【冲刺2021高考数学】一轮总复习课件练习:第五章 数 列第5章 4
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最新届高考数学(理)一轮复习知识过关检测:第5章《数列》(第4课时)(新人教A 版)一、选择题1.(最新·辽阳质检)已知数列{a n }的前n 项和S n =an 2+bn (a 、b ∈R ),且S 25=100,则a 12+a 14等于( )A .16B .8C .4D .不确定解析:选B.由数列{a n }的前n 项和S n =an 2+bn (a 、b ∈R ),可得数列{a n }是等差数列,S 25=a 1+a 25·252=100,解得a 1+a 25=8,所以a 12+a 14=a 1+a 25=8.2.数列112,314,518,7116,…,(2n -1)+12n ,…的前n 项和S n 的值为( )A .n 2+1-12nB .2n 2-n +1-12nC .n 2+1-12n -1D .n 2-n +1-12n解析:选A.该数列的通项公式为a n =(2n -1)+12n ,则S n =[1+3+5+…+(2n -1)]+(12+122+…+12n )=n 2+1-12n .故选A.3.已知数列{a n }的通项公式a n =log 2n +1n +2(n ∈N +),设{a n }的前n 项和为S n ,则使S n <-5成立的自然数n ( )A .有最大值63B .有最小值63C .有最大值31D .有最小值31解析:选 B.S n =a 1+a 2+…+a n =log 223+log 234+…+log 2n +1n +2=log 2⎝ ⎛⎭⎪⎫23×34×…×n +1n +2=log 22n +2<-5,∴2n +2<2-5,∴n +2>26,∴n >62. 又n ∈N +,∴n 有最小值63.4.设函数f (x )=x m+ax 的导函数f ′(x )=2x +1,则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1fn (n ∈N +)的前n 项和是( )A.n n +1B.n +2n +1 C.nn -1D.n +1n解析:选A.易知f (x )=x 2+x ,则1f n =1n 2+n =1n n +1=1n -1n +1,所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1fn的前n 项和 S n =11-12+12-13+…+1n -1n +1=1-1n +1=n n +1.5.(最新·辽阳质检)对正整数n ,设曲线y =x n(1-x )在x =2处的切线与y 轴交点的纵坐标为a n ,则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n n +1的前n 项和的公式是( ) A .2nB .2n-2C .2n +1D .2n +1-2解析:选D.∵y ′|x =2=-2n -1(n +2),∴切线方程为:y +2n =-2n -1(n +2)(x -2),令x =0,求出切线与y 轴交点的纵坐标为y 0=(n +1)2n,所以a n n +1=2n ,则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n n +1的前n 项和S n =21-2n1-2=2n +1-2.二、填空题6.在等差数列{a n }中,S n 表示前n 项和,a 2+a 8=18-a 5,则S 9=________. 解析:由等差数列的性质,a 2+a 8=18-a 5, 即2a 5=18-a 5,∴a 5=6,∴S 9=a 1+a 9×92=9a 5=54.答案:547.(最新·武汉质检)等比数列{a n }的前n 项和S n =2n -1,则a 21+a 22+…+a 2n =________. 解析: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适合上式,∴a n =2n -1,∴a 2n =4n -1.∴数列{a 2n }是以a 21=1为首项,以4为公比的等比数列.∴a 21+a 22+…+a 2n =1·1-4n1-4=13(4n -1).答案:13(4n-1)8.已知等比数列{a n }中,a 1=3,a 4=81,若数列{b n }满足b n =log 3a n ,则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1b n b n +1的前n 项和S n =________.解析:设等比数列{a n }的公比为q ,则a 4a 1=q 3=27,解得q =3.所以a n =a 1qn -1=3×3n -1=3n,故b n =log 3a n =n ,所以1b n b n +1=1n n +1=1n -1n +1.则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1b n b n +1的前n 项和为1-12+12-13+…+1n -1n +1=1-1n +1=nn +1.答案:nn +1三、解答题9.已知{a n }为等差数列,且a 3=-6,a 6=0. (1)求{a n }的通项公式;(2)若等比数列{b n }满足b 1=-8,b 2=a 1+a 2+a 3,求{b n }的前n 项和公式. 解:(1)设等差数列{a n }的公差为d . 因为a 3=-6,a 6=0,所以⎩⎪⎨⎪⎧a 1+2d =-6,a 1+5d =0,解得a 1=-10,d =2.所以a n =-10+(n -1)·2=2n -12. (2)设等比数列{b n }的公比为q .因为b 2=a 1+a 2+a 3=-24,b 1=-8, 所以-8q =-24,即q =3.所以{b n }的前n 项和公式为S n =b 11-q n 1-q=4(1-3n).10.在数列{a n }中,a 1=1,当n ≥2时,其前n 项和S n 满足S 2n =a n ⎝⎛⎭⎪⎫S n -12.(1)求S n 的表达式;(2)设b n =S n2n +1,求{b n }的前n 项和T n .解:(1)∵S 2n =a n ⎝⎛⎭⎪⎫S n -12,a n =S n -S n -1(n ≥2),∴S 2n =(S n -S n -1)⎝⎛⎭⎪⎫S n -12,即2S n -1S n =S n -1-S n ,①由题意S n -1·S n ≠0,①式两边同除以S n -1·S n ,得1S n -1S n -1=2,∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是首项为1S 1=1a 1=1,公差为2的等差数列.∴1S n =1+2(n -1)=2n -1,∴S n =12n -1. (2)又b n =S n 2n +1=12n -12n +1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1,∴T n =b 1+b 2+…+b n =n2n +1.一、选择题1.已知函数f (n )=⎩⎪⎨⎪⎧n 2当n 为正奇数时,-n 2当n 为正偶数时,且a n =f (n )+f (n +1),则a 1+a 2+a 3+…+a 100等于( )A .0B .100C .-100D .10200解析:选B.由题意,a 1+a 2+…+a 100=12-22-22+32+32-42-42+52+…+992-1002-1002+1012=-(1+2)+(3+2)-…-(99+100)+(101+100)=100.故选B.2.已知{a n }是首项为1的等比数列,S n 是{a n }的前n 项和,且9S 3=S 6,则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 的前5项和为( )A.158或5 B.3116或5 C.3116D.158解析:选C.设数列{a n }的公比为q .由题意可知q ≠1,且91-q31-q=1-q 61-q,解得q =2,所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是以1为首项,12为公比的等比数列,由求和公式可得S 5=3116.二、填空题3.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 =________.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.答案:2n +1-24.数列{a n }的前n 项和S n =n 2-4n +2,则|a 1|+|a 2|+…+|a 10|=________. 解析:当n =1时,a 1=S 1=-1. 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=2n -5.∴a n =⎩⎪⎨⎪⎧-1 n =12n -5 n ≥2,n ∈N +.令2n -5≤0得n ≤52, ∴当n ≤2时,a n <0;当n ≥3时,a n >0,∴|a 1|+|a 2|+…+|a 10|=-(a 1+a 2)+(a 3+a 4+…+a 10)=66. 答案:66 三、解答题5.(2012·高考天津卷)已知{a n }是等差数列,其前n 项和为S n ,{b n }是等比数列,且a 1=b 1=2,a 4+b 4=27,S 4-b 4=10.(1)求数列{a n }与{b n }的通项公式;(2)记T n =a n b 1+a n -1b 2+…+a 1b n ,n ∈N *,证明T n +12=-2a n +10b n (n ∈N *).解:(1)设等差数列{a n }的公差为d ,等比数列{b n }的公比为q .由a 1=b 1=2,得a 4=2+3d ,b 4=2q 3,S 4=8+6d .由条件,得方程组⎩⎪⎨⎪⎧2+3d +2q 3=27,8+6d -2q 3=10,解得⎩⎪⎨⎪⎧d =3,q =2.所以a n =3n -1,b n =2n,n ∈N *. (2)证明:由(1)得T n =2a n +22a n -1+23a n -2+…+2n a 1,①2T n =22a n +23a n -1+…+2n a 2+2n +1a 1.② 由②-①,得T n =-2(3n -1)+3×22+3×23+…+3×2n +2n +2=121-2n -11-2+2n +2-6n +2=10×2n-6n -10.而-2a n +10b n -12=-2(3n -1)+10×2n -12=10×2n-6n -10,故T n +12=-2a n +10b n ,n ∈N *.附:什么样的考试心态最好大部分学生都不敢掉以轻心,因此会出现很多过度焦虑。
第4讲 数列的求和1.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足a 1=1,a n +a n +1=2n +1,则S 20172017=( )A .1009B .1008C .2D .12.已知数列{a n }:12,13+23,14+24+34,15+25+35+45,…,若b n =1a n a n +1,那么数列{b n }前n 项的和为( )A .4⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1n +1B .4⎝ ⎛⎭⎪⎫12-1n +1C .1-1n +1 D.12-1n +13.已知数列{a n }的前n 项和S n =n 2-6n ,则数列{|a n |}的前n 项和T n 等于( )A .6n -n 2B .n 2-6n +18C.⎩⎪⎨⎪⎧ 6n -n 2,1≤n ≤3,n 2-6n +18,n >3D.⎩⎪⎨⎪⎧6n -n 2,1≤n ≤3,n 2-6n ,n >3 4.已知数列{a n }满足:a n +1=a n -a n -1(n ≥2,n ∈N *),a 1=1,a 2=2,S n 为数列{a n }的前n 项和,则S 2018=( )A .3B .2C .1D .0 5.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,数列{a n }的“差数列”的通项公式为a n +1-a n =2n,则数列{a n }的前n 项和S n =( )A .2B .2nC .2n +1-2D .2n -1-26.(多选)已知数列{a n }满足a 1=1,a n +1=a n2+3a n(n ∈N *),则下列结论正确的有( )A.⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n+3为等比数列 B .{a n }的通项公式为a n =12n +1-3C .{a n }为递增数列D.⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 的前n 项和T n =2n +2-3n -4 7.在数列{a n }中,a 1=1,a n +2+(-1)na n =1,记S n 是数列{a n }的前n 项和,则S 60=________. 8.(2017年新课标Ⅱ)等差数列{a n }的前n 项和为S n ,a 3=3,S 4=10,则11nk kS =∑=________.9.(2019年新课标Ⅱ)已知{a n }是各项均为正数的等比数列,a 1=2,a 3=2a 2+16. (1)求{a n }的通项公式;(2)设b n =log 2a n ,求数列{b n }的前n 项和.10.已知数列{a n }的前n 项和S n =2n +1+n -2. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =log 2(a n -1),求T n =1b 1b 2+1b 2b 3+1b 3b 4+…+1b n b n +1.11.(2018年浙江)已知等比数列{a n }的公比q >1,且a 3+a 4+a 5=28,a 4+2是a 3,a 5的等差中项.数列{b n }满足b 1=1,数列{(b n +1-b n )a n }的前n 项和为2n 2+n .(1)求q 的值;(2)求数列{b n }的通项公式.12.(2018年天津)设{a n }是等比数列,公比大于0,其前n 项和为S n (n ∈N *),{b n }是等差数列.已知a 1=1,a 3=a 2+2,a 4=b 3+b 5,a 5=b 4+2b 6.(1)求{a n }和{b n }的通项公式;(2)设数列{S n }的前n 项和为T n (n ∈N *), ⅰ)求T n ;ⅱ)证明:21()(1)(2)nk k k k T b b k k +=+++∑=2n +2n +2-2(n ∈N *).第4讲 数列的求和1.A 解析:S 2017=a 1+(a 2+a 3)+(a 4+a 5)+…+(a 2016+a 2017) =(2×0+1)+(2×2+1)+(2×4+1)+…+(2×2016+1)=1+2×2016+1×10092=2017×1009, ∴S 20172017=1009.故选A. 2.A 解析:∵a n =1+2+3+…+nn +1=n n +12n +1=n 2,∴b n =1a n a n +1=4n n +1=4⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1. ∴S n =4⎝⎛⎭⎪⎫1-1n +1. 3.C 解析:∵由S n =n 2-6n 得{a n }是等差数列, 且首项为-5,公差为2.∴a n =-5+(n -1)×2=2n -7. ∴n ≤3时,a n <0;n >3时,a n >0.∴T n =⎩⎪⎨⎪⎧6n -n 2,1≤n ≤3,n 2-6n +18,n >3.4.A 解析:∵a n +1=a n -a n -1,a 1=1,a 2=2,∴a 3=1,a 4=-1,a 5=-2,a 6=-1,a 7=1,a 8=2,…,故数列{a n }是周期为6的周期数列,且每连续6项的和为0.故S 2018=336×0+a 2017+a 2018=a 1+a 2=3.5.C 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 +1-2.6.ABD7.480 解析:∵a n +2+(-1)na n =1,∴a 3-a 1=1,a 5-a 3=1,a 7-a 5=1,…,且a 4+a 2=1,a 6+a 4=1,a 8+a 6=1,….∴{a 2n -1}为等差数列,且a 2n -1=1+(n -1)×1=n ,即a 1=1,a 3=2,a 5=3,a 7=4,…. ∴S 4=a 1+a 2+a 3+a 4=1+1+2=4,S 8-S 4=a 5+a 6+a 7+a 8=3+4+1=8, S 12-S 8=a 9+a 10+a 11+a 12=5+6+1=12,….∴该数列构成以4为首项,4为公差的等差数列.∴S 60=4×15+15×142×4=480.8.2n n +1解析:设等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d , 依题意有⎩⎪⎨⎪⎧a 1+2d =3,4a 1+4×32d =10.解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,d =1.数列{a n }的前n 项和为S n =na 1+n n -12d =n n +12,1S k =2kk +1=2⎝ ⎛⎭⎪⎫1k -1k +1,则11nk kS =∑=2⎝ ⎛1-12+12-⎭⎪⎫13+13-14+…+1n -1n +1=2nn +1. 9.解:(1)设{a n }的公比为q ,由题设得 2q 2=4q +16,即q 2-2q -8=0. 解得q =-2(舍去)或q =4.因此{a n }的通项公式为a n =2×4n -1=22n -1. (2)由(1)得b n =(2n -1)log 22=2n -1,∴数列{}b n 的前n 项和为1+3+…+2n -1=n 2.10.解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧S n =2n +1+n -2,S n -1=2n+n -1-2,得a n =2n+1(n ≥2).当n =1时,a 1=S 1=3, 综上所述,a n =2n+1.(2)由b n =log 2(a n -1)=log 22n=n .T n =1b 1b 2+1b 2b 3+1b 3b 4+…+1b n b n +1=11×2+12×3+13×4+…+1n n +1=⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12+⎝ ⎛⎭⎪⎫12-13+⎝ ⎛⎭⎪⎫13-14+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1=n n +1. 11.解:(1)由a 4+2是a 3,a 5的等差中项,得 a 3+a 5=2a 4+4,∴a 3+a 4+a 5=3a 4+4=28,解得a 4=8.由a 3+a 5=20,得8⎝ ⎛⎭⎪⎫q +1q =20, ∵q >1,∴q =2.(2)设c n =(b n +1-b n )a n ,数列{c n }前n 项和为S n . 由c n =⎩⎪⎨⎪⎧S 1,n =1,S n -S n -1,n ≥2.解得c n =4n -1.由(1)可知a n =2n -1,∴b n +1-b n =(4n -1)·⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1,故b n -b n -1=(4n -5)·⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -2,n ≥2,b n -b 1=(b n -b n -1)+(b n -1-b n -2)+…+(b 3-b 2)+(b 2-b 1)=(4n -5)·⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -2+(4n -9)·⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -3+…+7·12+3.设T n =3+7·12+11·⎝ ⎛⎭⎪⎫122+…+(4n -5)·⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -2,n ≥2,12T n =3·12+7·⎝ ⎛⎭⎪⎫122+…+(4n -9)·⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -2+(4n -5)·⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1, ∴12T n =3+4·12+4·⎝ ⎛⎭⎪⎫122+…+4·⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -2-(4n -5)·⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1, 因此T n =14-(4n +3)·⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -2,n ≥2,又b 1=1,∴b n =15-(4n +3)·⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -2.12.(1)解:设等比数列{a n }的公比为q .由a 1=1,a 3=a 2+2,可得q 2-q -2=0.∵q >0,可得q =2,故a n =2n -1. 设等差数列{b n }的公差为d , 由a 4=b 3+b 5,可得b 1+3d =4. 由a 5=b 4+2b 6, 可得3b 1+13d =16,从而b 1=1,d =1,故b n =n .∴数列{a n }的通项公式为a n =2n -1,数列{b n }的通项公式为b n =n .(2)ⅰ)解:由(1),有S n =1-2n1-2=2n-1,故T n =1(n k =∑2k-1)=12nk =∑k-n =2×1-2n1-2-n =2n +1-n -2.ⅱ)证明:∵T k +b k +2b kk +1k +2=2k +1-k -2+k +2kk +1k +2=k ·2k +1k +1k +2=2k +2k +2-2k +1k +1, ∴1nk =∑T k +b k +2b k k +1k +2=⎝ ⎛⎭⎪⎫233-222+⎝ ⎛⎭⎪⎫244-233+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫2n +2n +2-2n +1n +1=2n +2n +2-2.。
多维层次练31[A 级 基础巩固]1.数列112,314,518,7116,…,(2n -1)+12n ,…的前n 项和S n的值等于( )A .n 2+1-12nB .2n 2-n +1-12nC .n 2+1-12n -1D .n 2-n +1-12n解析:该数列的通项公式为a n =(2n -1)+12n ,则S n =[1+3+5+…+(2n -1)]+(12+122+…+12n )=n 2+1-12n .答案:A2.数列{a n }的通项公式是a n =1n +n +1,前n 项和为9,则n等于( )A .9B .99C .10D .100解析:因为a n =1n +n +1=n +1-n ,所以S n =a 1+a 2+…+a n =(n +1-n )+( n -n -1)+…+(3-2)+(2-1)=n +1-1,令n +1-1=9,得n =99. 答案:B3.中国古代数学著作《算法统宗》中有这样一个问题:“三百七十八里关,初行健步不为难,次日脚痛减一半,六朝才得到其关,要见次日行里数,请公仔细算相还.”其意思为:有一个人走378里路,第一天健步行走,从第二天起脚痛每天走的路程为前一天的一半,走了6天后到达目的地,请问第二天走了()A.192里B.96里C.48里D.24里解析:由题意,知每天所走路程形成以a1为首项,公比为12的等比数列,则a1⎝⎛⎭⎪⎫1-1261-12=378,解得a1=192,则a2=96,即第二天走了96里.答案:B4.(2020·宁德模拟)等差数列{a n}中,a4=9,a7=15,则数列{(-1)n a n}的前20项和等于()A.-10 B.-20C.10 D.20解析:设等差数列{a n}的公差为d,由a4=9,a7=15,得a1+3d =9,a1+6d=15,解得a1=3,d=2,则a n=3+2(n-1)=2n+1,数列{(-1)n a n}的前20项和为-3+5-7+9-11+13+…-39+41=2+2+…+2=2×10=20.答案:D5.(2019·广州模拟)数列{a n}满足a2=2,a n+2+(-1)n+1·a n=1+(-1)n(n∈N*),S n为数列{a n}的前n项和,则S100=()A.5 100 B.2 550C.2 500 D.2 450解析:由a n+2+(-1)n+1a n=1+(-1)n(n∈N*),可得a1+a3=a3+a 5=a 5+a 7=…=0,a 4-a 2=a 6-a 4=a 8-a 6=…=2,由此可知,数列{a n }的奇数项相邻两项的和为0,偶数项是首项为a 2=2、公差为2的等差数列,所以S 100=50×0+50×2+50×492×2=2 550.答案:B6.(2020·佛山一中检测)已知数列{na n }的前n 项和为S n ,且a n =2n ,则S n =________.解析:S n =1×21+2×22+3×23+…+n ·2n ,① 则2S n =1×22+2×23+…+(n -1)·2n +n ·2n +1.② 由①-②得-S n =2+22+23+…+2n -n ·2n +1=2(1-2n )1-2-n ·2n+1,故S n =2+(n -1)·2n +1. 答案:2+(n -1)·2n +17.设数列{a n }的前n 项和为S n ,且a n =sinn π2,n ∈N *,则S 2 019=________.解析:a n =sinn π2,n ∈N *,显然每连续四项的和为0. S 2 019=S 4×504+a 2 017+a 2 018+a 2 019=0+1+0+(-1)=0. 答案:08.(2020·郴州质检)已知数列{a n }和{b n }满足a 1a 2a 3…a n =2b n (n ∈N *),若数列{a n }为等比数列,且a 1=2,a 4=16,则{b n }的通项公式b n=________,数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1b n 的前n 项和S n =________.解析:因为{a n }为等比数列,且a 1=2,a 4=16, 所以公比q =3a 4a 1=3162=2,所以a n =2n ,所以a 1a 2a 3…a n =21×22×23×…×2n =21+2+3+…+n=2n (n +1)2. 因为a 1a 2a 3…a n =2b n , 所以b n =n (n +1)2,所以1b n =2n (n +1)=2⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1, 所以⎩⎨⎧⎭⎬⎫1b n 的前n 项和S n =b 1+b 2+b 3+…+b n=2⎝ ⎛⎭⎪⎫11-12+12-13+13-14+…+1n -1n +1 =2⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1n +1 =2nn +1. 答案:n (n +1)2 2nn +19.已知{a n }是等差数列,{b n }是等比数列,且b 2=3,b 3=9,a 1=b 1,a 14=b 4.(1)求{a n }的通项公式;(2)设c n =a n +b n ,求数列{c n }的前n 项和.解:(1)设等比数列{b n }的公比为q ,则q =b 3b 2=93=3,所以b 1=b 2q =1,b 4=b 3q =27,所以b n =3n -1(n =1,2,3,…).设等差数列{a n }的公差为d . 因为a 1=b 1=1,a 14=b 4=27, 所以1+13d =27,即d =2.所以a n =2n -1(n =1,2,3,…). (2)由(1)知a n =2n -1,b n =3n -1. 因此c n =a n +b n =2n -1+3n -1. 从而数列{c n }的前n 项和S n =1+3+…+(2n -1)+1+3+…+3n -1=n (1+2n -1)2+1-3n 1-3=n 2+3n-12.10.设数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=2,a n +1=2+S n (n ∈N *). (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =1+log 2(a n )2,求证:数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1b n b n +1的前n 项和T n <16.(1)解:因为a n +1=2+S n (n ∈N *), 所以a n =2+S n -1(n ≥2). 所以a n +1-a n =S n -S n -1=a n , 所以a n +1=2a n (n ≥2),又因为a 2=2+a 1=4,a 1=2,所以a 2=2a 1, 所以数列{a n }是以2为首项,2为公比的等比数列, 则a n =2·2n -1=2n (n ∈N *).(2)证明:因为b n =1+log 2(a n )2,则b n =2n +1. 则1b n b n +1=12⎝⎛⎭⎪⎫12n +1-12n +3, 所以T n =12(13-15+15-17+…+12n +1-12n +3)=12⎝ ⎛⎭⎪⎫13-12n +3<16. [B 级 能力提升]11.(2020·郑州一模)已知数列{a n }满足2a n +1+a n =3(n ∈N *),且a 3=134,其前n 项之和为S n ,则满足不等式|S n -n -6|<1123的最小整数n 是( )A .8B .9C .10D .11解析:由2a n +1+a n =3,得a n +1-1=-12(a n -1),又a 3=134,所以a 2-1=-2(a 3-1)=-92,a 1-1=-2(a 2-1)=9.所以{a n -1}是首项为9,公比为-12的等比数列,则a n -1=9·⎝ ⎛⎭⎪⎫-12n -1,a n =1+9·⎝ ⎛⎭⎪⎫-12n -1,则S n =n +9·1-⎝ ⎛⎭⎪⎫-12n1-⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=n +6-6·⎝ ⎛⎭⎪⎫-12n ,则|S n -n -6|=3·12n -1,|S n -n -6|<1123,即3·12n -1<1123,解得n >9,所以满足不等式|S n -n -6|<1123的最小整数n 是10. 答案:C12.(2020·蚌埠质检)数列{a n }满足a 1=1,|a n -a n -1|=n 2(n ∈N *且n ≥2).若数列{a 2n -1}为递增数列,数列{a 2n }为递减数列,且a 1>a 2,则a 99=________.解析:由于数列{a 2n -1}为递增数列,数列{a 2n }为递减数列,可求得a 2-a 1=-22,a 3-a 2=32,a 4-a 3=-42,a 5-a 4=52,a 6-a 5=-62,…,a 98-a 97=-982,a 99-a 98=992.故a 99=(a 99-a 98)+(a 98-a 97)+…+(a 6-a 5)+(a 5-a 4)+(a 4-a 3)+(a 3-a 2)+(a 2-a 1)+a 1=992-982+972-962+…+52-42+32-22+1=99+98+97+96+…+5+4+3+2+1=99+12×99=4 950.答案:4 95013.(2020·茂名一模)已知S n 为数列{a n }的前n 项和,S n =2a n -2. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)若b n =⎩⎪⎨⎪⎧a n ,n =2k -1,log 2a n ,n =2k ,k ∈N *,求数列{b n }的前2n 项和T 2n .解:(1)由S n =2a n -2,① 得S n -1=2a n -1-2(n ≥2),②①-②得a n =2a n -2a n -1,所以a n =2a n -1(n ≥2), 由a 1=S 1=2a 1-2,得a 1=2,所以{a n }是以2为首项,2为公比的等比数列, 所以a n =2n .(2)b n =⎩⎪⎨⎪⎧2n ,n =2k -1,n ,n =2k ,k ∈N *.T 2n =(b 1+b 3+b 5+…+b 2n -1)+(b 2+b 4+b 6+…+b 2n ) =(2+23+25+…+22n -1)+(2+4+6+…+2n ) =2×(1-4n )1-4+(2+2n )×n 2=-23+23×4n +n 2+n .[C 级 素养升华]14.(2020·天河二模)已知数列{a n }是以1为首项,2为公差的等差数列,{b n }是以1为首项,2为公比的等比数列,设c n =a b n ,T n =c 1+c 2+…+c n (n ∈N *),则当T n <2 020时,n 的最大值是( )A .9B .10C .11D .12解析:因为{a n }是以1为首项,2为公差的等差数列,所以a n =2n-1.因为{b n}是以1为首项,2为公比的等比数列,所以b n=2n-1,所以T n=c1+c2+…+c n=a b1+a b2+…+a b n=a1+a2+a4+…+a2n-1=(2×1-1)+(2×2-1)+(2×4-1)+…+(2×2n-1-1)=2(1+2+4+…+2n-1)-n=2×1-2n1-2-n=2n+1-n-2,因为T n<2 020,所以2n+1-n-2<2 020,解得n≤9.则当T n<2 020时,n的最大值是9.答案:A。
第五章 第4节
一、选择题
1.等差数列{a n }的通项公式为a n =2n +1,其前n 项和为S n ,则数列{S n
n }的前10项的
和为( )
A .120
B .70
C .75
D .100
[解析] ∵S n n =n +2,∴{S n
n }的前10项和为10×3+10×92=75.
[答案] C
2.(2014·新课标高考全国卷Ⅱ)等差数列{a n }的公差为2,若a 2,a 4,a 8成等比数列,则{a n }的前n 项和S n =( )
A .n (n +1)
B .n (n -1) C.n (n +1)
2
D.n (n -1)2
[解析] 由题意,得a 2,a 2+4,a 2+12成等比数列,即(a 2+4)2=a 2(a 2+12),解得a 2
=4,即a 1=2,所以S n =2n +n (n -1)
2
×2=n (n +1).
[答案] A
3.(2015·北京师大附中统测)已知数列{a n }:12,13+23,14+24+34,15+25+35+4
5
,…,那
么数列{b n }=⎩⎨⎧⎭
⎬⎫
1a n a n +1的前n 项和为( )
A .4⎝⎛⎭
⎫1-1
n +1
B .4⎝⎛⎭
⎫12-1n +1
C .1-1
n +1
D.12-1n +1
[解析] 由题意知a n =1n +1+2n +1+3n +1+…+n n +1=1+2+3+…+n n +1=n 2,b n =
1
a n a n +1
=4⎝⎛⎭⎫1n -1n +1,所以b 1+b 2+…+b n =4⎝⎛⎭⎫1-12+4⎝⎛⎭
⎫12-1
3+…+4⎝⎛⎭
⎫1n -1n +1=4⎝⎛⎭⎫1-12+12-13+…+1n -1n +1=4⎝⎛⎭
⎫1-1
n +1.
[答案] A
4.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
[解析] S 100=(4×1-3)-(4×2-3)+(4×3-3)-…-(4×100-3)=4×[(1-2)+(3-
4)+…+(99-100)]=4×(-50)=-200.
[答案] B
5.数列a n =1n (n +1),其前n 项之和为9
10,则在平面直角坐标系中,直线(n +1)x +y +n
=0在y 轴上的截距为( )
A .-10
B .-9
C .10
D .9
[解析] 数列的前n 项和为
11×2+12×3+…+1n (n +1)=1-1n +1=n n +1=9
10, ∴n =9,∴直线方程为10x +y +9=0. 令x =0,得y =-9,∴在y 轴上的截距为-9. [答案] B
6.已知等比数列{a n }的各项均为不等于1的正数,数列{b n }满足b n =lg a n ,b 3=18,b 6
=12,则数列{b n }的前n 项和的最大值等于 ( )
A .126
B .130
C .132
D .134
[解析] b n +1-b n =lg a n +1-lg a n =lg
a n +1
a n
=lg q (常数), ∴{b n }为等差数列.∴⎩⎪⎨⎪⎧ b 1+2d =18,b 1+5d =12,∴⎩⎪⎨⎪⎧
d =-2,
b 1=22.
由b n =-2n +24≥0,得n ≤12,∴{b n }的前11项为正,第12项为零,从第13项起为负,∴S 11、S 12最大且S 11=S 12=132.
[答案] C 二、填空题
7.数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,a 2=2,a n +2-a n =1+(-1)n (n ∈N +),则S 100=________.
[解析] 由a n +2-a n =1+(-1)n 知a 2k +2-a 2k =2,
a 2k +1-a 2k -1=0,∴a 1=a 3=a 5=…=a 2n -1=1,数列{a 2k }是等差数列,a 2k =2k . ∴S 100=(a 1+a 3+a 5+…+a 99)+(a 2+a 4+a 6+…+a 100)=50+(2+4+6+…+100)=50+(100+2)×50
2
=2 600.
[答案] 2 600
8.数列{a n }的前n 项和S n =n 2-4n +2,则|a 1|+|a 2|+…+|a 10|=________. [解析] 当n =1时,a 1=S 1=-1. 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=2n -5.
∴a n =⎩
⎪⎨⎪⎧
-1 (n =1)2n -5 (n ≥2).
令2n -5≤0,得n ≤5
2
,∴当n ≤2时,a n <0,当n ≥3时,
a n >0,∴|a 1|+|a 2|+…+|a 10|=-(a 1+a 2)+(a 3+a 4+…+a 10)=S 10-2S 2=66. [答案] 66
9.等比数列{a n }的前n 项和S n =2n -1,则a 21+a 22+…+a 2
n =________.
[解析] 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适合上式.∴a n =2n -
1,∴a 2n =4
n -
1. ∴数列{a 2n }是以a 21=1为首项,以4为公比的等比数列. ∴a 21+a 22+…+a 2n =
1·(1-4n )1-4
=13(4n
-1). [答案] 1
3
(4n -1)
10.若数列{a n }是正项数列,且a 1+a 2+…+a n =n 2+3n (n ∈N +),则a 12+a 2
3+…+
a n
n +1
=________. [解析] 令n =1得a 1=4,即a 1=16,当n ≥2时,a n =(n 2+3n )-[(n -1)2+3(n -1)]=2n +2,所以a n =4(n +1)2,当n =1时,也适合上式,所以a n =4(n +1)2(n ∈N *).于是
a n
n +1=4(n +1),故a 12+a 23+…+a n
n +1
=2n 2+6n .
[答案] 2n 2+6n 三、解答题
11.(2015·乌鲁木齐第一次诊断)已知等比数列{a n }和等差数列{b n }均是首项为2,各项为正数的数列,且b 2=4a 2,a 2b 3=6.
(1)求数列{a n }、{b n }的通项公式; (2)求使
<0.001成立的正整数n 的最小值.
[解] (1)设{a n }的公比为q ,{b n }的公差为d ,
依题意得⎩
⎪⎨⎪⎧
2+d =4×2q ,
(2+2d )·2q =6,
解得⎩⎪⎨⎪⎧ d =2,q =12,或⎩
⎪⎨⎪
⎧
d =-5,q =-3
8.(舍)
∴a n =(12)n -
2,b n =2n .
(2)由(1)得ab n =a 2n =(12)2n -
2,
∵ab n <0.001,即(12)2n -
2<0.001,
∴22n -
2>1 000, ∴2n -2≥10,即n ≥6,
∴满足题意的正整数n 的最小值为6.
12.(2015·江南十校联考)已知直线l n :y =x -2n 与圆C n :x 2+y 2=2a n +n 交于不同的两点A n 、B n ,n ∈N +,数列{a n }满足:a 1=1,a n +1=1
4
|A n B n |2.
(1)求数列{a n }的通项公式;
(2)若b n =⎩⎪⎨⎪
⎧
2n -1(n 为奇数)a n
(n 为偶数),求数列{b n }的前n 项和T n .
[解] (1)由题意知,圆C n 的圆心到直线l n 的距离d n =n ,圆C n 的半径r n =2a n +n , ∴a n +1=(12|A n B n |)2=r 2n -d 2
n =(2a n +n )-n =2a n , 又a 1=1,∴a n =2n -
1.
(2)当n 为偶数时,T n =(b 1+b 3+…+b n -1)+(b 2+b 4+…+b n ) =[1+5+…+(2n -3)]+(2+23+…+2n -
1) =n (n -1)2+2(1-2n )1-4
=n 2-n 2+23
(2n
-1).
当n 为奇数时,n +1为偶数,T n +1=(n +1)2-(n +1)2+23(2n +1-1)=n 2+n 2+23(2n +1-1),
而T n +1=T n +b n +1=T n +2n , ∴T n =n 2+n 2+13
(2n
-2).
∴T n
=⎩⎨⎧
n 2-n 2+23
(2n
-1)(n 为偶数)n 2
+n 2+1
3(2n
-2)(n 为奇数).。