高考数学教案和学案有答案第6章学案30.docx

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高考数学教案和学案有答案第6章学案30

学案30 数列的通项与求和

导学目标:

1.能利用等差、等比数列前n项和公式及其性质求一些特殊数列的和.2.能在具体的问题情境中,识别数列的等差关系或等比关系,并能用有关知识解决相应的问题.

自主梳理

1.求数列的通项

(1)数列前n项和Sn与通项an的关系:

an=

(2)当已知数列{an}中,满足an+1-an=f(n),且f

(1)+f

(2)+…+f(n)可求,则可用________求数列的通项an,常利用恒等式an=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1).

(3)当已知数列{an}中,满足=f(n),且f

(1)·f

(2)·…·f(n)可求,则可用________求数列的通项an,常利用恒等式an=a1···…·.

(4)作新数列法:

对由递推公式给出的数列,经过变形后化归成等差数列或等比数列来求通项.

(5)归纳、猜想、证明法.

2.求数列的前n项的和

(1)公式法

①等差数列前n项和Sn=____________=________________,推导方法:

____________;

②等比数列前n项和Sn=

推导方法:

乘公比,错位相减法.

③常见数列的前n项和:

a.1+2+3+…+n=________;

b.2+4+6+…+2n=________;

c.1+3+5+…+(2n-1)=________;

d.12+22+32+…+n2=________;

e.13+23+33+…+n3=____________.

(2)分组求和:

把一个数列分成几个可以直接求和的数列.

(3)拆项相消:

有时把一个数列的通项公式分成两项差的形式,相加过程消去中间项,只剩有限项再求和.

常见的拆项公式有:

①=-;

②=;

③=-.

(4)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.

(5)倒序相加:

例如,等差数列前n项和公式的推导.

自我检测

1.(原创题)已知数列{an}的前n项的乘积为Tn=3n2(n∈N*),则数列{an}的前n项的和为________.

2.设{an}是公比为q的等比数列,Sn是其前n项和,若{Sn}是等差数列,则q=________.

3.已知等比数列{an}的公比为4,且a1+a2=20,故bn=log2an,则b2+b4+b6+…+b2n=________.

4.(2010·天津高三十校联考)已知数列{an}的通项公式an=log2(n∈N*),设{an}的前n项的和为Sn,则使Sn<-5成立的自然数n的最小值为________.

5.(2010·北京海淀期末练习)设关于x的不等式x2-x<2nx(n∈N*)的解集中整数的个数为an,数列{an}的前n项和为Sn,则S100的值为________.

6.数列1,4,7,10,…前10项的和为________.

探究点一 求通项公式

例1 已知数列{an}满足an+1=,a1=2,求数列{an}的通项公式.

 

变式迁移1 设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=1,Sn+1=4an+2.

(1)设bn=an+1-2an,证明数列{bn}是等比数列;

(2)求数列{an}的通项公式.

 

探究点二 裂项相消法求和

例2 已知数列{an},Sn是其前n项和,且an=7Sn-1+2(n≥2),a1=2.

(1)求数列{an}的通项公式;

(2)设bn=,Tn是数列{bn}的前n项和,求使得Tn<对所有n∈N*都成立的最小正整数m.

 

变式迁移2 求数列1,,,…,,…的前n项和.

 

探究点三 错位相减法求和

例3 已知数列{an}是首项、公比都为q(q>0且q≠1)的等比数列,bn=anlog4an(n∈N*).

(1)当q=5时,求数列{bn}的前n项和Sn;

(2)当q=时,若bn

 

变式迁移3 求和Sn=+++…+.

 

分类讨论思想

例 (5分)二次函数f(x)=x2+x,当x∈[n,n+1](n∈N*)时,f(x)的函数值中所有整数值的个数为g(n),an=(n∈N*),则Sn=a1-a2+a3-a4+…+(-1)n-1an=______________________.

答案 (-1)n-1

解析 当x∈[n,n+1](n∈N*)时,函数f(x)=x2+x的值随x的增大而增大,则f(x)的值域为[n2+n,n2+3n+2](n∈N*),∴g(n)=2n+3(n∈N*),于是an==n2.

当n为偶数时,Sn=a1-a2+a3-a4+…+an-1-an=(12-22)+(32-42)+…+[(n-1)2-n2]=-[3+7+…+(2n-1)]=-·=-;

当n为奇数时,Sn=(a1-a2)+(a3-a4)+…+(an-2-an-1)+an

=Sn-1+an=-+n2=,

∴Sn=(-1)n-1.

【突破思维障碍】

在利用并项转化求和时,由于数列的各项是正负交替的,所以一般需要对项数n进行分类讨论,但最终的结果却往往可以用一个公式来表示.

1.求数列的通项:

(1)公式法:

例如等差数列、等比数列的通项;

(2)观察法:

例如由数列的前几项来求通项;

(3)可化归为使用累加法、累积法;

(4)可化归为等差数列或等比数列,然后利用公式法;

(5)求出数列的前几项,然后归纳、猜想、证明.

2.数列求和的方法:

一般的数列求和,应从通项入手,若无通项,先求通项,然后通过对通项变形,转化为与特殊数列有关或具备某种方法适用特点的形式,从而选择合适的方法求和.

3.求和时应注意的问题:

(1)直接用公式求和时,注意公式的应用范围和公式的推导过程.

(2)注意观察数列的特点和规律,在分析数列通项的基础上或分解为基本数列求和,或转化为基本数列求和.

(满分:

90分)

一、填空题(每小题6分,共48分)

1.(2010·广东)已知数列{an}为等比数列,Sn是它的前n项和,若a2·a3=2a1且a4与2a7的等差中项为,则S5=________.

2.有两个等差数列{an},{bn},其前n项和分别为Sn,Tn,若=,则=________.

3.如果数列{an}满足a1=2,a2=1且=(n≥2),则此数列的第10项为________.

4.数列{an}的前n项和为Sn,若an=,则S5=________.

5.(2011·南京模拟)数列1,1+2,1+2+4,…,1+2+22+…+2n-1,…的前n项和Sn>1020,那么n的最小值是________.

6.(2010·东北师大附中高三月考)数列{an}的前n项和为Sn且a1=1,an+1=3Sn(n=1,2,3,…),则log4S10=__________.

7.(原创题)已知数列{an}满足a1=1,a2=-2,an+2=-,则该数列前26项的和为________.

8.对于数列{an},定义数列{an+1-an}为数列{an}的“差数列”,若a1=2,{an}的“差数列”的通项为2n,则数列{an}的前n项和Sn=____________.

二、解答题(共42分)

9.(12分)已知函数f(x)=x2-2(n+1)x+n2+5n-7(n∈N*).

(1)若函数f(x)的图象的顶点的横坐标构成数列{an},试证明数列{an}是等差数列;

(2)设函数f(x)的图象的顶点到x轴的距离构成数列{bn},试求数列{bn}的前n项和Sn.

 

10.(14分)设等差数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=nan+an-c(c是常数,n∈N*),a2=6.

(1)求c的值及数列{an}的通项公式;

(2)证明++…+<.

 

11.(16分)(2010·北京宣武高三期中)已知数列{an}的前n项和为Sn=3n,数列{bn}满足b1=-1,bn+1=bn+(2n-1)(n∈N*).

(1)求数列{an}的通项公式an;

(2)求数列{bn}的通项公式bn;

(3)若cn=,求数列{cn}的前n项和Tn.

 

答案自主梳理

1.(4)n=1或n≥2

自我检测

1.22 2. 3.15 4.8 5.

课堂活动区

例1 解题导引 1.等差数列与等比数列相结合的综合问题是高考考查的重点,特别是等差、等比数列的通项公式、前n项和公式以及等差中项、等比中项问题是历年命题的热点.

2.利用等比数列前n项和公式时注意公比q的取值.同时对两种数列的性质,要熟悉它们的推导过程,利用好性质,可降低题目的思维难度,解题时有时还需利用条件联立方程求解.

解 

(1)由已知得,解得a2=2.

设数列{an}的公比为q,由a2=2,

可得a1=,a3=2q.又S3=7,可知+2+2q=7,

即2q2-5q+2=0.解得q1=2,q2=.

由题意得q>1,∴q=2,∴a1=1.

故数列{an}的通项为an=2n-1.

(2)由

(1)得a3n+1=23n,

∴bn=lna3n+1=ln23n=3nln2.

又bn+1-bn=3ln2,∴{bn}是等差数列,

∴Tn=b1+b2+…+bn

==·ln2.

故Tn=ln2.

变式迁移1 4

解析 设a1,a2,a3,a4的公差为d,则a1+2d=4,又0

(1)正确;a2=a3-d∈(2,3),所以b2=2a2>4,故

(2)正确;a4=a3+d>5,所以b4=2a4>32,故(3)正确;又a2+a4=2a3=8,所以b2b4=2a2+a4=28=256,故(4)正确.

例2 解题导引 这是一道数列、函数、不等式的综合题,利用函数关系式求通项an,观察Tn特点,求出Tn.由an再求bn从而求Sn,最后利用不等式知识求出m.

解 

(1)∵an+1=f===an+,

∴{an}是以为公差的等差数列.

又a1=1,∴an=n+.

(2)Tn=a1a2-a2a3+a3a4-a4a5+…-a2na2n+1

=a2(a1-a3)+a4(a3-a5)+…+a2n(a2n-1-a2n+1)

=-(a2+a4+…+a2n)=-·

=-(2n2+3n).

(3)当n≥2时,bn==

=,

又b1=3=×,∴Sn=b1+b2+…+bn

=×

==,

∵Sn<对一切n∈N*成立.

即<,

又∵=递增,

且<.∴≥,

即m≥2010.∴最小正整数m=2010.

变式迁移2 解 

(1)设等比数列{an}的首项为a1,公比为q.

依题意,有2(a3+2)=a2+a4,

代入a2+a3+a4=28,得a3=8.

∴a2+a4=20.∴

解之,得或

又{an}单调递增,∴ ∴an=2n.

(2)bn=2n·log2n=-n·2n,

∴-Sn=1×2+2×22+3×23+…+n×2n.①

∴-2Sn=1×22+2×23+3×24+…+(n-1)×2n+n×2n+1.②

∴①-②,得Sn=2+22+23+…+2n-n·2n+1

=-n·2n+1=2n+1-n·2n+1-2.

由Sn+(n+m)an+1<0,

即2n+1-n·2n+1-2+n·2n+1+m·2n+1<0对任意正整数n恒成立,

∴m·2n+1<2-2n+1对任意正整数n,m<-1恒成立.

∵-1>-1,∴m≤-1,

即m的取值范围是(-∞,-1].

例3 解 依题意,第1个月月余款为

a1=10000(1+20%)-10000×20%×10%-300=11500,

第2个月月底余款为a2=a1(1+20%)-a1×20%×10%-300,

依此类推下去,设第n个月月底的余款为an元,

第n+1个月月底的余款为an+1元,则an+1=an(1+20%)-an×20%×10%-300=1.18an-300.

下面构造一等比数列.

设=1.18,则an+1+x=1.18an+1.18x,

∴an+1=1.18an+0.18x.∴0.18x=-300.

∴x=-,即=1.18.

∴数列{an-}是一个等比数列,公比为1.18,首项a1-=11500-=.

∴an-=×1.18n-1,

∴a12-=×1.1811,

∴a12=+×1.1811≈62396.6(元),

即到年底该职工共有资金62396.6元.

纯收入有a12-10000(1+25%)

=62396.6-12500=49896.6(元).

变式迁移3 解 

(1)设中低价房的面积形成的数列为{an},

由题意可知{an}是等差数列,其中a1=250,d=50,

则an=250+(n-1)·50=50n+200,

Sn=250n+×50=25n2+225n,

令25n2+225n≥4750,

即n2+9n-190≥0,而n是正整数,∴n≥10.

∴到2020年底,该市历年所建中低价房的累计面积将首次不少于4750万平方米.

(2)设新建住房面积形成数列{bn},

由题意可知{bn}是等比数列,其中b1=400,q=1.08,

则bn=400·(1.08)n-1.

由题意可知an>0.85bn,

即50n+200>400·(1.08)n-1·0.85.

当n=5时,a5<0.85b5,

当n=6时,a6>0.85b6,

∴满足上述不等式的最小正整数n为6.

∴到2016年底,当年建造的中低价房的面积占该年建造住房面积的比例首次大于85%.

课后练习区

1.3+2 2.② 3.991

4.7

解析 设至少需要n秒钟,则1+21+22+…+2n-1≥100,∴≥100,∴n≥7.

5.64

解析 依题意有anan+1=2n,所以an+1an+2=2n+1,两式相除得=2,所以a1,a3,a5,…成等比数列,a2,a4,a6,…也成等比数列,而a1=1,a2=2,所以a10=2×24=32,a11=1×25=32,又因为an+an+1=bn,所以b10=a10+a11=64.

6.3

解析 该题是数列知识与函数知识的综合.

an=5·2n-2-4·n-1=5·2-,

显然当n=2时,an取得最小值,当n=1时,an取得最大值,此时x=1,y=2,∴x+y=3.

7.21

解析 y′=(x2)′=2x,则过点(ak,a)的切线斜率为2ak,则切线方程为y-a=2ak(x-ak),

令y=0,得-a=2ak(x-ak),

∴x=ak,即ak+1=ak.

故{an}是a1=16,q=的等比数列,

即an=16×()n-1,∴a1+a3+a5=16+4+1=21.

8.107

解析 由数表知,第一行1个奇数,第3行3个奇数,第5行5个奇数,第61行61个奇数,前61行用去1+3+5+…+61==961个奇数.而2009是第1005个奇数,故应是第63行第44个数,即i+j=63+44=107.

9.解 

(1)∵f

(1)=a=,∴f(x)=x.…………………………………………………(1分)

a1=f

(1)-c=-c,

a2=[f

(2)-c]-[f

(1)-c]=-,

a3=[f(3)-c]-[f

(2)-c]=-;

又数列{an}成等比数列,a1===-=-c,

∴c=1;……………………………………………………………………………………(2分)

公比q==,an=-×n-1

=-2×n,n∈N*;……………………………………………………………………(3分)

∵Sn-Sn-1=

=+(n>2),……………………………………………………………………(4分)

又bn>0,>0,∴-=1.

数列{}构成一个首项为1、公差为1的等差数列,

=1+(n-1)×1=n,Sn=n2.…………………………………………………………(6分)

当n≥2,bn=Sn-Sn-1=n2-(n-1)2=2n-1;

又当n=1时,也适合上式,

∴bn=2n-1,n∈N*.………………………………………………………………………(8分)

(2)Tn=+++…+

=+++…+

=+++…+

==.……………………………………………(12分)

由Tn=>,得n>,

∴满足Tn>的最小正整数为112.…………………………………………………(14分)

10.解 设乙企业仍按现状生产至第n个月所带来的总收益为An(万元),技术改造后生产至第n个月所带来的总收益为Bn(万元).依题意得

An=45n-[3+5+…+(2n+1)]

=43n-n2,………………………………………………………………………………(5分)

当n≥5时,Bn=+

164(n-5)-400=81n-594,………………………………………………………(10分)

∴当n≥5时,Bn-An=n2+38n-594,

令n2+38n-594>0,即(n+19)2>955,解得n≥12,

∴至少经过12个月,改造后的乙企业的累计总收益多于仍按现状生产所带来的总收益.……………………………………………………………………………………………(14分)

11.

(1)解 令x=n,y=1,

得到f(n+1)=f(n)·f

(1)=f(n),…………………………………………………………(2分)

∴{f(n)}是首项为,公比为的等比数列,

即f(n)=()n.………………………………………………………………………………(5分)

(2)证明 记Sn=a1+a2+a3+…+an,

∵an=n·f(n)=n·()n,……………………………………………………………………(6分)

∴Sn=+2×()2+3×()3+…+n×()n,

Sn=()2+2×()3+3×()4+…+(n-1)×()n+n×()n+1,

两式相减得Sn=+()2+…+()n-n×()n+1,

整理得Sn=2-()n-1-n()n<2.

∴a1+a2+a3+…+an<2.………………………………………………………………(9分)

(3)解 ∵f(n)=()n,而bn=(9-n)

=(9-n)=.…………………………………………………………………(11分)

当n≤8时,bn>0;当n=9时,bn=0;

当n>9时,bn<0,

∴n=8或9时,Sn取到最大值.………………………………………………………(14分)

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