{a n }满足a 1=1,a n +1-a n -1=2n , 所以当n ≥2时,a 2-a 1=1+21, a 3-a 2=1+22, a 4-a 3=1+23, ……a n -a n -1=1+2n -1,以上各式相加得a n -a 1=n -1+(21+22+23+…+2n -1), 则a n =2n +n -2(n ≥2). 又a 1=1也符合上式, 所以a n =2n +n -2.(2)已知数列{a n }满足a 1=23,a n +1=n n +2a n ,求通项公式a n .解 由已知得a n +1a n =n n +2,分别令n =1,2,3,…,(n -1),代入上式得n -1个等式累乘,即a 2a 1·a 3a 2·a 4a 3·…·a n a n -1=13×24×35×46×…×n -2n ×n -1n +1, 所以a n a 1=2n (n +1),即n ≥2时,a n =43n (n +1),又因为a 1=23也满足该式,所以a n =43n (n +1).数列的性质命题点1 数列的单调性例4 已知数列{c n },c n =2n -72n ,则当n =________时,c n 最大. 答案 5解析 c n +1-c n =2n -52n +1-2n -72n =9-2n 2n +1, 当n ≤4时,c n +1>c n ,当n ≥5时,c n +1<c n ,因此c 1<c 2<c 3<c 4<c 5>c 6>c 7>…,∴n =5时,c n 取得最大值.命题点2 数列的周期性例5 (2019·兰州模拟)已知数列{a n }中,a 1=1,a 2=2,且a n ·a n +2=a n +1(n ∈N *),则a 2 020的值为( )A.2B.1C.12D.14答案 B解析 因为a n ·a n +2=a n +1(n ∈N *),由a 1=1,a 2=2,得a 3=2,由a 2=2,a 3=2,得a 4=1,由a 3=2,a 4=1,得a 5=12, 由a 4=1,a 5=12,得a 6=12, 由a 5=12,a 6=12,得a 7=1, 由a 6=12,a 7=1,得a 8=2, 由此推理可得数列{a n }是周期为6的数列,所以a 2 020=a 4=1,故选B.命题点3 数列的最值例6 已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且S m -1=-2,S m =0,S m +1=3(m ≥2),则nS n 的最小值为( )A.-3B.-5C.-6D.-9答案 D解析 由S m -1=-2,S m =0,S m +1=3(m ≥2)可知a m =2,a m +1=3,设等差数列{a n }的公差为d ,则d =1,∵S m =0,∴a 1=-a m =-2,则a n =n -3,S n =n (n -5)2,nS n =n 2(n -5)2. 设f (x )=x 2(x -5)2,x >0,f ′(x )=32x 2-5x ,x >0, ∴f (x )的极小值点为x =103, ∵n ∈N *,且f (3)=-9,f (4)=-8,∴f (n )min =-9.思维升华 应用数列单调性的关键是判断单调性,判断数列单调性的常用方法有两个:(1)利用数列对应的函数的单调性判断;(2)对数列的前后项作差(或作商),利用比较法判断. 跟踪训练3 (1)若数列{a n }满足a 1=1,a 2=3,a n a n -2=a n -1(n ≥3),记数列{a n }的前n 项积为T n ,则下列说法错误的是( )A.T n 无最大值B.a n 有最大值C.T 2 020=9D.a 2 020=1答案 A解析 因为a 1=1,a 2=3,a n a n -2=a n -1(n ≥3),所以a 3=3,a 4=1,a 5=13,a 6=13,a 7=1,a 8=3,… 因此数列{a n }为周期数列,a n +6=a n ,a n 有最大值3,a 2 020=a 4=1,因为T 1=1,T 2=3,T 3=9,T 4=9,T 5=3,T 6=1,T 7=1,T 8=3,…,所以{T n }为周期数列,T n +6=T n ,T n 有最大值9,T 2 020=T 4=9,故选A.(2)(2019·宁夏石嘴山市第三中学模拟)已知数列{a n }满足a 1=1,且点(a n ,2a n +1)(n ∈N *)在直线x -12y +1=0上.若对任意的n ∈N *,1n +a 1+1n +a 2+1n +a 3+…+1n +a n≥λ恒成立,则实数λ的取值范围为________.答案 ⎝⎛⎦⎤-∞,12 解析 数列{a n }满足a 1=1,且点(a n ,2a n +1)(n ∈N *)在直线x -12y +1=0上, 可得a n -a n +1+1=0,即a n +1-a n =1,可得a n =n ,对任意的n ∈N *,1n +a 1+1n +a 2+1n +a 3+…+1n +a n≥λ恒成立, 即为λ≤⎝⎛⎭⎫1n +1+1n +2+…+12n min ,由f (n )=1n +1+1n +2+…+12n ,得f (n )-f (n +1)=1n +1-12n +1-12n +2=12n +2-12n +1=-1(2n +1)(2n +2)<0,即f (n )<f (n +1),可得f (n )递增,即有f (1)为最小值,且为12,可得λ≤12,则实数λ的取值范围为⎝⎛⎦⎤-∞,12.1.已知数列5,11,17,23,29,…,则55是它的() A.第19项 B.第20项C.第21项D.第22项答案 C解析 数列5,11,17,23,29,…中的各项可变形为5,5+6,5+2×6,5+3×6,5+4×6,…,所以通项公式为a n =5+6(n -1)=6n -1, 令6n -1=55,得n =21.2.(2019·咸阳模拟)已知正项数列{a n }中,a 1+a 2+…+a n =n (n +1)2(n ∈N *),则数列{a n }的通项公式为( )A.a n =nB.a n =n 2C.a n =n 2D.a n =n 22 答案 B解析 由题意得a n =n (n +1)2-n (n -1)2=n (n ≥2), 又a 1=1 ,所以a n =n (n ≥1),a n =n 2 ,故选B.3.若S n 为数列{a n }的前n 项和,且S n =2a n -2,则S 8等于( )A.255B.256C.510D.511答案 C解析 当n =1时,a 1=S 1=2a 1-2,据此可得a 1=2,当n ≥2时,S n =2a n -2,S n -1=2a n -1-2,两式作差可得a n =2a n -2a n -1,则a n =2a n -1,据此可得数列{a n }是首项为2,公比为2的等比数列,其前8项和为S 8=2×()1-281-2=29-2=512-2=510. 4.(2020·山东省淄博实验中学月考)已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=2,S n +1=2S n -1(n ∈N *),则a 10等于( )A.128B.256C.512D.1 024答案 B解析 ∵S n +1=2S n -1(n ∈N *),n ≥2时,S n =2S n -1-1,∴a n +1=2a n .n =1时,a 1+a 2=2a 1-1,a 1=2,a 2=1.∴数列{a n }从第二项开始为等比数列,公比为2.则a 10=a 2×28=1×28=256.故选B.5.(2019·安徽省江淮十校联考)已知数列{a n }满足a n +1-a n n =2,a 1=20,则a n n 的最小值为( )A.4 5B.45-1C.8D.9答案 C解析 由a n +1-a n =2n 知,当n ≥2时,a 2-a 1=2×1,a 3-a 2=2×2,…,a n -a n -1=2(n -1),相加得,a n -a 1=n 2-n ,所以a n n =n +20n-1(经检验n =1时也符合), 又n ∈N *,所以n ≤4时,a n n 单调递减,n ≥5时,a n n单调递增, 因为a 44=a 55,所以a n n 的最小值为a 44=a 55=8.故选C. 6.(2019·临沂模拟)意大利数学家列昂那多·斐波那契以兔子繁殖为例,引入“兔子数列”:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,…,即F (1)=F (2)=1,F (n )=F (n -1)+F (n -2)(n ≥3,n ∈N *),此数列在现代物理“准晶体结构”、化学等领域都有着广泛的应用.若此数列被2整除后的余数构成一个新数列{a n },则数列{a n }的前2 020项的和为( )A.672B.673C.1 347D.2 020答案 C解析 由数列1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,…各项除以2的余数,可得{a n }为1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,…,所以{a n }是周期为3的数列,一个周期中三项和为1+1+0=2,因为2 020=673×3+1,所以数列{a n }的前2 020项的和为673×2+1=1 347,故选C.7.(多选)下列说法不正确的是( )A.数列1,3,5,7可表示为{1,3,5,7}B.数列1,0,-1,-2与数列-2,-1,0,1是相同的数列C.数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫n +1n 的第k 项是1+1k D.数列可以看作是一个定义域为正整数集的函数答案 ABD解析 数列与数集是不同的,故选项A 错误;由数列的有序性知选项B 错误;数列的定义域不一定为正整数集,故选项D 错误.8.(多选)在数列{a n }中,a n =(n +1)⎝⎛⎭⎫78n ,则数列{a n }中的最大项可以是( )A.第6项B.第7项C.第8项D.第9项 答案 AB解析 假设a n 最大,则有⎩⎪⎨⎪⎧a n ≥a n +1,a n ≥a n -1, 即⎩⎨⎧ (n +1)⎝⎛⎭⎫78n ≥(n +2)⎝⎛⎭⎫78n +1,(n +1)⎝⎛⎭⎫78n ≥n ·⎝⎛⎭⎫78n -1,所以⎩⎨⎧ n +1≥78(n +2),78(n +1)≥n ,即6≤n ≤7,所以最大项为第6项和第7项.9.若数列{a n }的前n 项和S n =3n 2-2n +1,则数列{a n }的通项公式a n =________.答案 ⎩⎪⎨⎪⎧2,n =1,6n -5,n ≥2 解析 当n =1时,a 1=S 1=3×12-2×1+1=2; 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=3n 2-2n +1-[3(n -1)2-2(n -1)+1]=6n -5,显然当n =1时,不满足上式.故数列{a n }的通项公式为a n =⎩⎪⎨⎪⎧2,n =1,6n -5,n ≥2. 10.(2020·北京市昌平区模拟)设数列{a n }的前n 项和为S n ,且∀n ∈N *,a n +1>a n ,S n ≥S 6.请写出一个满足条件的数列{a n }的通项公式a n =________. 答案 n -6(n ∈N *)(答案不唯一)解析 ∀n ∈N *,a n +1>a n ,则数列{a n }是递增的,∀n ∈N *,S n ≥S 6,即S 6最小,只要前6项均为负数,或前5项为负数,第6项为0,即可, 所以,满足条件的数列{a n }的一个通项公式a n =n -6(n ∈N *)(答案不唯一).11.已知在数列{a n }中,a 1=1,前n 项和S n =n +23a n. (1)求a 2,a 3;(2)求{a n }的通项公式.解 (1)由S 2=43a 2,得3(a 1+a 2)=4a 2, 解得a 2=3a 1=3;由S 3=53a 3,得3(a 1+a 2+a 3)=5a 3,解得a 3=32(a 1+a 2)=6. (2)由题设知a 1=1.当n >1时,有a n =S n -S n -1=n +23a n -n +13a n -1, 整理,得a n =n +1n -1a n -1. 于是a 1=1,a 2=31a 1,a 3=42a 2,…, a n -1=n n -2a n -2,a n =n +1n -1a n -1, 将以上n 个等式两端分别相乘,整理,得a n =n (n +1)2, 经检验n =1时,也满足上式.综上,{a n }的通项公式为a n =n (n +1)2. 12.(2020·南京模拟)已知数列{a n }中,a 1=1,其前n 项和为S n ,且满足2S n =(n +1)a n (n ∈N *).(1)求数列{a n }的通项公式;(2)记b n =3n -λa 2n ,若数列{b n }为递增数列,求λ的取值范围. 解 (1)∵2S n =(n +1)a n ,∴2S n +1=(n +2)a n +1,∴2a n +1=(n +2)a n +1-(n +1)a n ,即na n +1=(n +1)a n ,∴a n +1n +1=a n n, ∴a n n =a n -1n -1=…=a 11=1, ∴a n =n (n ∈N *).(2)b n =3n -λn 2.b n +1-b n =3n +1-λ(n +1)2-(3n -λn 2)=2·3n -λ(2n +1).∵数列{b n }为递增数列,∴2·3n -λ(2n +1)>0,即λ<2·3n2n +1. 令c n =2·3n2n +1, 则c n +1c n =2·3n +12n +3·2n +12·3n =6n +32n +3>1. ∴{c n }为递增数列,∴λ<c 1=2,即λ的取值范围为(-∞,2).13.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,若3S n =2a n -3n ,则a 2 020等于( )A.22 020-1B.32 020-6C.⎝⎛⎭⎫12 2 020-72D.⎝⎛⎭⎫13 2 020-103答案 A解析 由题意可得,3S n =2a n -3n ,3S n +1=2a n +1-3(n +1),两式作差可得3a n +1=2a n +1-2a n -3,即a n +1=-2a n -3,a n +1+1=-2(a n +1),结合3S 1=2a 1-3=3a 1可得a 1=-3,a 1+1=-2, 则数列{a n +1}是首项为-2,公比为-2的等比数列, 据此有a 2 020+1=(-2)×(-2)2 019=22 020,∴a 2 020=22 020-1.故选A.14.已知正项数列{a n }单调递增,则使得不等式(1-λa i )2<1对任意a i (i =1,2,…,k )都成立的λ的取值范围是( )A.⎝⎛⎭⎫0,1a 1B.⎝⎛⎭⎫0,2a 1C.⎝⎛⎭⎫0,1a kD.⎝⎛⎭⎫0,2a k 答案 D解析 由(1-λa i )2<1,得-1<1-λa i <1,即0<λa i <2,∵a i >0,∴0<λ<2a i, ∵{a n }单调递增,∴⎩⎨⎧⎭⎬⎫2a n 单调递减,∴对任意i =1,2,…,k ,有2a k ≤2a i, ∴λ的取值范围为⎝⎛⎭⎫0,2a k.15.(2020·北京市海淀区期末)设数列{a n }使得a 1=0,且对任意的n ∈N *,均有|a n +1-a n |=n ,则a 3所有可能的取值构成的集合为:________,a 64的最大值为________. 答案 {-3,-1,1,3} 2 016解析 因为数列{a n }使得a 1=0,且对任意的n ∈N *,均有|a n +1-a n |=n , 所以|a 2-a 1|=1,因此a 2=1或a 2=-1;又|a 3-a 2|=2,所以a 3-a 2=±2,因此a 3=1±2或a 3=-1±2,即a 3所有可能的取值为-3,-1,1,3,故a 3所有可能的取值构成的集合为{-3,-1,1,3}, 若a n 取最大值,则{a n }必为单调递增数列,即a n +1-a n >0, 所以有a n +1-a n =n ,因此a 2-a 1=1,a 3-a 2=2,…,a n -a n -1=n -1,以上各式相加得a n -a 1=1+2+…+(n -1),所以a n =1+2+…+(n -1)=(n -1)n 2, 因此a 64=63×642=2 016. 16.已知数列{a n }是递增的等比数列且a 1+a 4=9,a 2a 3=8,设S n 是数列{a n }的前n 项和,数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n +1S n ·S n +1的前n 项和为T n ,若不等式λ≤T n 对任意的n ∈N *恒成立,求实数λ的最大值. 解 ∵数列{a n }是递增的等比数列,且a 1+a 4=9,a 2a 3=8,a 1a 4=a 2a 3,∴a 1,a 4是方程x 2-9x +8=0的两个根,且a 1<a 4. 解方程x 2-9x +8=0,得a 1=1,a 4=8,∴q 3=a 4a 1=81=8,解得q =2, ∴a n =a 1q n -1=2n -1.∴S n =a 1()1-q n 1-q =1×()1-2n 1-2=2n -1, 令b n =a n +1S n S n +1=2n()2n -1·()2n +1-1 =12n -1-12n +1-1, ∴数列{b n }的前n 项和T n =1-13+13-17+17-115+…+12n -1-12n +1-1 =1-12n +1-1在正整数集上单调递增, ∴T n ≥T 1=23, ∵λ≤T n ,且对一切n ∈N *成立,∴λ≤23, ∴实数λ的最大值是23.。
高2021届高2018级苏教版步步高大一轮高三数学复习课件学案第六章 6.4

§6.4 数列求和1.(1)a n =⎩⎪⎨⎪⎧S 1,n =1,S n -S n -1,n ≥2;(2)等差数列前n 项和S n =n (a 1+a n )2,推导方法:倒序相加法;(3)等比数列前n 项和S n =⎩⎪⎨⎪⎧na 1,q =1,a 1(1-q n )1-q =a 1-a n q 1-q ,q ≠1.推导方法:错位相减法. 2.常见数列的前n 项和(1)1+2+3+…+n =n (n +1)2;(2)2+4+6+…+2n =n (n +1); (3)1+3+5+…+(2n -1)=n 2. 3.数列求和的常见方法(1)分组求和:把一个数列分成几个可以直接求和的数列;(2)裂项相消:有时把一个数列的通项公式分成二项差的形式,相加过程消去中间项,只剩有限项再求和;(3)错位相减:适用于一个等差数列和一个等比数列对应项相乘构成的数列求和; (4)倒序相加:如等差数列前n 项和公式的推导方法.(5)并项求和法:一个数列的前n 项和中,可两两结合求解,则称之为并项求和.概念方法微思考请思考以下常见式子的裂项方法.(1)1n (n +1); (2)1(2n -1)(2n +1); (3)1n +n +1;(4)1n (n +1)(n +2). 提示 (1)1n (n +1)=1n -1n +1;(2)1(2n -1)(2n +1)=12⎝⎛⎭⎫12n -1-12n +1;(3)1n +n +1=n +1-n ;(4)1n (n +1)(n +2)=12⎣⎡⎦⎤1n (n +1)-1(n +1)(n +2).题组一 思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)如果数列{a n }为等比数列,且公比不等于1,则其前n 项和S n =a 1-a n +11-q .( √ )(2)当n ≥2时,1n 2-1=12⎝⎛⎭⎫1n -1-1n +1.( √ )(3)求S n =a +2a 2+3a 3+…+na n 之和时,只要把上式等号两边同时乘以a 即可根据错位相减法求得.( × )(4)推导等差数列求和公式的方法叫做倒序相加法,利用此法可求得sin 21°+sin 22°+sin 23°+…+sin 288°+sin 289°=44.5.( √ )(5)如果数列{a n }是周期为k 的周期数列,那么S km =mS k (m ,k 为大于1的正整数).( √ ) 题组二 教材改编2.等比数列1,2,4,8,…中从第5项到第10项的和为________. 答案 1 008解析 由a 1=1,a 2=2,得q =2, ∴S 10=1×(1-210)1-2=1 023,S 4=1×(1-24)1-2=15,∴S 10-S 4=1 008.3.已知数列{a n }的通项公式a n =1n +n +1,则该数列的前________项之和等于9.答案 99解析 由题意知,a n =1n +n +1=n +1-n ,所以S n =(2-1)+(3-2)+…+(n +1-n )=n +1-1=9,解得n =99.4.1+2x +3x 2+…+nx n -1=________(x ≠0且x ≠1). 答案 1-x n (1-x )2-nx n1-x解析 设S n =1+2x +3x 2+…+nx n -1,① 则xS n =x +2x 2+3x 3+…+nx n ,②①-②得(1-x )S n =1+x +x 2+…+x n -1-nx n =1-x n 1-x -nx n , ∴S n =1-x n (1-x )2-nx n1-x .题组三 易错自纠5.一个球从100 m 高处自由落下,每次着地后又跳回到原高度的一半再落下,当它第10次着地时,经过的路程是________________. 答案 100+200(1-2-9)解析 第10次着地时,经过的路程为100+2(50+25+…+100×2-9)=100+2×100×(2-1+2-2+…+2-9)=100+200×2-1(1-2-9)1-2-1=100+200(1-2-9). 6.数列{a n }的通项公式为a n =n cosn π2,其前n 项和为S n ,则S 2 017=________.答案 1 008解析 因为数列a n =n cos n π2呈周期性变化,观察此数列规律如下:a 1=0,a 2=-2,a 3=0,a 4=4. 故S 4=a 1+a 2+a 3+a 4=2. a 5=0,a 6=-6,a 7=0,a 8=8, 故a 5+a 6+a 7+a 8=2,∴周期T =4. ∴S 2 017=S 2 016+a 2 017 =2 0164×2+2 017·cos 2 0172π=1 008. 7.已知数列{a n }的前n 项和S n =1-5+9-13+…+(-1)n -1(4n -3),则S 15+S 22-S 31=________. 答案 -76解析 S n=⎩⎨⎧n2×(-4),n 为偶数,n -12×(-4)+4n -3,n 为奇数,∴S n =⎩⎪⎨⎪⎧-2n ,n 为偶数,2n -1,n 为奇数,∴S 15=29,S 22=-44,S 31=61, ∴S 15+S 22-S 31=-76.分组求和与并项求和例1 已知数列{a n }的前n 项和S n =n 2+n2,n ∈N *.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =2a n +(-1)n a n ,求数列{b n }的前2n 项和. 解 (1)当n =1时,a 1=S 1=1;当n ≥2时,a n =S n -S n -1=n 2+n 2-(n -1)2+(n -1)2=n .a 1也满足a n =n ,故数列{a n }的通项公式为a n =n (n ∈N *). (2)由(1)知a n =n ,故b n =2n +(-1)n n .记数列{b n }的前2n 项和为T 2n ,则T 2n =(21+22+…+22n )+(-1+2-3+4-…+2n ). 记A =21+22+…+22n ,B =-1+2-3+4-…+2n , 则A =2(1-22n )1-2=22n +1-2,B =(-1+2)+(-3+4)+…+[-(2n -1)+2n ]=n . 故数列{b n }的前2n 项和T 2n =A +B =22n +1+n -2(n ∈N *).本例(2)中,求数列{b n }的前n 项和T n .解 由(1)知b n =2n +(-1)n n . 当n 为偶数时,T n =(21+22+…+2n )+[-1+2-3+4-…-(n -1)+n ] =2-2n +11-2+n 2=2n +1+n 2-2;当n 为奇数时,T n =(21+22+…+2n )+[-1+2-3+4-…-(n -2)+(n -1)-n ] =2n +1-2+n -12-n=2n +1-n 2-52.∴T n=⎩⎨⎧2n +1+n 2-2,n 为偶数,2n +1-n 2-52,n 为奇数.思维升华 分组转化法求和的常见类型(1)若a n =b n ±c n ,且{b n },{c n }为等差或等比数列,可采用分组求和法求{a n }的前n 项和.(2)通项公式为a n =⎩⎪⎨⎪⎧b n ,n 为奇数,c n,n 为偶数的数列,其中数列{b n },{c n }是等比数列或等差数列,可采用分组求和法求和.跟踪训练1 (2019·苏州模拟)已知数列{a n }满足a n +1+a n =4n -3(n ∈N *). (1)若数列{a n }是等差数列,求a 1的值; (2)当a 1=2时,求数列{a n }的前n 项和S n .解 (1)若数列{a n }是等差数列,则a n =a 1+(n -1)d ,a n +1=a 1+nd .由a n +1+a n =4n -3,得(a 1+nd )+[a 1+(n -1)d ]=4n -3, 即2d =4,2a 1-d =-3,解得d =2,a 1=-12.(2)由a n +1+a n =4n -3(n ∈N *), 得a n +2+a n +1=4n +1(n ∈N *). 两式相减得a n +2-a n =4,所以数列{a 2n -1}是首项为a 1,公差为4的等差数列,数列{a 2n }是首项为a 2,公差为4的等差数列. 由a 2+a 1=1,a 1=2,得a 2=-1,所以a n =⎩⎪⎨⎪⎧2n ,n 为奇数,2n -5,n 为偶数.①当n 为奇数时,a n =2n , S n =a 1+a 2+a 3+…+a n=(a 1+a 2)+(a 3+a 4)+…+(a n -2+a n -1)+a n =1+9+…+(4n -11)+2n=n -12×(1+4n -11)2+2n =2n 2-3n +52.②当n 为偶数时, S n =a 1+a 2+a 3+…+a n=(a 1+a 2)+(a 3+a 4)+…+(a n -1+a n ) =1+9+…+(4n -7)=2n 2-3n2.所以S n=⎩⎨⎧2n 2-3n +52,n 为奇数,2n 2-3n2,n 为偶数.错位相减法求和例2 已知数列{a n }的前n 项和为S n ,S n =n 2+n . (1)求{a n }的通项公式a n ;(2)若a k +1,a 2k ,a 2k +3(k ∈N *)恰好依次为等比数列{b n }的第一、第二、第三项,求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫n b n 的前n项和T n .解 (1)当n =1时,a 1=S 1=12+1=2. 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=(n 2+n )-[(n -1)2+(n -1)]=2n . 检验n =1时,上式符合, ∴a n =2n (n ∈N *).(2)由题意知a k +1,a 2k ,a 2k +3成等比数列, ∴a 22k =a k +1·a 2k +3, 即(2·2k )2=2(k +1)·2(2k +3), 解得k =3(负值舍去).b 1=a 4=8,b 2=a 6=12,公比q =128=32,∴b n =8·⎝⎛⎭⎫32n -1, ∴n b n =18n ·⎝⎛⎭⎫23n -1, ∴T n =18×⎝⎛⎭⎫230+18×2×⎝⎛⎭⎫231+…+18×n ×⎝⎛⎭⎫23n -1, 即T n =18×⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫230+2×⎝⎛⎭⎫231+…+n ×⎝⎛⎭⎫23n -1.① 上式两边乘以23,得23T n =18×⎣⎡ ⎝⎛⎭⎫231+2×⎝⎛⎭⎫232+…+⎦⎤(n -1)×⎝⎛⎭⎫23n -1+n ×⎝⎛⎭⎫23n .② ①-②,得13T n =18×⎣⎡ ⎝⎛⎭⎫230+⎝⎛⎭⎫231+…+⎦⎤⎝⎛⎭⎫23n -1-18n ⎝⎛⎭⎫23n =38-3+n 8⎝⎛⎭⎫23n ,则T n =98-9+3n 8⎝⎛⎭⎫23n(n ∈N *).思维升华 形如{a n ·b n }(其中{a n }是等差数列,{b n }是等比数列)的数列可用错位相减法求和. 跟踪训练2 已知数列{a n }满足a n ≠0,a 1=13,a n -a n +1=2a n a n +1,n ∈N *.(1)求证:⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是等差数列,并求出数列{a n }的通项公式;(2)若数列{b n }满足b n =2na n ,求数列{b n }的前n 项和T n .解 (1)由已知可得,1a n +1-1a n=2,1a 1=3,∴⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是首项为3,公差为2的等差数列, ∴1a n =3+2(n -1)=2n +1,∴a n =12n +1(n ∈N *). (2)由(1)知b n =(2n +1)2n ,∴T n =3×2+5×22+7×23+…+(2n -1)2n -1+(2n +1)2n , 2T n =3×22+5×23+7×24+…+(2n -1)2n +(2n +1)·2n +1, 两式相减得,-T n =6+2×22+2×23+…+2×2n -(2n +1)2n +1. =6+8-8×2n -11-2-(2n +1)2n +1=-2-(2n -1)2n +1,∴T n =2+(2n -1)2n +1(n ∈N *).裂项相消法求和例3 (2019·江苏省启东中学月考)已知正项数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足a 1=2,a n a n +1=2(S n +1)(n ∈N *).(1)求a 2 019的值;(2)求数列{a n }的通项公式;(3)若数列{b n }满足b 1=1,b n =1a n a n -1+a n -1a n(n ≥2,n ∈N *),求数列{b n }的前n 项和T n . 解 (1)因为a n a n +1=2(S n +1),所以当n ≥2时,a n -1a n =2(S n -1+1),两式相减,得a n a n +1-a n -1a n =2a n ,a n ≠0,所以a n +1-a n -1=2.又a 1=2,所以a 2 019=2+2 019-12×2=2 020. (2)由a n a n +1=2(S n +1)(n ∈N *),当n =1时,a 1a 2=2(a 1+1),即2a 2=2×3,解得a 2=3.由a n +1-a n -1=2,可得数列{a n }的奇数项与偶数项都成等差数列,公差为2, 所以a 2k -1=2+2(k -1)=2k ,k ∈N *,a 2k =3+2(k -1)=2k +1,k ∈N *, 所以a n =n +1.(3)因为数列{b n }满足b 1=1,b n =1a n a n -1+a n -1a n =1(n +1)n +n n +1=(n +1)n -n n +1n (n +1)=n n -n +1n +1, 所以{b n }的前n 项和T n =⎝⎛⎭⎫1-22+⎝⎛⎭⎫22-33+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫n n -n +1n +1 =1-n +1n +1. 思维升华 裂项相消法的关键是对通项拆分,要注意相消后剩余的项. 跟踪训练3 已知数列{a n }满足:a n +1=a n (1-a n +1),a 1=1,数列{b n }满足:b n =a n a n +1,则数列{b n }的前10项和S 10=________.答案 1011解析 由a n +1=a n (1-a n +1),a 1=1,得1a n +1-1a n=1, 所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是以1为首项,1为公差的等差数列,所以1a n =n ,即a n =1n. 因为b n =a n a n +1=1n (n +1)=1n -1n +1, 所以S 10=b 1+b 2+…+b 10=⎝⎛⎭⎫1-12+⎝⎛⎭⎫12-13+…+⎝⎛⎭⎫110-111=1-111=1011.1.正项等差数列{a n }满足a 1=4,且a 2,a 4+2,2a 7-8成等比数列,{a n }的前n 项和为S n .(1)求数列{a n }的通项公式;(2)令b n =1S n +2,求数列{b n }的前n 项和T n . 解 (1)设数列{a n }的公差为d (d >0),由已知得a 2(2a 7-8)=(a 4+2)2,化简得,d 2+4d -12=0,解得d =2或d =-6(舍),所以a n =a 1+(n -1)d =2n +2(n ∈N *).(2)因为S n =n (a 1+a n )2=n (2n +6)2=n 2+3n , 所以b n =1S n +2=1n 2+3n +2=1(n +1)(n +2)=1n +1-1n +2, 所以T n =b 1+b 2+b 3+…+b n=⎝⎛⎭⎫12-13+⎝⎛⎭⎫13-14+⎝⎛⎭⎫14-15+…+⎝⎛⎭⎫1n +1-1n +2 =12-1n +2=n 2n +4(n ∈N *). 2.(2020·南京模拟)等差数列{a n }的前n 项和为S n ,数列{b n }是等比数列,满足a 1=3,b 1=1,b 2+S 2=10,a 5-2b 2=a 3.(1)求数列{a n }和{b n }的通项公式;(2)令c n =⎩⎪⎨⎪⎧ 2S n ,n 为奇数,b n ,n 为偶数,设数列{c n }的前n 项和为T n ,求T 2n . 解 (1)设数列{a n }的公差为d ,数列{b n }的公比为q ,由⎩⎪⎨⎪⎧ b 2+S 2=10,a 5-2b 2=a 3,得⎩⎪⎨⎪⎧ q +6+d =10,3+4d -2q =3+2d , 解得⎩⎪⎨⎪⎧d =2,q =2, 所以a n =3+2(n -1)=2n +1(n ∈N *),b n =2n -1(n ∈N *).(2)由a 1=3,a n =2n +1,得S n =n (a 1+a n )2=n (n +2), 则c n =⎩⎪⎨⎪⎧ 2n (n +2),n 为奇数,2n -1,n 为偶数, 即c n =⎩⎪⎨⎪⎧1n -1n +2,n 为奇数,2n -1,n 为偶数,所以T 2n =(c 1+c 3+…+c 2n -1)+(c 2+c 4+…+c 2n )=⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫1-13+⎝⎛⎭⎫13-15+…+⎝⎛⎭⎫12n -1-12n +1+(2+23+…+22n -1) =1-12n +1+2(1-4n )1-4=2n 2n +1+23(4n -1)(n ∈N *). 3.已知递增的等比数列{a n }满足:a 2+a 3+a 4=28,且a 3+2是a 2和a 4的等差中项.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若b n =12log n n a a ,S n =b 1+b 2+…+b n ,求使S n +n ·2n +1>62成立的正整数n 的最小值. 解 (1)由题意,得⎩⎪⎨⎪⎧a 1q +a 1q 2+a 1q 3=28,a 1q +a 1q 3=2(a 1q 2+2), 解得⎩⎪⎨⎪⎧ a 1=2,q =2或⎩⎪⎨⎪⎧ a 1=32,q =12,∵{a n }是递增数列,∴a 1=2,q =2,∴数列{a n }的通项公式为a n =2·2n -1=2n (n ∈N *).(2)∵b n =12log n n a a =122log 2n n ⋅=-n ·2n ,∴S n =b 1+b 2+…+b n =-(1×2+2×22+…+n ·2n ),① 则2S n =-(1×22+2×23+…+n ·2n +1),②②-①,得S n =(2+22+…+2n )-n ·2n +1=2n +1-2-n ·2n +1, 则S n +n ·2n +1=2n +1-2,解2n +1-2>62,得n >5,∴n 的最小值为6.4.数列{a n }的前n 项和为S n ,已知a 1=1,(2n -1)a n +1=(2n +3)S n (n =1,2,3,…).(1)证明:数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n 2n -1是等比数列; (2)求数列{S n }的前n 项和T n .(1)证明 ∵a n +1=S n +1-S n =2n +32n -1S n, ∴S n +1=2(2n +1)2n -1S n, ∴S n +12n +1=2·S n 2n -1, 又a 1=1,∴S 11=1≠0, ∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n 2n -1是以1为首项,2为公比的等比数列. (2)解 由(1)知,S n 2n -1=2n -1, ∴S n =(2n -1)·2n -1,∴T n =1+3×2+5×22+…+(2n -3)·2n -2+(2n -1)·2n -1,① 2T n =1×2+3×22+5×23+…+(2n -3)·2n -1+(2n -1)·2n .② ①-②得-T n =1+2×(21+22+…+2n -1)-(2n -1)·2n=1+2×2-2n -1×21-2-(2n -1)·2n =(3-2n )·2n -3,∴T n =(2n -3)·2n +3(n ∈N *).5.已知正项数列{a n }的前n 项和为S n ,∀n ∈N *,2S n =a 2n +a n .令b n =1a n a n +1+a n +1a n,设{b n }的前n项和为T n,求在T1,T2,T3,…,T100中有理数的个数. 解∵2S n=a2n+a n,①∴2S n+1=a2n+1+a n+1,②②-①,得2a n+1=a2n+1+a n+1-a2n-a n,a2n+1-a2n-a n+1-a n=0,(a n+1+a n)(a n+1-a n-1)=0. 又∵{a n}为正项数列,∴a n+1-a n-1=0,即a n+1-a n=1.在2S n=a2n+a n中,令n=1,可得a1=1.∴数列{a n}是以1为首项,1为公差的等差数列.∴a n=n,∴b n=1n n+1+(n+1)n=(n+1)n-n n+1[n n+1+(n+1)n][(n+1)n-n n+1]=(n+1)n-n n+1n(n+1)=1n-1n+1,∴T n=1-12+12-13+…+1n-1-1n+1n-1n+1=1-1n+1,要使T n为有理数,只需1n+1为有理数,令n+1=t2.∵1≤n≤100,∴n=3,8,15,24,35,48,63,80,99,共9个数, ∴T1,T2,T3,…,T100中有理数的个数为9.。
2018年高考数学(理)(江苏专用)总复习教师用书第六章数列、推理与证明第1讲数列的概念Word版含答案

第1讲数列的概念考试要求 1.数列的概念及数列与函数的关系,A级要求;2.数列的几种简单表示方法(列表、图象、通项公式),A级要求.知识梳理1.数列的概念(1)数列的定义:按照一定顺序排列的一列数称为数列,数列中的每一个数叫做这个数列的项.(2)数列与函数的关系:从函数观点看,数列可以看成以正整数集N*(或它的有限子集)为定义域的函数a n=f(n),当自变量按照从小到大的顺序依次取值时所对应的一列函数值.(3)数列有三种表示法,它们分别是列表法、图象法和通项公式法.2.数列的分类3.数列的两种常用的表示方法(1)通项公式:如果数列{a n}的第n项a n与序号n之间的关系可以用一个式子a n=f(n)来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.(2)递推公式:如果已知数列{a n }的第1项(或前几项),且从第二项(或某一项)开始的任一项a n 与它的前一项a n -1(或前几项)间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的递推公式.4.已知数列{a n }的前n 项和S n ,则a n =⎩⎪⎨⎪⎧S 1 n =,S n -S n -1 n诊 断 自 测1.判断正误(在括号内打“√”或“×”)(1)相同的一组数按不同顺序排列时都表示同一个数列.( ) (2)一个数列中的数是不可以重复的.( ) (3)所有数列的第n 项都能使用公式表达.( )(4)根据数列的前几项归纳出的数列的通项公式可能不止一个.( ) 解析 (1)数列:1,2,3和数列:3,2,1是不同的数列. (2)数列中的数是可以重复的. (3)不是所有的数列都有通项公式. 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√2.设数列{a n }的前n 项和S n =n 2,则a 8的值为________. 解析 当n =8时,a 8=S 8-S 7=82-72=15. 答案 153.(2014·全国Ⅱ卷)数列{a n }满足a n +1=11-a n ,a 8=2,则a 1=________.解析 由a n +1=11-a n ,得a n =1-1a n +1,∵a 8=2,∴a 7=1-12=12,a 6=1-1a 7=-1,a 5=1-1a 6=2,…,∴{a n }是以3为周期的数列,∴a 1=a 7=12.答案 124.已知a n =n 2+λn ,且对于任意的n ∈N *,数列{a n }是递增数列,则实数λ的取值范围是________.解析 因为{a n }是递增数列,所以对任意的n ∈N *,都有a n +1>a n ,即(n +1)2+λ(n +1)>n 2+λn ,整理,得2n +1+λ>0,即λ>-(2n +1).(*)因为n ≥1,所以-(2n +1)≤-3,要使不等式(*)恒成立,只需λ>-3.答案 (-3,+∞)5.(必修5P34习题7改编)根据下面的图形及相应的点数,写出点数构成的数列的一个通项公式a n =________.答案 5n -4考点一 由数列的前几项求数列的通项 【例1】 根据下面各数列前几项的值,写出数列的一个通项公式: (1)-1,7,-13,19,…; (2)23,415,635,863,1099,…; (3)12,2,92,8,252,…; (4)5,55,555,5 555,….解 (1)偶数项为正,奇数项为负,故通项公式必含有因式(-1)n,观察各项的绝对值,后一项的绝对值总比它前一项的绝对值大6,故数列的一个通项公式为a n =(-1)n(6n -5). (2)这是一个分数数列,其分子构成偶数数列,而分母可分解为1×3,3×5,5×7,7×9,9×11,…,每一项都是两个相邻奇数的乘积.故所求数列的一个通项公式为a n =2nn -n +.(3)数列的各项,有的是分数,有的是整数,可将数列的各项都统一成分数再观察.即12,42,92,162,252,…,从而可得数列的一个通项公式为a n =n 22. (4)将原数列改写为59×9,59×99,59×999,…,易知数列9,99,999,…的通项为10n-1,故所求的数列的一个通项公式为a n =59(10n-1).规律方法 根据所给数列的前几项求其通项时,需仔细观察分析,抓住以下几方面的特征: (1)分式中分子、分母的各自特征; (2)相邻项的联系特征; (3)拆项后的各部分特征;(4)符号特征.应多进行对比、分析,从整体到局部多角度观察、归纳、联想. 【训练1】 (1)数列0,23,45,67,…的一个通项公式为______(填序号).①a n =n -1n +2(n ∈N *);②a n =n -12n +1(n ∈N *); ③a n =n -2n -1(n ∈N *);④a n =2n 2n +1(n ∈N *).(2)数列-11×2,12×3,-13×4,14×5,…的一个通项公式a n =________.解析 (1)注意到分子0,2,4,6都是偶数,对照各项排除即可.(2)这个数列前4项的绝对值都等于序号与序号加1的积的倒数,且奇数项为负,偶数项为正,所以它的一个通项公式为a n =(-1)n1nn +.答案 (1)③ (2)(-1)n1nn +考点二 由S n 与a n 的关系求a n(易错警示)【例2】 (1)若数列{a n }的前n 项和S n =3n 2-2n +1,则数列{a n }的通项公式a n =________. (2)若数列{a n }的前n 项和S n =23a n +13,则{a n }的通项公式a n =________.解析 (1)当n =1时,a 1=S 1=3×12-2×1+1=2; 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=3n 2-2n +1-[3(n -1)2-2(n -1)+1]=6n -5,显然当n =1时,不满足上式.故数列的通项公式为a n =⎩⎪⎨⎪⎧2,n =1,6n -5,n ≥2.(2)由S n =23a n +13,得当n ≥2时,S n -1=23a n -1+13,两式相减,得a n =23a n -23a n -1,∴当n ≥2时,a n =-2a n -1,即a na n -1=-2. 又n =1时,S 1=a 1=23a 1+13,a 1=1,∴a n =(-2)n -1.答案 (1)⎩⎪⎨⎪⎧2,n =16n -5,n ≥2 (2)(-2)n -1规律方法 数列的通项a n 与前n项和S n 的关系是a n =⎩⎪⎨⎪⎧S 1,n =1,S n -S n -1,n ≥2.①当n =1时,a 1若适合S n -S n -1,则n =1的情况可并入n ≥2时的通项a n ;②当n =1时,a 1若不适合S n -S n-1,则用分段函数的形式表示.易错警示 在利用数列的前n 项和求通项时,往往容易忽略先求出a 1,而是直接把数列的通项公式写成a n =S n -S n -1的形式,但它只适用于n ≥2的情形.【训练2】 (1)(2017·淮安月考)在数列{a n }中,S n 是其前n 项和,且S n =2a n +1,则数列的通项公式a n =________.(2)已知数列{a n }的前n 项和S n =3n+1,则数列的通项公式a n =________.解析 (1)依题意得S n +1=2a n +1+1,S n =2a n +1,两式相减得S n +1-S n =2a n +1-2a n ,即a n +1=2a n ,又S 1=2a 1+1=a 1,因此a 1=-1,所以数列{a n }是以a 1=-1为首项、2为公比的等比数列,a n =-2n -1.(2)当n =1时,a 1=S 1=3+1=4, 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=3n+1-3n -1-1=2·3n -1.显然当n =1时,不满足上式.∴a n =⎩⎪⎨⎪⎧4,n =1,2·3n -1,n ≥2.答案 (1)-2n -1(2)⎩⎪⎨⎪⎧4,n =1,2·3n -1,n ≥2考点三 由数列的递推关系求通项公式 【例3】 在数列{a n }中,(1)若a 1=2,a n +1=a n +n +1,则通项公式a n =________. (2)若a 1=1,a n =n -1na n -1(n ≥2),则通项公式a n =________. (3)若a 1=1,a n +1=2a n +3,则通项公式a n =________.解析 (1)由题意得,当n ≥2时,a n =a 1+(a 2-a 1)+(a 3-a 2)+…+(a n -a n -1)=2+(2+3+…+n )=2+n -+n2=n n +2+1.又a 1=2=+2+1,符合上式,因此a n =n n +2+1.(2)法一 因为a n =n -1n a n -1(n ≥2),所以a n -1=n -2n -1·a n -2,…,a 2=12a 1,以上(n -1)个式子的等号两端分别相乘得a n =a 1·12·23·…·n -1n =a 1n =1n .法二 因为a n =a n a n -1·a n -1a n -2·a n -2a n -3·…·a 3a 2·a 2a 1·a 1=n -1n ·n -2n -1·n -1n -2·…·1=1n. (3)设递推公式a n +1=2a n +3可以转化为a n +1+t =2(a n +t ),即a n +1=2a n +t ,解得t =3. 故a n +1+3=2(a n +3).令b n =a n +3,则b 1=a 1+3=4,且b n +1b n =a n +1+3a n +3=2.所以{b n }是以4为首项,2为公比的等比数列. ∴b n =4·2n -1=2n +1,∴a n =2n +1-3.答案 (1)n n +2+1 (2)1n(3)2n +1-3规律方法 (1)形如a n +1=a n +f (n )的递推关系式利用累加法求和,特别注意能消去多少项,保留多少项.(2)形如a n +1=a n ·f (n )的递推关系式可化为a n +1a n=f (n )的形式,可用累乘法,也可用a n =a n a n -1·a n -1a n -2·…·a 2a 1·a 1代入求出通项. (3)形如a n +1=pa n +q 的递推关系式可以化为(a n +1+x )=p (a n +x )的形式,构成新的等比数列,求出通项公式,求变量x 是关键.【训练3】 (1)已知数列{a n }满足a 1=1,a 2=4,a n +2+2a n =3a n +1(n ∈N *),则数列{a n }的通项公式a n =________.(2)在数列{a n }中,a 1=3,a n +1=a n +1nn +,则通项公式a n =________.解析 (1)由a n +2+2a n -3a n +1=0, 得a n +2-a n +1=2(a n +1-a n ),∴数列{a n +1-a n }是以a 2-a 1=3为首项,2为公比的等比数列,∴a n +1-a n =3×2n -1,∴n ≥2时,a n -a n -1=3×2n -2,…,a 3-a 2=3×2,a 2-a 1=3,将以上各式累加得a n -a 1=3×2n -2+…+3×2+3=3(2n -1-1),∴a n =3×2n -1-2(当n =1时,也满足).(2)原递推公式可化为a n +1=a n +1n -1n +1,则a 2=a 1+11-12,a 3=a 2+12-13,a 4=a 3+13-14,…,a n -1=a n -2+1n -2-1n -1, a n =a n -1+1n -1-1n, 逐项相加得,a n =a 1+1-1n ,故a n =4-1n.答案 (1)3×2n -1-2 (2)4-1n考点四 数列的性质【例4】 (1)已知a n =n -1n +1,那么数列{a n }是________数列(从“递减”“递增”“常”“摆动”中选填一个).(2)数列{a n }的通项a n =nn 2+90,则数列{a n }中的最大项是________.(3)数列{a n }满足a n +1=11-a n ,a 8=2,则a 1=________.解析 (1)a n =1-2n +1,将a n 看作关于n 的函数,n ∈N *,易知{a n }是递增数列. (2)令f (x )=x +90x(x >0),运用基本不等式得,f (x )≥290当且仅当x =310时等号成立.因为a n =1n +90n ,所以1n +90n≤1290,由于n ∈N *,不难发现当n =9或10时,a n =119最大. (3)由a n +1=11-a n ,得a n =1-1a n +1, ∵a 8=2,∴a 7=1-12=12,a 6=1-1a 7=-1,a 5=1-1a 6=2,……,∴{a n }是以3为周期的数列, ∴a 1=a 7=12.答案 (1)递增 (2)119 (3)12规律方法 (1)解决数列的单调性问题可用以下三种方法①用作差比较法,根据a n +1-a n 的符号判断数列{a n }是递增数列、递减数列或是常数列. ②用作商比较法,根据a n +1a n(a n >0或a n <0)与1的大小关系进行判断. ③结合相应函数的图象直观判断. (2)解决数列周期性问题的方法先根据已知条件求出数列的前几项,确定数列的周期,再根据周期性求值. (3)数列的最值可以利用数列的单调性或求函数最值的思想求解.【训练4】 (2017·哈尔滨模拟)数列{a n }满足a n +1=⎩⎪⎨⎪⎧2a n,0≤a n≤12,2a n-1,12<a n<1,且a 1=35,则数列的第2 016项为________.解析 由已知可得,a 2=2×35-1=15,a 3=2×15=25, a 4=2×25=45, a 5=2×45-1=35,∴{a n }为周期数列且T =4, ∴a 2 016=a 4=45.答案 45[思想方法]1.由数列的前几项求数列通项,通常用观察法(对于交错数列一般有(-1)n或 (-1)n +1来区分奇偶项的符号);已知数列中的递推关系,一般只要求写出数列的前几项,若求通项可用归纳、猜想和转化的方法. 2.强调a n 与S n 的关系:a n =⎩⎪⎨⎪⎧S 1 n =,S n -S n -1n3.已知递推关系求通项:对这类问题的要求不高,但试题难度较难把握.一般有两种常见思路:(1)算出前几项,再归纳、猜想; (2)利用累加或累乘法求数列的通项公式. [易错防范]1.数列是一种特殊的函数,在利用函数观点研究数列时,一定要注意自变量的取值,如数列a n =f (n )和函数y =f (x )的单调性是不同的. 2.数列的通项公式不一定唯一.基础巩固题组(建议用时:40分钟)一、填空题1.数列-1,3,-5,7,-9,11,…的一个通项公式a n =________. 解析 观察可知a n =(-1)n(2n -1).答案 (-1)n(2n -1)2.数列23,-45,67,-89,…的第10项是________.解析 所给数列呈现分数形式,且正负相间,求通项公式时,我们可以把每一部分进行分解:符号、分母、分子.很容易归纳出数列{a n }的通项公式a n =(-1)n +1·2n 2n +1,故a 10=-2021. 答案 -20213.(2017·南京、盐城调研)在数列{a n }中,已知a 1=1,a n +1=2a n +1,则其通项公式a n =________.解析 由题意知a n +1+1=2(a n +1),∴数列{a n +1}是以2为首项,2为公比的等比数列,∴a n +1=2n ,∴a n =2n-1. 答案 2n-14.数列{a n }的前n 项积为n 2,那么当n ≥2时,a n =________. 解析 设数列{a n }的前n 项积为T n ,则T n =n 2,当n ≥2时,a n =T n T n -1=n 2n -2.答案n 2n -25.数列{a n }满足a n +1+a n =2n -3,若a 1=2,则a 8-a 4=________.解析 依题意得(a n +2+a n +1)-(a n +1+a n )=[2(n +1)-3]-(2n -3),即a n +2-a n =2,所以a 8-a 4=(a 8-a 6)+(a 6-a 4)=2+2=4.答案 46.若数列{a n }满足关系a n +1=1+1a n ,a 8=3421,则a 5=________.解析 借助递推关系,则a 8递推依次得到a 7=2113,a 6=138,a 5=85.答案 857.已知数列{a n }的前n 项和S n =n 2+2n +1(n ∈N *),则a n =________.解析 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=2n +1,当n =1时,a 1=S 1=4≠2×1+1,因此a n =⎩⎪⎨⎪⎧4,n =1,2n +1,n ≥2.答案 ⎩⎪⎨⎪⎧4,n =1,2n +1,n ≥28.(2017·扬州期末)已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且a n ≠0(n ∈N *),又a n a n +1=S n ,则a 3-a 1=________.解析 因为a n a n +1=S n ,所以令n =1得a 1a 2=S 1=a 1,即a 2=1,令n =2,得a 2a 3=S 2=a 1+a 2,即a 3=1+a 1,所以a 3-a 1=1.答案 1 二、解答题9.数列{a n }的通项公式是a n =n 2-7n +6. (1)这个数列的第4项是多少?(2)150是不是这个数列的项?若是这个数列的项,它是第几项? (3)该数列从第几项开始各项都是正数? 解 (1)当n =4时,a 4=42-4×7+6=-6.(2)令a n =150,即n 2-7n +6=150,解得n =16或n =-9(舍去),即150是这个数列的第16项.(3)令a n =n 2-7n +6>0,解得n >6或n <1(舍). ∴从第7项起各项都是正数.10.已知数列{a n }中,a 1=1,前n 项和S n =n +23a n .(1)求a 2,a 3; (2)求{a n }的通项公式.解 (1)由S 2=43a 2得3(a 1+a 2)=4a 2,解得a 2=3a 1=3.由S 3=53a 3得3(a 1+a 2+a 3)=5a 3,解得a 3=32(a 1+a 2)=6.(2)由题设知a 1=1. 当n ≥2时,有a n =S n -S n -1=n +23a n -n +13a n -1,整理得a n =n +1n -1a n -1. 于是a 1=1,a 2=31a 1,a 3=42a 2,……a n -1=n n -2a n -2,a n =n +1n -1a n -1.将以上n 个等式两端分别相乘,整理得a n =n n +2.显然,当n =1时也满足上式.综上可知,{a n }的通项公式a n =n n +2.能力提升题组(建议用时:20分钟)11.设a n =-3n 2+15n -18,则数列{a n }中的最大项的值是________. 解析 ∵a n =-3⎝ ⎛⎭⎪⎫n -522+34,由二次函数性质,得当n =2或3时,a n 最大,最大为0. 答案 012.(2017·苏北四市期末)已知数列{a n }满足a n +2=a n +1-a n ,且a 1=2,a 2=3,则a 2 016的值为________.解析 由题意得,a 3=a 2-a 1=1,a 4=a 3-a 2=-2,a 5=a 4-a 3=-3,a 6=a 5-a 4=-1,a 7=a 6-a 5=2,∴数列{a n }是周期为6的周期数列,而2 016=6×336,∴a 2 016=a 6=-1. 答案 -113.(2017·太原模拟)已知数列{a n }满足a 1=1,a n -a n +1=na n a n +1(n ∈N *),则a n =________. 解析 由a n -a n +1=na n a n +1得1a n +1-1a n =n ,则由累加法得1a n -1a 1=1+2+…+(n -1)=n 2-n 2,又因为a 1=1,所以1a n =n 2-n 2+1=n 2-n +22,所以a n =2n 2-n +2. 答案 2n 2-n +2 14.(2017·镇江期末)已知数列{a n }中,a n =1+1a +n -(n ∈N *,a ∈R 且a ≠0). (1)若a =-7,求数列{a n }中的最大项和最小项的值;(2)若对任意的n ∈N *,都有a n ≤a 6成立,求a 的取值范围.解 (1)∵a n =1+1a +n -(n ∈N *,a ∈R ,且a ≠0), 又a =-7,∴a n =1+12n -9(n ∈N *). 结合函数f (x )=1+12x -9的单调性,可知1>a 1>a 2>a 3>a 4,a 5>a 6>a 7>…>a n >1(n ∈N *). ∴数列{a n }中的最大项为a 5=2,最小项为a 4=0.(2)a n =1+1a +n -=1+12n -2-a 2,已知对任意的n ∈N *,都有a n ≤a 6成立,结合函数f (x )=1+12x -2-a 2的单调性, 可知5<2-a 2<6,即-10<a <-8. 即a 的取值范围是(-10,-8).。
2021版高考数学一轮复习 第六章 数列 6.1 数列的概念
第六章数列全国卷五年考情图解高考命题规律把握1.考查形式高考在本章一般命制2道小题或者1道解答题,分值占10~12分. 2.考查内容(1)高考对小题的考查一般以等差、等比数列的基本量运算,等差、等比数列的性质为主.(2)解答题一般以数列递推关系为载体,考查数列通项公式的求法,等差、等比数列的证明,数列求和的方法等.3.从近几年高考试题可以看出,高考对数列知识的考查既重视基础又注重能力且难度有可能会逐步加大.第一节数列的概念与简单表示法[最新考纲] 1.了解数列的概念和几种简单的表示方法(列表、图象、通项公式).2.了解数列是自变量为正整数的一类特殊函数.1.数列的定义按照一定次序排列起来的一列数叫做数列,数列中的每一个数叫做这个数列的项.2.数列的分类分类原则类型满足条件按项数分类有穷数列项数有限无穷数列项数无限按项与项间的大小关系分类递增数列a n+1>a n其中n∈N*递减数列a n+1<a n常数列a n+1=a n3.数列的通项公式如果数列{a n }的第n 项a n 与n 之间的关系可以用一个函数式a n =f (n )来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.4.数列的递推公式如果已知数列的第1项(或前几项),且从第二项(或某一项)开始的任一项a n 与它的前一项a n -1(或前几项)间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的递推公式.5.a n 与S n 的关系若数列{a n }的前n 项和为S n ,则a n =⎩⎪⎨⎪⎧S 1,n =1,S n -S n -1,n ≥2.特别地,若a 1满足a n =S n -S n -1(n ≥2),则不需要分段.一、思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)相同的一组数按不同顺序排列时都表示同一个数列. ( ) (2)1,1,1,1,…,不能构成一个数列. ( )(3)任何一个数列不是递增数列,就是递减数列. ( )(4)如果数列{a n }的前n 项和为S n ,则对任意n ∈N *,都有a n +1=S n +1-S n . ( )[答案](1)× (2)× (3)× (4)√ 二、教材改编1.已知数列11×2,12×3,13×4,…,1n n +1,…,下列各数中是此数列中的项的是( ) A.135 B.142 C.148 D.154B [该数列的通项a n =1n n +1,结合选项可知B 正确.]2.在数列{a n }中,a 1=1,a n =1+-1na n -1(n ≥2),则a 5等于( )A.32B.53C.85D.23D [a 2=1+-12a 1=2,a 3=1+-13a 2=12, a 4=1+-14a 3=3,a 5=1+-15a 4=23.]3.已知数列{a n }的前n 项和S n =n 2+1,则a n = .⎩⎪⎨⎪⎧2,n =1,2n -1,n ≥2,n ∈N* [当n =1时,a 1=S 1=2.当n ≥2时,a n =S n -S n -1=n 2+1-[(n -1)2+1]=2n -1,故a n =⎩⎪⎨⎪⎧2,n =1,2n -1,n ≥2,n ∈N *.]4.根据下面的图形及相应的点数,写出点数构成的数列的一个通项公式a n = .5n -4 [由a 1=1=5×1-4,a 2=6=5×2-4,a 3=11=5×3-4,…,归纳a n =5n -4.]考点1 由数列的前几项求数列的通项公式 利用观察法求数列通项要抓住数列的4个特征(1)分式中分子、分母的特征. (2)相邻项的变化特征.(3)拆项后变化的部分和不变的部分的特征. (4)各项符号特征等.根据下面各数列前几项的值,写出数列的一个通项公式:(1)23,415,635,863,1099,…; (2)-1,7,-13,19,…; (3)12,2,92,8,252,…; (4)5,55,555,5 555,….[解](1)这是一个分数数列,其分子构成偶数数列,而分母可分解为1×3,3×5,5×7,7×9,9×11,…,每一项都是两个相邻奇数的乘积,分子依次为2,4,6,…,相邻的偶数.故所求数列的一个通项公式为a n =2n 2n -12n +1.(2)偶数项为正,奇数项为负,故通项公式必含有因式(-1)n,观察各项的绝对值,后一项的绝对值总比它前一项的绝对值大6,故数列的一个通项公式为a n =(-1)n(6n -5).(3)数列的各项,有的是分数,有的是整数,可将数列的各项都统一成分数再观察.即12,42,92,162,252,…,分子为项数的平方,从而可得数列的一个通项公式为a n =n 22. (4)将原数列改写为59×9,59×99,59×999,…,易知数列9,99,999,…的通项为10n-1,故所求的数列的一个通项公式为a n =59(10n-1).(1)对于符号交替出现的情况,可用(-1)k 或(-1)k +1,k ∈N *处理,如T (2);(2)若关系不明显时,应将部分项作适当的变形,统一成相同的形式,如T (3). (3)考查归纳推理,特殊到一般,由数列的前n 项归纳通项公式,答案并不唯一.考点2 由a n 与S n 的关系求通项公式 已知S n 求a n 的3个步骤(1)利用a 1=S 1求出a 1.(2)当n ≥2时,利用a n =S n -S n -1(n ≥2)求出a n 的表达式.(3)看a 1是否符合n ≥2时a n 的表达式,如果符合,则可以把数列的通项公式合写;否则应写成分段的形式,即a n =⎩⎪⎨⎪⎧S 1,n =1,S n -S n -1,n ≥2.(1)已知数列{a n }的前n 项和S n =2n 2-3n ,则a n = .(2)(2018·全国卷Ⅰ)记S n 为数列{a n }的前n 项和.若S n =2a n +1,则S 6= . (3)已知数列{a n }满足a 1+2a 2+3a 3+…+na n =2n,则a n = . (1)4n -5 (2)-63 (3)⎩⎪⎨⎪⎧2,n =1,2n -1n,n ≥2 [(1)a 1=S 1=2-3=-1,当n ≥2时,a n =S n -S n -1=(2n 2-3n )-[2(n -1)2-3(n -1)]=4n -5, 由于a 1也适合此等式,∴a n =4n -5.(2)因为S n =2a n +1,所以当n =1时,a 1=2a 1+1,解得a 1=-1,当n ≥2时,a n =S n -S n -1=2a n +1-(2a n -1+1),所以a n =2a n -1,所以数列{a n }是以-1为首项,2为公比的等比数列,所以a n =-2n -1,所以S 6=-1×1-261-2=-63.(3)当n =1时, a 1=21=2, ∵a 1+2a 2+3a 3+…+na n =2n,① 故a 1+2a 2+3a 3+…+(n -1)a n -1=2n -1(n ≥2),②由①-②得na n =2n-2n -1=2n -1,∴a n =2n -1n.显然当n =1时不满足上式, ∴a n =⎩⎪⎨⎪⎧2,n =1,2n -1n,n ≥2.]S n 与a n 关系问题的求解思路要根据所求结果的不同要求,将问题向不同的两个方向转化.(1)利用a n =S n -S n -1(n ≥2)转化为只含S n ,S n -1的关系式. (2)利用S n -S n -1=a n (n ≥2)转化为只含a n ,a n -1的关系式,再求解.提醒:利用a n =S n -S n -1求通项时,应注意n ≥2这一前提条件,易忽视验证n =1致误.[教师备选例题]1.已知数列{a n }的前n 项和S n =3n+1,则a n = .⎩⎪⎨⎪⎧4,n =1,2·3n -1,n ≥2[当n =1时,a 1=S 1=3+1=4;当n ≥2时,a n =S n -S n -1=(3n+1)-(3n -1+1)=2·3n -1.当n =1时,2×31-1=2≠a 1,所以a n =⎩⎪⎨⎪⎧4,n =1,2·3n -1,n ≥2.]2.已知数列{a n }中,a 1=1,S n 为数列{a n }的前n 项和,且当n ≥2时,有2a na n S n -S 2n=1成立,则S 2 019= .11 010 [当n ≥2时,由2a n a n S n -S 2n=1,得2(S n -S n -1)=(S n -S n -1)·S n -S 2n =-S n S n -1,所以2S n-2S n -1=1,又2S 1=2,所以⎩⎨⎧⎭⎬⎫2S n 是以2为首项,1为公差的等差数列,所以2S n =n +1,故S n =2n +1,则S 2 019=11 010.]1.已知正项数列{a n }中,a 1+a 2+…+a n =n n +12,则数列{a n }的通项公式为( )A .a n =nB .a n =n 2C .a n =n 2D .a n =n 22B [∵a 1+a 2+…+a n =n n +12,∴a 1+a 2+…+a n -1=n n -12(n ≥2),两式相减得a n =n n +12-n n -12=n (n ≥2),∴a n =n 2(n ≥2),①又当n =1时,a 1=1×22=1,a 1=1,适合①式,∴a n =n 2,n ∈N *.故选B.]2.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,S n =2a n +1,则S n = .⎝ ⎛⎭⎪⎫32n -1[因为S n =2a n +1,所以当n ≥2时,S n -1=2a n ,所以a n =S n -S n -1=2a n +1-2a n (n ≥2),即a n +1a n =32(n ≥2), 又a 2=12,所以a n =12×⎝ ⎛⎭⎪⎫32n -2(n ≥2).当n =1时,a 1=1≠12×⎝ ⎛⎭⎪⎫32-1=13,所以a n=⎩⎨⎧1,n =1,12×⎝ ⎛⎭⎪⎫32n -2,n ≥2,所以S n =2a n +1=2×12×⎝ ⎛⎭⎪⎫32n -1=⎝ ⎛⎭⎪⎫32n -1.]考点3 由递推关系式求数列的通项公式累加法——形如a n +1-a n =f (n ),求a n利用a n =(a n -a n -1)+(a n -1-a n -2)+…+(a 2-a 1)+a 1= f (n -1)+ f (n -2)+…+ f (1)+a 1求解.设数列{a n }满足a 1=1,且a n +1-a n =n +1(n ∈N *),则数列{a n }的通项公式为 .a n =n 2+n2[由题意得a 2-a 1=2,a 3-a 2=3,…,∴a n -a n -1=n (n ≥2). 以上各式相加,得a n -a 1=2+3+…+n =n -12+n2=n 2+n -22.∵a 1=1,∴a n =n 2+n2(n ≥2).∵当n =1时也满足此式,∴a n =n 2+n2.]应注意题设条件转化为“a n -a n -1=n ”时,其前提条件为“n ≥2”,易忽视验证“n =1”致误.在数列{a n }中,a 1=3,a n +1=a n +1nn +1,则通项公式a n = .4-1n [原递推公式可化为a n +1=a n +1n -1n +1, 则a 2=a 1+11-12,a 3=a 2+12-13,a 4=a 3+13-14,…,a n -1=a n -2+1n -2-1n -1, a n =a n -1+1n -1-1n ,逐项相加得a n =a 1+1-1n,故a n =4-1n,经验证a 1,a 2也符合.]累乘法——形如a n +1a n =f (n ),求a n利用a n =a n a n -1·a n -1a n -2·a n -2a n -3·…·a 3a 2·a 2a 1·a 1求解.在数列{a n }中,a 1=1,a n =n -1n a n -1(n ≥2,n ∈N *),则数列{a n }的通项公式为 .a n =1n [∵a n =n -1n a n -1(n ≥2),∴a n -1=n -2n -1a n -2,a n -2=n -3n -2a n -3,…,a 2=12a 1. 以上(n -1)个式子相乘得, a n =a 1·12·23·…·n -1n =a 1n =1n .当n =1时,a 1=1,符合上式, ∴a n =1n.]反复构造“a na n -1”是解答此类问题的关键.已知数列{a n }满足a 1=1,a n +1=2n a n ,求数列{a n }的通项公式.[解] ∵a n +1=2na n ,∴a n +1a n=2n,∴a n a n -1=2n -1(n ≥2), ∴a n =a n a n -1·a n -1a n -2·…·a 2a 1·a 1 =2n -1·2n -2·…·2·1=21+2+3+…+(n -1)=.又a 1=1适合上式,故a n =.待定系数法——形如a n +1=Aa n +B (A ≠0且A ≠1,B ≠0),求a n求此类数列的通项公式,通常采用待定系数法将其转化为(a n +1+x )=A (a n +x ),先求出x ,再借助等比数列{a n +x }求解.(2019·青岛模拟)已知数列{a n }满足a 1=1,a n +1=3a n +2(n ∈N *),则数列{a n }的通项公式为 . a n =2·3n -1-1 [∵a n +1=3a n +2,∴a n +1+1=3(a n +1), ∴a n +1+1a n +1=3, ∴数列{a n +1}为等比数列,公比q =3, 又a 1+1=2,∴a n +1=2·3n -1,∴a n =2·3n -1-1.]构造“a n +1+1=3(a n +1)”是解答本题的关键.(2019·葫芦岛二模)九连环是我国从古至今广泛流传的一种益智游戏,它用九个圆环相连成串,以解开为胜.据明代杨慎《丹铅总录》记载:“两环互相贯为一,得其关捩,解之为二,又合面为一”.在某种玩法中,用a n 表示解下n (n ≤9,n ∈N *)个圆环所需的移动最少次数,{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4个环所需的最少移动次数为( )A .7B .10C .12D .22A [依题意a 4=2a 3-1=2(2a 2+2)-1=2[2(2a 1-1)+2]-1=7.故选A.]取倒数法——形如a n +1=Aa nBa n +C (A ,B ,C 为常数),求a n将原式变形为1a n +1=C A ·1a n +BA .①若A =C ,则⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是等差数列,且公差为BA ,可直接用公式求通项;②若A ≠C ,则采用待定系数法,构造新数列求解.已知数列{a n }中,a 1=2,a n +1=2a na n +2(n ∈N *),则数列{a n }的通项公式a n= .2n[∵a n +1=2a na n +2,a 1=2,∴a n ≠0, ∴1a n +1=1a n +12,即1a n +1-1a n =12, 又a 1=2,则1a 1=12,∴⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是以12为首项,12为公差的等差数列.∴1a n =1a 1+(n -1)×12=n 2.∴a n =2n.] 求解本题的关键是对等式取倒数变形后,发现⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 成等差数列.(2019·张家界模拟)若数列{a n }中,a 1=1,a n +1=a n1+3a n ,则这个数列的第10项a 10=( )A .28B .29 C.128D.129C [∵a n +1=a n1+3a n,两边取倒数得1a n +1-1a n=3,又 a 1=1所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 表示首项为1,公差为3的等差数列,所以1a n =1+(n -1)×3=3n -2,即a n =13n -2,所以a 10=13×10-2=128,故选C.]考点4 数列的性质数列的周期性及应用解决数列周期性问题的方法:先根据已知条件求出数列的前几项,确定数列的周期,再根据周期性求值.(2019·包头模拟)在数列{a n }中,a 1=0,a n +1=3+a n1-3a n ,则S 2 020= .0 [∵a 1=0,a n +1=3+a n1-3a n ,∴a 2=31=3,a 3=3+31-3×3=23-2=-3, a 4=3-31+3×3=0,即数列{a n }的取值具有周期性,周期为3,且a 1+a 2+a 3=0,则S 2 020=S 3×673+1=a 1=0.]解答本题的关键是正确求出数列的前3项后,发现数列{a n }是周期数列. 已知数列{a n }满足a n +1=11-a n ,若a 1=12,则a 2 020=( )A .-1 B.12 C .1 D .2B [由a 1=12,a n +1=11-a n ,得a 2=11-a 1=2,a 3=11-a 2=-1,a 4=11-a 3=12,a 5=11-a 4=2,…, 于是可知数列{a n }是以3为周期的周期数列,因此a 2 020=a 3×673+1=a 1=12.]数列的单调性及应用 1.判断数列单调性的2种方法(1)作差(或商)法;(2)目标函数法:写出数列对应的函数,利用导数或利用基本初等函数的单调性探求其单调性,再将函数的单调性对应到数列中去.2.求数列中最大(小)项的2种方法 (1)根据数列的单调性判断;(2)利用不等式组⎩⎪⎨⎪⎧a n ≥a n -1a n ≥a n +1(或⎩⎪⎨⎪⎧a n ≤a n -1a n ≤a n +1)求出n 的值,进而求得a n 的最值.3.求含整数n 的代数式的最值问题,一般采用作差(作商)研究单调性,特别是在大题中最有效.(1)[一题多解]已知数列{a n }的通项公式为a n =n ⎝ ⎛⎭⎪⎫23n,则数列{a n }中的最大项为( )A.89B.23C.6481D.125243 (2)若a n =n 2+kn +4且对于n ∈N *,都有a n +1>a n 成立,则实数k 的取值范围是 .(1)A (2) (-3,+∞) [(1)法一:(作差比较法)a n +1-a n =(n +1)⎝ ⎛⎭⎪⎫23 n+1-n ⎝ ⎛⎭⎪⎫23n =2-n 3·⎝ ⎛⎭⎪⎫23n, 当n <2时,a n +1-a n >0,即a n +1>a n ;当n =2时,a n +1-a n =0,即a n +1=a n ;当n >2时,a n +1-a n <0,即a n +1<a n .所以a 1<a 2=a 3,a 3>a 4>a 5>…>a n ,所以数列{a n }中的最大项为a 2或a 3,且a 2=a 3=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫232=89.故选A. 法二:(作商比较法)令a n +1a n >1,解得n <2; 令a n +1a n =1,解得n =2; 令a n +1a n<1,解得n >2. 又a n >0,故a 1<a 2=a 3,a 3>a 4>a 5>…>a n ,所以数列{a n }中的最大项为a 2或a 3,且a 2=a 3=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫232=89.故选A. (2)由a n +1>a n 知该数列是一个递增数列,又∵通项公式a n =n 2+kn +4,∴(n +1)2+k (n +1)+4>n 2+kn +4,即k >-1-2n ,又n ∈N *,∴k >-3.]由于数列对应的函数图象是离散型的点,故其单调性不同于函数的单调性,本例(2)在求解时常因误用二次函数的单调性导致求错实数k 的取值范围.1.已知a n =n -1n +1,那么数列{a n }是( )A .递减数列B .递增数列C .常数列D .摆动数列 B [a n =1-2n +1,将a n 看作关于n 的函数,n ∈N *,易知{a n }是递增数列.] 2.数列{a n }的通项公式是a n =(n +1)·⎝ ⎛⎭⎪⎫1011n,则此数列的最大项是第 项.。
2021新高考版大一轮复习用书数学第六章 6.1
答案 5n+1 题组三 易错自纠 4.已知 an=n2+λn,且对于任意的 n∈N*,数列{an}是递增数列,则实数 λ 的取值范围是 ________. 答案 (-3,+∞)
解析 因为{an}是递增数列,所以对任意的 n∈N*,都有 an+1>an,即(n+1)2+λ(n+1)>n2+λn, 整理,得 2n+1+λ>0,即 λ>-(2n+1).(*)
n2+n+2
=
Hale Waihona Puke ,2n2+n+2 又 a1=2 也符合上式,所以 an= 2 .
命题点 2 累乘法
n 例 3 设数列{an}中,a1=2,an+1=n+1an,则 an=________.
2 答案
n
n 解析 ∵an+1=n+1an,a1=2,∴an≠0,
an+1 n ∴= .
an n+1
an an-1 an-2 a3 a2 ∴当 n≥2 时,an=an-1·an-2·an-3·…·a2·a1·a1
11 A.2 B.1 C. D.
24 答案 B
解析 因为 an·an+2=an+1(n∈N*), 由 a1=1,a2=2,得 a3=2, 由 a2=2,a3=2,得 a4=1,
1 由 a3=2,a4=1,得 a5=2,
1
1
由 a4=1,a5=2,得 a6=2,
1
1
由 a5=2,a6=2,得 a7=1,
a11-qn -1 × 1-2n
∴Sn= 1-q =
1-2
=1-2n,
∴S6=1-26=-63.
由数列的递推关系求通项公式
命题点 1 累加法
例 2 设数列{an}中,a1=2,an+1=an+n+1,则 an=________.
【步步高】2018版高考数学(理)(苏教版,江苏专用)大一轮教师文档讲义:第六章6.4数列求和
1.等差数列的前n 项和公式 S n =n (a 1+a n )2=na 1+n (n -1)2d .2.等比数列的前n 项和公式 S n =⎩⎪⎨⎪⎧na 1,q =1,a 1-a n q 1-q =a 1(1-q n )1-q ,q ≠1.3.一些常见数列的前n 项和公式 (1)1+2+3+4+…+n =n (n +1)2.(2)1+3+5+7+…+2n -1=n 2. (3)2+4+6+8+…+2n =n (n +1). (4)12+22+…+n 2=n (n +1)(2n +1)6.【知识拓展】 数列求和的常用方法(1)公式法等差、等比数列或可化为等差、等比数列的可直接使用公式求和.(2)分组转化法把数列的每一项分成两项或几项,使其转化为几个等差、等比数列,再求解.(3)裂项相消法把数列的通项拆成两项之差求和,正负相消剩下首尾若干项.常见的裂项公式①1n(n+1)=1n-1n+1;②1(2n-1)(2n+1)=12⎝⎛⎭⎫12n-1-12n+1;③1n+n+1=n+1-n.(4)倒序相加法把数列分别正着写和倒着写再相加,即等差数列求和公式的推导过程的推广.(5)错位相减法主要用于一个等差数列与一个等比数列对应项相乘所得的数列的求和,即等比数列求和公式的推导过程的推广.(6)并项求和法一个数列的前n项和中,可两两结合求解,则称之为并项求和.形如a n=(-1)n f(n)类型,可采用两项合并求解.例如,S n=1002-992+982-972+…+22-12=(100+99)+(98+97)+…+(2+1)=5 050. 【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)如果数列{a n }为等比数列,且公比不等于1,则其前n 项和S n =a 1-a n +11-q .( √ )(2)当n ≥2时,1n 2-1=12(1n -1-1n +1).( √ )(3)求S n =a +2a 2+3a 3+…+na n 之和时,只要把上式等号两边同时乘以a 即可根据错位相减法求得.( × )(4)数列{12n +2n -1}的前n 项和为n 2+12n .( × )(5)推导等差数列求和公式的方法叫做倒序求和法,利用此法可求得sin 21°+sin 22°+sin 23°+…+sin 288°+sin 289°=44.5.( √ )1.(2016·南京模拟)设{a n }是公差不为0的等差数列,a 1=2,且a 1,a 3,a 6成等比数列,则{a n }的前n 项和S n =__________. 答案 n 2+7n4解析 设等差数列的公差为d ,则a 1=2, a 3=2+2d ,a 6=2+5d .又∵a 1,a 3,a 6成等比数列,∴a 23=a 1·a 6. 即(2+2d )2=2(2+5d ),整理得2d 2-d =0. ∵d ≠0,∴d =12.∴S n =na 1+n (n -1)2d =n 24+74n .2.(教材改编)数列{a n }中,a n =1n (n +1),若{a n }的前n 项和S n =2 0172 018,则n =________.答案 2 017解析 a n =1n (n +1)=1n -1n +1,S n =a 1+a 2+…+a n=(1-12+12-13+…+1n -1n +1)=1-1n +1=n n +1.令n n +1=2 0172 018,得n =2 017. 3.数列{a n }的通项公式为a n =(-1)n -1·(4n -3),则它的前100项之和S 100=________. 答案 -200解析 S 100=(4×1-3)-(4×2-3)+(4×3-3)-…-(4×100-3)=4×[(1-2)+(3-4)+…+(99-100)]=4×(-50)=-200.4.若数列{a n }的通项公式为a n =2n +2n -1,则数列{a n }的前n 项和S n =________. 答案 2n +1-2+n 2解析 S n =2(1-2n )1-2+n (1+2n -1)2=2n +1-2+n 2.5.数列{a n }的通项公式为a n =n cos n π2,其前n 项和为S n ,则S 2 017=________. 答案 1 008解析 因为数列a n =n cos n π2呈周期性变化,观察此数列规律如下:a 1=0,a 2=-2,a 3=0,a 4=4.故S 4=a 1+a 2+a 3+a 4=2.a 5=0,a 6=-6,a 7=0,a 8=8, 故a 5+a 6+a 7+a 8=2,∴周期T =4. ∴S 2 017=S 2 016+a 2 017=2 0164×2+2 017·cos 2 0172π =1 008.题型一 分组转化法求和例1 已知数列{a n }的前n 项和S n =n 2+n 2,n ∈N *.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =2n a+(-1)n a n ,求数列{b n }的前2n 项和. 解 (1)当n =1时,a 1=S 1=1;当n ≥2时,a n =S n -S n -1=n 2+n 2-(n -1)2+(n -1)2=n .a 1也满足a n =n ,故数列{a n }的通项公式为a n =n . (2)由(1)知a n =n ,故b n =2n +(-1)n n .记数列{b n }的前2n 项和为T 2n ,则T 2n =(21+22+…+22n )+(-1+2-3+4-…+2n ). 记A =21+22+…+22n ,B =-1+2-3+4-…+2n , 则A =2(1-22n )1-2=22n +1-2,B =(-1+2)+(-3+4)+…+[-(2n -1)+2n ]=n . 故数列{b n }的前2n 项和T 2n =A +B =22n +1+n -2.引申探究例1(2)中,求数列{b n }的前n 项和T n . 解 由(1)知b n =2n +(-1)n ·n . 当n 为偶数时,T n =(21+22+…+2n )+[-1+2-3+4-…-(n -1)+n ] =2-2n +11-2+n 2=2n +1+n 2-2;当n 为奇数时,T n =(21+22+…+2n )+[-1+2-3+4-…-(n -2)+(n -1)-n ] =2n +1-2+n -12-n=2n +1-n 2-52.∴T n=⎩⎨⎧2n +1+n 2-2, n 为偶数,2n +1-n 2-52, n 为奇数.思维升华 分组转化法求和的常见类型(1)若a n =b n ±c n ,且{b n },{c n }为等差或等比数列,可采用分组求和法求{a n }的前n 项和.(2)通项公式为a n =⎩⎪⎨⎪⎧b n ,n 为奇数,c n ,n 为偶数的数列,其中数列{b n },{c n }是等比数列或等差数列,可采用分组求和法求和.提醒:某些数列的求和是将数列转化为若干个可求和的新数列的和或差,从而求得原数列的和,注意在含有字母的数列中对字母的讨论.已知数列{a n }的通项公式是a n =2·3n -1+(-1)n ·(ln 2-ln 3)+(-1)n n ln 3,求其前n 项和S n .解 S n =2(1+3+…+3n -1)+[-1+1-1+…+(-1)n ]·(ln 2-ln 3)+[-1+2-3+…+(-1)n n ]ln 3,所以当n 为偶数时,S n =2×1-3n 1-3+n 2ln 3=3n +n 2ln 3-1;当n 为奇数时,S n =2×1-3n 1-3-(ln 2-ln 3)+(n -12-n )ln 3=3n -n -12ln 3-ln 2-1.综上所述,S n=⎩⎨⎧3n +n2ln 3-1,n 为偶数,3n-n -12ln 3-ln 2-1,n 为奇数.题型二 错位相减法求和例2 已知a >0,a ≠1,数列{a n }是首项为a ,公比也为a 的等比数列,令b n =a n ·lg a n (n ∈N ),求数列{b n }的前n 项和S n . 解 ∵a n =a n ,b n =n ·a n lg a , ∴S n =(a +2a 2+3a 3+…+na n )lg a , ① aS n =(a 2+2a 3+3a 4+…+na n +1)lg a ,②①-②得:(1-a )S n =(a +a 2+…+a n -na n +1)lg a , ∴S n =a lg a (1-a )2[1-(1+n -na )a n ]. 思维升华 错位相减法求和时的注意点(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;(3)在应用错位相减法求和时,若等比数列的公比为参数,应分公比等于1和不等于1两种情况求解.设等差数列{a n }的公差为d ,前n 项和为S n ,等比数列{b n }的公比为q ,已知b 1=a 1,b 2=2,q =d ,S 10=100. (1) 求数列{a n },{b n }的通项公式;(2) 当d >1时,记c n =a nb n,求数列{c n }的前n 项和T n .解 (1)由题意有⎩⎪⎨⎪⎧ 10a 1+45d =100,a 1d =2,即⎩⎪⎨⎪⎧2a 1+9d =20,a 1d =2,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,d =2或⎩⎪⎨⎪⎧a 1=9,d =29.故⎩⎪⎨⎪⎧a n =2n -1,b n =2n -1或⎩⎨⎧a n =19(2n +79),b n=9·⎝⎛⎭⎫29n -1.(2)由d >1,知a n =2n -1,b n =2n -1,故c n =2n -12n -1,于是T n =1+32+522+723+924+…+2n -12n -1,①12T n =12+322+523+724+925+…+2n -12n . ②①-②可得12T n =2+12+122+…+12n -2-2n -12n =3-2n +32n ,故T n =6-2n +32n -1.题型三 裂项相消法求和 命题点1 形如a n =1n (n +k )型例3 设数列{a n }的前n 项和为S n ,点(n ,S nn )(n ∈N *)均在函数y =3x -2的图象上.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =3a n a n +1,T n 是数列{b n }的前n 项和,求T n .解 (1)把点(n ,S nn )代入函数y =3x -2,∴S nn =3n -2,∴S n =3n 2-2n , 当n =1时,a 1=S 1=1,当n ≥2时,a n =S n -S n -1=3n 2-2n -[3(n -1)2-2(n -1)]=6n -5. 又a 1=1符合该式, ∴a n =6n -5(n ∈N *).(2)∵b n =3a n a n +1=3(6n -5)(6n +1)=12(16n -5-16n +1), ∴T n =b 1+b 2+b 3+…+b n=12[(1-17)+(17-113)+(113-119)+…+(16n -5-16n +1)] =12(1-16n +1)=3n 6n +1. 命题点2 形如a n =1n +n +k型例4 已知函数f (x )=x a 的图象过点(4,2),令a n =1f (n +1)+f (n ),n ∈N *.记数列{a n }的前n 项和为S n ,则S 2 017=________. 答案2 018-1解析 由f (4)=2,可得4a =2,解得a =12,则f (x )=12.x∴a n =1f (n +1)+f (n )=1n +1+n=n +1-n ,S 2 017=a 1+a 2+a 3+…+a 2 017=(2-1)+(3-2)+(4-3)+…+( 2 017- 2 016)+( 2 018- 2 017)= 2 018-1.思维升华 (1)用裂项相消法求和时,要对通项进行变换,如:1n +n +k=1k(n +k -n ),1n (n +k )=1k (1n -1n +k ),裂项后可以产生连续相互抵消的项.(2)抵消后并不一定只剩下第一项和最后一项,也有可能前面剩两项,后面也剩两项.在数列{a n }中,a 1=1,当n ≥2时,其前n 项和S n 满足S 2n =a n ⎝⎛⎭⎫S n -12. (1)求S n 的表达式;(2)设b n =S n2n +1,求{b n }的前n 项和T n .解 (1)∵S 2n =a n ⎝⎛⎭⎫S n -12, a n =S n -S n -1 (n ≥2), ∴S 2n =(S n -S n -1)⎝⎛⎭⎫S n -12, 即2S n -1S n =S n -1-S n ,①由题意得S n -1·S n ≠0,①式两边同除以S n -1·S n ,得1S n -1S n -1=2,∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是首项为1S 1=1a 1=1,公差为2的等差数列.∴1S n =1+2(n -1)=2n -1,∴S n =12n -1. (2)∵b n =S n 2n +1=1(2n -1)(2n +1)=12⎝⎛⎭⎫12n -1-12n +1,∴T n =b 1+b 2+…+b n =12[(1-13)+(13-15)+…+(12n -1-12n +1)]=12⎝⎛⎭⎫1-12n +1=n 2n +1.四审结构定方案典例 (14分)已知数列{a n }的前n 项和S n =-12n 2+kn (其中k ∈N *),且S n 的最大值为8.(1)确定常数k ,并求a n ;(2)设数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫9-2a n 2n 的前n 项和为T n ,求证:T n <4.(1)S n =-12n 2+kn ―――――→S n 是关于n的二次函数n =k 时,S n 最大 ――――――――→根据S n 的结构特征确定k 的值k =4;S n =-12n 2+4n―――→根据S n求a n a n =92-n (2)9-2a n 2n=n 2n -1――――――――→根据数列结构特征确定求和方法 T n =1+22+322+…+n -12n -2+n 2n -1――――→错位相减法求和 计算可得T n ―→证明:T n <4规范解答(1)解 当n =k ∈N *时,S n =-12n 2+kn 取得最大值,即8=S k =-12k 2+k 2=12k 2,故k 2=16,k =4.当n =1时,a 1=S 1=-12+4=72,[3分]当n ≥2时,a n =S n -S n -1=92-n .当n =1时,上式也成立. 综上,a n =92-n .[6分](2)证明 ∵9-2a n 2n =n2n -1,∴T n =1+22+322+…+n -12n -2+n2n -1,① 2T n =2+2+32+…+n -12n -3+n2n -2.②[10分]②-①,得2T n -T n =2+1+12+…+12n -2-n2n -1=4-12n -2-n2n -1=4-n +22n -1.[12分]∴T n =4-n +22n -1.∴T n <4.[14分]1.(2016·江苏无锡一中质检)设S n 为等差数列{a n }的前n 项和,S 4=14,S 10-S 7=30,则S 9=________. 答案 54解析 设等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d , 则S 4=4a 1+6d =14,①S 10=10a 1+45d ,S 7=7a 1+21d , 则S 10-S 7=3a 1+24d =30, ② 解①②可得d =1,a 1=2, 故S 9=9a 1+36d =18+36=54.2.(2016·无锡模拟)设等比数列{a n }的前n 项和为S n ,已知a 1=2 016,且a n +2a n +1+a n +2=0(n ∈N *),则S 2 016=________. 答案 0解析 ∵a n +2a n +1+a n +2=0(n ∈N *),∴a n +2a n q +a n q 2=0,q 为等比数列{a n }的公比, 即q 2+2q +1=0,∴q =-1.∴a n =(-1)n -1·2 016,∴S 2 016=(a 1+a 2)+(a 3+a 4)+…+(a 2 015+a 2 016)=0.3.已知数列{a n }:12,13+23,14+24+34,…,110+210+310+…+910,…,若b n =1a n a n +1,那么数列{b n }的前n 项和S n =____________. 答案4n n +1解析 ∵a n =1+2+3+…+n n +1=n2,∴b n =1a n a n +1=4n (n +1)=4⎝⎛⎭⎫1n -1n +1,∴S n =4⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫1-12+⎝⎛⎭⎫12-13+…+⎝⎛⎭⎫1n -1n +1 =4⎣⎡⎦⎤1-1n +1=4n n +1.4.(教材改编)数列{n ×12n }的前n 项和S n =________.答案 2-12n -1-n2n解析 S n =1×12+2×14+3×18+…+n ×12n ,①12S n =1×14+2×18+3×116+…+(n -1)×12n +n ×12n +1, ② ①-②得,12S n =12+14+18+…+12n -n ×12n +1=12(1-12n )1-12-n 2n +1.∴S n =2(1-12n -n 2n +1)=2-12n -1-n2n .5.已知函数f (n )=⎩⎪⎨⎪⎧n 2 (当n 为奇数时),-n 2 (当n 为偶数时),且a n =f (n )+f (n +1),则a 1+a 2+a 3+…+a 100=________. 答案 100解析 由题意,得a 1+a 2+a 3+…+a 100=12-22-22+32+32-42-42+52+…+992-1002-1002+1012 =-(1+2)+(3+2)-(4+3)+…-(99+100)+(101+100) =-(1+2+…+99+100)+(2+3+…+100+101) =-50×101+50×103=100.6.(2016·江苏连云港四校期中)一个只有有限项的等差数列,它的前5项和为34,最后5项和为146,所有项的和为234,则它的第7项为________. 答案 18解析 据题意知a 1+a 2+a 3+a 4+a 5=34, a n -4+a n -3+a n -2+a n -1+a n =146,又∵a 1+a n =a 2+a n -1=a 3+a n -2=a 4+a n -3=a 5+a n -4, ∴a 1+a n =36.又S n =12n (a 1+a n )=234,∴n =13,∴a 1+a 13=2a 7=36, ∴a 7=18.7.(2016·苏州模拟)已知数列{a n }的通项公式为a n =1n +n +1,若前n 项和为10,则项数n为________. 答案 120 解析 ∵a n =1n +n +1=n +1-n ,∴S n =a 1+a 2+…+a n=(2-1)+(3-2)+…+(n +1-n ) =n +1-1.令n +1-1=10,得n =120.8.(2016·泰州模拟)设数列{a n }满足a 1=1,(1-a n +1)(1+a n )=1(n ∈N *),则∑100k =1a k a k +1的值为________.答案100101解析 因为(1-a n +1)(1+a n )=1,所以a n -a n +1-a n a n +1=0,从而1a n +1-1a n =1,即数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是以1为首项,1为公差的等差数列,所以1a n =1+n -1=n ,所以a n =1n ,故a n +1a n =1(n +1)n =1n -1n +1,因此∑100k =1a k a k+1=(1-12)+(12-13)+…+(1100-1101)=1-1101=100101. 9.(2016·苏北四市期末)若公比不为1的等比数列{a n }满足log 2(a 1·a 2·…·a 13)=13,等差数列{b n }满足b 7=a 7,则b 1+b 2+…+b 13的值为________. 答案 26解析 因为等比数列{a n }满足log 2(a 1·a 2·…·a 13)=13,所以a 1·a 2·…·a 13=213,(a 7)13=213,a 7=2,所以等差数列{b n }中,b 7=a 7=2,b 1+b 2+…+b 13=13b 7=13×2=26.*10.已知正项数列{a n }的前n 项和为S n ,∀n ∈N *,2S n =a 2n +a n .令b n =1a n a n +1+a n +1a n,设{b n}的前n项和为T n,则在T1,T2,T3,…,T100中有理数的个数为________. 答案9解析∵2S n=a2n+a n,①∴2S n+1=a2n+1+a n+1,②②-①,得2a n+1=a2n+1+a n+1-a2n-a n,a2n+1-a2n-a n+1-a n=0,(a n+1+a n)(a n+1-a n-1)=0.又∵{a n}为正项数列,∴a n+1-a n-1=0,即a n+1-a n=1.在2S n=a2n+a n中,令n=1,可得a1=1.∴数列{a n}是以1为首项,1为公差的等差数列.∴a n=n,∴b n=1n n+1+(n+1)n=(n+1)n-n n+1[n n+1+(n+1)n][(n+1)n-n n+1]=(n+1)n-n n+1n(n+1)=1n-1n+1,∴T n=1-1n+1,∴T1,T2,T3,…,T100中有理数的个数为9.11.(2016·南京、盐城一模) 设S n是等比数列{a n}的前n项和,a n>0,若S6-2S3=5,则S9-S6的最小值为______.答案20解析 方法一 当q =1时,S 6-2S 3=0,不合题意,所以q ≠1,从而由S 6-2S 3=5得a 1(1-q 6)1-q -2a 1(1-q 3)1-q =5,从而得a 11-q =5-q 6+2q 3-1=5-(q 3-1)2<0, 故1-q <0,即q >1,故S 9-S 6=a 1(1-q 9)1-q -a 1(1-q 6)1-q =5-q 6+2q 3-1×(q 6-q 9)=5q 6q 3-1,令q 3-1=t >0,则S 9-S 6=5(t +1)2t =5(t +1t +2)≥20,当且仅当t =1,即q 3=2时等号成立.方法二 因为S 6=S 3(1+q 3),所以由S 6-2S 3=5得S 3=5q 3-1>0,从而q >1,故S 9-S 6=S 3(q 6+q 3+1)-S 3(q 3+1)=S 3q 6=5q 6q 3-1,以下同方法一.12.数列{a n }满足a n =2a n -1+2n +1(n ∈N ,n ≥2),a 3=27. (1)求a 1,a 2的值;(2)是否存在一个实数t ,使得b n =12n (a n +t )(n ∈N *),且数列{b n }为等差数列?若存在,求出实数t ;若不存在,请说明理由; (3)求数列{a n }的前n 项和S n .解 (1)由a 3=27,得27=2a 2+23+1,∴a 2=9. ∵9=2a 1+22+1,∴a 1=2.(2)假设存在实数t ,使得{b n }为等差数列,则2b n =b n -1+b n +1. ∴2×12n (a n +t )=12n -1(a n -1+t )+12n +1(a n +1+t ),∴4a n =4a n -1+a n +1+t ,∴4a n =4×a n -2n -12+2a n +2n +1+1+t ,∴t =1,即存在实数t =1,使得{b n }为等差数列. (3)由(1),(2)得b 1=32,b 2=52,∴b n =n +12,∴a n =(n +12)·2n -1=(2n +1)2n -1-1.S n =(3×20-1)+(5×21-1)+(7×22-1)+…+[(2n +1)×2n -1-1]=3+5×2+7×22+…+(2n +1)×2n -1-n ,① ∴2S n =3×2+5×22+7×23+…+(2n +1)×2n -2n,②由①-②得-S n =3+2×2+2×22+2×23+…+2×2n -1-(2n +1)×2n +n=1+2×1-2n1-2-(2n +1)×2n +n =(1-2n )×2n +n -1.∴S n =(2n -1)×2n -n +1.13.(2016·天津)已知{a n }是等比数列,前n 项和为S n (n ∈N *),且1a 1-1a 2=2a 3,S 6=63.(1)求{a n }的通项公式;(2)若对任意的n ∈N *,b n 是log 2a n 和log 2a n +1的等差中项,求数列{(-1)n b 2n }的前2n 项和. 解 (1)设数列{a n }的公比为q . 由已知,有1a 1-1a 1q =2a 1q 2,解得q =2或q =-1.又由S 6=a 1·1-q 61-q =63,知q ≠-1,所以a 1·1-261-2=63,得a 1=1.所以a n =2n -1.(2)由题意,得b n =12(log 2a n +log 2a n +1)=12(log 22n -1+log 22n )=n -12, 即{b n }是首项为12,公差为1的等差数列.设数列{(-1)n b 2n }的前n 项和为T n ,则T 2n =(-b 21+b 22)+(-b 23+b 24)+…+(-b 22n -1+b 22n )=b 1+b 2+b 3+b 4+…+b 2n -1+b 2n =2n (b 1+b 2n )2=2n 2. *14.若数列{a n }的前n 项和为S n ,点(a n ,S n )在y =16-13x 的图象上(n ∈N *).(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若c 1=0,且对任意正整数n 都有c n +1-c n =12log .n a 求证:对任意正整数n ≥2,总有13≤1c 2+1c 3+1c 4+…+1c n <34. (1)解 ∵S n =16-13a n ,∴当n ≥2时,a n =S n -S n -1=13a n -1-13a n ,∴a n =14a n -1.又∵S 1=a 1=16-13a 1,∴a 1=18,∴a n =18⎝⎛⎭⎫14n -1=⎝⎛⎭⎫122n +1.(2)证明 由c n +1-c n =12log 21,n a n =+得当n ≥2时,c n =c 1+(c 2-c 1)+(c 3-c 2)+…+(c n -c n -1)=0+3+5+…+(2n -1)=n 2-1=(n +1)(n -1),1c n =1(n +1)(n -1)=12(1n -1-1n +1), ∴1c 2+1c 3+1c 4+…+1c n=12×⎣⎡ ⎝⎛⎭⎫1-13+⎝⎛⎭⎫12-14+⎝⎛⎭⎫13-15+…+ ⎦⎤⎝⎛⎭⎫1n -1-1n +1 =12⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫1+12-⎝⎛⎭⎫1n +1n +1 =34-12⎝⎛⎭⎫1n +1n +1<34. 又∵1c 2+1c 3+1c 4+…+1c n ≥1c 2=13, ∴原式得证.15.(2016·江苏镇江丹徒中学调研)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. 解 (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×(-12)n -1=(-1)n -1·32n .(2)由(1)得S n =1-(-12)n =⎩⎨⎧ 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. 综上,对于n ∈N *,总有-712≤S n -1S n ≤56. 所以数列{T n }的最大项的值为56,最小项的值为-712.。
高考数学一轮复习讲义 第6章 第1节 数列的概念与简单表示
第六章数列第一节数列的概念与简单表示1.了解数列的概念和几种简单的表示方法(列表、图象、通项公式).2.了解数列是自变量为正整数的一类特殊函数.[基本知识]1.数列的定义按照一定顺序排列的一列数称为数列.数列中的每一个数叫做这个数列的项,数列中的每一项都和它的序号有关,排在第一位的数称为这个数列的第1项(通常也叫做首项).2.数列的通项公式如果数列{a n}的第n项与序号n之间的关系可以用一个式子来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.3.数列的递推公式如果已知数列{a n}的第1项(或前几项),且任何一项a n与它的前一项a n-1(或前几项)间的关系可以用一个式子来表示,即a n=f(a n-1)(或a n=f(a n-1,a n-2)等),那么这个式子叫做数列{a n}的递推公式.4.S n与a n的关系已知数列{a n}的前n项和为S n,则a n=⎩⎨⎧S1n=1S n-S n-1n≥2这个关系式对任意数列均成立.[基本能力]一、判断题(对的打“√”,错的打“×”)(1)所有数列的第n项都能使用公式表达.()(2)根据数列的前几项归纳出数列的通项公式可能不止一个.()(3)若已知数列{a n}的递推公式为a n+1=12a n-1,且a2=1,则可以写出数列{a n}的任何一项.()(4)如果数列{a n}的前n项和为S n,则对∀n∈N*,都有a n+1=S n+1-S n.()答案:(1)×(2)√(3)√(4)×二、填空题1.数列{a n}中,a1=2,且a n+1=12a n-1,则a5的值为________.解析:由a1=2,a n+1=1 2a n-1,得a2=12a1-1=1-1=0,a3=12a2-1=0-1=-1,a4=12a3-1=-12-1=-32,a5=12a4-1=-34-1=-74.答案:-742.数列{a n}定义如下:a1=1,当n≥2时,a n=⎩⎪⎨⎪⎧1+a2nn为偶数1a n-1n为奇数若a n=14,则n的值为________.解析:困为a1=1,所以a2=1+a1=2,a3=1a2=12,a4=1+a2=3,a5=1a4=13,a6=1+a3=32,a7=1a6=23,a8=1+a4=4,a9=1a8=14,所以n=9.答案:93.数列{a n}的通项公式a n=1n+n+1,则10-3是此数列的第________项.解析:a n=1n+1+n=n+1-n(n+1+n)(n+1-n)=n+1-n,∵10-3=10-9,∴10-3是该数列的第9项.答案:94.已知S n是数列{a n}的前n项和,且S n=n2+1,则数列{a n}的通项公式是____________.答案:a n=⎩⎪⎨⎪⎧2n=12n-1n≥2[全析考法]考法一利用a n与S n的关系求通项数列{a n}的前n 项和S n与通项a n的关系为a n=⎩⎨⎧S 1n =1S n-Sn -1n ≥2通过纽带:a n =S n -S n -1(n ≥2),根据题目已知条件,消掉a n 或S n ,再利用特殊形式(累乘或累加)或通过构造成等差数列或者等比数列求解.[例1] (1)(2019·化州模拟)已知S n 为数列{a n }的前n 项和,且log 2(S n +1)=n +1,则数列{a n }的通项公式为____________.(2)(2019·广州测试)已知数列{a n }的各项均为正数,S n 为其前n 项和,且对任意n ∈N *,均有a n ,S n ,a 2n 成等差数列,则a n =____________.[解析] (1)由log 2(S n +1)=n +1,得S n +1=2n +1,当n =1时,a 1=S 1=3;当n ≥2时,a n =S n -S n -1=2n ,所以数列{a n}的通项公式为a n=⎩⎪⎨⎪⎧3n =12nn ≥2.(2)∵a n ,S n ,a 2n 成等差数列,∴2S n =a n +a 2n .当n =1时,2S 1=2a 1=a 1+a 21. 又a 1>0,∴a 1=1.当n ≥2时,2a n =2(S n -S n -1)=a n +a 2n -a n -1-a 2n -1, ∴(a 2n -a 2n -1)-(a n +a n -1)=0.∴(a n +a n -1)(a n -a n -1)-(a n +a n -1)=0, ∴(a n +a n -1)(a n -a n -1-1)=0, ∵a n +a n -1>0,∴a n -a n -1=1,∴{a n }是以1为首项,1为公差的等差数列, ∴a n =n (n ∈N *).[答案](1)a n=⎩⎪⎨⎪⎧3n =12nn ≥2(2)n[方法技巧]已知S n 求a n 的3个步骤(1)先利用a 1=S 1求出a 1;(2)用n -1替换S n 中的n 得到一个新的关系,利用a n =S n -S n -1(n ≥2)便可求出当n ≥2时a n 的表达式;(3)对n =1时的结果进行检验,看是否符合n ≥2时a n 的表达式,如果符合,则可以把数列的通项公式合写;如果不符合,则应该分n =1与n ≥2两段来写.考法二 利用递推关系求通项[例2] (1)在数列{a n }中,a 1=2,a n +1=a n +3n +2,求数列{a n }的通项公式. (2)在数列{a n }中,a 1=1,a n =n -1n a n -1(n ≥2),求数列{a n }的通项公式. (3)在数列{a n }中a 1=1,a n +1=3a n +2,求数列{a n }的通项公式. (4)已知数列{a n }中,a 1=1,a n +1=2a na n +2,求数列{a n }的通项公式. [解] (1)因为a n +1-a n =3n +2, 所以a n -a n -1=3n -1(n ≥2),所以a n =(a n -a n -1)+(a n -1-a n -2)+…+(a 2-a 1)+a 1=n (3n +1)2(n ≥2).当n =1时,a 1=2=12×(3×1+1),符合上式,所以a n =32n 2+n 2.(2)因为a n =n -1n a n -1(n ≥2), 所以a n -1=n -2n -1a n -2,…,a 2=12a 1.由累乘法可得a n =a 1·12·23·…·n -1n =a 1n =1n (n ≥2).又a 1=1符合上式,∴a n =1n .(3)因为a n +1=3a n +2,所以a n +1+1=3(a n +1),所以a n +1+1a n +1=3,所以数列{a n +1}为等比数列,公比q =3,又a 1+1=2,所以a n +1=2·3n -1,所以a n =2·3n -1-1.(4)∵a n +1=2a na n +2,a 1=1,∴a n ≠0, ∴1a n +1=1a n +12,即1a n +1-1a n=12,又a 1=1,则1a 1=1,∴⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是以1为首项,12为公差的等差数列.∴1a n =1a 1+(n -1)×12=n 2+12,∴a n =2n +1(n ∈N *). [方法技巧] 典型的递推数列及处理方法递推式方法示例1.[考法一]已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 1=1,S n =(n +1)a n2,则a 2 019=( )A .2 018B .2 019C .4 036D .4 038解析:选B 由题意知n ≥2时,a n =S n -S n -1=(n +1)a n 2-na n -12,化为a n n =a n -1n -1, ∴a n n =a n -1n -1=…=a 11=1,∴a n =n .则a 2 019=2 019.故选B.2.[考法一]已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,S n =2a n +1,则S n =( ) A .2n -1 B .⎝⎛⎭⎫32n -1C.⎝⎛⎭⎫23n -1D .⎝⎛⎭⎫12n -1解析:选B S n =2a n +1=2S n +1-2S n ⇒3S n =2S n +1⇒S n +1S n=32,故数列{S n }为等比数列,公比是32,又S 1=1,所以S n =1×⎝⎛⎭⎫32n -1=⎝⎛⎭⎫32n -1.故选B. 3.[考法二]已知在数列{a n }中,a n +1=nn +2a n(n ∈N *),且a 1=4,则数列{a n }的通项公式a n =____________.解析:由a n +1=n n +2a n ,得a n +1a n =n n +2,故a 2a 1=13,a 3a 2=24,…,a n a n -1=n -1n +1(n ≥2),以上式子累乘得,a n a 1=13·24·…·n -3n -1·n -2n ·n -1n +1=2n (n +1).因为a 1=4,所以a n =8n (n +1)(n ≥2).因为a 1=4满足上式,所以a n =8n (n +1).答案:8n (n +1)4.[考法二]已知数列{a n }满足a 1=2,a n -a n -1=n (n ≥2,n ∈N *),则a n =____________. 解析:由题意可知,a 2-a 1=2,a 3-a 2=3,…,a n -a n -1=n (n ≥2),以上式子累加得,a n -a 1=2+3+…+n .因为a 1=2,所以a n =2+(2+3+…+n )=2+(n -1)(2+n )2=n 2+n +22(n ≥2).因为a 1=2满足上式, 所以a n =n 2+n +22.答案:n 2+n +22突破点二 数列的性质[基本知识]数列的分类 分类标准 类型 满足条件 按项数分类有穷数列 项数有限 无穷数列 项数无限按项与项间的大小关系分类递增数列a n +1>a n 其中n ∈N *递减数列 a n +1<a n 常数列 a n +1=a n按其他标准分类有界数列存在正数M ,使|a n |≤M摆动数列从第二项起,有些项大于它的前一项,有些项小于它的前一项1.已知数列{a n }的通项公式是a n =2n3n +1,那么这个数列是________(填递增或递减).答案:递增2.设a n =-3n 2+15n -18,则数列{a n }中的最大项的值是________. 答案:03.已知数列{a n }的通项公式为a n =(n +2)⎝⎛⎭⎫78n,则当a n 取得最大值时,n 等于________. 答案:5或6[全析考法]考法一 数列的单调性[例1] 已知数列{a n }的通项公式为a n =n ⎝⎛⎭⎫23n ,则数列{a n }中的最大项为( )A.89 B .23C.6481D .125243[解析] 法一:(作差比较法)a n +1-a n =(n +1)⎝⎛⎭⎫23n +1-n ⎝⎛⎭⎫23n =2-n 3·⎝⎛⎭⎫23n , 当n <2时,a n +1-a n >0,即a n +1>a n ; 当n =2时,a n +1-a n =0,即a n +1=a n ; 当n >2时,a n +1-a n <0,即a n +1<a n . 所以a 1<a 2=a 3,a 3>a 4>a 5>…>a n ,所以数列{a n }中的最大项为a 2或a 3,且a 2=a 3=2×⎝⎛⎭⎫232=89.故选A. 法二:(作商比较法)a n +1a n =(n +1)⎝⎛⎭⎫23n +1n ⎝⎛⎭⎫23n =23⎝⎛⎭⎫1+1n , 令a n +1a n >1,解得n <2;令a n +1a n =1,解得n =2;令a n +1a n <1,解得n >2.又a n >0,故a 1<a 2=a 3,a 3>a 4>a 5>…>a n ,所以数列{a n }中的最大项为a 2或a 3,且a 2=a 3=2×⎝⎛⎭⎫232=89.故选A. [答案] A [方法技巧]求数列最大项或最小项的方法(1)将数列视为函数f (x )当x ∈N *时所对应的一列函数值,根据f (x )的类型作出相应的函数图象,或利用求函数最值的方法,求出f (x )的最值,进而求出数列的最大(小)项.(2)通过通项公式a n 研究数列的单调性,利用⎩⎨⎧a n ≥a n -1a n ≥a n +1(n ≥2)确定最大项,利用⎩⎨⎧a n ≤a n -1a n ≤a n +1(n ≥2)确定最小项. (3)比较法:①若有a n +1-a n =f (n +1)-f (n )>0( 或a n >0时,a n +1a n>1 ),则a n +1>a n ,即数列{a n }是递增数列,所以数列{a n }的最小项为a 1=f (1);②若有a n +1-a n =f (n +1)-f (n )<0( 或a n >0时,a n +1a n<1 ),则a n +1<a n ,即数列{a n }是递减数列,所以数列{a n }的最大项为a 1=f (1).考法二 数列的周期性数列的周期性与函数的周期性相类似.求解数列的周期问题时,通常是求出数列的前几项观察规律.确定出数列的一个周期,然后再解决相应的问题.[例2] (2019·广西南宁二中、柳州高中联考)已知数列2 008,2 009,1,-2 008,…,若这个数列从第二项起,每一项都等于它的前后两项之和,则这个数列的前 2 018项之和S 2 018=________.[解析] 由题意可知a n +1=a n +a n +2,a 1=2 008,a 2=2 009,a 3=1,a 4=-2 008,∴a 5=-2 009,a 6=-1,a 7=2 008,a 8=2 009,…,∴a n +6=a n ,即数列{a n }是以6为周期的数列,又a 1+a 2+a 3+a 4+a 5+a 6=0,∴S 2 018=336(a 1+a 2+a 3+a 4+a 5+a 6)+(a 1+a 2)= 4 017.[答案] 4 017 [方法技巧]周期数列的常见形式与解题方法(1)周期数列的常见形式①利用三角函数的周期性,即所给递推关系中含有三角函数; ②相邻多项之间的递推关系,如后一项是前两项的差;③相邻两项的递推关系,等式中一侧含有分式,又较难变形构造出特殊数列. (2)解决此类题目的一般方法根据给出的关系式求出数列的若干项,通过观察归纳出数列的周期,进而求有关项的值或者前n 项的和.[集训冲关]1.[考法二]若数列{a n }中,a 1=2,a 2=3,a n +1=a n -a n -1(n ≥2),则a 2 019=( ) A .1 B .-2 C .3D .-3解析:选A 因为a n =a n -1-a n -2(n ≥3),所以a n +1=a n -a n -1=(a n -1-a n -2)-a n -1=-a n-2,所以a n +3=-a n ,所以a n +6=-a n +3=a n ,所以{a n }是以6为周期的周期数列.因为2 019=336×6+3,所以a 2 019=a 3=a 2-a 1=3-2=1.故选A.2.[考法一]已知数列{a n }满足a n =n +13n -16(n ∈N *),则数列{a n }的最小项是第________项.解析:因为a n =n +13n -16,所以数列{a n }的最小项必为a n <0,即n +13n -16<0,3n -16<0,从而n <163.又n ∈N *,所以当n =5时,a n 的值最小. 答案:5[课时跟踪检测][A 级 基础题——基稳才能楼高]1.在数列{a n }中,a 1=1,a n +1=2a n +1(n ∈N *),则a 4的值为( ) A .31 B .30 C .15D .63解析:选C 由题意,得a 2=2a 1+1=3,a 3=2a 2+1=7,a 4=2a 3+1=15,故选C. 2.已知数列{a n }满足a n +1=11-a n,若a 1=12,则a 2 019=( )A .-1B .12C .1D .2解析:选A 由a 1=12,a n +1=11-a n ,得a 2=11-a 1=2,a 3=11-a 2=-1,a 4=11-a 3=12,a 5=11-a 4=2,…,于是可知数列{a n }是以3为周期的周期数列,因此a 2 018=a 3×672+3=a 3=-1. 3.数列-1,4,-9,16,-25,…的一个通项公式为( ) A .a n =n 2 B .a n =(-1)n ·n 2 C .a n =(-1)n +1·n 2D .a n =(-1)n ·(n +1)2解析:选B 易知数列-1,4,-9,16,-25,…的一个通项公式为a n =(-1)n ·n 2,故选B. 4.在各项均为正数的数列{a n }中,对任意m ,n ∈N *,都有a m +n =a m ·a n .若a 6=64,则a 9等于( )A .256B .510C .512D .1 024解析:选C 在各项均为正数的数列{a n }中,对任意m ,n ∈N *,都有a m +n =a m ·a n .所以a 6=a 3·a 3=64,a 3=8.所以a 9=a 6·a 3=64×8=512.5.设数列{a n }的通项公式为a n =n 2-bn ,若数列{a n }是单调递增数列,则实数b 的取值范围为( )A .(-∞,-1]B .(-∞,2]C .(-∞,3)D .⎝ ⎛⎦⎥⎥⎤-∞92 解析:选C 因为数列{a n }是单调递增数列, 所以a n +1-a n =2n +1-b >0(n ∈N *), 所以b <2n +1(n ∈N *), 所以b <(2n +1)min =3,即b <3.[B 级 保分题——准做快做达标]1.(2019·福建四校联考)若数列的前4项分别是12,-13,14,-15,则此数列的一个通项公式为( )A.(-1)n +1n +1B .(-1)n n +1C.(-1)n nD .(-1)n -1n解析:选A 由于数列的前4项分别是12,-13,14,-15,可得奇数项为正数,偶数项为负数,第n项的绝对值等于⎪⎪⎪⎪1n +1,故此数列的一个通项公式为(-1)n +1n +1.故选A.2.(2019·沈阳模拟)已知数列{a n }中a 1=1,a n =n (a n +1-a n )(n ∈N *),则a n =( ) A .2n -1 B .⎝⎛⎭⎫n +1n n -1C .nD .n 2解析:选C 由a n =n (a n +1-a n ),得(n +1)a n =na n +1,即a n +1n +1=a n n ,∴⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n n 为常数列,即a n n =a 11=1,故a n =n .故选C.3.(2019·北京西城区模拟)已知数列{a n }的前n 项和S n =2-2n +1,则a 3=( ) A .-1 B .-2 C .-4D .-8解析:选D ∵数列{a n }的前n 项和S n =2-2n +1,∴a 3=S 3-S 2=(2-24)-(2-23)=-8.故选D.4.(2019·桂林四地六校联考)数列1,2,2,3,3,3,4,4,4,4,…的第100项是( ) A .10 B .12 C .13D .14解析:选D 1+2+3+…+n =12n (n +1),由12n (n +1)≤100,得n 的最大值为13,易知最后一个13是已知数列的第91项,又已知数列中14共有14项,所以第100项应为14.故选D.5.(2019·兖州质检)已知数列{a n}满足a n=⎩⎨⎧a n-2n <4(6-a )n -an ≥4若对任意的n ∈N *都有a n <a n+1成立,则实数a 的取值范围为( ) A .(1,4) B .(2,5) C .(1,6)D .(4,6)解析:选A 因为对任意的n ∈N *都有a n <a n +1成立,所以数列{a n }是递增数列,因此⎩⎪⎨⎪⎧ 1<a 6-a >0a <(6-a )×4-a 解得1<a <4,故选A.6.(2019·湖北八校联考)已知数列{a n }满足a n =5n -1(n ∈N *),将数列{a n }中的整数项按原来的顺序组成新数列{b n },则b 2 019的末位数字为( )A .8B .2C .3D .7 解析:选D 由a n =5n -1(n ∈N *),可得此数列为4,9,14,19,24,29,34,39,44,49,54,59,64,…,{a n }中的整数项为4,9,49,64,144,169,…,∴数列{b n }的各项依次为2,3,7,8,12,13,17,18,…,末位数字分别是2,3,7,8,2,3,7,8,….∵2 019=4×504+3,故b 2 019的末位数字为7.故选D.7.(2018·长沙调研)已知数列{a n },则“a n +1>a n -1”是“数列{a n }为递增数列”的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件解析:选B 由题意,若“数列{a n }为递增数列”,则a n +1>a n >a n -1,但a n +1>a n -1不能推出a n +1>a n ,如a n =1,a n +1=1,{a n }为常数列,则不能推出“数列{a n }为递增数列”,所以“a n +1>a n -1”是“数列{a n }为递增数列”的必要不充分条件.故选B.8.(2019·长春模拟)设数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 1=1,{S n +na n }为常数列,则a n 等于( )A.13n -1 B .2n (n +1) C.6(n +1)(n +2) D .5-2n 3 解析:选B 由题意知,S n +na n =2,当n ≥2时,(n +1)a n =(n -1)a n -1,从而a 2a 1·a 3a 2·a 4a 3·…·a n a n -1=13·24·…·n -1n +1,有a n =2n (n +1),当n =1时上式成立,所以a n =2n (n +1). 9.(2019·兰州诊断)已知数列{a n },{b n },若b 1=0,a n =1n (n +1),当n ≥2时,有b n =b n -1+a n -1,则b 501=________.解析:由b n =b n -1+a n -1得b n -b n -1=a n -1,所以b 2-b 1=a 1,b 3-b 2=a 2,…,b n -b n -1=a n -1,所以b 2-b 1+b 3-b 2+…+b n -b n -1=a 1+a 2+…+a n -1=11×2+12×3+…+1(n -1)×n ,即b n -b 1=a 1+a 2+…+a n -1=11×2+12×3+…+1(n -1)×n =11-12+12-13+…+1n -1-1n =1-1n=n -1n ,又b 1=0,所以b n =n -1n ,所以b 501=500501. 答案:50050110.(2019·河南八市重点高中测评)已知数列{a n }满足a n ≠0,2a n (1-a n +1)-2a n +1(1-a n )=a n -a n +1+a n ·a n +1,且a 1=13,则数列{a n }的通项公式a n =________. 解析:∵a n ≠0,2a n (1-a n +1)-2a n +1(1-a n )=a n -a n +1+a n ·a n +1,∴两边同除以a n ·a n +1,得2(1-a n +1)a n +1-2(1-a n )a n=1a n +1-1a n +1,整理,得1a n +1-1a n =1,即⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是以3为首项,1为公差的等差数列,∴1a n =3+(n -1)×1=n +2,即a n =1n +2. 答案:1n +211.(2019·宝鸡质检)若数列{a n }是正项数列,且a 1+a 2+a 3+…+a n =n 2+n ,则a 1+a 22+…+a n n =________. 解析:由题意得当n ≥2时,a n =n 2+n -(n -1)2-(n -1)=2n ,∴a n =4n 2.又n =1,a 1=2,∴a 1=4,∴a n n =4n ,∴a 1+a 22+…+a n n =12n (4+4n )=2n 2+2n . 答案:2n 2+2n12.(2019·深圳期中)在数列{a n }中,a 1=1,a 1+a 222+a 332+…+a n n2=a n (n ∈N *),则数列{a n }的通项公式a n =________.解析:由a 1+a 222+a 332+…+a n n 2=a n (n ∈N *)知,当n ≥2时,a 1+a 222+a 332+…+a n -1(n -1)2= a n -1,∴a n n 2=a n -a n -1,即n +1n a n =n n -1a n -1,∴n +1n a n =…=2a 1=2,∴a n =2n n +1. 答案:2n n +113.(2019·衡阳四校联考)已知数列{a n }满足a 1=3,a n +1=4a n +3.(1)写出该数列的前4项,并归纳出数列{a n }的通项公式;(2)证明:a n +1+1a n +1=4. 解:(1)a 1=3,a 2=15,a 3=63,a 4=255.因为a 1=41-1,a 2=42-1,a 3=43-1,a 4=44-1,…,所以归纳得a n =4n -1.(2)证明:因为a n +1=4a n +3,所以a n +1+1a n +1=4a n +3+1a n +1=4(a n +1)a n +1=4. 14.已知数列{a n }的通项公式是a n =n 2+kn +4.(1)若k =-5,则数列中有多少项是负数?n 为何值时,a n 有最小值?并求出最小值;(2)对于n ∈N *,都有a n +1>a n ,求实数k 的取值范围.解:(1)由n 2-5n +4<0,解得1<n <4.因为n ∈N *,所以n =2,3,所以数列中有两项是负数,即为a 2,a 3.因为a n =n 2-5n +4=⎝⎛⎭⎫n -522-94, 由二次函数性质,得当n =2或n =3时,a n 有最小值,其最小值为a 2=a 3=-2.(2)由a n +1>a n ,知该数列是一个递增数列,又因为通项公式a n =n 2+kn +4,可以看作是关于n 的二次函数,考虑到n ∈N *,所以-k 2<32,解得k >-3. 所以实数k 的取值范围为(-3,+∞).15.(2019·武汉调研)已知数列{a n }的前n 项和S n =n 2+1,数列{b n }中,b n =2a n +1,且其前n 项和为T n ,设c n =T 2n +1-T n .(1)求数列{b n }的通项公式;(2)判断数列{c n }的增减性.解:(1)∵a 1=S 1=2,a n =S n -S n -1=2n -1(n ≥2),∴b n =⎩⎪⎨⎪⎧ 23(n =1)1n (n ≥2).(2)由题意得c n =b n +1+b n +2+…+b 2n +1=1n +1+1n +2+…+12n +1, ∴c n +1-c n =12n +2+12n +3-1n +1=12n +3-12n +2=-1(2n +3)(2n +2)<0, ∴c n +1<c n ,∴数列{c n }为递减数列.。
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第1节数列的概念及简单表示法最新考纲 1.了解数列的概念和几种简单的表示方法(列表、图象、通项公式);2.了解数列是自变量为正整数的一类特殊函数.知识梳理1.数列的定义按照一定顺序排列着的一列数称为数列,数列中的每一个数叫做这个数列的项.2.数列的分类分类标准类型满足条件项数有穷数列项数有限无穷数列项数无限项与项间的大小关系递增数列a n+1>a n其中n∈N*递减数列a n+1<a n常数列a n+1=a n摆动数列从第二项起,有些项大于它的前一项,有些项小于它的前一项的数列3.数列的表示法数列有三种表示法,它们分别是列表法、图象法和解析法.4.数列的通项公式(1)通项公式:如果数列{a n}的第n项a n与序号n之间的关系可以用一个式子a n=f(n)来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.(2)递推公式:如果已知数列{a n}的第1项(或前几项),且从第二项(或某一项)开始的任一项a n与它的前一项a n-1(或前几项)间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的递推公式.[微点提醒]1.若数列{a n }的前n 项和为S n ,通项公式为a n ,则a n =⎩⎨⎧S 1,n =1,S n -S n -1,n ≥2.2.数列是按一定“次序”排列的一列数,一个数列不仅与构成它的“数”有关,而且还与这些“数”的排列顺序有关.3.易混项与项数的概念,数列的项是指数列中某一确定的数,而项数是指数列的项对应的位置序号.基 础 自 测1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”)(1)相同的一组数按不同顺序排列时都表示同一个数列.( ) (2)1,1,1,1,…,不能构成一个数列.( )(3)任何一个数列不是递增数列,就是递减数列.( )(4)如果数列{a n }的前n 项和为S n ,则对任意n ∈N *,都有a n +1=S n +1-S n .( ) 解析 (1)数列:1,2,3和数列:3,2,1是不同的数列. (2)数列中的数是可以重复的,可以构成数列. (3)数列可以是常数列或摆动数列. 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√2.(必修5P33A4改编)在数列{a n }中,a 1=1,a n =1+(-1)na n -1(n ≥2),则a 5等于( )A.32B.53C.85D.23解析 a 2=1+(-1)2a 1=2,a 3=1+(-1)3a 2=12, a 4=1+(-1)4a 3=3,a 5=1+(-1)5a 4=23. 答案 D3.(必修5P33A5改编)根据下面的图形及相应的点数,写出点数构成的数列的一个通项公式a n =________.解析 由a 1=1=5×1-4,a 2=6=5×2-4,a 3=11=5×3-4,…,归纳a n =5n -4. 答案 5n -44.(2019·衡水中学摸底)已知数列{a n }中,a 1=1,a n +1=2a n +1(n ∈N *),S n 为其前n 项和,则S 5的值为( ) A.57B.61C.62D.63解析 由条件可得a 2=2a 1+1=3,a 3=2a 2+1=7,a 4=2a 3+1=15,a 5=2a 4+1=31,所以S 5=a 1+a 2+a 3+a 4+a 5=1+3+7+15+31=57. 答案 A5.(2019·北京朝阳区月考)数列0,1,0,-1,0,1,0,-1,…的一个通项公式a n 等于( ) A.(-1)n +12B.cos n π2C.cos n +12πD.cos n +22π解析 令n =1,2,3,…,逐一验证四个选项,易得D 正确. 答案 D6.(2019·郑州一模)设数列{a n }的前n 项和为S n ,且S n =a 1(4n -1)3,若a 4=32,则a 1=________.解析 ∵S n =a 1(4n -1)3,a 4=32,则a 4=S 4-S 3=32.∴255a 13-63a 13=32,∴a 1=12.答案 12考点一 由数列的前几项求数列的通项【例1】 (1)已知数列的前4项为2,0,2,0,则依此归纳该数列的通项不可能是( ) A.a n =(-1)n -1+1B.a n =⎩⎨⎧2,n 为奇数,0,n 为偶数C.a n =2sin n π2D.a n =cos(n -1)π+1(2)已知数列{a n }为12,14,-58,1316,-2932,6164,…,则数列{a n }的一个通项公式是________. 解析 (1)对n =1,2,3,4进行验证,a n =2sin n π2不合题意.(2)各项的分母分别为21,22,23,24,…,易看出从第2项起,每一项的分子都比分母少3,且第1项可变为-2-32,故原数列可变为-21-321,22-322,-23-323,24-324,…,故其通项公式可以为a n =(-1)n·2n -32n .答案 (1)C (2)a n =(-1)n·2n -32n规律方法 由前几项归纳数列通项的常用方法及具体策略(1)常用方法:观察(观察规律)、比较(比较已知数列)、归纳、转化(转化为特殊数列)、联想(联想常见的数列)等方法.(2)具体策略:①分式中分子、分母的特征;②相邻项的变化特征;③拆项后的特征;④各项的符号特征和绝对值特征;⑤化异为同,对于分式还可以考虑对分子、分母各个击破,或寻找分子、分母之间的关系;⑥对于符号交替出现的情况,可用(-1)k 或(-1)k +1,k ∈N *处理.【训练1】 写出下列各数列的一个通项公式: (1)-11×2,12×3,-13×4,14×5,…; (2)12,2,92,8,252,…; (3)5,55,555,5 555,….解 (1)这个数列的前4项的绝对值都等于序号与序号加1的积的倒数,且奇数项为负,偶数项为正,所以它的一个通项公式是a n =(-1)n ×1n (n +1),n ∈N *.(2)数列的各项,有的是分数,有的是整数,可将数列的各项都统一成分数再观察.即12,42,92,162,252,…,分子为项数的平方,从而可得数列的一个通项公式为a n =n 22.(3)将原数列改写为59×9,59×99,59×999,…,易知数列9,99,999,…的通项为10n -1,故所求的数列的一个通项公式为a n =59(10n -1).考点二 由a n 与S n 的关系求通项 易错警示【例2】 (1)(2019·广州质检)已知S n 为数列{a n }的前n 项和,且log 2(S n +1)=n +1,则数列{a n }的通项公式为________________.(2)(2018·全国Ⅰ卷)记S n 为数列{a n }的前n 项和.若S n =2a n +1,则S 6=________. 解析 (1)由log 2(S n +1)=n +1,得S n +1=2n +1, 当n =1时,a 1=S 1=3; 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=2n ,所以数列{a n }的通项公式为a n =⎩⎨⎧3,n =1,2n ,n ≥2.(2)由S n =2a n +1,得a 1=2a 1+1,所以a 1=-1. 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=2a n +1-(2a n -1+1), 得a n =2a n -1.∴数列{a n }是首项为-1,公比为2的等比数列. ∴S 6=a 1(1-q 6)1-q =-(1-26)1-2=-63.答案 (1)a n =⎩⎨⎧3,n =12n ,n ≥2 (2)-63规律方法 数列的通项a n 与前n 项和S n 的关系是a n =⎩⎨⎧S 1,n =1,S n -S n -1,n ≥2.①当n =1时,a 1若适合S n -S n -1,则n =1的情况可并入n ≥2时的通项a n ;②当n =1时,a 1若不适合S n -S n -1,则用分段函数的形式表示.易错警示 在利用数列的前n 项和求通项时,往往容易忽略先求出a 1,而是直接把数列的通项公式写成a n =S n -S n -1的形式,但它只适用于n ≥2的情形.例如例2第(1)题易错误求出a n =2n (n ∈N *).【训练2】 (1)已知数列{a n }的前n 项和S n =2n 2-3n ,则数列{a n }的通项公式a n =________.(2)已知数列{a n }的前n 项和S n =3n +1,则数列的通项公式a n =________. 解析 (1)a 1=S 1=2-3=-1,当n ≥2时,a n =S n -S n -1=(2n 2-3n )-[2(n -1)2-3(n -1)]=4n -5,由于a 1也适合上式,∴a n =4n -5. (2)当n =1时,a 1=S 1=3+1=4,当n ≥2时,a n =S n -S n -1=3n +1-3n -1-1=2·3n -1. 显然当n =1时,不满足上式. ∴a n =⎩⎨⎧4,n =1,2·3n -1,n ≥2.答案 (1)4n -5 (2)⎩⎨⎧4,n =1,2·3n -1,n ≥2考点三 由数列的递推关系求通项易错警示【例3】 (1)在数列{a n }中,a 1=2,a n +1=a n +ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1n ,则a n 等于( )A.2+ln nB.2+(n -1)ln nC.2+n ln nD.1+n +ln n(2)若a 1=1,na n -1=(n +1)a n (n ≥2),则数列{a n }的通项公式a n =________. (3)若a 1=1,a n +1=2a n +3,则通项公式a n =________. 解析 (1)因为a n +1-a n =ln n +1n =ln(n +1)-ln n ,所以a 2-a 1=ln 2-ln 1, a 3-a 2=ln 3-ln 2, a 4-a 3=ln 4-ln 3,a n -a n -1=ln n -ln(n -1)(n ≥2).把以上各式分别相加得a n -a 1=ln n -ln 1, 则a n =2+ln n ,且a 1=2也适合, 因此a n =2+ln n (n ∈N *). (2)由na n -1=(n +1)a n (n ≥2),得a n a n -1=nn +1(n ≥2). 所以a n =a n a n -1·a n -1a n -2·a n -2a n -3·…·a 3a 2·a 2a 1·a 1=n n +1·n -1n ·n -2n -1·…·34·23·1=2n +1,又a 1也满足上式,所以a n =2n +1.(3)由a n +1=2a n +3,得a n +1+3=2(a n +3).令b n =a n +3,则b 1=a 1+3=4,且b n +1b n =a n +1+3a n +3=2.所以{b n }是以4为首项,2为公比的等比数列. ∴b n =4·2n -1=2n +1,∴a n =2n +1-3. 答案 (1)A (2)2n +1(3)2n +1-3 规律方法 由数列的递推关系求通项公式的常用方法 (1)已知a 1,且a n -a n -1=f (n ),可用“累加法”求a n . (2)已知a 1(a 1≠0),且a na n -1=f (n ),可用“累乘法”求a n . (3)已知a 1,且a n +1=qa n +b ,则a n +1+k =q (a n +k )(其中k 可用待定系数法确定),可转化为{a n +k }为等比数列.易错警示 本例(1),(2)中常见的错误是忽视验证a 1是否适合所求式.【训练3】 (1)(2019·山东、湖北部分重点中学联考)已知数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 1=2,a n +1=a n +2n -1+1,则a n =________. (2)若a 1=1,a n +1=2n a n ,则通项公式a n =________.(3)若a 1=1,a n +1=2a n a n +2,则数列{a n }的通项公式a n =________.解析 (1)a 1=2,a n +1=a n +2n -1+1⇒a n +1-a n =2n -1+1⇒a n =(a n -a n -1)+(a n -1-a n-2)+…+(a 3-a 2)+(a 2-a 1)+a 1,则a n =2n -2+2n -3+…+2+1+n -1+a 1 =1-2n -11-2+n -1+2=2n -1+n .(2)由a n +1=2n a n ,得a na n -1=2n -1(n ≥2),所以a n =a n a n -1·a n -1a n -2·…·a 2a 1·a 1=2n -1·2n -2·…·2·1=21+2+3+…+(n -1)=2n (n -1)2.又a 1=1适合上式,故a n =2n (n -1)2. (3)因为a n +1=2a na n +2,a 1=1,所以a n ≠0,所以1a n +1=1a n +12,即1a n +1-1a n=12.又a 1=1,则1a 1=1,所以⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是以1为首项,12为公差的等差数列.所以1a n =1a 1+(n -1)×12=n 2+12.所以a n =2n +1(n ∈N *).答案 (1)2n -1+n (2)2n (n -1)2(3)2n +1考点四 数列的性质【例4】 (1)数列{a n }的通项a n =nn 2+90,则数列{a n }中的最大项是( )A.310B.19C.119D.1060(2)数列{a n }满足a n +1=⎩⎪⎨⎪⎧2a n ,0≤a n ≤12,2a n -1,12<a n <1,a 1=35,则数列的第2 019项为________.解析 (1)令f (x )=x +90x (x >0),运用基本不等式得f (x )≥290,当且仅当x =310时等号成立.因为a n =1n +90n ,所以1n +90n≤1290,由于n ∈N *,不难发现当n =9或n =10时,a n =119最大.(2)由已知可得,a 2=2×35-1=15,a 3=2×15=25,a 4=2×25=45,a 5=2×45-1=35, ∴{a n }为周期数列且T =4, ∴a 2 019=a 504×4+3=a 3=25. 答案 (1)C (2)25规律方法 1.在数学命题中,以数列为载体,常考查周期性、单调性.2.(1)研究数列的周期性,常由条件求出数列的前几项,确定周期性,进而利用周期性求值.(2)数列的单调性只需判定a n 与a n +1的大小,常用比差或比商法进行判断.【训练4】(1)已知数列{a n}满足a1=1,a n+1=a2n-2a n+1(n∈N*),则a2 020=________.(2)若a n=n2+kn+4且对于n∈N*,都有a n+1>a n成立,则实数k的取值范围是________.解析(1)∵a1=1,a n+1=a2n-2a n+1=(a n-1)2,∴a2=(a1-1)2=0,a3=(a2-1)2=1,a4=(a3-1)2=0,…,可知数列{a n}是以2为周期的数列,∴a2 020=a2=0.(2)由a n+1>a n知该数列是一个递增数列,又通项公式a n=n2+kn+4,所以(n+1)2+k(n+1)+4>n2+kn+4,即k>-1-2n.又n∈N*,所以k>-3.答案(1)0(2)(-3,+∞)[思维升华]1.数列是特殊的函数,要利用函数的观点认识数列.2.已知递推关系求通项公式的三种常见方法:(1)算出前几项,再归纳、猜想.(2)形如“a n+1=pa n+q”这种形式通常转化为a n+1+λ=p(a n+λ),由待定系数法求出λ,再化为等比数列.(3)递推公式化简整理后,若为a n+1-a n=f(n)型,则采用累加法;若为a n+1a n=f(n)型,则采用累乘法.[易错防范]1.解决数列问题应注意三点(1)在利用函数观点研究数列时,一定要注意自变量的取值是正整数.(2)数列的通项公式不一定唯一.(3)注意a n=S n-S n-1中需n≥2.2.数列{a n}中,若a n最大,则a n≥a n-1且a n≥a n+1;若a n最小,则a n≤a n-1且a n≤a n+1.基础巩固题组 (建议用时:40分钟)一、选择题1.数列1,3,6,10,15,…的一个通项公式是( ) A.a n =n 2-(n -1) B.a n =n 2-1 C.a n =n (n +1)2D.a n =n (n -1)2解析 观察数列1,3,6,10,15,…可以发现: 1=1, 3=1+2, 6=1+2+3, 10=1+2+3+4, …所以第n 项为1+2+3+4+5+…+n =n (n +1)2,所以数列1,3,6,10,15,…的通项公式为a n =n (n +1)2.答案 C2.已知数列{a n }满足:任意m ,n ∈N *,都有a n ·a m =a n +m ,且a 1=12,那么a 5=( ) A.132B.116C.14D.12解析 由题意,得a 2=a 1a 1=14,a 3=a 1·a 2=18,则a 5=a 3·a 2=132. 答案 A3.(2019·江西重点中学盟校联考)在数列{a n }中,a 1=-14,a n =1-1a n -1(n ≥2,n ∈N *),则a 2 019的值为( ) A.-14B.5C.45D.54解析 在数列{a n }中,a 1=-14,a n =1-1a n -1(n ≥2,n ∈N *),所以a 2=1-1-14=5,a 3=1-15=45,a 4=1-145=-14,所以{a n }是以3为周期的周期数列,所以a 2 019=a 673×3=a 3=45.答案 C4.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 1=2,a n +1=S n +1(n ∈N *),则S 5=( )A.31B.42C.37D.47解析 由题意,得S n +1-S n =S n +1(n ∈N *),∴S n +1+1=2(S n +1)(n ∈N *),故数列{S n +1}为等比数列,其首项为3,公比为2,则S 5+1=3×24,所以S 5=47.答案 D5.(2019·成都诊断)已知f (x )=⎩⎨⎧(2a -1)x +4(x ≤1),a x (x >1),数列{a n }(n ∈N *)满足a n =f (n ),且{a n }是递增数列,则a 的取值范围是( )A.(1,+∞)B.⎝ ⎛⎭⎪⎫12,+∞C.(1,3)D.(3,+∞)解析 因为{a n }是递增数列,所以⎩⎨⎧a >1,a 2>2a -1+4,解得a >3, 则a 的取值范围是(3,+∞).答案 D二、填空题6.在数列-1,0,19,18,…,n -2n 2,…中,0.08是它的第________项.解析 令n -2n 2=0.08,得2n 2-25n +50=0,则(2n -5)(n -10)=0,解得n =10或n =52(舍去).所以a 10=0.08.答案 107.若数列{a n }的前n 项和S n =3n 2-2n +1,则数列{a n }的通项公式a n =________. 解析 当n =1时,a 1=S 1=3×12-2×1+1=2;当n ≥2时,a n =S n -S n -1=3n 2-2n +1-[3(n -1)2-2(n -1)+1]=6n -5,显然当n =1时,不满足上式.故数列的通项公式为a n =⎩⎨⎧2,n =1,6n -5,n ≥2.答案 ⎩⎨⎧2,n =1,6n -5,n ≥28.在数列{a n }中,a 1=2,a n +1n +1=a n n +ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1n ,则a n =________. 解析 由题意得a n +1n +1-a n n =ln(n +1)-ln n ,a n n -a n -1n -1=ln n -ln(n -1)(n ≥2). ∴a 22-a 11=ln 2-ln 1,a 33-a 22=ln 3-ln 2,…,a n n -a n -1n -1=ln n -ln(n -1)(n ≥2).累加得a n n -a 11=ln n ,∴a n n =2+ln n (n ≥2),又a 1=2适合,故a n =2n +n ln n .答案 2n +n ln n三、解答题9.(2016·全国Ⅲ卷)已知各项都为正数的数列{a n }满足a 1=1,a 2n -(2a n +1-1)a n -2a n +1=0.(1)求a 2,a 3;(2)求{a n }的通项公式.解 (1)由题意得a 2=12,a 3=14.(2)由a 2n -(2a n +1-1)a n -2a n +1=0得2a n +1(a n +1)=a n (a n +1).因为{a n }的各项都为正数,所以a n +1a n=12. 故{a n }是首项为1,公比为12的等比数列,因此a n =12n -1. 10.已知S n 为正项数列{a n }的前n 项和,且满足S n =12a 2n +12a n (n ∈N *). (1)求a 1,a 2,a 3,a 4的值;(2)求数列{a n }的通项公式.解 (1)由S n =12a 2n +12a n (n ∈N *),可得 a 1=12a 21+12a 1,解得a 1=1,S 2=a 1+a 2=12a 22+12a 2,解得a 2=2,同理,a 3=3,a 4=4.(2)S n =12a 2n +a n 2,① 当n ≥2时,S n -1=12a 2n -1+12a n -1,② ①-②得(a n -a n -1-1)(a n +a n -1)=0.由于a n +a n -1≠0,所以a n -a n -1=1,又由(1)知a 1=1,故数列{a n }为首项为1,公差为1的等差数列,故a n =n .能力提升题组(建议用时:20分钟)11.(2019·晋中高考适应性调研)“中国剩余定理”又称“孙子定理”.1852年,英国来华传教士伟烈亚力将《孙子算经》中“物不知数”问题的解法传至欧洲.1874年,英国数学家马西森指出此法复合1801年由高斯得到的关于同余式解法的一般性定理,因而西方称之为“中国剩余定理”.“中国剩余定理”讲的是一个关于整除的问题,现有这样一个整除问题:将1至2 018这2 018个数中,能被3除余1且被7除余1的数按从小到大的顺序排成一列,构成数列{a n },则此数列共有( )A.98项B.97项C.96项D.95项解析 能被3除余1且被7除余1的数就只能是被21除余1的数,故a n =21n -20,由1≤a n ≤2 018得1≤n ≤97,又n ∈N *,故此数列共有97项.答案 B12.已知数列{a n }的通项公式a n =(n +2)·⎝ ⎛⎭⎪⎫67n,则数列{a n }的项取最大值时,n =________.解析 假设第n 项为最大项,则⎩⎨⎧a n ≥a n -1,a n ≥a n +1,即⎩⎪⎨⎪⎧(n +2)·⎝ ⎛⎭⎪⎫67n ≥(n +1)·⎝ ⎛⎭⎪⎫67n -1,(n +2)·⎝ ⎛⎭⎪⎫67n ≥(n +3)·⎝ ⎛⎭⎪⎫67n +1,解得⎩⎨⎧n ≤5,n ≥4,即4≤n ≤5, 又n ∈N *,所以n =4或n =5, 故数列{a n }中a 4与a 5均为最大项,且a 4=a 5=6574. 答案 4或513.(2019·菏泽模拟)已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足S n =(-1)n ·a n -12n ,记b n=8a 2·2n -1,若对任意的n ∈N *,总有λb n -1>0成立,则实数λ的取值范围为________.解析 令n =1,得a 1=-14;令n =3,可得a 2+2a 3=18;令n =4,可得a 2+a 3=316,故a 2=14,即b n =8a 2·2n -1=2n . 由λb n -1>0对任意的n ∈N *恒成立,得λ>⎝ ⎛⎭⎪⎫12n对任意的n ∈N *恒成立, 又⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ≤12, 所以实数λ的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,+∞. 答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,+∞ 14.已知数列{a n }中,a n =1+1a +2(n -1)(n ∈N *,a ∈R 且a ≠0). (1)若a =-7,求数列{a n }中的最大项和最小项的值;(2)若对任意的n ∈N *,都有a n ≤a 6成立,求a 的取值范围. 解 (1)∵a n =1+1a +2(n -1)(n ∈N *,a ∈R ,且a ≠0),又a =-7,∴a n =1+12n -9(n ∈N *). 结合函数f (x )=1+12x -9的单调性,可知1>a 1>a 2>a 3>a 4,a 5>a 6>a 7>…>a n >1(n ∈N *). ∴数列{a n }中的最大项为a 5=2,最小项为a 4=0.(2)a n =1+1a +2(n -1)=1+12n -2-a 2, 已知对任意的n ∈N *,都有a n ≤a 6成立,结合函数f (x )=1+12x -2-a 2的单调性, 可知5<2-a 2<6,即-10<a <-8.即a 的取值范围是(-10,-8).。