专题探究课三数列的通项与求和.docx

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专题探究课三数列的通项与求和

高考导航 对近几年高考试题统计看,全国卷中的数列与三角基本上交替考查,难度不大.考查内容主要集中在两个方面:

1.以选择题和填空题的形式考查等差、等比数列的运算和性质,题目多为常规试题.2.等差、等比数列的通项与求和问题,有时结合函数、不等式等进行综合考查,涉及内容较为全面,试题题型规范、方法可循.

热点一 数列的通项与求和(教材VS高考)

数列的通项与求和是高考必考的热点题型,求通项属于基本问题,常涉及与等差、等比的定义、性质、基本量运算.求和问题关键在于分析通项的结构特征,选择合适的求和方法.常考求和方法有:

错位相减法、裂项相消法、分组求和法等.

【例1】(满分12分)(2017·全国Ⅲ卷)设数列{an}满足a1+3a2+…+(2n-1)an=2n.

(1)求{an}的通项公式;

(2)求数列的前n项和.

教材探源 本题第

(1)问源于教材必修5P44例3,主要考查由Sn求an,本题第

(2)问源于教材必修5P47B组T4,主要考查裂项相消法求和.

满分解答 

(1)因为a1+3a2+…+(2n-1)an=2n,①

故当n≥2时,a1+3a2+…+(2n-3)an-1=2(n-1),②

1分 (得分点1)

①-②得(2n-1)an=2,所以an=,

4分 (得分点2)

又n=1时,a1=2适合上式,5分 (得分点3)

从而{an}的通项公式为an=.6分 (得分点4)

(2)记的前n项和为Sn,

(1)知==-,

8分 (得分点5)

则Sn=++…+

10分 (得分点6)

=1-=.12分 (得分点7)

 

❶得步骤分:

抓住得分点的解题步骤,“步步为赢”,在第

(1)问中,由an满足的关系式,通过消项求得an,验证n=1时成立,写出结果.在第

(2)问中观察数列的结构特征进行裂项→利用裂项相消法求得数列的前n项和Sn.

❷得关键分:

(1)an-1满足的关系式,

(2)验证n=1,(3)对通项裂项都是不可少的过程,有则给分,无则没分.

❸得计算分:

解题过程中的计算准确是得满分的根本保证,如(得分点2),(得分点5),(得分点7).

求数列通项与求和的模板

第一步:

由等差(等比)数列基本知识求通项,或者由递推公式求通项.

第二步:

根据和的表达式或通项的特征,选择适当的方法求和.

第三步:

明确规范地表述结论.

【训练1】(2017·山东卷)已知{an}是各项均为正数的等比数列,且a1+a2=6,a1a2=a3.

(1)求数列{an}的通项公式;

(2){bn}为各项非零的等差数列,其前n项和为Sn,已知S2n+1=bnbn+1,求数列的前n项和Tn.

解 

(1)设{an}的公比为q,

由题意知

又an>0,

解得所以an=2n.

(2)由题意知:

S2n+1==(2n+1)bn+1,

又S2n+1=bnbn+1,bn+1≠0,

所以bn=2n+1.

令cn=,则cn=,

因此Tn=c1+c2+…+cn

=+++…++,

又Tn=+++…++,

两式相减得Tn=+-,

所以Tn=5-.

热点二 等差数列、等比数列的综合问题

解决等差、等比数列的综合问题时,重点在于读懂题意,灵活利用等差、等比数列的定义、通项公式及前n项和公式解决问题,求解这类问题要重视方程思想的应用.

【例2】已知首项为的等比数列{an}不是递减数列,其前n项和为Sn(n∈N+),且S3+a3,S5+a5,S4+a4成等差数列.

(1)求数列{an}的通项公式;

(2)设Tn=Sn-(n∈N+),求数列{Tn}的最大项的值与最小项的值.

解 

(1)设等比数列{an}的公比为q,

因为S3+a3,S5+a5,S4+a4成等差数列,

所以S5+a5-S3-a3=S4+a4-S5-a5,即4a5=a3,

于是q2==.

又{an}不是递减数列且a1=,

所以q=-.

故等比数列{an}的通项公式为an=×

=(-1)n-1·.

(2)由

(1)得Sn=1-=

当n为奇数时,Sn随n的增大而减小,

所以1

故0

当n为偶数时,Sn随n的增大而增大,

所以=S2≤Sn<1,

故0>Sn-≥S2-=-=-.

综上,对于n∈N+,总有-≤Sn-≤.

所以数列{Tn}最大项的值为,最小项的值为-.

探究提高 解决等差数列与等比数列的综合问题,既要善于综合运用等差数列与等比数列的相关知识求解,更要善于根据具体问题情境具体分析,寻找解题的突破口.

【训练2】已知单调递增的等比数列{an}满足a2+a3+a4=28,且a3+2是a2,a4的等差中项.

(1)求数列{an}的通项公式;

(2)若bn=anlogan,Sn=b1+b2+…+bn,对任意正整数n,Sn+(n+m)an+1<0恒成立,试求m的取值范围.

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,

得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,即m<-1对任意正整数n恒成立.

∵-1>-1,∴m≤-1,

故m的取值范围是(-∞,-1].

热点三 数列的实际应用

数列在实际问题中的应用,要充分利用题中限制条件确定数列的特征,如通项公式、前n项和公式或递推关系式,建立数列模型.

【例3】某企业的资金每一年都比上一年分红后的资金增加一倍,并且每年年底固定给股东们分红500万元,该企业2010年年底分红后的资金为1000万元.

(1)求该企业2014年年底分红后的资金;

(2)求该企业从哪一年开始年底分红后的资金超过32500万元.

解 设an为(2010+n)年年底分红后的资金,其中n∈N+,

则a1=2×1000-500=1500,

a2=2×1500-500=2500,…,

an=2an-1-500(n≥2).

∴an-500=2(an-1-500)(n≥2),

因此数列{an-500}是以a1-500=1000为首项,2为公比的等比数列,

∴an-500=1000×2n-1,

∴an=1000×2n-1+500.

(1)∵a4=1000×24-1+500=8500,

∴该企业2014年年底分红后的资金为8500万元.

(2)由an>32500,即2n-1>32,得n>6,

∴该企业从2017年开始年底分红后的资金超过32500万元.

探究提高 1.数列应用题的常见模型

(1)等差模型:

当后一个量与前一个量的差是一个常量时,该模型是等差模型,这个常量就是公差.

(2)等比模型:

当后一个量与前一个量的比是一个常数时,该模型是等比模型,这个常数就是公比.

(3)递推模型:

当题目中给出的前后两项之间的关系不固定,随项的变化而变化时,应考虑是an与an+1之间的递推关系,还是Sn与Sn+1之间的递推关系.

2.解答数列应用题的基本步骤

(1)审题——仔细阅读材料,认真理解题意.

(2)建模——将已知条件翻译成数学(数列)语言,将实际问题转化成数学问题,弄清数列的结构和特征.

(3)求解——求出该问题的数学解.

(4)还原——将所求结果还原到实际问题中.

【训练3】(教材习题原题)某牛奶厂2002年初有资金1000万元,由于引进了先进生产设备,资金年平均增长率可达到50%.每年年底扣除下一年的消费基金后,剩余资金投入再生产.这家牛奶厂每年应扣除多少消费基金,才能实现经过5年资金达到2000万元的目标(精确到万元)?

解 设这家牛奶厂每年应扣除x万元消费基金,

第一年剩余资金是1000(1+50%)-x=1000×-x;

第二年剩余资金是×-x

=1000-x,

……

依此类推:

第五年剩余资金为

1000×-x,由题意知,1000×-x=2000,

则x=1000×-2000,解得x≈424(万元),故每年应扣除消费基金424万元.

1.(2018·许昌模拟)已知{an}是等差数列,{bn}是等比数列,且b2=3,b3=9,a1=b1,a14=b4.

(1)求{an}的通项公式;

(2)设cn=an+bn,求数列{cn}的前n项和.

解 

(1)设等差数列{an}的公差为d,等比数列{bn}的公比为q,

由得

∴bn=b1qn-1=3n-1,

又a1=b1=1,a14=b4=34-1=27,

∴1+(14-1)d=27,解得d=2.

∴an=a1+(n-1)d=1+(n-1)×2=2n-1(n=1,2,3,…).

(2)由

(1)知an=2n-1,bn=3n-1,

因此cn=an+bn=2n-1+3n-1.

从而数列{cn}的前n项和

Sn=1+3+…+(2n-1)+1+3+…+3n-1

=+=n2+.

2.(2017·天津卷)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{a2nbn}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

联立①②,解得a1=1,d=3,由此可得an=3n-2.

所以{an}的通项公式为an=3n-2,{bn}的通项公式为bn=2n.

(2)设数列{a2nbn}的前n项和为Tn,由a2n=6n-2,bn=2n,有

Tn=4×2+10×22+16×23+…+(6n-2)×2n,

2Tn=4×22+10×23+16×24+…+(6n-8)×2n+(6n-2)×2n+1,

上述两式相减,得

-Tn=4×2+6×22+6×23+…+6×2n-(6n-2)×2n+1,

=-4-(6n-2)×2n+1=-(3n-4)2n+2-16.所以Tn=(3n-4)2n+2+16.

所以数列{a2nbn}的前n项和为(3n-4)2n+2+16.

3.已知二次函数y=f(x)的图象经过坐标原点,其导函数为f′(x)=6x-2,数列{an}的前n项和为Sn,点(n,Sn)(n∈N+)均在函数y=f(x)的图象上.

(1)求数列{an}的通项公式;

(2)设bn=,试求数列{bn}的前n项和Tn.

解 

(1)设二次函数f(x)=ax2+bx(a≠0),

则f′(x)=2ax+b.

由于f′(x)=6x-2,得a=3,b=-2,

所以f(x)=3x2-2x.

又因为点(n,Sn)(n∈N+)均在函数y=f(x)的图象上,

所以Sn=3n2-2n.

当n≥2时,an=Sn-Sn-1=3n2-2n-[3(n-1)2-2(n-1)]=6n-5;

当n=1时,a1=S1=3×12-2×1=6×1-5,也适合上式,

所以an=6n-5(n∈N+).

(2)由

(1)得bn==

=·,

故Tn==

=.

4.在数列{a

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