一.方法综述
数列的求和问题是数列高考中的热点问题,数列的求和问题会渗透多种数学思想,会跟其他知识进行结合进行考查.因此求解过程往往方法多、灵活性大、技巧性强,但万变不离其宗,只要熟练掌握各个类型的特点即可.在考试中时常会考查一些压轴小题,如数列求和中的新定义问题、子数列中的求和问题、奇偶性在数列求和中的应用、周期性在数列求和中的应用、数列求和的综合问题中都有所涉及,本讲就这类问题进行分析.
二.解题策略
类型一数列求和中的新定义问题
【例1】【湖南师范大学附属中学2019届高三上学期月考(四)】对于数列,定义
为的“优值”,现已知某数列的“优值”,记数列的前项和为,则()
A.2022 B.1011 C.2020 D.1010
【答案】B
【解析】
由,
得,①
,②
①-②得,即,,
所以.故选B.
【指点迷津】1.“新定义”主要是指即时定义新概念、新公式、新定理、新法则、新运算五种,然后根据此新定义去解决问题,有时还需要用类比的方法去理解新的定义,这样有助于对新定义的透彻理解.对于此题中的新概念,对阅读理解能力有一定的要求.但是,透过现象看本质,它们考查的还是基础数学知识,所以说“新题”不一定是“难题”,掌握好三基,以不变应万变才是制胜法宝.
2.解决此类问题的一些技巧:
(1)抓住“新信息”的特点,找到突破口;
(2)尽管此类题目与传统的数列“求通项,求和”的风格不同,但其根基也是我们所学的一些基础知识与方
法.所以在考虑问题时也要向一些基本知识点靠拢,弄清本问所考察的与哪个知识点有关,以便找到一些线索.
(3)在分类讨论时要遵循“先易后难”的原则,以相对简单的情况入手,可能在解决的过程中会发现复杂情况与该情况的联系,或者发现一些通用的做法与思路,使得复杂情况也有章可循.
【举一反三】已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,定义1
1n
i i S n =∑为数列{}n a 前n 项的叠加和,若2016项数列
1232016,,,a a a a 的叠加和为2017,则2017项数列1
220161,,,a a a 的叠加和为( )
A. 2017
B. 2018
C. 22017
D. 22018 【答案】A
故选A .
类型二 子数列中的求和问题
【例2】已知有穷数列{}n a 中, 1,2,3,
,729n =,且()()
1
211n n a n +=--,从数列{}n a 中依次取出
2514,,,
a a a 构成新数列{}n
b ,容易发现数列{}n b 是以-3为首项,-3为公比的等比数列,记数列{}n a 的所
有项的和为S ,数列{}n b 的所有项的和为T ,则( )
A. S T >
B. S T =
C. S T <
D. S 与T 的大小关系不确定 【答案】A
【解析】因为()728
135727*********
s =-+-+
+?-=+?
=, ()()
()1
33372921n n
n b -=--=-≤?-,所以6n ≤,当6n =时, 6729b =是n a 中第365项,符合题意,
所以()()()()
6
31354613T ---=
=--,所以S T >,选A. 学科*网
【指点迷津】一个数列中某些项的求和问题,关键在于弄清楚新的数列的形式,了解其求和方法.
【举一反三】已知*n N ∈,集合135
21,
,,,
248
2n n
n M -??
=????
,集合n M 的所有非空子集的最小元素之和为n T ,则使得80n T >的最小正整数n 的值为( )
A. 12
B. 13
C. 14
D. 15 【答案】B
∴n T =S 1+S 2+S 3+…+S n =212
n -+223
7531......222442n n --++++=则21802n -> 的最小正整数n 为13 故选B.
类型三 奇偶性在数列求和中的应用 【例3】【福建省2019届高三模拟】已知数列
满足
,
,且
,
,设数列的前项和为,则
__________(用表示).
【答案】
【解析】 当是奇数时,,
,所以,
,,…,
,…是首项为1,公差为6的等差数列,因此
;当是偶数时,
,
,所以,,,…,
,…
是首项为4,公比为3的等比数列,因此.综上,,所以
,即
.
【指点迷津】数列求和中遇到n
)1(-,πn sin ,πn cos 都会用到奇偶性,进行分类讨论.再采用分组转化法求和或者并项求和的方法,即通过两个一组进行重新组合,将原数列转化为一个等差数列. 分组转化法求和的常见类型还有分段型(如,{
2,n n n n a n =为奇数为偶数
)及符号型(如()21n
n a n =- )
【举一反三】设数列{}n a 的前n 项和为n S ,已知22a =,()1
211n n n a a -++-=,则40S =______
【答案】240
类型四 周期性在数列求和中的应用 【例4】数列{}n a 满足12sin
122n n n a a n π
+??=-+ ???
,则数列{}n a 的前100项和为__________. 【答案】5100
【指点迷津】本题主要考查数列的周期性,数列是定义域为正整数集或它的子集的函数,因此数列具有函数的部分性质,本题观察到条件中有sin
2n π ,于是考虑到三角函数的周期性,构造()sin 2
f n n π
=?,周
期为4,于是研究数列中依次4项和的之间的关系,发现规律,从而转化为熟悉的等差数列求和问题.解决此类问题要求具有观察、猜想、归纳能力,将抽象数列转化为等差或等比数列问题.
【举一反三】已知数列2008,2009,1,,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2019项之和______.
【答案】4018
【解析】
数列从第二项起,每一项都等于它的前后两项之和,
可得2008,2009,1,,,,2008,2009,1,,
即有数列的最小正周期为6,
可得一个周期的和为0,
由,可得.
故答案为:4018.
类型五数列求和的综合问题
【例5】【上海市青浦区2019届高三二模】等差数列,满足
,则()
A.的最大值为50 B.的最小值为50
C.的最大值为51 D.的最小值为51
【答案】A
【解析】
时,满足条件,所以满足条件,即最小值为2,舍去B,D.
要使得取最大值,则项数为偶数,
设,等差数列的公差为,首项为,不妨设,
则,且,由可得,
所以
,
因为,所以,所以,而,