综上,实数λ的取值范围为.
答案:
[解题方略] 等差、等比数列性质问题的求解策略
抓关系
抓住项与项之间的关系及项的序号之间的关系,从这些特点入手选择恰当的性质进行求解
用性质
数列是一种特殊的函数,具有函数的一些性质,如单调性、周期性等,可利用函数的性质解题
[小创新]
1.在等差数列{an}中,公差d≠0,若lga1,lga2,lga4也成等差数列,且a5=10,则{an}的前5项和S5=( )
A.40B.35
C.30D.25
解析:
选C 因为lga1,lga2,lga4成等差数列,所以2lga2=lga1+lga4⇒lga=lga1a4⇒a=a1a4⇒d2=a1d,因为d≠0,所以a1=d,又a5=a1+4d=10,所以a1=2,d=2,S5=5a1+d=30.选C.
2.已知函数f(x)是R上的单调递增函数且为奇函数,数列{an}是等差数列,a3>0,则f(a1)+f(a3)+f(a5)的值( )
A.恒为正数
B.恒为负数
C.恒为0
D.可以为正数也可以为负数
解析:
选A 因为函数f(x)是R上的奇函数,所以f(0)=0,又f(x)是R上的增函数,所以当x>0时,有f(x)>f(0)=0,当x<0时,有f(x)0,所以f(a3)>0.因为数列{an}是等差数列,所以=a3>0⇒a1+a5>0⇒a1>-a5⇒f(a1)>f(-a5),又f(-a5)=-f(a5),所以f(a1)+f(a5)>0,故f(a1)+f(a3)+f(a5)=[f(a1)+f(a5)]+f(a3)>0.
3.已知数列{an}满足an+2-an+1=an+1-an,n∈N*,且a5=,若函数f(x)=sin2x+2cos2,记yn=f(an),则数列{yn}的前9项和为( )
A.0B.-9
C.9D.1
解析:
选C 由已知可得,数列{an}为等差数列,f(x)=sin2x+cosx+1,∴f=1.∵f(π-x)=sin(2π-2x)+cos(π-x)+1=-sin2x-cosx+1,∴f(π-x)+f(x)=2,∵a1+a9=a2+a8=…=2a5=π,∴f(a1)+…+f(a9)=2×4+1=9,即数列{yn}的前9项和为9.
4.数列{an}是首项a1=m,公差为2的等差数列,数列{bn}满足2bn=(n+1)an,若对任意n∈N*都有bn≥b5成立,则m的取值范围是________.
解析:
由题意得,an=m+2(n-1),
从而bn=an=[m+2(n-1)].
又对任意n∈N*都有bn≥b5成立,结合数列{bn}的函数特性可知b4≥b5,b6≥b5,
故解得-22≤m≤-18.
答案:
[-22,-18]
[典例] 设Sn为数列{an}的前n项和,对任意的n∈N*,都有Sn=2-an,数列{bn}满足b1=2a1,bn=(n≥2,n∈N*).
(1)求证:
数列{an}是等比数列,并求{an}的通项公式;
(2)判断数列是等差数列还是等比数列,并求数列{bn}的通项公式.
[解]
(1)当n=1时,a1=S1=2-a1,解得a1=1;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=an-1-an,
即=(n≥2,n∈N*).
所以数列{an}是首项为1,
公比为的等比数列,
故数列{an}的通项公式为an=n-1.
(2)因为a1=1,所以b1=2a1=2.
因为bn=,所以=+1,
即-=1(n≥2).
所以数列是首项为,
公差为1的等差数列.
所以=+(n-1)·1=,
故数列{bn}的通项公式为bn=.
[解题方略] 数列{an}是等差数列或等比数列的证明方法
(1)证明数列{an}是等差数列的两种基本方法:
①利用定义,证明an+1-an(n∈N*)为一常数;
②利用等差中项,即证明2an=an-1+an+1(n≥2).
(2)证明{an}是等比数列的两种基本方法
①利用定义,证明(n∈N*)为一常数;
②利用等比中项,即证明a=an-1an+1(n≥2).
[多练强化]
已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2an-3n(n∈N*).
(1)求a1,a2,a3的值.
(2)设bn=an+3,证明数列{bn}为等比数列,并求通项公式an.
解:
(1)因为数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2an-3n(n∈N*).
所以n=1时,由a1=S1=2a1-3×1,解得a1=3,
n=2时,由S2=2a2-3×2,得a2=9,
n=3时,由S3=2a3-3×3,得a3=21.
(2)因为Sn=2an-3n,
所以Sn+1=2an+1-3(n+1),
两式相减,得an+1=2an+3,①
把bn=an+3及bn+1=an+1+3,代入①式,
得bn+1=2bn(n∈N*),且b1=6,
所以数列{bn}是以6为首项,2为公比的等比数列,
所以bn=6×2n-1,
所以an=bn-3=6×2n-1-3=3(2n-1).
增分考点·深度精研
[析母题]
[典例] 已知数列{an}满足a1+4a2+42a3+…+4n-1an=(n∈N*).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=,求数列{bnbn+1}的前n项和Tn.
[解]
(1)当n=1时,a1=.
因为a1+4a2+42a3+…+4n-2an-1+4n-1an=,①
所以a1+4a2+42a3+…+4n-2an-1=(n≥2),②
①-②得4n-1an=(n≥2),
所以an=(n≥2).
由于a1=,故an=.
(2)由
(1)得bn==,
所以bnbn+1==,
故Tn===.
[练子题]
1.在本例条件下,若设bn=anlogan,求数列{bn}的前n项和Tn.
解:
∵an=,∴bn=,
∴Tn=+++…+,
Tn=+++…+,
两式相减得,
Tn=++++…+-
=2-
=2×-
=--
=-,
∴Tn=-.
2.在本例条件下,若数列的前n项和为Sn,记bn=(n∈N*),求数列{bn}的前n项和Tn.
解:
∵an=,∴=4n,Sn=×4n-,
则bn==×42n-×4n,
∴Tn=b1+b2+…+bn
=(42+44+…+42n)-(4+42+…+4n)
=×-×
=×42n-×4n+.
3.在本例条件下,设bn=,求数列{bn}的前n项和Tn.
解:
∵an=,
∴bn==
=.
∴Tn=b1+b2+b3+…+bn
=-+-+…-
==-.
[解题方略]
1.分组求和中分组的策略
(1)根据等差、等比数列分组.
(2)根据正号、负号分组.
2.裂项相消求和的规律
(1)裂项系数取决于前后两项分母的差.
(2)裂项相消后前、后保留的项数一样多.
3.错位相减法求和的关注点
(1)适用题型:
等差数列{an}与等比数列{bn}对应项相乘({an·bn})型数列求和.
(2)步骤:
①求和时先乘以数列{bn}的公比;
②将两个和式错位相减;
③整理结果形式.
[多练强化]
1.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,S3=a5.令bn=(-1)n-1an,则数列{bn}的前2n项和T2n为( )
A.-n B.-2n
C.nD.2n
解析:
选B 设等差数列{an}的公差为d,由S3=a5,得3a2=a5,∴3(1+d)=1+4d,解得d=2,∴an=2n-1,∴bn=(-1)n-1(2n-1),∴T2n=1-3+5-7+…+(4n-3)-(4n-1)=-2n,选B.
2.(2017·天津高考)已知{an}为等差数列,前n项和为Sn(n∈N*),{bn}是首项为2的等比数列,且公比大于0,b2+b3=12,b3=a4-2a1,S11=11b4.
(1)求{an}和{bn}的通项公式;
(2)求数列{a2nb2n-1}的前n项和(n∈N*).
解:
(1)设等差数列{an}的公差为d,等比数列{bn}的公比为q.
由已知b2+b3=12,得b1(q+q2)=12,
而b1=2,所以q2+q-6=0.
又因为q>0,解得q=2.
所以bn=2n.
由b3=a4-2a1,可得3d-a1=8.①
由S11=11b4,可得a1+5d=16.②
由①②,解得a1=1,d=3,所以an=3n-2.
所以数列{an}的通项公式为an=3n-2,数列{bn}的通项公式为bn=2n.
(2)由
(1)知a2n=6n-2,b2n-1=2×4n-1,
则a2nb2n-1=(3n-1)×4n,
设数列{a2nb2n-1}的前n项和为Tn,
故Tn=2×4+5×42+8×43+…+(3n-1)×4n,
4Tn=2×42+5×43+8×44+…+(3n-4)×4n+(3n-1)×4n+1,
上述两式相减,得-3Tn=2×4+3×42+3×43+…+3×4n-(3n-1)×4n+1
=-4-(3n-1)×4n+1
=-(3n-2)×4n+1-8.
故Tn=×4n+1+.
所以数列{a2nb2n-1}的前n项和为×4n+1+.
3.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,n∈N*,且a2=3,S5=25.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若数列{bn}满足bn=,记数列{bn}的前n项和为Tn,证明:
Tn<1.
解:
(1)设等差数列{an}的公差为d.
因为所以
解得所以an=2n-1.
(2)证明:
由
(1)知,an=2n-1,
所以Sn==n2.
所以bn===-.
所以Tn=b1+b2+b3+…+bn
=++…+
=1-<1.
数学运算——数列的通项公式及求和问题
[典例] 设{an}是公比大于1的等比数列,Sn为其前n项和,已知S3=7,a1+3,3a2,a3+4构成等差数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)令bn=an+lnan,求数列{bn}的前n项和Tn.
[解]
(1)设数列{an}的公比为q(q>1).
由已知,得
即
由q>1,解得
故数列{an}的通项公式为an=2n-1.
(2)由
(1)得bn=2n-1+(n-1)ln2,
所以Tn=(1+2+22+…+2n-1)+[0+1+2+…+(n-1)]ln2=+ln2=2n-1+ln2.
[素养通路]
数学运算是指在明晰运算对象的基础上,依据运算法则解决数学问题的素养.主要包括:
理解运算对象,掌握运算法则,探究运算思路,选择运算方法,设计运算程序,求得运算结果等.
本题通过列出关于首项与公比的方程组,并解此方程组得出首项与公比,从而得出通项公式;通过分组分别根据等比数列求和公式、等差数列求和公式求和.考查了数学运算这一核心素养.