数列求和与数列的综合问题

数列的综合运用范文数列是数学中一种重要的概念，它是由一组按照一定规律排列的数所组成的序列。

在数学中，数列的综合运用十分广泛，涉及到数列的求和、递推关系、数列的性质和应用等方面。

本文将从上述几个方面综合运用数列进行详细探讨。

首先，数列的求和是数列的基本操作，它包括求等差数列的和、等比数列的和以及一些特殊的数列的和。

对于等差数列来说，求和可以通过求首项与末项的平均数乘以项数来得到，也可以通过求首项与末项之和乘以项数的一半得到。

对于等比数列来说，求和可以通过首项乘以公比的幂次减1再除以公比减1得到。

此外，还可以利用数列的递推关系求得求和的公式，例如斐波那契数列的求和公式即为斐波那契数列的通项公式的一个特殊情况。

其次，数列的递推关系指的是后一项与前一项之间的关系，它描述了数列的演化过程。

数列的递推关系可以通过观察数列的前几项来得到，并根据这种规律来确定后面的项。

例如等差数列的递推关系为后一项等于前一项加上公差，等比数列的递推关系为后一项等于前一项乘以公比。

利用数列的递推关系可以解决一些实际生活中的问题，如利用斐波那契数列的递推关系可以解决兔子繁殖问题。

第三，数列的性质是指数列在运算中所具有的一些特点。

其中常见的性质有有界性、单调性和周期性等。

数列的有界性指的是数列的所有项都存在一个上界和一个下界，即数列的所有项都位于这个区间内。

数列的单调性指的是数列的所有项是递增的或者递减的，即数列的项之间存在一种明显的大小关系。

数列的周期性指的是数列的项按照一定的规律重复出现，即数列的第n项与第n+k项相等。

利用数列的性质可以研究数列的极限、范围和周期等问题。

最后，数列的应用广泛存在于实际生活和各个学科中。

在实际生活中，数列的应用可以帮助我们解决一些数学和经济等问题，如利用利率的等比数列可以计算存款的本息和。

在学科中，数列的应用可以帮助我们研究和解决一些科学问题，如利用斐波那契数列可以表达自然界中一些规律和现象。

另外，数列的应用还可以帮助我们提高思维能力和解决问题的能力，如数列的递推关系与递归问题的求解有密切的关系。

第七章 第4讲[A 级 基础达标]1．在数列{a n }中，a 1＝1，a n ＋1＝3a n ＋2n －1，则数列{a n }的前100项和S 100为( ) A ．399－5 051 B ．3100－5 051 C ．3101－5 051 D ．3102－5 051【答案】B2．(2020年唐山月考)已知等差数列{a n }的公差不为零，其前n 项和为S n ，若S 3，S 9，S 27成等比数列，则S 9S 3等于( )A ．3B ．6C ．9D ．12【答案】C3．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等于( ) A ．200 B ．－200 C ．400 D ．－400【答案】B4．已知数列{a n }满足a 1＝1，a n ＋1·a n ＝2n (n ∈N *)，则S 2 016＝( ) A ．22 016－1 B ．3·21 008－3 C ．3·21 008－1 D ．3·21 007－2 【答案】B5．(2020年广州天河区一模)一对夫妇为了给他们的独生孩子支付将来上大学的费用，从孩子一周岁生日开始，每年到银行储蓄a 元一年定期，若年利率为r 保持不变，且每年到期时存款(含利息)自动转为新的一年定期，当孩子18岁生日时不再存入，将所有存款(含利息)全部取回，则取回的钱的总数为( )A ．a (1＋r )17B ．ar [(1＋r )17－(1＋r )]C ．a (1＋r )18D ．ar [(1＋r )18－(1＋r )]【答案】D 【解析】根据题意，当孩子18岁生日时，孩子在一周岁生日时存入的a 元产生的本利合计为a (1＋r )17，同理，孩子在2周岁生日时存入的a 元产生的本利合计为a (1＋r )16，孩子在3周岁生日时存入的a 元产生的本利合计为a (1＋r )15，…，孩子在17周岁生日时存入的a 元产生的本利合计为a (1＋r )，题目所求可以看成是以a (1＋r )为首项，(1＋r )为公比的等比数列的前17项的和，此时S ＝a (1＋r )17＋a (1＋r )17＋…＋a (1＋r )＝a (1＋r )[(1＋r )17－1]1＋r －1＝ar [(1＋r )18－(1＋r )]． 6．(2020年池州模拟)正项等比数列{a n }的前n 项和为S n ，已知S 3＝a 2＋10a 1，则公比q ＝________.【答案】3 【解析】q ＝1时，不合题意，q ≠1时，由S 3＝a 2＋10a 1，得a 1(1－q 3)1－q ＝a 1q＋10a 1，所以1＋q ＋q 2＝q ＋10.又q ＞0，所以q ＝3.7．已知{a n }的前n 项和S n ＝n 2－9n －1，则|a 1|＋|a 2|＋…＋|a 30|的值为________． 【答案】671 【解析】{a n }的前n 项和S n ＝n 2－9n －1，可得n ＝1时，a 1＝S 1＝－9；n ≥2时，a n ＝S n －S n －1＝n 2－9n －1－(n －1)2＋9(n －1)＋1＝2n －10，可得n ≤5时，a n ＜0，n ≥6时，a n ＞0，可得|a 1|＋|a 2|＋…＋|a 30|＝S 30－S 5－S 5＝900－270－1－2×(25－45－1)＝671．8．设f (x )＝4x 4x ＋2，利用倒序相加法，可求得f ⎝⎛⎭⎫111＋f ⎝⎛⎭⎫211＋…＋f ⎝⎛⎭⎫1011的值为________． 【答案】5 【解析】当x 1＋x 2＝1时，f (x 1)＋f (x 2)＝4x 14x 1＋2＋4x 24x 2＋2＝2×4x 1＋x 2＋2×(4x 1＋4x 2)4x 1＋x 2＋2×(4x 1＋4x 2)＋4＝1．设S ＝f ⎝⎛⎭⎫111＋f ⎝⎛⎭⎫211＋…＋f ⎝⎛⎭⎫1011，倒序相加有2S ＝⎣⎡⎦⎤f ⎝⎛⎭⎫111＋f ⎝⎛⎭⎫1011＋⎣⎡⎦⎤f ⎝⎛⎭⎫211＋f ⎝⎛⎭⎫911＋…＋⎣⎡⎦⎤f ⎝⎛⎭⎫1011＋f ⎝⎛⎭⎫111＝10，即S ＝5.9．(2020年大庆月考)已知正项等差数列{a n }的前n 项和为S n ，若S 3＝12，且2a 1，a 2，a 3＋1成等比数列．(1)求{a n }的通项公式及S n ；(2)记b n ＝S nn，求数列{b n }的前n 项和T n .解：(1)设正项等差数列{a n }的公差为d ，则d ＞0.因为S 3＝12，即a 1＋a 2＋a 3＝12， 所以3a 2＝12，所以a 2＝4.又2a 1，a 2，a 3＋1成等比数列，所以 a 22＝2a 1·(a 3＋1)，即42＝2(4－d )·(4＋d ＋1)． 解得d ＝3或d ＝－4(舍去)，所以a 1＝a 2－d ＝1．故{a n }的通项公式为a n ＝a 1＋(n －1)d ＝3n －2，且S n ＝n (a 1＋a n )2＝3n 2－n2.(2)由(1)知b n ＝S n n ＝3n －12，所以b n ＋1－b n ＝3(n ＋1)－12－3n －12＝32，且b 1＝3×1－12＝1．所以数列{b n }是以b 1＝1为首项，32为公差的等差数列．所以数列{b n }的前n 项和为T n ＝n (b 1＋b n )2＝ 3n 2＋n4.10．(2020年哈尔滨期末)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ，若S 9＝81，a 3＋a 5＝14. (1)求数列{a n }的通项公式；(2)设b n ＝1a n a n ＋1，求{b n }的前n 项和为T n .解：(1)设{a n }的公差为d ，则⎩⎪⎨⎪⎧9a 1＋9×82d ＝81，a 1＋2d ＋a 1＋4d ＝14，解得⎩⎨⎧a 1＝1，d ＝2.所以a n ＝a 1＋2(n －1)＝2n －1． (2)由于a n ＝2n －1，所以b n ＝1a n a n ＋1＝1(2n －1)(2n ＋1)＝12⎝⎛⎭⎫12n －1－12n ＋1，所以T n ＝12⎝⎛ 1－13＋13－15＋…＋12n －1－⎭⎫12n ＋1＝12⎝⎛⎭⎫1－12n ＋1＝n2n ＋1.[B 级 能力提升]11．(2020年蚌埠模拟)数列{a n }满足a n ＝1＋2＋3＋…＋nn ，则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n a n ＋1的前n 项和为( )A ．nn ＋2B ．2n n ＋2 C ．n n ＋1D ．2n n ＋1【答案】B 【解析】a n ＝1＋2＋3＋…＋n n ＝12(n ＋1)，1a n a n ＋1＝4(n ＋1)(n ＋2)＝4⎝⎛⎭⎫1n ＋1－1n ＋2，可得数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n a n ＋1的前n 项和为4⎝⎛⎭⎫12－13＋13－14＋…＋1n ＋1－1n ＋2＝4⎝⎛⎭⎫12－1n ＋2＝2n n ＋2.12．(多选)(2020年菏泽模拟)意大利著名数学家斐波那契在研究兔子繁殖问题时，发现有这样一列数：1,1,2,3,5，…，其中从第三项起，每个数等于它前面两个数的和，后来人们把这样的一列数组成的数列{a n }称为“斐波那契数列”，记S n 为数列{a n }的前n 项和，则下列结论正确的是( )A ．a 6＝8B ．S 7＝33C ．a 1＋a 3＋a 5＋…＋a 2 019＝a 2 020D ．a 21＋a 22＋…＋a 22 019a 2 019＝a 2 020【答案】ABCD 【解析】对A ，由a 1＝a 2，a 3＝a 4－a 2，a 5＝a 6－a 4，可得a 6＝8成立；对B ，由a 1＝a 2，a 3＝a 4－a 2，a 5＝a 6－a 4，可得a 6＝8，a 7＝13，所以s 7＝1＋1＋2＋3＋5＋8＋13＝33成立；对C ，由a 1＝a 2，a 3＝a 4－a 2，a 5＝a 6－a 4，…，a 2 019＝a 2 020－a 2 018，可得a 1＋a 3＋a 5＋…＋a 2 019＝a 2 020，故a 1＋a 3＋a 5＋…＋a 2 019是斐波那契数列中的第2 020项，C成立；对D ，斐波那契数列总有a n ＋2＝a n ＋1＋a n ，则a 21＝a 2a 1，a 22＝a 2(a 3－a 1)＝a 2a 3－a 2a 1，a 23＝a 3(a 4－a 2)＝a 3a 4－a 3a 2，…，a 22 018＝a 2 018a 2 019－a 2 018a 2 017，a 22 019＝a 2 019a 2 020－a 2 019a 2 018.所以a 21＋a 22＋…＋a 22 019＝a 2 019a 2 020，D 成立．故选ABCD ．13．在正项数列{a n }中，a 1＝2，其前n 项和S n 满足S n ＋S n －1＝12a 2n(n ≥2)，若数列b n ＝(－1)n ·2n ＋1S n，则数列{b n }的前2 020项和为________．【答案】－2 0202 021 【解析】在正项数列{a n }中，a 1＝2，其前n 项和S n 满足S n ＋S n －1＝12a 2n (n ≥2)，可得S n －1＋S n －2＝12a 2n －1，相减可得a n ＋a n －1＝12a 2n －12a 2n －1，化为a n －a n －1＝2.n ＝2时，2＋2＋a 2＝12a 22，可得a 2＝4，则a n ＝2n ，S n ＝n (n ＋1)，b n ＝(－1)n ·2n ＋1S n ＝(－1)nn ＋n ＋1n (n ＋1)＝(－1)n ⎝⎛⎭⎫1n ＋1n ＋1.可得数列{b n }的前2 020项和为－⎝⎛⎭⎫1＋12＋12＋13＋…－12 019－12 020＋12 020＋12 021＝－1＋12 021＝－2 0202 021.14．(一题两空)(2020年北京模拟)已知集合A ＝{x |x ＝a 3×30＋a 2×3－1＋a 1×3－2＋a 0×3－3}，其中a k ∈{0,1,2}，k ＝0,1,2,3，将集合A 中的元素从小到大排列得到数列{b n }，设{b n }的前n 项和为S n ，则b 3＝________，S 15＝________.【答案】19 28027 【解析】由题意可知b 3＝0×30＋0×3－1＋1×3－2＋0×3－3＝19.a 0，a 1，a 2，a 3各有3种取法(均可取0,1,2)．在前15项中，a 0，a 1，a 2，a 3全部为0，有1个数值；只有1个1，其余取0，共有4个数值；2个取1,2个取0，共有6个数值；3个取1,1个取0，共有4个数值．此时集合A 中，元素从小到大排列得到数列恰好是15个，而且a 0，a 1，a 2，a 3各取1的次数都是7次，由分类计数原理得集合A 中所有元素之和S 15＝7×(30＋3－1＋3－2＋3－3)＝28027. 15．(2020年韶关期末)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ，且a 2＝3，S 6＝36. (1)求数列{a n }的通项公式； (2)若数列{b n }满足b n ＝1a 2n ＋4n －2(n ∈N*)，求数列{bn }的前n 项和T n .【答案】解：(1)设{a n }的公差为d ，则⎩⎪⎨⎪⎧a 1＋d ＝3，S 6＝6a 1＋6×52d ＝36，解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1＝1，d ＝2，所以a n ＝1＋2(n －1)＝2n －1．(2)由(1)得，数列{b n }满足b n ＝1a 2n ＋4n －2＝1(2n －1)(2n ＋1)＝12⎝⎛⎭⎫12n －1－12n ＋1，则T n ＝12⎝⎛ 1－13＋13－15＋…＋12n －1－⎭⎫12n ＋1＝12⎝⎛⎭⎫1－12n ＋1＝n2n ＋1.16．(2020年杭州模拟)已知等比数列{a n }的前n 项和为S n ，且a 1＋a 3＝30,2S 2是3S 1和S 3的等差中项．(1)求数列{a n }的通项公式；(2)设数列{b n }满足b n ＝1＋log 3a na n，求数列{b n }前n 项和T n .解：(1)设等比数列{a n }的公比为q ，由a 1＋a 3＝30,2S 2是3S 1和S 3的等差中项，可得a 1＋a 1q 2＝30,4S 2＝3S 1＋S 3，即有4(a 1＋a 1q )＝3a 1＋a 1＋a 1q ＋a 1q 2，解得a 1＝q ＝3，则a n ＝3n (n∈N *)．(2)b n ＝1＋log 3a na n＝1＋log 33n3n＝(2n ＋1)·⎝⎛⎭⎫13n ， 前n 项和T n ＝3×13＋5×19＋7×127＋…＋(2n ＋1)·⎝⎛⎭⎫13n ， 13T n ＝3×19＋5×127＋7×181＋…＋(2n ＋1)·⎝⎛⎭⎫13n ＋1， 相减可得23T n ＝1＋2⎣⎡⎦⎤19＋127＋…＋⎝⎛⎭⎫13n －(2n ＋1)·⎝⎛⎭⎫13n ＋1＝1＋2·19⎝⎛⎭⎫1－13n －11－13－(2n ＋1)·⎝⎛⎭⎫13n ＋1，化简可得T n ＝2－(n ＋2)·⎝⎛⎭⎫13n . [C 级 创新突破]17．(2020年南通模拟)定义数列{a n }：先给出a 1＝1，接着复制该项，再添加1的后继数2，于是a 2＝1，a 3＝2，接下来再复制前面所有项，之后再添加2的后继数3，如此继续(1,1,2,1,1,2,3,1,1,2,1,1,2,3,4，…)，设S n 是a n 的前n 项和，则S 2 020＝________.【答案】3 990 【解析】由数列{a n }的构造方法可知a 1＝1，a 3＝2，a 7＝3，a 15＝4，可得a 2n －1＝n .由于数表的前n 行共有2n －1 个数，于是，先计算S 2n －1．在前2n －1个数中，共有1个n,2个n －1,22个n －2，… ,2n －k 个k ， (2)－1个1，因此S 2n －1 ＝n ×1＋(n －1)×2＋…＋k ×2n －k ＋…＋2×2n －2＋1×2n －1，则2S 2n －1＝n ×2＋(n －1)×22＋…＋k ×2n－k ＋1＋…＋2×2n －1＋1×2n ，两式相减，得S 2n －1＝n ＋2＋22＋…＋2n －1＋2n ＝2n ＋1－n －2.所以S 2 020＝S 210－1＋S 997＝S 210－1＋S 29－1＋S 486＝…＝S 210－1＋S 29－1＋…＋S 25－1＋S 10＝(211－12)＋(210－11)＋(29－10)＋(28－9)＋(27－8)＋(26－7)＋15＝3 990.18．(2020年邢台模拟)设数列{a n }是公差为2的等差数列，数列{b n }满足b 1＝1，b 2＝2，a n b n ＋b n ＝(n ＋1)·b n ＋1．(1)求数列{a n }，{b n }的通项公式； (2)求数列{a n b n }的前n 项和S n ；(3)设c n ＝a nlog 2b n ＋1，试问是否存在正整数s ，t (s ≠t )，使c 3，c s ，c t 成等差数列？若存在，求出s ，t 的值；若不存在，请说明理由．解：(1)数列{b n }满足b 1＝1，b 2＝2，a n b n ＋b n ＝(n ＋1)b n ＋1． 当n ＝1时，a 1b 1＋b 1＝2b 2，解得a 1＝3.所以a n ＝3＋2(n －1)＝2n ＋1．由于a n b n ＋b n ＝(n ＋1)b n ＋1，所以(2n ＋2)b n ＝(n ＋1)b n ＋1，整理得b n ＋1b n ＝2(常数)．所以b n ＝1·2n －1＝2n－1．(2)由于a n ＝2n ＋1，b n ＝2n －1， 所以a n b n ＝(2n ＋1)·2n－1．则S n ＝3·20＋5·21＋7·22＋…＋(2n ＋1)·2n －1①， 2S n ＝3·21＋5·22＋7·23＋…＋(2n ＋1)·2n ②，由①－②得，－S n ＝2(1＋2＋…＋2n －1)＋1－(2n ＋1)·2n ，整理得S n ＝(2n －1)·2n ＋1． (3)根据(1)得c n ＝a n log 2b n ＋1＝1n＋2.假设存在正整数s 和t ，使c 3，c s ，c t 成等差数列， 所以2s ＋4＝13＋2＋1t ＋2，整理得2s ＝13＋1t ，即6t ＝st ＋3s ，整理得s ＝6－18t ＋3，当t ＝s ＝3时，与s ≠t 矛盾，故舍去． 当t ＝6时，s ＝4，符合题意； 当t ＝15，s ＝5时，符合题意．。

年 级： 辅导科目：数学 课时数： 课 题 数列求和与数列综合应用教学目的教学内容数列求和（一）高考目标考纲解读1．熟练掌握等差、等比数列的前n 项和公式． 2．掌握非等差、等比数列求和的几种常见方法． 考向预测1．以考查等差、等比数列的求和公式为主，同时考查转化的思想．2．常与函数、方程、不等式等诸多知识联系在一起，作为高考的中档题或压轴题．（二）课前自主预习知识梳理1．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 .2．当已知数列{a n }中，满足a n ＋1a n＝f (n )，且f (1)·f (2)·…·f (n )可求，则可用 求数列的项通a n .3.等差数列前n 项和nS= = ，推导方法：（5）3333312n ++++L =5．(1)分组求和：把一个数列分成几个可以直接求和的数列．(2)拆项相消：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：例如，等差数列前n项和公式的推导方法．（三）基础自测1．(2011·威海模拟)设f(n)＝2＋24＋27＋…＋23n＋1(n∈N*)，则f(n)等于( )A.27(8n－1) B.27(8n＋1－1) C.27(8n＋2－1) D.27(8n＋3－1)[答案] B[解析] 由题意发现，f(n)即为一个以2为首项，公比q＝23＝8，项数为n＋1的等比数列的和．由公式可得f(n)＝S n＋1＝a11－q n＋11－q＝21－8n＋11－8＝27(8n＋1－1)．2．(2011·滨州模拟)已知数列2011,1，－2010，－2011，－1…，这个数列的特点是从第二项起，每一项都等于它的前后两项之和，则这个数列的前2012项之和S2012等于( )A．2010 B．2011 C．1 D．2012[答案] D[解析] a1＝2011，a2＝1，a3＝－2010，a4＝－2011，a5＝－1，a6＝2010，a7＝2011，a8＝1，该数列是周期为6的周期数列且S6＝0，∴S2012＝S2＝2011＋1＝2012.3．数列{a n}的通项公式是a n＝1n＋n＋1(n∈N*)，若前n项的和为10，则项数n为( )A．11 B．99 C．120 D．121 [答案] C[解析] ∵a n＝1n＋n＋1＝n＋1－n，∴a1＝2－1，a2＝3－2，…，a n＝n＋1－n，∴S n＝n＋1－1＝10，∴n＝120.4．(2009·广东理)已知等比数列{a n}满足a n>0，n＝1,2，…，且a5·a2n－5＝22n(n≥3)，则当n≥1时，log2a1＋log2a3＋…＋log2a2n－1＝( )A．n(2n－1) B．(n＋1)2 C．n2 D．(n－1)2[答案] C[解析] 考查等比数列的性质、通项、等差数列求和及对数的运算法则．∵a n为等比数列，且a5·a2n－5＝22n，∴a n2＝22n，∵a n>0，∴a n＝2n，∴a2n－1＝22n－1.∴log2a1＋log2a3＋…＋log2a2n－1＝1＋3＋5＋…＋(2n－1)＝n2.5．(2011·济南模拟)数列1,1＋2,1＋2＋22，…，1＋2＋22＋…＋2n －1，…的前n 项和为________． [答案] 2n ＋1－2－n[解析] 该数列的前n 项和S n ＝a 1＋a 2＋…＋a n ，而a n ＝1＋2＋22＋…＋2n －1＝1×1－2n1－2＝2n－1.∴S n ＝(21－1)＋(22－1)＋(23－1)＋...＋(2n －1)＝(2＋22＋ (2))－n ＝2×1－2n1－2－n ＝2n ＋1－2－n .6．(教材改编题)数列112，214，318，4116，…的前n 项和为________．[答案] 12(n 2＋n ＋2)－12n[解析] 数列的通项公式为：a n ＝n ＋12n ，S n ＝(1＋2＋3＋…＋n )＋⎝ ⎛⎭⎪⎫12＋14＋18＋…＋12n ＝n n ＋12＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12n ＝12(n 2＋n ＋2)－12n .7．求数列1,3a,5a 2,7a 3，…，(2n －1)a n －1，…(a ≠0)的前n 项和． [解析] 当a ＝1时，数列变为1,3,5,7，…，(2n －1)，…，S n ＝1＋3＋5＋7＋…＋(2n －1)＝n 1＋2n －12＝n 2；当a ≠1时，有S n ＝1＋3a ＋5a 2＋7a 3＋…＋(2n －1)a n －1，①aSn ＝a ＋3a 2＋5a 3＋7a 4＋…＋(2n －1)an ，② 令①－②，得Sn －aSn ＝1＋2a ＋2a 2＋2a 3＋2a 4＋…＋2an －1－(2n －1)an ，(1－a )S n ＝1＋2·a 1－a n －11－a－(2n －1)a n，∵1－a ≠0，∴S n ＝1－2n －1a n 1－a＋2a －a n 1－a2.（四）典型例题1.命题方向：公式法求和[例1] 已知函数f (x )＝x 2－2(n ＋1)x ＋n 2＋5n －7(n ∈N*)．(1)若函数f (x )的图像的顶点的横坐标构成数列{a n }，试证明数列{a n }是等差数列； (2)设函数f (x )的图像的顶点到x 轴的距离构成数列{b n }，试求数列{b n }的前n 项和S n .[解析] f (x )＝x 2－2(n ＋1)x ＋n 2＋5n －7＝[x －(n ＋1)]2＋3n －8.(1)由题意，a n ＝n ＋1，故a n ＋1－a n ＝(n ＋1)＋1－(n ＋1)＝1，故数列{a n }是等差数列． (2)由题意，b n ＝|3n －8|.当1≤n ≤2时，b n ＝－3n ＋8，数列{b n }为等差数列，b 1＝5，∴S n ＝n 5－3n ＋82＝－3n 2＋13n 2；当n ≥3时，b n ＝3n －8，数列{b n }是等差数列，b 3＝1. ∴S n ＝S 2＋n －21＋3n －82＝3n 2－13n ＋282.∴S n＝⎩⎪⎨⎪⎧－3n 2＋13n2，1≤n ≤23n 2－13n ＋282，n ≥3.[点评] 用等差数列或等比数列的求和公式时，一定要看清数列的哪些项构成等差数列或等比数列．在第(2)问的求解中，1≤n ≤2或n ≥3时，都可以用等差数列的前n 项和公式，但当1≤n ≤2时，不要误求为数列的前2项和；当n ≥3时，数列的首项为b 3，项数为n －2，不要误求为n 项的和，也不要误求为n －3项的和． 跟踪练习1在等差数列{a n }中，a 16＋a 17＋a 18＝a 9＝－36，其前n 项和为S n . (1)求S n 的最小值，并求出S n 取最小值时n 的值； (2)求Tn ＝|a 1|＋|a 2|＋…＋|a n |.[解析] ∵a 16＋a 17＋a 18＝3a 17＝－36.∴a 17＝－12. 又∵a 9＝－36，∴d ＝a 17－a 917－9＝－12＋368＝3，首项a 1＝a 9－8d ＝－60，(1)方法一：设前n 项和S n 最小，则⎩⎪⎨⎪⎧a n ≤0，a n ＋1≥0，即⎩⎪⎨⎪⎧3n －63≤0，3n ＋1－63≥0，得n ＝20或n ＝21.故n ＝20或n ＝21时S n 的值最小，且最小值为S 20＝S 21＝－630. 方法二：S n ＝－60n ＋n n －12×3＝32(n 2－41n )＝32⎝ ⎛⎭⎪⎫n －4122－50438.∵n ∈N *，∴当n ＝20或21时，S n 取最小值，最小值为－630. (2)由a n ＝3n －63≤0，得n ≤21. ∴当n ≤21时，T n ＝－S n ＝32(41n －n 2)；当n >21时，T n ＝－a 1－a 2－…－a 21＋a 22＋…＋a n ＝S n －2S 21＝32(n 2－41n )＋1260.2.命题方向：分组求和[例2] (2008·陕西)已知数列{a n }的首项a 1＝23，a n ＋1＝2a na n ＋1，n ＝1,2，….(1)证明：数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n －1是等比数列； (2)求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫n a n 的前n 项和S n .[分析] (1)由已知条件利用等比数列的定义证明，即从a n ＋1＝2a n a n ＋1得到1a n ＋1－1与1a n－1的等式关系．(2)充分利用(1)的结论得出1a n ＝12n ＋1.欲求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫n a n 的前n 项和S n 可先求出T n ＝12＋222＋323＋…＋n2n 的值．[解析] (1)∵a n ＋1＝2a na n ＋1， ∴1a n ＋1＝a n ＋12a n ＝12＋12·1a n， ∴1a n ＋1－1＝12⎝ ⎛⎭⎪⎫1a n －1，又a 1＝23，∴1a 1－1＝12，∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n －1是以12为首项，12为公比的等比数列．(2)由(1)知1a n －1＝12·12n －1＝12n ，即1a n ＝12n ＋1，∴n a n ＝n2n ＋n . 设T n ＝12＋222＋323＋…＋n2n ，①则12T n ＝122＋223＋…＋n －12n ＋n2n ＋1，② ①－②得12T n ＝12＋122＋…＋12n －n 2n ＋1＝12⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12n 1－12－n 2n ＋1＝1－12n －n2n ＋1∴T n ＝2－12n －1－n2n .又1＋2＋3＋…＋n ＝n n ＋12.∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫n a n 的前n 项和S n ＝2－2＋n 2n ＋nn ＋12＝n 2＋n ＋42－n ＋22n.跟踪练习2(2011·浙江省金丽衢联考)已知在数列{a n }中，a 1＝3，a n ＋1＝2a n －1(n ∈N*)． (1)求证：数列{a n －1}是等比数列；(2)设数列{2na n }的前n 项和为S n ，求S n 的大小． [解析] (1)∵a 1＝3，a n ＋1＝2a n －1， ∴a n ＋1－1＝2(a n －1)，∴{a n －1}是以a 1－1＝2为首项，以2为公比的等比数列．(2)由(1)知a n －1＝2·2n －1＝2n ， ∴a n ＝2n ＋1，∴2na n ＝2n (2n ＋1)＝n ·2n ＋1＋2n ，∴S n ＝2(21＋1)＋4(22＋1)＋6(23＋1)＋…＋2n (2n＋1)＝(2×21＋4×22＋6×23＋…＋2n ×2n)＋(2＋4＋6＋…＋2n )设T n ＝2×21＋4×22＋6×23＋…＋2n ×2n，12T n ＝21＋4×2＋6×22＋…＋2n ·2n －1， 两式相减，得12T n ＝－2－22－23－…－2n －1－2n ＋2n ·2n ＝2n ·2n －22n－12－1＝2n ·2n －2n ＋1＋2， ∴T n ＝4(n －1)·2n＋4， ∴S n ＝4(n －1)·2n ＋4＋n 2＋n .3.命题方向：错位相减求和[例3] (2009·山东文)等比数列{a n }的前n 项和为S n ，已知对任意的n ∈N*，点(n ，Sn )均在函数y ＝bx ＋r (b >0且b ≠1，b ，r 均为常数)的图像上．(1)求r 的值；(2)当b ＝2时，记b n ＝n ＋14a n (n ∈N *)，求数列{b n }的前n 项和T n .[解析] (1)由题意，S n ＝b n ＋r ，当n ≥2时，S n －1＝b n －1＋r ，所以a n ＝S n －S n －1＝b n －1(b －1)， 由于b >0且b ≠1，所以n ≥2时，{a n }是以b 为公比的等比数列， 又a 1＝b ＋r ，a 2＝b (b －1)，a 2a 1＝b ，即b (b －1)b ＋r＝b ， 解得r ＝－1.(2)由(1)知，n ∈N *，a n ＝(b －1)b n －1＝2n －1所以b n ＝n ＋14×2n －1＝n ＋12n ＋1.T n ＝222＋323＋424＋…＋n ＋12n ＋1.12T n ＝223＋324＋…＋n 2n ＋1＋n ＋12n ＋2， 两式相减得12T n ＝222＋123＋124＋…＋12n ＋1－n ＋12n ＋2＝12＋123×1－12n －11－12－n ＋12n ＋2＝34－12n ＋1－n ＋12n ＋2， 故T n ＝32－12n －n ＋12n ＋1＝32－n ＋32n ＋1.跟踪练习3：(2010·新课标理)设数列{a n }满足a 1＝2，a n ＋1－a n ＝3·22n －1. (1)求数列{a n }的通项公式；(2)令b n ＝na n ，求数列{b n }的前n 项和S n .[解析] 本小题主要考查数列的基础知识，即数列的通项公式与前n 项和的求法以及分析问题与解决问题的能力． (1)由已知得，当n ≥1时，a n ＋1＝[(a n ＋1－a n )＋(a n －a n －1)＋…＋(a 2－a 1)]＋a 1＝3(22n －1＋22n －3＋…＋2)＋2＝22(n ＋1)－1.而a 1＝2，所以数列{a n }的通项公式为a n ＝22n －1.(2)由b n ＝na n ＝n ·22n －1知S n ＝1·2＋2·23＋3·25＋…＋n ·22n －1.①从而22·S n ＝1·23＋2·25＋3·27＋…＋n ·22n ＋1.② ①－②得(1－22)S n ＝2＋23＋25＋…＋22n －1－n ·22n ＋1.即S n ＝[(3n －1)22n ＋1＋2]. 4.命题方向：裂项相消求和[例4] (2008·江西)等差数列{a n }的各项均为正数，a 1＝3，前n 项和为S n ，{b n }为等比数列，b 1＝1，且b 2S 2＝64，b 3S 3＝960.(1)求a n 与b n ； (2)求1S 1＋1S 2＋…＋1S n.[解析] (1)设{a n }的公差为d ，{b n }的公比为q ，则d 为正整数，a n ＝3＋(n －1)d ，b n ＝qn －1，依题意有⎩⎪⎨⎪⎧S 2b 2＝6＋d q ＝64S 3b 3＝9＋3dq 2＝960解得⎩⎪⎨⎪⎧d ＝2q ＝8，或⎩⎪⎨⎪⎧d ＝－65q ＝403(舍去)故a n ＝3＋2(n －1)＝2n ＋1，b n ＝8n －1.(2)S n ＝3＋5＋…＋(2n ＋1)＝n (n ＋2)， ∴1S 1＋1S 2＋…＋1S n ＝11×3＋12×4＋13×5＋…＋1nn ＋2＝12⎣⎢⎡ ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－13＋⎝ ⎛⎭⎪⎫12－14＋⎝ ⎛⎭⎪⎫13－15＋…⎦⎥⎤＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1n －1n ＋2 ＝12⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋12－1n ＋1－1n ＋2＝34－2n ＋32n ＋1n ＋2. 跟踪练习4求数列31×22，522×32，522×32，732×42，…，2n ＋1n 2（n ＋1）2的前n 项和S n . [解析] ∵2n ＋1n2（n ＋1）2＝1n 2－1（n ＋1）2，∴S n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1－122＋⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132＋…＋⎣⎢⎡⎦⎥⎤1n 2－1（n ＋1）2＝1－1（n ＋1）2＝n 2＋2n n ＋12.5.命题方向：倒序相加法求和[例5] 设函数f (x )＝3x 3x ＋3图像上有两点P 1(x 1，y 1)，P 2(x 2，y 2)，若P 为P 1P 2的中点，且P 点的横坐标为12.(1)求证：P 点的纵坐标为定值，并求出这个值；(2)求f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1n ＋f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2n ＋…＋f ⎝ ⎛⎭⎪⎫n n .[分析] (1)由已知函数图像上两点P 1P 2可得y 1＝3x 13x 1＋3，y 2＝3x 23x 2＋3，设P (x ，y )，根据中点坐标公式去求y ＝y 1＋y 22.(2)根据(1)的结论：若x 1＋x 2＝1，则由f (x 1)＋f (x 2)＝1可以得到f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1n ＋f ⎝ ⎛⎭⎪⎫n －1n ＝1，利用倒序相加进行求解．[解析] (1)证明：∵P 为P 1P 2的中点， ∴x 1＋x 2＝1，y p ＝y 1＋y 22.又y 1＋y 2＝3x 13x 1＋3＋3x 23x 2＋3＝1－33x 1＋3＋1－33x 2＋3＝2－6＋33x 1＋3x 26＋33x 1＋3x 2＝2－1＝1，∴y p ＝y 1＋y 22＝12.(2)由x 1＋x 2＝1，得y 1＋y 2＝f (x 1)＋f (x 2)＝1，f (1)＝3－32. 设S n ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1n ＋f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2n ＋…＋f ⎝ ⎛⎭⎪⎫n －1n ＋f ⎝ ⎛⎭⎪⎫n n ，又S n ＝f ⎝⎛⎭⎪⎫n －1n ＋f ⎝ ⎛⎭⎪⎫n －2n ＋…＋f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1n ＋f ⎝ ⎛⎭⎪⎫n n ，∴2S n ＝1＋1＋1＋1＋…＋1＋＋2f (1)＝n ＋2－3， 即S n ＝n ＋2－32.（五）思想方法点拨1．常见数列求和的类型及方法(1)an ＝kn ＋b ，利用等差数列前n 项和公式直接求解；(2)an ＝a ·qn －1，利用等比数列前n 项和公式直接求解，但要注意对q 分q ＝1与q ≠1两种情况进行讨论； (3)an ＝bn ±cn ，数列{bn }，{cn }是等比数列或等差数列，采用分组转化法求{an }前n 项和； (4)an ＝bn ·cn ，{bn }是等差数列，{cn }是等比数列，采用错位相减法求{an }前n 项和； (7)an ＝(－1)nf (n )，可采用相邻两合并求解，即采用“并项法”． (8)求出S 1，S 2，S 3，然后猜出Sn ，用数学归纳法证明． 2．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．（六）课后强化作业一、选择题1．等差数列{a n }的前n 项和为S n ，若S 2＝2，S 4＝10，则S 6等于( ) A ．12 B ．18 C ．24 D ．42 [答案] C[解析] 由题意设S n ＝An 2＋Bn ，又∵S 2＝2，S 4＝10，∴4A ＋2B ＝2,16A ＋4B ＝10， 解得A ＝34，B ＝－12，∴S 6＝36×34－3＝24.2．数列{a n }的前n 项和为S n ，若a n ＝1n ＋1n ＋2，则S 8等于( )A.25B. 130C.730D.56 [答案] A [解析] ∵a n ＝1n ＋1n ＋2＝1n ＋1－1n ＋2， 而S n ＝a 1＋a 2＋…＋a n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12－13＋⎝ ⎛⎭⎪⎫13－14＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1n －1n ＋1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1n ＋1－1n ＋2＝12－1n ＋2＝n2n ＋2， ∴S 8＝82×8＋2＝25. 3．数列1×12，2×14，3×18，4×116，…的前n 项和为( )A ．2－12n －n 2n ＋1B ．2－12n －1－n2nC.12(n 2＋n ＋2)－12nD.12n (n ＋1)＋1－12n －1 [答案] B[解析] S ＝1×12＋2×14＋3×18＋4×116＋…＋n ×12n ＝1×121＋2×122＋3×123＋…＋n ×12n ，①则12S ＝1×122＋2×123＋3×124＋…＋(n －1)×12n ＋n ×12n ＋1，② ①－②得12S ＝12＋122＋123＋…＋12n －n ×12n ＋1＝12⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12n 1－12－n 2n ＋1＝1－12n －n2n ＋1.∴S ＝2－12n －1－n2n .4.122－1＋132－1＋142－1＋…＋1n ＋12－1的值为( )A.n ＋12n ＋2 B.34－n ＋12n ＋2C.34－12⎝ ⎛⎭⎪⎫1n ＋1＋1n ＋2D.32－1n ＋1＋1n ＋2 [答案] C [解析] ∵1n ＋12－1＝1n 2＋2n ＝1n n ＋2＝12⎝ ⎛⎭⎪⎫1n －1n ＋2.∴S n ＝12⎝ ⎛1－13＋12－14＋13－15＋…＋1n－⎭⎪⎫1n ＋2＝12⎝ ⎛⎭⎪⎫32－1n ＋1－1n ＋2＝34－12⎝ ⎛⎭⎪⎫1n ＋1＋1n ＋2. 5．(2011·汕头模拟)已知a n ＝log (n ＋1)(n ＋2)(n ∈N *)，若称使乘积a 1·a 2·a 3·…·a n 为整数的数n 为劣数，则在区间(1,2002)内所有的劣数的和为( )A ．2026B ．2046C ．1024D ．1022 [答案] A[解析] ∵a 1·a 2·a 2·…·a n ＝lg3lg2·lg4lg3·…·lg n ＋2lg n ＋1＝lg n ＋2lg2＝log 2(n ＋2)＝k ，则n ＝2k－2(k ∈Z)．令1<2k－2<2002，得k ＝2,3,4， (10)∴所有劣数的和为41－291－2－18＝211－22＝2026.6．(2011·威海模拟)已知数列{a n }的前n 项和S n ＝n 2－4n ＋2，则 |a 1|＋|a 2|＋…＋|a 10|＝( ) A ．66 B ．65 C ．61 D ．56 [答案] A[解析] 当n ≥2时，a n ＝S n －S n －1＝2n －5； 当n ＝1时，a 1＝S 1＝－1，不符合上式，∴a n ＝⎩⎪⎨⎪⎧－1，n ＝1，2n －5，n ≥2，∴{|a n |}从第3项起构成等差数列，首项|a 3|＝1， 末项|a 10|＝15.∴|a 1|＋|a 2|＋…＋|a 10|＝1＋1＋1＋15×82＝66.7．(文)(2009·江西)公差不为零的等差数列{a n }的前n 项和为S n ，若a 4是a 3与a 7的等比中项，S 8＝32，则S 10等于( )A ．18B ．24C ．60D ．90 [答案] C[解析] 由题意可知⎩⎪⎨⎪⎧a 42＝a 3×a 7S 8＝32，∴⎩⎪⎨⎪⎧a 1＋3d 2＝a 1＋2d a 1＋6d8a 1＋8×72×d ＝32，∴⎩⎪⎨⎪⎧a 1＝－3d ＝2，∴S 10＝10×(－3)＋10×92×2＝60，选C. (理)(2009·重庆)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 ＝( ) A.n 24＋7n 4 B.n 23＋5n 3 C.n 22＋3n4 D ．n 2＋n [答案] A[解析] 设等差数列公差为d ，∵a 1＝2，∴a 3＝2＋2d ，a 6＝2＋5d .又∵a 1，a 3，a 6成等比数列，∴a 32＝a 1a 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 －12d ＝n 24＋74n .故选A.8．在等比数列{a n }中，a 1＝2，前n 项和为S n ，若数列{a n ＋1}也是等比数列，则S n 等于( ) A ．2n ＋1－2 B ．3n C ．2n D ．3n－1[答案] C[解析] 解法1：由{a n }为等比数列可得a n ＋1＝a n ·q ，a n ＋2＝a n ·q 2由{a n ＋1}为等比数列可得(a n ＋1＋1)2＝(a n ＋1)(a n ＋2＋1)，故(a n ·q ＋1)2＝(a n ＋1)(a n ·q 2＋1)， 化简上式可得q 2－2q ＋1＝0，解得q ＝1，故a n 为常数列，且a n ＝a 1＝2，故S n ＝n ·a 1＝2n ，故选C. 解法2：设等比数列{a n }的公比为q ，则有a 2＝2q 且a 3＝2q 2， 由题设知(2q ＋1)2＝3·(2q 2＋1)， 解得q ＝1，以下同解法1. 二、填空题9．设f (x )＝12x ＋2，则f (－9)＋f (－8)＋…＋f (0)＋…＋f (9)＋f (10)的值为________．[答案] 5 2[解析] ∵f (－n )＋f (n ＋1)＝12－n ＋2＋12n ＋1＋2＝2n1＋2n ·2＋12n ＋1＋2＝2n·2＋12n ＋1＋2＝22， ∴f (－9)＋f (－8)＋…＋f (0)＋…＋f (9)＋f (10)＝5 2.10．(2011·启东模拟)对于数列{a n }，定义数列{a n ＋1－a n }为数列{a n }的“差数列”，若a 1＝2，{a n }的“差数列”的通项为2n，则数列{a n }的前n 项和S n ＝________.[答案] 2n ＋1－2[解析] ∵a n ＋1－a n ＝2n，∴a n ＝(a n －a n －1)＋(a n －1－a n －2)＋…＋(a 2－a 1)＋a 1 ＝2n －1＋2n －2＋…＋22＋2＋2＝2－2n1－2＋2＝2n －2＋2＝2n，∴S n ＝2－2n ＋11－2＝2n ＋1－2.11．(2011·江门模拟)有限数列A ＝{a 1，a 2，…，a n }，S n 为其前n 项的和，定义S 1＋S 2＋…＋S nn为A 的“凯森和”；如果有99项的数列{a 1，a 2，…，a 99}的“凯森和”为1000，则有100项的数列{1，a 1，a 2，…，a 99}的“凯森和”为________．[答案] 991[解析] ∵{a 1，a 2，…，a 99}的“凯森和”为S 1＋S 2＋…＋S 9999＝1000，∴S 1＋S 2＋…S 99＝1000×99，数列{1，a 1，a 2，…，a 99}的“凯森和”为： 1＋S 1＋1＋S 2＋1＋…＋S 99＋1100＝100＋S 1＋S 2＋…＋S 99100＝991.三、解答题12．(2010·重庆文)已知{a n }是首项为19，公差为－2的等差数列，S n 为{a n }的前n 项和． (1)求通项a n 及S n ；(2)设{b n －a n }是首项为1，公比为3的等比数列，求数列{b n }的通项公式及其前n 项和T n .[解析] 本题主要考查等差数列的基本性质，以及通项公式的求法，前n 项和的求法，同时也考查了学生的基本运算能力．(1)因为{a n }为首项a 1＝19，公差d ＝－2的等差数列， 所以a n ＝19－2(n －1)＝－2n ＋21，S n ＝19n ＋n n －12(－2)＝－n 2＋20n .(2)由题意知b n －a n ＝3n －1，所以b n ＝3n －1－2n ＋21T n ＝b 1＋b 2＋…＋b n ＝(1＋3＋…＋3n －1)＋S n ＝－n 2＋20n ＋3n－12.13．已知数列{a n }的前n 项和S n ＝2n 2－3n . (1)求证：数列{a n }是等差数列；(2)若b n ＝a n ·2n，求数列{b n }的前n 项和T n .[解析] (1)证明：a 1＝S 1＝－1，当n ≥2时，a n ＝S n －S n －1＝2n 2－3n －2(n －1)2＋3(n －1)＝4n －5. 又a 1适合上式，故a n ＝4n －5(n ∈N *)． 当n ≥2时，a n －a n －1＝4n －5－4(n －1)＋5＝4， 所以{a n }是等差数列且d ＝4，a 1＝－1. (2)b n ＝(4n －5)·2n，∴T n ＝－21＋3·22＋…＋(4n －5)·2n，① 2T n ＝－22＋…＋(4n －9)·2n ＋(4n －5)·2n ＋1，②①－②得－T n ＝－21＋4·22＋…＋4·2n －(4n －5)·2n ＋1＝－2＋4·41－2n －11－2－(4n －5)·2n ＋1＝－18－(4n －9)·2n ＋1，∴T n ＝18＋(4n －9)·2n ＋1.14．设数列{a n }的前n 项和为S n ，已知a 1＝1，且a n ＋2S n S n －1＝0(n ≥2)， (1)求数列{S n }的通项公式； (2)设S n ＝1f（n ），b n ＝f (12n )＋1.记P n ＝S 1S 2＋S 2S 3＋…＋S n S n ＋1，T n ＝b 1b 2＋b 2b 3＋…＋b n b n ＋1，试求T n ，并证明P n <12.[解析] (1)解：∵a n ＋2S n S n －1＝0(n ≥2)， ∴S n －S n －1＋2S n S n －1＝0. ∴1S n －1S n －1＝2.又∵a ＝1，∴S n ＝12n －1(n ∈N ＋)． (2)证明：∵S n ＝1f n，∴f (n )＝2n －1.∴b n ＝2(12n )－1＋1＝(12)n －1.T n ＝(12)0·(12)1＋(12)1·(12)2＋…＋(12)n －1·(12)n ＝(12)1＋(12)3＋(12)5＋…＋(12)2n －1＝23[1－(14)n ]．∵S n ＝12n －1(n ∈N ＋) ∴P n ＝11×3＋13×5＋…＋12n －12n ＋1＝12⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12n ＋1<12. 15．(2010·山东理)已知等差数列{a n }满足：a 3＝7，a 5＋a 7＝26，{a n }的前n 项和为S n . (1)求a n 及S n ；(2)令b n ＝1a n 2－1(n ∈N *)，求数列{b n }的前n 项和T n . [解析] 本题考查等差数列的通项公式与前n 项和公式的应用、裂项法求数列的和，熟练掌握数列的基础知识是解答好本类题目的关键．对(1)可直接根据定义求解，(2)问采用裂项求和即可解决．(1)设等差数列{a n }的公差为d ，因为a 3＝7，a 5＋a 7＝26，所以有⎩⎪⎨⎪⎧a 1＋2d ＝72a 1＋10d ＝26，解得a 1＝3，d ＝2，所以a n ＝3＋2(n －1)＝2n ＋1；S n ＝3n ＋n n －12×2＝n 2＋2n .(2)由(1)知a n ＝2n ＋1，所以b n ＝1a n 2－1＝12n ＋12－1＝14·1n n ＋1＝14·⎝ ⎛⎭⎪⎫1n －1n ＋1， 所以T n ＝14·⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12＋12－13＋…＋1n －1n ＋1＝14·⎝ ⎛⎭⎪⎫1－1n ＋1＝n4n ＋1， 即数列{b n }的前n 项和T n ＝n4n ＋1.[点评] 数列在高考中主要考查等差、等比数列的定义、性质以及数列求和，解决此类题目要注意合理选择公式，对于数列求和应掌握经常使用的方法，如：裂项、叠加、累积．本题应用了裂项求和．第五节 数列的综合应用（一）高考目标考纲解读能在具体的问题情境中识别数列的等差关系或等比关系，并能用相关知识解决相应的问题． 考向预测1．以递推关系为背景，考查数列的通项公式与前n 项和公式． 2．等差、等比交汇，考查数列的基本计算．3．数列与函数、不等式、解析几何交汇，考查数列的综合应用． 4．以考查数列知识为主，同时考查“等价转化”、“变量代换”思想．（二）课前自主预习知识梳理1．数列在实际生活中着广泛的应用，其解题的基本步骤，可用图表示如下：2．数列应用题常见模型：(1)等差模型：如果增加(或减少)的量是一个固定量时，该模型是等差模型，增加(或减少)的量就是公差． (2)等比模型：如果后一个量与前一个量的比是一个固定的数时，该模型是等比模型，这个固定的数就是公比． (3)递推数列模型：如果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的递推关系，还是前n 项和Sn 与Sn ＋1之间的递推关系．(4)分期付款模型：设贷款总额为a ，年利率为r ，等额还款数为b ，分n 期还完，则b ＝r 1＋r n1＋r n－1a . 3．数列与其他章节的综合题数列综合题，包括数列知识和指数函数、对数函数、不等式的知识综合起来；另外，数列知识在复数、三角函数、解析几何等部分也有广泛的应用． 4．数列的探索性问题探索性问题是高考的热点，常在数列解答题中出现，探索性问题对分析问题、解决问题的能力有较高的要求．（三）基础自测1．已知数列{a n }满足a n ＋1＝⎩⎪⎨⎪⎧3a n0<a n ≤1a n －1a n >1，若a 1＝23，则a 2012的值为( )A.23B ．1C ．2D ．3[答案] C[解析] 由递推公式可知a 2＝3a 1＝2，a 3＝a 2－1＝1，a 4＝3a 3＝3，a 5＝a 4－1＝2，a 6＝a 5－1＝1…， 可见{a n }满足a n ＋3＝a n (n ≥2)． 故a 2012＝a 2＝1.2．设函数f (x )＝x m ＋ax 的导函数f ′(x )＝2x ＋1，则数列{1f （n ）}(n ∈N *)的前n 项和是( )A.n n ＋1B.n ＋2n ＋1 C.nn －1D.n ＋1n[答案] A[解析] f ′(x )＝mx m －1＋a ＝2x ＋1，∴a ＝1，m ＝2，∴f (x )＝x (x ＋1)，1f （n ）＝1nn ＋1＝1n －1n ＋1， ∴S n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12＋⎝ ⎛⎭⎪⎫12－13＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1n －1n ＋1＝n n ＋1. 3．(教材改编题)一个凸多边形，它的各内角度数成等差数列，最小角为60°，公差为20°，则这个多边形的边数是( )A ．3B ．4C ．5或9D ．4或9[答案] B[解析] 设边数为n ，则60°n ＋n n －12·20°＝(n －2)·180°，解得n ＝4或9.当n ＝9时，最大内角度数为60°＋(9－1)×20°＝220°>180°，故舍去．4．有一种细菌和一种病毒，每个细菌在每秒钟杀死一个病毒的同时将自身分裂为2个，现在有一个这样的细菌和100个这样的病毒，问细菌将病毒全部杀死至少需要( )A ．6秒钟B ．7秒钟C ．8秒钟D ．9秒钟 [答案] B[解析] 设至少需要n 秒钟，则 1＋21＋22＋…＋2n －1≥100，∴1－2n1－2≥100，∴n ≥7.故选B. 5．(2011·安徽合肥模拟)秋末冬初，流感盛行，某医院近30天每天入院治疗流感的人数依次构成数列{a n }，已知a 1＝1，a 2＝2，且a n ＋2－a n ＝1＋(－1)n (n ∈N*)，则该医院30天入院治疗流感的人数共有________． [答案] 255[解析] 由于a n ＋2－a n ＝1＋(－1)n，所以a 1＝a 3＝…＝a 29＝1，a 2，a 4，…，a 30构成公差为2的等差数列，所以a 1＋a 2＋…＋a 29＋a 30＝15＋15×2＋15×142×2＝255. 6．设等差数列{an }的前n 项和为Sn ，S 4≥10，S 5≤15，则a 4的最大值是________． [答案] 4[解析] 由题意，得⎩⎪⎨⎪⎧4a 1＋4×32d ≥105a 1＋5×42d ≤15，即⎩⎪⎨⎪⎧4a 1＋6d ≥105a 1＋10d ≤15，也即⎩⎪⎨⎪⎧2a 1＋3d ≥5a 1＋2d ≤3，又a 4＝a 1＋3d ＝－(2a 1＋3d )＋3(a 1＋2d )≤－5＋3×3＝4，故a 4的最大值为4.7．某科研单位欲拿出一定的经费奖励科研人员第1名得全部资金的一半加一千元，第二名得剩下的一半加一千元，以名次类推都得到剩下的一半加一千元，到第10名恰好资金分完，求此科研单位共拿出多少千元资金进行奖励． [解析] 设单位共拿出x 千元资金，第1名到第10名所得资金构成数列{a n }，前n 项和为S n ，则a 1＝x 2＋1，a n ＝12(x －S n －1)＋1(n ≥2)，∴2a n ＝x －S n －1＋2,2a n ＋1＝x －S n ＋2， 两式相减得2a n ＋1－2a n ＝－a n ， ∴2a n ＋1＝a n .∴{a n }是首项为x 2＋1，公比为12的等比数列，∴S 10＝⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2＋1⎝ ⎛⎭⎪⎫1－12101－12＝x ，解得x ＝2046.故单位共拿出2046千元资金进行奖励．又a 2＝2S 1＋a 1＝3a 1，a n ≠0，∴{a n }是首项为a 1，公比为3的等比数列， ∴a n ＝a 1·3n －1.(2)方法一：∵S n ＝a 11－q n 1－q ＝－12a 1＋12a 1·3n，∴b n ＝1－S n ＝1＋12a 1－12a 1·3n，要使{b n }为等比数列，当且仅当1＋12a 1＝0，即a 1＝－2，此时b n ＝3n，∴{b n }是首项为3，公比为3的等比数列． ∴{b n }能为等比数列，此时a 1＝－2.方法二：设数列{bn }能为等比数列，则b 1，b 2，b 3成等比数列， ∴b 22＝b 1·b 3，∵Sn ＝a 1＋a 2＋…＋an ，an ＝a 1·3n －1，bn ＝1－Sn ， ∴b 2＝1－4a 1，b 1＝1－a 1，b 3＝1－13a 1， ∴(1－4a 1)2＝(1－a 1)(1－13a 1)，又an ≠0，得a 1＝－2，此时bn ＝1－Sn ＝3n ， ∴{bn }是首项为3，公比为3的等比数列， ∴{bn }能为等比数列，此时a 1＝－2.方法三：设数列{b n }能为等比数列，即满足b n 2＝b n －1·b n ＋1(n ≥2，n ∈N *)，又∵b n ＝1－S n ，b n －1＝1－(S n －a n )，b n ＋1＝1－(S n ＋a n ＋1)， ∴(1－S n )2＝(1－S n ＋a n )(1－S n －a n ＋1)，∴(1－S n )2＝(1－S n )2＋(a n －a n ＋1)(1－S n )－a n a n ＋1，即－2a n ·⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－a 11－3n 1－3＝a n a n ＋1， 将a n ＝a 1·3n －1代入得a 1＝－2，此时b n ＝1－S n ＝3n.2.命题方向：数列与函数的综合应用[例2] 已知f (x )＝log ax (a >0且a ≠1)，设f (a 1)，f (a 2)，…，f (an )(n ∈N*)是首项为4，公差为2的等差数列． (1)设a 为常数，求证：{an }成等比数列；(2)若bn ＝anf (an )，{bn }的前n 项和是Sn ，当a ＝时，求Sn .[分析] 利用函数的有关知识得出an 的表达式，再利用表达式解决其他问题．[解析] (1)f (a n )＝4＋(n －1)×2＝2n ＋2，即log a a n ＝2n ＋2， 可得a n ＝a2n ＋2.∴a n a n －1＝a 2n ＋2a2n －1＋2＝a 2(n ≥2)，为定值．∴{a n }为等比数列． (2)b n ＝a n f (a n )＝a 2n ＋2log a a2n ＋2＝(2n ＋2)a2n ＋2.当a ＝2时，b n ＝(2n ＋2)(2)2n ＋2＝(n ＋1)2n ＋2.S n ＝2·23＋3·24＋4·25＋…＋(n ＋1)·2n ＋2①2S n ＝2·24＋3·25＋4·26＋…＋n ·2n ＋2＋(n ＋1)·2n ＋3②①－②得－S n ＝2·23＋24＋25＋…＋2n ＋2－(n ＋1)·2n ＋3＝16＋241－2n －11－2－(n ＋1)2n ＋3＝16＋2n ＋3－24－n ·2n ＋3－2n ＋3＝－n ·2n ＋3.∴S n ＝n ·2n ＋3(n ∈N *)．[点评] 数列与函数的综合问题主要有以下两类：①已知函数条件，解决数列问题．此类问题一般利用函数的性质、图像研究数列问题；②已知数列条件，解决函数问题．解决此类问题一般要充分利用数列的范围、公式、求和方法对式子化简变形． 跟踪练习2在数列{a n }中，a 1＝4，且对任意大于1的正整数n ，点(a n ，a n －1)在直线y ＝x －2上． (1)求数列{a n }的通项公式；(2)已知b 1＋b 2＋…＋b n ＝a n ，试比较a n 与b n 的大小． [解析] (1)∵点(a n ，a n －1)在直线y ＝x －2上，∴a n ＝a n －1＋2，即数列{a n }是以a 1＝2为首项，公差d ＝2的等差数列．∴a n ＝2＋2(n －1)＝2n ， ∴a n ＝4n 2.(2)∵b 1＋b 2＋…＋bn ＝an ，∴当n ≥2时，bn ＝an －an －1＝4n 2－4(n －1)2＝8n －4， 当n ＝1时，b 1＝a 1＝4，满足上式．∴bn ＝8n －4，∴an －bn ＝4n 2－(8n －4)＝4(n －1)2≥0， ∴an ≥bn .[点评] 第(2)问可由b 1＋b 2＋…＋bn ＝an 得，an －bn ＝an －1＝4(n －1)2≥0，∴an ≥bn 简捷明了，注意观察分析常能起到事半功倍的效果.3.命题方向：数列与导数、解析几何的综合应用[例3] (2011·山东模拟)设曲线y ＝x 2＋x ＋2－ln x 在x ＝1处的切线为l ，数列{an }的首项a 1＝－m (其中常数m 为正奇数)，且对任意n ∈N*，点(n －1，an ＋1－an －a 1)均在直线l 上． (1)求出{an }的通项公式；(2)令bn ＝nan (n ∈N*)，当an ≥a 5恒成立时，求出n 的取值范围，使得bn ＋1>bn 成立．[分析] 问题(1)可先利用求导公式求得直线的斜率，进而求出直线方程，利用累加法即求得数列的通项公式；问题(2)是恒成立问题，可转化为数列的单调性问题进而求得数列的最小值．[解析] (1)由y ＝x 2＋x ＋2－ln x ，知x ＝1时，y ＝4.又y ′|x ＝1＝(2x ＋1－1x)|x ＝1＝2，归纳、猜想的手段，建立出有关等差(比)数列、递推数列模型，再结合其他相关知识来解决问题．（六）课后强化作业一、选择题1．如果数列{a n }的前n 项和S n ＝14n (9n －4n )(n ∈N *)，那么这个数列( )A ．是等差数列而不是等比数列B ．是等比数列而不是等差数列C ．既是等差数列又是等比数列D ．既不是等差数列又不是等比数列 [答案] B[解析] S n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫94n －1符合S n ＝Aq n－A 的特征，故该数列为等比数列．2．数列{a n }的前n 项和S n ＝n 2－2n －1，则a 3＋a 17等于( ) A ．15 B ．17 C ．34 D ．398 [答案] C[解析] a 3＝S 3－S 2＝(32－2×3－1)－(22－2×2－1)＝3.a 17＝S 17－S 16＝(172－2×17－1)－(162－2×16－1)＝31，∴a 3＋a 17＝34.3．某种细胞开始时有2个，1小时后分裂成4个并死去1个，2小时后分裂成6个并死去1个，3小时后分裂成10个并死去1个，…，按照此规律，6小时后细胞存活数是( )A ．33B ．64C ．65D ．127 [答案] B[解析] 每一小时后细胞变为前一小时细胞数的2倍减1,4小时后为17个，5小时后为33个，6小时后为65个．4．(2011·黄冈模拟)小正方形按照如图的规律排列：每个图中的小正方形的个数就构成一个数列{a n }，有以下结论： ①a 5＝15；②数列{a n }是一个等差数列； ③数列{a n }是一个等比数列；④数列的递推公式为：a n ＋1＝a n ＋n ＋1(n ∈N *)． 其中正确的命题序号为( )A．①② B．①③ C．①④ D．①[答案] C[解析] 当n＝1时，a1＝1；当n＝2时，a2＝3；当n＝3时，a3＝6；当n＝4时，a4＝10，…，观察图中规律，有a n＋1＝a n＋n＋1，a5＝15.故①④正确．5．△ABC中，tan A是以－4为第三项，－1为第七项的等差数列的公差，tan B是以12为第三项，4为第六项的等比数列的公比，则该三角形的形状是( )A．钝角三角形 B．锐角三角形 C．等腰直角三角形 D．以上均错[答案] B[解析] 由题意知：tan A＝－1－－47－3＝34>0.tan3B＝412＝8，∴tan B＝2>0，∴A、B均为锐角．又∵tan(A＋B)＝34＋21－34×2＝－112<0，∴A＋B为钝角，即C为锐角，∴△ABC为锐角三角形．6．在正项数列{a n}中，a1＝2，点(a n，a n－1)(n≥2)在直线x－2y＝0上，则数列{a n}的通项公式a n为( ) A．2n－1 B．2n－1＋1 C．2n D．2n＋1[答案] C[解析] 据题意得a n－2a n－1＝0，即a n＝2a n－1，所以a n＝2×2n－1＝2n.7．编辑一个运算程序：1&1＝2，m&n＝k，m&(n＋1)＝k＋3(m、n、k∈N*)，1&2004的输出结果为( )A．2004 B．2006 C．4008 D．6011[答案] D[解析] 由已知m&(n＋1)－m&n＝3可得，数列{1&n}是首项为1&1＝2，公差为3的等差数列，∴1&2004＝2＋(2004－1)×3＝6011.应选D.8．下表给出一个“直角三角形数阵”141 2，143 4，38，316∵y ′＝2x ，∴过点(a k ，a k 2)的切线方程为y －a k 2＝2a k (x －a k )，又该切线与x 轴的交点为(a k ＋1,0)，所以a k ＋1＝12a k ，即数列{a k }是等比数列，首项a 1＝16，其公比q ＝12，∴a 3＝4，a 5＝1，∴a 1＋a 3＋a 5＝21.(理)如图，“杨辉三角”中从上往下数共有n (n >7，n ∈N)行，设其第k (k ≤n ，k ∈N *)行中不是1的数字之和为a k ，由a 1，a 2，a 3，…组成的数列{a n }的前n 项和是S n .现在下面四个结论：①a 8＝254；②a n ＝a n －1＋2n ；③S 3＝22；④S n ＝2n ＋1－2－2n .1 1 12 1 13 3 1 14 6 4 1 … … … …其中正确结论的序号为________．(写出所有你认为正确的结论的序号) [答案] ①④[解析] 由已知得a n ＝C n 0＋C n 1＋C n 2＋…＋C n n－2 ＝(1＋1)n －2＝2n－2，∴a 8＝28－2＝256－2＝254，①正确；a n －a n －1＝2n －2－2n －1＋2＝2n －1≠2n ，②不正确；∵S n ＝2－2＋22－2＋ (2)－2＝21－2n1－2－2n ＝2n ＋1－2n －2，∴S 3＝24－6－2＝8≠22，③不正确，④正确． ∴①④正确． 三、解答题12．已知数列{a n }是公差d ≠0的等差数列，记S n 为其前n 项和． (1)若a 2、a 3、a 6依次成等比数列，求其公比q .(2)若a 1＝1，证明点P 1⎝ ⎛⎭⎪⎫1，S 11，P 2⎝ ⎛⎭⎪⎫2，S 22，…，P n ⎝ ⎛⎭⎪⎫n ，S n n (n ∈N *)在同一条直线上，并写出此直线方程．[解析] (1)∵a 2、a 3、a 6依次成等比数列， ∴q ＝a 3a 2＝a 6a 3＝a 6－a 3a 3－a 2＝3dd＝3，即公比q ＝3.(2)证明：∵S n ＝na 1＋n n －12d ，∴S n n＝a 1＋n －12d ＝1＋n －12d .∴点P n ⎝⎛⎭⎪⎫n ，S n n在直线y ＝1＋x －12d 上．∴点P 1，P 2，…，P n (n ∈N *)都在过点(1,1)且斜率为d2的直线上．此直线方程为y －1＝d2(x －1)．13．(2010·福建文)数列{a n }中，a 1＝13.前n 项和S n 满足S n ＋1－S n ＝(13)n ＋1(n ∈N *)．(1)求数列{a n }的通项公式a n 以及前n 项和S n ；(2)若S 1，t (S 1＋S 2)，3(S 2＋S 3)成等差数列，求实数t 的值．[解析] 本小题主要考查数列，等差数列，等比数列等基础知识，考查运算求解能力，考查函数与方程思想，化归与转化思想．(1)由S n ＋1－S n ＝(13)n ＋1得a n ＋1＝(13)n ＋1(n ∈N *)又a 1＝13，故a n ＝(13)n (n ∈N *)从而S n ＝13×[1－13n]1－13＝12[1－(13)n ](n ∈N *) (2)由(1)可得S 1＝13，S 2＝49，S 3＝1327从而由S 1，t (S 1＋S 2)，3(S 2＋S 3)成等差数列可得 13＋3×(49＋1327)＝2×(13＋49)t ，解得t ＝2. 14．(2010·湖北文)已知某地今年年初拥有居民住房的总面积为a (单位：m 2)，其中有部分旧住房需要拆除．当地有关部门决定每年以当年年初住房面积的10%建设新住房，同时也拆除面积为b (单位：m 2)的旧住房．(1)分别写出第一年末和第二年末的实际住房面积的表达式；(2)如果第五年末该地的住房面积正好比今年年初的住房面积增加了30%，则每年拆除的旧住房面积b 是多少？(计算时取1.15＝1.6)[解析] 本小题主要考查阅读资料，提取信息，建立数学模型的能力，同时考查运用所学知识分析和解决实际问题的能力．(1)第1年末的住房面积a ·1110－b ＝(1.1a －b )(m 2) 第2年末的住房面积(a ·1110－b )1110－b ＝a (1110)2－b (1＋1110)＝(1.21a －2.1b )(m 2)(2)第3年末的住房面积⎣⎢⎡⎦⎥⎤a 11102－b 1＋1110·1110－b ＝a ·⎝ ⎛⎭⎪⎫11103－b ⎣⎢⎡ 1＋1110＋⎦⎥⎤11102第4年末住房面积为：a (1110)4－b ⎣⎢⎡⎦⎥⎤1＋1110＋11102＋11103. 第5年末住房面积为：a ·(1110)5－b ⎣⎢⎡ 1＋1110＋11102＋11103⎦⎥⎤＋11104＝1.6a －6b 依题意可得，1.6a －6b ＝1.3a ，解得b ＝a20，所以每年拆除的旧房面积为a20(m 2)． 15．某企业投资1000万元于一个高科技项目，每年可获利25%.由于企业间竞争激烈，每年年底需要从利润中取出资金200万元进行科研、技术改造与广告投入，方能保持原有的利润增长率，问经过多少年后，该项目资金可以达到或超过翻两番(4倍)的目标？(取lg2＝0.3)[解析] 设该企业逐年的项目资金依次为a 1，a 2，a 3，…，a n ，则由已知a n ＋1＝a n (1＋25%)－200(n ∈N *)，即a n ＋1＝54a n －200， 令a n ＋1－x ＝54(a n －x )，即a n ＋1＝54a n －14x ，由x4＝200，得x ＝800， ∴a n ＋1－800＝54(a n －800)(n ∈N *)，故{a n －800}是以a 1－800为首项，54为公比的等比数列．∵a 1＝1000(1＋25%)－200＝1050， ∴a 1－800＝250∴a n －800＝250⎝ ⎛⎭⎪⎫54n －1，∴a n ＝800＋250⎝ ⎛⎭⎪⎫54n －1(n ∈N *)．由题意a n ≥4000，∴800＋250⎝ ⎛⎭⎪⎫54n －1≥4000，即⎝ ⎛⎭⎪⎫54n≥16， ∴n ln 54≥lg16，即n (1－3lg2)≥4lg2，∵lg2＝0.3，∴0.1n ≥1.2，故n ≥12. 答：经过12年后，该项目资金可以翻两番．教师备课平台一、函数与方程的思想在数列中的应用在数列中，数列本身就是一种函数．这种函数的定义域是N ＋(或其子集)，从而表现在图像上就是孤立的点．数列具有单调性，如等差数列(除去公差为0的情况)，等比数列(如a 1>0，q >1)．因此研究数列问题，可以类比函数的一些性质来研究，用运动变化的观点来研究，例如数列中求某项的范围问题，某个字母的范围问题、最值问题等就可以利用函数思想，转化成求函数值域问题，或解不等式．在等差、等比数列问题中，已知五个基本量中的几个，求另几个时，往往是设出基本量，建立方程或方程组来解决问题．但需注意数列看作函数时的定义域与一般函数定义域的区别．[例1] 已知数列{a n }的前n 项和为S n ，点(n ，S n )在函数f (x )＝2x－1的图像上，数列{b n }满足b n ＝log 2a n －12(n ∈N *)．(1)求数列{a n }的通项公式a n ；(2)当数列{b n }的前n 项和最小时，求n 的值；(3)设数列{b n }的前n 项和为T n ，求不等式T n <b n 的解集．[分析] 先利用函数关系求出S n 的表达式，再依a n 与S n 关系求出a n .进而求出b n 、T n ，使问题解决． [解析] 由题意得S n ＝2n－1. (1)当n ＝1时，a 1＝S 1＝1；当n ≥2时，a n ＝S n －S n －1＝(2n －1)－(2n －1－1)＝2n －1.又∵a 1＝1＝21－1，∴a n ＝2n －1.(2)b n ＝log 2a n －12＝log 22n －1－12＝(n －1)－12＝n －13，∴b n ＝n －13，令b n ≥0得n ≥13，∴数列{b n }的前12项均为负数，第13项为0，从第14项起均为正数，∴当n ＝12或13时，数列{b n }的前n 项和最小．(3)∵b n ＋1－b n ＝1，∴数列{b n }为等差数列． ∴T n ＝n n －252<n －13，整理得n 2－27n ＋26<0，解得1<n <26. ∴T n <b n 的解集为{n |1<n <26，n ∈N *}．[例2] 设S n 为等差数列{a n }的前n 项和，已知S 7＝21，S 15＝－75，T n 为数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n n 的前n 项和，求T n 的最大值．[分析] 列方程组可求得S n ，继而求得T n ，把T n 看成关于自变量n 的函数来求最大值即可． [解析] 设等差数列{a n }公差为d ，则S n ＝na 1＋12n (n －1)d .∵S 7＝21，S 15＝－75，。

2020高考人教版数学理科一轮复习课后练34【数列求和与数列的综合应用】及解析一、选择题1．已知数列{a n }的通项公式是a n ＝2n －3⎝⎛⎭⎫15n，则其前20项和为( C ) A ．380－35⎝⎛⎭⎫1－1519 B ．400－25⎝⎛⎭⎫1－1520 C ．420－34⎝⎛⎭⎫1－1520 D ．440－45⎝⎛⎭⎫1－1520 解析：令数列{a n }的前n 项和为S n ，则S 20＝a 1＋a 2＋…＋a 20＝2(1＋2＋…＋20)－3⎝⎛⎭⎫15＋152＋…＋1520＝2×20×(20＋1)2－3×15⎝⎛⎭⎫1－15201－15＝420－34⎝⎛⎭⎫1－1520. 2．已知数列{a n }满足a 1＝1，a n ＋1＝⎩⎪⎨⎪⎧2a n ，n 为正奇数，a n＋1，n 为正偶数，则其前6项之和是( C )A ．16B ．20C ．33D ．120解析：由已知得a 2＝2a 1＝2，a 3＝a 2＋1＝3，a 4＝2a 3＝6，a 5＝a 4＋1＝7，a 6＝2a 5＝14，所以S 6＝1＋2＋3＋6＋7＋14＝33.3．化简S n ＝n ＋(n －1)×2＋(n －2)×22＋…＋2×2n －2＋2n－1的结果是( D )A ．2n ＋1＋n －2B ．2n ＋1－n ＋2C ．2n －n －2D ．2n ＋1－n －2解析：因为S n ＝n ＋(n －1)×2＋(n －2)×22＋…＋2×2n －2＋2n －1，① 2S n ＝n ×2＋(n －1)×22＋(n －2)×23＋…＋2×2n －1＋2n ，②所以①－②得，－S n ＝n －(2＋22＋23＋…＋2n )＝n ＋2－2n ＋1，所以S n ＝2n ＋1－n －2.4．(2019·沈阳市教学质量监测)在各项都为正数的等比数列{a n }中，若a 1＝2，且a 1a 5＝64，则数列{a n(a n －1)(a n ＋1－1)}的前n 项和是( A ) A ．1－12n ＋1－1B ．1－12n ＋1C ．1－12n ＋1D ．1－12n －1解析：∵数列{a n }为等比数列，a n >0，a 1＝2，a 1a 5＝64，∴公比q ＝2，∴a n ＝2n ，a n(a n －1)(a n ＋1－1)＝2n(2n －1)(2n ＋1－1)＝12n －1－12n ＋1－1.设数列{a n(a n －1)(a n ＋1－1)}的前n 项和为T n ，则T n ＝1－122－1＋122－1－123－1＋123－1－124－1＋…＋12n －1－12n ＋1－1＝1－12n ＋1－1，故选A. 5．我国古代数学著作《九章算术》中有如下问题：“今有人持金出五关，前关二而税一，次关三而税一，次关四而税一，次关五而税一，次关六而税一，并五关所税，适重一斤．问本持金几何．”其意思为：今有人持金出五关，第1关收税金为持金的12，第2关收税金为剩余金的13，第3关收税金为剩余金的14，第4关收税金为剩余金的15，第5关收税金为剩余金的16，5关所收税金之和，恰好重1斤．问此人总共持金多少．则在此问题中，第5关收税金( B )A.120斤 B.125斤 C.130斤 D.136斤 解析：假设原来持金为x ，则第1关收税金12x ；第2关收税金13(1－12)x ＝12×3x ；第3关收税金14(1－12－16)x＝13×4x ；第4关收税金15(1－12－16－112)x ＝14×5x ；第5关收税金16(1－12－16－112－120)x ＝15×6x .依题意，得12x＋12×3x ＋13×4x ＋14×5x ＋15×6x ＝1，即(1－16)x ＝1，56x ＝1，解得x ＝65，所以15×6x ＝15×6×65＝125.故选B.6．设数列{a n }的前n 项和为S n ，a n ＋1＋a n ＝2n ＋1，且S n ＝1 350.若a 2<2，则n 的最大值为( A ) A ．51 B ．52 C ．53D ．54解析：因为a n ＋1＋a n ＝2n ＋1 ①， 所以a n ＋2＋a n ＋1＝2(n ＋1)＋1＝2n ＋3 ②，②－①得a n ＋2－a n ＝2，且a 2n －1＋a 2n ＝2(2n －1)＋1＝4n －1，所以数列{a n }的奇数项构成以a 1为首项，2为公差的等差数列，数列{a n }的偶数项构成以a 2为首项，2为公差的等差数列，数列{a 2n －1＋a 2n}是以4为公差的等差数列，所以S n＝⎩⎪⎨⎪⎧n (n ＋1)2＋(a 1－1)，n 为奇数，n (n ＋1)2，n 为偶数.当n 为偶数时，n (n ＋1)2＝1 350，无解(因为50×51＝2 550,52×53＝2 756，所以接下来不会有相邻两数之积为2 700)．当n 为奇数时，n (n ＋1)2＋(a 1－1)＝1 350，a 1＝1 351－n (n ＋1)2，因为a 2<2，所以3－a 1<2，所以a 1>1，所以1 351－n (n ＋1)2>1，所以n (n ＋1)<2 700，又n ∈N *，所以n ≤51，故选A. 二、填空题7．已知数列{a n }的通项公式为a n ＝(－1)n ＋1(3n －2)，则前100项和S 100等于－150.解析：∵a 1＋a 2＝a 3＋a 4＝a 5＋a 6＝…＝a 99＋a 100＝－3，∴S 100＝－3×50＝－150. 8．已知数列{a n }满足a 1＝1，a n ＋1·a n ＝2n (n ∈N *)，则S 2 018＝3·21_009－3.解析：∵数列{a n }满足a 1＝1，a n ＋1·a n ＝2n ，①∴n ＝1时，a 2＝2，n ≥2时，a n ·a n －1＝2n －1，②由①÷②得a n ＋1a n －1＝2，∴数列{a n }的奇数项、偶数项分别成等比数列，∴S 2 018＝1－21 0091－2＋2(1－21 009)1－2＝3·21 009－3.9．(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＝－63. 解析：解法1：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 1＋a 2＝2a 2＋1，解得a 2＝－2； 当n ＝3时，a 1＋a 2＋a 3＝2a 3＋1，解得a 3＝－4； 当n ＝4时，a 1＋a 2＋a 3＋a 4＝2a 4＋1，解得a 4＝－8； 当n ＝5时，a 1＋a 2＋a 3＋a 4＋a 5＝2a 5＋1，解得a 5＝－16；当n ＝6时，a 1＋a 2＋a 3＋a 4＋a 5＋a 6＝2a 6＋1，解得a 6＝－32.所以S 6＝－1－2－4－8－16－32＝－63. 解法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×(1－26)1－2＝－63.三、解答题10．(2019·贵阳市监测考试)设等比数列{a n }的前n 项和为S n ，公比q >0，S 2＝4，a 3－a 2＝6. (1)求数列{a n }的通项公式；(2)设b n ＝log 3a n ＋1，数列{b n }的前n 项和为T n ，求证：1T 1＋1T 2＋…＋1T n <2.解：(1)∵S 2＝a 1＋a 2＝4，a 3－a 2＝6，∴⎩⎪⎨⎪⎧a 1(1＋q )＝4，a 1(q 2－q )＝6，∵q >0，∴q ＝3，a 1＝1，∴a n ＝1×3n －1＝3n －1， 即数列{a n }的通项公式为a n ＝3n －1.(2)证明：由(1)知b n ＝log 3a n ＋1＝log 33n ＝n ，∴b 1＝1，b n ＋1－b n ＝n ＋1－n ＝1，∴数列{b n }是首项b 1＝1，公差d ＝1的等差数列， ∴T n ＝n (n ＋1)2，则1T n ＝2n (n ＋1)＝2(1n －1n ＋1)，∴1T 1＋1T 2＋…＋1T n ＝2(11－12＋12－13＋…＋1n －1n ＋1)＝2(1－1n ＋1)<2，∴1T 1＋1T 2＋…＋1T n <2. 11．已知数列{a n }的首项为a 1＝1，前n 项和为S n ，且数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n n 是公差为2的等差数列．(1)求数列{a n }的通项公式；(2)若b n ＝(－1)n a n ，求数列{b n }的前n 项和T n .解：(1)由已知得S nn ＝1＋(n －1)×2＝2n －1，所以S n ＝2n 2－n .当n ≥2时，a n ＝S n －S n －1＝2n 2－n －[2(n －1)2－(n －1)]＝4n －3. 而a 1＝1满足上式，所以a n ＝4n －3，n ∈N *. (2)由(1)可得b n ＝(－1)n (4n －3)．当n 为偶数时，T n ＝(－1＋5)＋(－9＋13)＋…＋[－(4n －7)＋(4n －3)]＝4×n2＝2n ；当n 为奇数时，n ＋1为偶数，T n ＝T n ＋1－b n ＋1＝2(n ＋1)－(4n ＋1)＝－2n ＋1.综上，T n ＝⎩⎪⎨⎪⎧2n ，n 为偶数，－2n ＋1，n 为奇数.12．(2019·石家庄质量检测(二))已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ，若S m －1＝－4，S m ＝0，S m ＋2＝14(m ≥2，且m ∈N *)．(1)求m 的值；(2)若数列{b n }满足a n2＝log 2b n (n ∈N *)，求数列{(a n ＋6)·b n }的前n 项和．解：(1)由已知得，a m ＝S m －S m －1＝4， 且a m ＋1＋a m ＋2＝S m ＋2－S m ＝14， 设数列{a n }的公差为d ， 则有2a m ＋3d ＝14，∴d ＝2.由S m ＝0，得ma 1＋m (m －1)2×2＝0，即a 1＝1－m ，∴a m ＝a 1＋(m －1)×2＝m －1＝4，∴m ＝5.(2)由(1)知a 1＝－4，d ＝2，∴a n ＝2n －6， ∴n －3＝log 2b n ，得b n ＝2n －3， ∴(a n ＋6)·b n ＝2n ×2n －3＝n ×2n －2. 设数列{(a n ＋6)·b n }的前n 项和为T n ，则T n ＝1×2－1＋2×20＋…＋(n －1)×2n －3＋n ×2n －2，① 2T n ＝1×20＋2×21＋…＋(n －1)×2n －2＋n ×2n －1，② ①－②，得－T n ＝2－1＋2＋…＋2n －2－n ×2n －1＝2－1(1－2n )1－2－n ×2n －1＝2n －1－12－n ×2n －1，∴T n ＝(n －1)×2n －1＋12(n ∈N *)．第二次作业 高考·模拟解答题体验1．(2019·河北名校联考)已知数列{a n }是等差数列，a 2＝6，前n 项和为S n ，{b n }是等比数列，b 2＝2，a 1b 3＝12，S 3＋b 1＝19.(1)求{a n }，{b n }的通项公式； (2)求数列{b n cos(a n π)}的前n 项和T n . 解：(1)∵数列{a n }是等差数列，a 2＝6， ∴S 3＋b 1＝3a 2＋b 1＝18＋b 1＝19，∴b 1＝1， ∵b 2＝2，数列{b n }是等比数列，∴b n ＝2n －1. ∴b 3＝4，∵a 1b 3＝12，∴a 1＝3，∵a 2＝6，数列{a n }是等差数列，∴a n ＝3n . (2)由(1)得，令C n ＝b n cos(a n π)＝(－1)n 2n －1， ∴C n ＋1＝(－1)n ＋12n ， ∴C n ＋1C n＝－2，又C 1＝－1， ∴数列{b n cos(a n π)}是以－1为首项、－2为公比的等比数列，∴T n ＝－1×[1－(－2)n ]1＋2＝－13[1－(－2)n ]．2．已知各项均不相等的等差数列{a n }的前四项和为14，且a 1，a 3，a 7恰为等比数列{b n }的前三项． (1)分别求数列{a n }，{b n }的前n 项和S n ，T n ；(2)记数列{a n b n }的前n 项和为K n ，设c n ＝S n T nK n ，求证：c n ＋1>c n (n ∈N *)．解：(1)设数列{a n }的公差为d ，则⎩⎪⎨⎪⎧4a 1＋6d ＝14，(a 1＋2d )2＝a 1(a 1＋6d )，解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1＝2，d ＝1或⎩⎪⎨⎪⎧a 1＝72，d ＝0(舍去)，所以a n ＝n ＋1，S n ＝n (n ＋3)2.又b 1＝a 1＝2，b 2＝a 3＝4，所以b n ＝2n ，T n ＝2n ＋1－2. (2)证明：因为a n ·b n ＝(n ＋1)·2n ， 所以K n ＝2·21＋3·22＋…＋(n ＋1)·2n ，①所以2K n ＝2·22＋3·23＋…＋n ·2n ＋(n ＋1)·2n ＋1，② ①－②得－K n ＝2·21＋22＋23＋…＋2n －(n ＋1)·2n ＋1， 所以K n ＝n ·2n ＋1.则c n ＝S n T n K n＝(n ＋3)(2n－1)2n ＋1，c n ＋1－c n＝(n ＋4)(2n ＋1－1)2n ＋2－(n ＋3)(2n －1)2n ＋1＝2n ＋1＋n ＋22n ＋2>0，所以c n ＋1>c n (n ∈N *)． 3．已知数列{a n }是递增的等比数列，且a 1＋a 4＝9，a 2a 3＝8. (1)求数列{a n }的通项公式；(2)设S n 为数列{a n }的前n 项和，b n ＝a n ＋1S n S n ＋1，求数列{b n }的前n 项和T n .解：(1)由题设知a 1a 4＝a 2a 3＝8，又a 1＋a 4＝9，可解得⎩⎪⎨⎪⎧ a 1＝1，a 4＝8或⎩⎪⎨⎪⎧a 1＝8，a 4＝1(舍去)．设等比数列{a n }的公比为q ，由a 4＝a 1q 3，得q ＝2，故a n ＝a 1q n －1＝2n －1，n ∈N *. (2)S n ＝a 1(1－q n )1－q＝2n－1，又b n ＝a n ＋1S n S n ＋1＝S n ＋1－S n S n S n ＋1＝1S n －1S n ＋1，所以T n ＝b 1＋b 2＋…＋b n ＝⎝⎛⎭⎫1S 1－1S 2＋⎝⎛⎭⎫1S 2－1S 3＋…＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1S n －1S n ＋1＝1S 1－1S n ＋1＝1－12n ＋1－1，n ∈N *. 4．(2019·石家庄质量检测)已知数列{a n }满足：a 1＝1，a n ＋1＝n ＋1n a n ＋n ＋12n .(1)设b n ＝a nn，求数列{b n }的通项公式；(2)求数列{a n }的前n 项和S n .解：(1)由a n ＋1＝n ＋1n a n ＋n ＋12n ，可得a n ＋1n ＋1＝a n n ＋12n ，又b n ＝a n n ，∴b n ＋1－b n ＝12n ，由a 1＝1，得b 1＝1，累加可得(b 2－b 1)＋(b 3－b 2)＋…＋(b n －b n －1＝121＋122＋…＋12n －1，即b n －b 1＝12(1－12n －1)1－12＝1－12n －1，∴b n ＝2－12n －1.(2)由(1)可知a n ＝2n －n 2n －1，设数列{n2n －1}的前n 项和为T n ，则T n ＝120＋221＋322＋…＋n2n －1 ①，12T n ＝121＋222＋323＋…＋n2n ②， ①－②得12T n ＝120＋121＋122＋…＋12n －1－n2n ＝1－12n1－12－n 2n ＝2－n ＋22n ，∴T n ＝4－n ＋22n －1.易知数列{2n }的前n 项和为n (n ＋1)， ∴S n ＝n (n ＋1)－4＋n ＋22n －1.5．已知S n 是正项数列{a n }的前n 项和，且2S n ＝a 2n ＋a n ，等比数列{b n }的公比q >1，b 1＝2，且b 1，b 3，b 2＋10成等差数列．(1)求数列{a n }和{b n }的通项公式；(2)设c n ＝a n ·b n ＋(－1)n ·2n ＋1a n ·a n ＋1，记T 2n ＝c 1＋c 2＋c 3＋…＋c 2n ，求T 2n .解：(1)当n ≥2时，由题意得2S n －2S n －1＝a 2n －a 2n －1＋a n －a n －1， 2a n ＝a 2n －a 2n －1＋a n －a n －1， a 2n －a 2n －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，当n ＝1时，2a 1＝a 21＋a 1，∵a 1>0，∴a 1＝1， ∴数列{a n }是首项为1，公差为1的等差数列，∴a n ＝1＋(n －1)×1＝n .由b 1＝2,2b 3＝b 1＋(b 2＋10)，得2q 2－q －6＝0， 解得q ＝2或q ＝－32(舍)，∴b n ＝b 1q n －1＝2n .(2)由(1)得c n ＝n ·2n＋(－1)n·2n ＋1n (n ＋1)＝n ·2n ＋(－1)n ⎝ ⎛⎭⎪⎫1n ＋1n ＋1， ∴T 2n ＝(1×2＋2×22＋…＋2n ·22n)＋⎣⎢⎡⎦⎥⎤－⎝⎛⎭⎫1＋12＋⎝⎛⎭⎫12＋13－13＋14＋…＋⎝⎛⎭⎪⎫12n ＋12n ＋1＝(1×2＋2×22＋…＋2n ·22n)＋⎝ ⎛⎭⎪⎫－1＋12n ＋1，记W 2n ＝1×2＋2×22＋…＋2n ·22n ， 则2W 2n ＝1×22＋2×23＋…＋2n ·22n ＋1， 以上两式相减可得－W 2n ＝2＋22＋ (22)－2n ·22n ＋1＝2(1－22n )1－2－2n ·22n ＋1＝(1－2n )·22n ＋1－2，∴W 2n ＝(2n －1)·22n ＋1＋2，∴T 2n ＝W 2n ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫－1＋12n ＋1＝(2n －1)·22n ＋1＋12n ＋1＋1. 6．在数列{a n }中，a 1＝2，a n ＋1＝2⎝⎛⎭⎫1＋1n a n (n ∈N *)． (1)求数列{a n }的通项公式；(2)设b n ＝2na n ，数列{b n }的前n 项的和为S n ，试求数列{S 2n －S n }的最小值；(3)求证：当n ≥2时，S 2n ≥7n ＋1112. 解：(1)由条件a n ＋1＝2⎝⎛⎭⎫1＋1n a n ， 得a n ＋1n ＋1＝2·a n n ，又a 1＝2，所以a 11＝2，因此数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n n 构成首项为2，公比为2的等比数列．a nn＝2·2n －1＝2n ，因此，a n ＝n ·2n . (2)由(1)得b n ＝1n ，设c n ＝S 2n －S n ，则c n ＝1n ＋1＋1n ＋2＋…＋12n ，所以c n ＋1＝1n ＋2＋1n ＋3＋…＋12n ＋12n ＋1＋12n ＋2，从而c n ＋1－c n ＝12n ＋1＋12n ＋2－1n ＋1>12n ＋2＋12n ＋2－1n ＋1＝0，因此数列{c n }是单调递增的，所以(c n )min ＝c 1＝12.。

第3讲数列求和及其综合应用［考情分析］数列求和常与数列的综合应用一起考查，常以解答题的形式出现，有时与函数、不等式综合在一起考查，难度中等偏上.考点一数列求和r核心提炼、1.裂项相消法就是把数列的每一项分解，使得相加后项与项之间能够相互抵消，但在抵消的过程中，有的是依次项抵消，有的是间隔项抵消.常见的裂项方式有：1 _1 1 , 1 _^=if_U__UYn（n+∖） n Λ+Γn（n+k） n+k）' n1-∖丸—1 n+∖）' 4??2—1 2∖2n —1 2∕ι÷l∕2.如果数列｛小｝是等差数列，｛d｝是等比数列,那么求数列｛4・儿｝的前〃项和S〃时,可采用错位相减法.用错位相减法求和时，应注意：（1）等比数列的公比为负数的情形；（2）在写出ff的表达式时应特别注意将两式“错项对齐”，以便准确写出“Sn—qSj的表“SJ和a qSn达式.考向1分组转化法求和例1已知在等比数列｛斯｝中，m=2,且两，的内一2成等差数列.⑴求数列｛斯｝的通项公式；⑵若数列｛小｝满足儿=J+21og2斯- 1,求数列｛d｝的前n项和解（1）设等比数列｛〃“｝的公比为4，由Q］, 〃2,。

3 —2成等差数列,得2。

2 =。

1+。

3-2,即4夕=2 + 2/-2,解得夕=2（4=0舍去），则m=α∣尸=2〃，n∈ N*.（2）⅛Λ=~+21og2Λrt— l=^+21og22n- l=^∏+2n-↑,则数列｛九｝的前〃项和考向2裂项相消法求和例2 （2020•莆田市第一联盟体学年联考）设数列｛斯｝的前〃项和为S”，且&=久一2〃，｛d ｝为正项等比数列，且〃∣=α∣+3, 63=604+2. ⑴求数列｛斯｝和｛d ｝的通项公式；⑵设c 〃=——j~~;—，求｛c 〃｝的前〃项和T n .4"+l∙∣0g2%+l解 (1)由工=/一2〃，得当〃 =1 时，0=S] = —1, 当九22 时，S n -ι=(n -l)2-2(n- l)=n 2-4n+3f所以当时，a∏=S n —S n -\=2n —3, a\ — — 1也满足此式.所以斯=2〃一3, Q @N*. 又加=。

初一数学综合算式练习题数列求和数列是数学中的一个重要概念，它由一系列按照一定规律排列的数所组成。

数列求和是数学中常见的问题，它要求我们计算数列中所有数的和。

在初一数学综合中，数列求和也是一个重要的考点。

本文将通过几个练习题来帮助初一学生加深对数列求和的理解。

练习题1：已知等差数列的首项为a₁，公差为d，前n项和为Sₙ。

如果首项a₁=2，公差d=3，前n项和Sₙ=50，求n的值。

解析：根据等差数列的前n项和公式，可以得到Sₙ = (n/2)(2a₁+ (n−1)d)。

将已知条件代入公式，得到50 = (n/2)(2×2 + (n − 1)×3)。

化简得到50 = (n/2)(4 + 3n − 3)，进一步化简得到3n² - n - 100 = 0。

通过解一元二次方程，可以求得n的值。

练习题2：已知等差数列的首项为a₁，公差为d，前n项和为Sₙ。

如果首项a₁=-2，公差d=5，前n项和Sₙ=-45，求n的值。

解析：同样地，我们可以根据等差数列的前n项和公式得到Sₙ =(n/2)(2a₁ + (n−1)d)。

将已知条件代入公式，得到-45 = (n/2)(2×(-2) + (n− 1)×5)。

化简得到-45 = (n/2)(-4 + 5n - 5)，进一步化简得到5n² - 11n + 90 = 0。

通过解一元二次方程，我们可以求得n的值。

练习题3：求等差数列1, 4, 7, 10, ... 的前10项和。

解析：对于这个等差数列，我们可以发现首项为1，公差为3。

我们可利用等差数列前n项和公式 Sₙ = (n/2)(2a₁ + (n−1)d)，将已知条件代入公式，得到Sₙ= (10/2)(2×1 + (10 − 1)×3) = 5(2 + 27) = 145。

练习题4：求等差数列2, 5, 8, 11, ... 的前15项和。