高考数学等差等比数列综合
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2023高考数学----等差等比数列的交汇问题规律方法与典型例题讲解【规律方法】在解决等差、等比数列综合问题时,要充分利用基本公式、性质以及它们之间的转化关系,在求解过程中要树立“目标意识”,“需要什么,就求什么”,并适时地采用“巧用性质,整体考虑”的方法.可以达到减少运算量的目的.【典型例题】例1.(2022·河南·一模(理))已知等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,()121n n a S n *+=+∈N .(1)求数列{}n a 的通项公式;(2)在n a 和1n a +之间插入n 个数,使这2n +个数组成一个公差为n d 的等差数列,在数列{}n d 中是否存在3项,,m k p d d d (其中,,m k p 是公差不为0的等差数列)成等比数列?若存在,求出这3项;若不存在,请说明理由.【解析】(1)当2n ≥时,由121n n a S +=+得:121n n a S −=+,11222n n n n n a a S S a +−∴−=−=,则13n n a a +=,{}n a 为等比数列,∴等比数列{}n a 的公比为3;当1n =时,2112121a S a =+=+,11321a a ∴=+,解得:11a =,()13n n a n −*∴=∈N(2)假设存在满足题意的3项,由(1)得:13nn a +=,又()11n n n a a n d +=++,1113323111n n n n n n a a d n n n −−+−−⋅∴===+++; ,,m k p d d d 成等比数列,2km p d d d ∴=⋅,即()()()2211224323234311111k m p m p m p m p k −−−+−⋅⋅⋅⋅=⋅=+++++, ,,m k p 成等差数列,2k m p ∴=+,()()()2224343111m p m p m p k +−+−⋅⋅∴=+++,()()()2111121k m p mp m p mp k ∴+=++=+++=++,整理可得:2k mp =,又222m p k +⎛⎫= ⎪⎝⎭,222224m p m mp p mp +++⎛⎫∴== ⎪⎝⎭, 即()20m p −=,解得:m p =,则m p k ==,与已知中,,m k p 是公差不为0的等差数列相矛盾,∴假设错误,即不存在满足题意的3项.例2.(2022·全国·高三专题练习)已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,()12,2(1)N n n a n a n S n *=⋅=+⋅∈. (1)求数列{}n a 的通项公式;(2)判断数列231⎧⎫−⎨⎬+⎩⎭n n a n 中是否存在成等差数列的三项,并证明你的结论. 【解析】(1)N n *∈,2(1)n n n a n S ⋅=+⋅,则当2n ≥时,()12(1)−⋅−=+⋅n n n n S S n S ,即121−=⋅−n n S Sn n ,而121S =,因此,数列{}n S n 是公比为2的等比数列,则11221n n n S S n −=⋅=,即2n n S n =⋅,所以1(1)(1)22−+⋅==+⋅n nn n S a n n. (2)记231=−+nn n b a n ,由(1)知,123(1)2321−=−⋅+=−+n n n n n b n n ,不妨假设存在,,()<<m n p b b b m n p 三项成等差数列,则()2323232−=−+−n n m m p p ,因为(),,N m n p m n p *<<∈,所以1+≤n p ,令()()32N nnf n n *=−∈,则3()212⎡⎤⎛⎫=−⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦n nf n ,于是有()f n 对N n *∈是递增的,则()(1)≥+f p f n ,即113232++−≥−p p n n ,因此()1123232323232++−=−+−≥−+−n n m m p p m m n n ,即332n m m −≥−,其左边为负数,右边为正数,矛盾,所以数列231⎧⎫−⎨⎬+⎩⎭n n a n 中不存在成等差数列的三项. 例3.(2022·福建省福州华侨中学高三阶段练习)已知在正项等比数列{}n a 中13213,,22a a a 成等差数列,则2022202120202019a a a a +=+__________.【答案】9【解析】设正项等比数列{}n a 的公比为q ,则0q >,因为13213,,22a a a 成等差数列,所以31212322a a a ⨯=+,即211132a q a a q =+,又10a >,2230q q ∴−−=所以3q =或1q =−(不符合题意,舍去).所以20212020322202220211120192018202020191191a a a q a q q q q a a a q a q q ++===+=+++, 故答案为:9.例4.(2022·湖北·高三期中)已知{}n a 是等差数列,{}n b 是等比数列,n S 是数列{}n a 的前n 项和,1111S =,573b b =,则6326log a b =______. 【答案】−1【解析】因为{}n a 是等差数列,且n S 是数列{}n a 的前n 项和,所以()1111161111112a a S a +===,解得61a =,因为{}n b 是等比数列,所以25763b b b ==,则633261log log 13a b ==−. 故答案为:1−.例5.(2022·河南省淮阳中学模拟预测(理))已知等差数列{}n a 的前n 项利为n S ,若9S ,5a ,1成等比数列,且20400S ≥,则{}n a 的公差d 的取值范围为______. 【答案】[)2,+∞【解析】因为9S ,5a ,1成等比数列,所以()192595992a a a S a +===,所以59a =,即149a d +=,即194a d =−.由20400S ≥,得()1201902094190400a d d d +=⨯−+≥,解得2d ≥,即{}n a 的公差d 的取值范围为[)2,+∞. 故答案为:[)2,+∞.例6.(2022·上海·华东师范大学第一附属中学高三阶段练习)已知等差数列{}n a 的公差d 不为零,等比数列{}n b 的公比q 是小于1的正有理数.若1a d =,21b d =,且222123123a a ab b b ++++是正整数,则q 的值可以是______. 【答案】12【解析】由题意知:{}n a 是首项为d ,公差为d ,且0d ≠的等差数列,{}n b 是首项为2d ,公比为q ,且01q <<的等比数列,∴()()()2222222123222222212323141411d d d a a a d b b b d d q d q q q d q q ++++===++++++++, 要使222123123a a ab b b ++++为正整数,即2141q q ++为正整数,∵01q <<,201q <<,∴2113q q <++<,设2141q q n ++=,()0n >,即1413n <<,即14143n <<, 又∵21414141n q q n==++,∴n 为正整数,则满足范围的n 的值有:5,6,7,8,9,10,11,12,13, 又221314124q q q n ⎛⎫++=++= ⎪⎝⎭,即111222q =−=−=−又由题意知:01q <<,且为有理数,∴12q =−8n =时,满足题意,此时:111112222q =−−−+=.故答案为:12.例7.(2022·贵州·顶效开发区顶兴学校高三期中(理))对于集合A ,B ,定义集合{|}A B x x A x B −=∈∉且. 己知等差数列{}n a 和正项等比数列{}n b 满足14a =,12b =,212n n n b b b ++=+,332a b =+.设数列{}n a 和{}n b 中的所有项分别构成集合A ,B ,将集合A B −的所有元素按从小到大依次排列构成一个新数列{}n c ,则数列{}n c 的前30项和30S =_________. 【答案】1632【解析】{}n b 为正项等比数列,则2221222n n n n n n b b b b q b q b q q ++=+⇒=+⇒=+,解得2q =或1q =−(舍),∴1122n nn b b −==;{}n a 为等差数列,则331222a a d =+=+,∴3d =,∴()41331n a n n =+−⋅=+.由231,*nn m b a m n m =⇒=+∈N 、,可得当2468n =、、、时,152185m =、、、, 故数列{}n c 的前30项包含数列{}n a 前33项除去数列{}n b 第2、4、6项,()3043331334166416322S +⨯+⨯=−−−=.故答案为:1632例8.(2022·全国·模拟预测(文))设数列{}n a ,{}n b 满足2n n a =,38n b n =−,则它们的公共项由小到大排列后组成新数列{}n c .在k c 和()1N*k c k +∈中插入k 个数构成一个新数列{}n e :1c ,1,2c ,3,5,3c ,7,9,11,4c ,…,插入的所有数构成首项为1,公差为2的等差数列,则数列{}n e 的前20项和20T =______. 【答案】1589【解析】2nn a =,∴数列{}n a 是以2首项,公比为2的等比数列,12a ∴=,24a =,38a =,416a =,因为38n b n =−,所以15b =−,22b =−,31b =,44b = 知1a 显然不是数列{}n b 中的项.424a b ==,2a ∴是数列{}n b 中的第4项,设2kk a =是数列{}n b 中的第m 项,则238(k m k =−、*N )m ∈.112222(38)616k k k a m m ++==⨯=−=−, 1k a +∴不是数列{}n b 中的项.222424(38)3(48)8k k k a m m ++==⨯=−=−−,2k a +∴是数列{}n b 中的项.21c a ∴=,42c a =,63c a =,⋯,2n n c a =,∴数列{}n c 的通项公式是224n n n c ==.因为12345520+++++=,所以{}n e 的前20项包括n c 的前5项,以及21n −的前15项,所以 1234520444441329T =++++++++()()5414129151589142−+⨯=+=−故答案为:1589.。
专题三 数列第一讲 等差数列与等比数列——小题备考常考常用结论 1.等差数列(1)通项公式:a n =a 1+(n -1)d ; (2)求和公式:S n =n (a 1+a n )2=na 1+n (n−1)2d ;(3)性质:①若m ,n ,p ,q ∈N *,且m +n =p +q ,则a m +a n =a p +a q ; ②a n =a m +(n -m)d ;③S m ,S 2m -S m ,S 3m -S 2m ,…成等差数列. 2.等比数列(1)通项公式:a n =a 1q n -1(q ≠0); (2)求和公式:q =1,S n =na 1;q ≠1,S n =a 1(1−q n )1−q=a 1−a n q 1−q;(3)性质:①若m ,n ,p ,q ∈N *,且m +n =p +q ,则a m ·a n =a p ·a q ;②a n =a m ·q n -m ;③S m ,S 2m -S m ,S 3m -S 2m ,…(S m ≠0)成等比数列.微专题1 等差数列与等比数列的基本量计算保分题1.[2022·河北石家庄二模]等差数列{a n }的前n 项和记为S n ,若a 2+a 2 021=6,则S 2 022=( )A .3 033B .4 044C .6 066D .8 0882.[2022·辽宁沈阳三模]在等比数列{a n }中,a 2,a 8为方程x 2-4x +π=0的两根,则a 3a 5a 7的值为( )A .π√πB .-π√πC .±π√πD .π33.[2022·全国乙卷]已知等比数列{a n }的前3项和为168,a 2-a 5=42,则a 6=( ) A .14 B .12 C .6D .3提分题例1 (1)[2022·江苏盐城三模]已知数列{a n},{b n}均为等差数列,且a1=25,b1=75,a2+b2=120,则a37+b37的值为()A.760 B.820C.780 D.860(2)[2022·广东佛山三模]已知公比为q的等比数列{a n}的前n项和S n=c+2·q n,n∈N*,且S3=14,则a4=()A.48B.32 C.16D.8听课笔记:技法领悟1.等差、等比数列基本运算的关注点(1)基本量:在等差或等比数列中,首项a1和公差d(公比q)是两个基本元素;(2)解题思路:①设基本量a1和d(q);②列、解方程(组);把条件转化为关于a1和d(q)的方程(组),然后求解,注意整体计算,减少计算量.2.等差、等比数列性质问题的求解策略(1)解决此类问题的关键是抓住项与项之间的关系及项的序号之间的关系,从这些特点入手选择恰当的性质进行求解.(2)应牢固掌握等差、等比数列的性质,特别是等差数列中“若m+n=p+q,则a m+a n =a p+a q”这一性质与求和公式S n=n(a1+a n)2的综合应用.巩固训练11.[2022·河北邯郸二模]在我国古代著作《九章算术》中,有这样一个问题:“今有五人分五钱,令上二人与下三人等,问各得几何?”意思是有五个人分五钱,且得钱最多的两个人的钱数之和与另外三个人的钱数之和相等,问每个人分别分得多少钱?若已知这五人分得的钱数从多到少成等差数列,则这个等差数列的公差d=()A.-16B.-15C.-14D.-132.[2022·山东淄博一模]已知等比数列{a n },其前n 项和为S n .若a 2=4,S 3=14,则a 3=________.微专题2 等差数列与等比数列的综合保分题1.[2022·辽宁沈阳一模]已知等差数列{a n }的公差为2,且a 2,a 3,a 5成等比数列,则{a n }的前n 项和S n =( )A .n(n -2)B .n(n -1)C .n(n +1)D .n(n +2) 2.各项均为正数的等比数列{a n }的前4项和为15,4a 1,2a 3,a 5成等差数列,则a 1=( ) A .5√2-5 B .5√2+5 C .5√2 D .53.已知正项等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 3=4,S 9=19,则S 6,S 9的等差中项为________.提分题例2 (1)[2022·山东日照三模]在公差不为0的等差数列{a n }中,a 1,a 2,a k 1,a k 2,a k 3成公比为3的等比数列,则k 3=( )A .14B .34C .41D .86(2)[2022·山东潍坊三模](多选)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,等比数列{b n }的前n 项和为T n ,则下列结论正确的是( )A .数列{Snn }为等差数列B .对任意正整数n ,b +n 2b n+22 ≥2b n +12 C .数列{S 2n +2-S 2n }一定是等差数列 D .数列{T 2n +2-T 2n }一定是等比数列 听课笔记:技法领悟等差、等比数列综合问题的求解策略对于等差数列与等比数列交汇的问题,要从两个数列的特征入手,理清它们的关系,常用“基本量法”求解,但有时灵活地运用等差中项、等比中项等性质,可使运算简便.巩固训练21.已知等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 2,2a 5,3a 8成等差数列,则S6S 3=( )A .1或43B .1或13C .2或43D .13或432.[2022·湖北荆州三模](多选)等差数列{a n }的前项n 和为S n ,数列{b n }为等比数列,则下列说法正确的选项有 ( )A .数列{2a n }一定是等比数列B .数列{b a n }一定是等比数列C .数列{Snn }一定是等差数列D .数列{b n +b n +1}一定是等比数列微专题3 数列的递推保分题1.[2022·广东汕头三模]已知数列{a n }中,a 1=-14,当n>1时,a n =1-1a n−1,则a 2 022=( )A .-14 B .45 C .5 D .-45 2.数列{a n }中,若a 1=2,a n +1=2a n a n +2,则a 7=( )A .18 B .17 C .27 D .143.[2022·山东泰安三模]已知数列{a n }满足:对任意的m ,n ∈N *,都有a m a n =a m +n ,且a 2=3,则a 20=( )A .320B .315C .310D .35提分题 例3 (1)[2022·湖南雅礼中学二模](多选)著名的“河内塔”问题中,地面直立着三根柱子,在1号柱上从上至下、从小到大套着n 个中心带孔的圆盘.将一个柱子最上方的一个圆盘移动到另一个柱子,且保持每个柱子上较大的圆盘总在较小的圆盘下面,视为一次操作.设将n 个圆盘全部从1号柱子移动到3号柱子的最少操作数为a n ,则( )A .a 2=3B .a 3=8C .a n +1=2a n +nD .a n =2n -1(2)设{a n }是首项为1的正项数列,且(n +1)a n+12-na n 2+a n +1a n =0(n =1,2,3,…),则它的通项公式是a 100=( )A .100B .1100C .101D .1101听课笔记:技法领悟1.通过验证或者推理得出数列的周期性后求解.2.根据已知递推关系式,变形后构造出等差数列或等比数列,再根据等差数列或等比数列的知识求解.3.三种简单的递推数列:a n +1-a n =f(n),a n+1a n=f(n),a n +1=pa n +q(p ≠0,1,q ≠0),第一个使用累加的方法,第二个使用累乘的方法,第三个可以使用待定系数法化为等比数列(设a n +1+λ=p(a n +λ),展开比较系数得出λ).巩固训练3 1.南宋数学家杨辉所著的《详解九章算法·商功》中出现了如图所示的形状,后人称为“三角垛”.“三角垛”的最上层(即第一层)有1个球,第二层有3个球,第三层有6个球,…,设“三角垛”从第一层到第n层的各层的球数构成一个数列{a n},则() A.a5-a4=4 B.a100=5 000C.2a n+1=a n+a n+2D.a n+1-a n=n+12.[2022·福建漳州二模]已知S n是数列{a n}的前n项和,a1=1,a2=2,a3=3,记b n=a n+a n+1+a n+2且b n+1-b n=2,则S31=()A.171 B.278 C.351 D.395第一讲等差数列与等比数列微专题1等差数列与等比数列的基本量计算保分题=1 011×6 1.解析:由等差数列{a n}知,a2+a2 021=a1+a2 022=6,所以S2 022=2 022(a1+a2 022)2=6 066.答案:C2.解析:在等比数列{a n}中,因为a2,a8为方程x2-4x+π=0的两根,所以a2a8=π=a52,所以a5=±√π,所以a3a5a7=a53=±π√π.故选C.答案:C3.解析:设等比数列{a n }的公比为q.由题意知,{a 2q+a 2+a 2q =168,a 2−a 2q 3=42.两式相除,得1+q+q 2q (1−q 3)=4,解得q =12.代入a 2-a 2q 3=42,得a 2=48,所以a 6=a 2q 4=3.故选D .答案:D提分题[例1] 解析:(1)∵数列{a n },{b n }均为等差数列,设公差分别为d 1,d 2 (a n +1+b n +1)-(a n +b n )=(a n +1-a n )+(b n +1-b n )=d 1+d 2, 则数列{a n +b n }也为等差数列, a 1+b 1=100,a 2+b 2=120,数列{a n +b n }的首项为100,公差为20, ∴a 37+b 37=100+20×36=820,故选B .(2)因为公比为q 的等比数列{a n }的前n 项和S n =c +2·q n ①, 当n =1时a 1=S 1=c +2·q , 当n ≥2时S n -1=c +2·q n -1 ②, ①-②得a n =2·q n -2·q n -1=(2q -2)·q n -1,所以2q -2=c +2q ,则c =-2,又S 3=14,所以S 3=-2+2·q 3=14,解得q =2, 所以a n =2n ,则a 4=24=16. 答案:(1)B (2)C [巩固训练1]1.解析:若分得的钱从多到少分别为a 1,a 2,a 3,a 4,a 5, 所以{a 1+a 2=a 3+a 4+a 5a 1+a 2+a 3+a 4+a 5=5,所以{a 1=−8d5a 1+10d =5,可得{a 1=43d =−16.答案:A2.解析:设等比数列的公比为q ,因为a 2=4,S 3=14,所以a 1+a 3=10,即a2q +a 2q =10,所以2q2-5q+2=0,解得q=2或q=12,所以当q=2时,a3=8;当q=12时,a3=2所以,a3=2或a3=8.答案:2或8微专题2等差数列与等比数列的综合保分题1.解析:设等差数列{a n}公差d=2,由a2,a3,a5成等比数列得,a32=a2·a5,即(a1+2d)2=(a1+d)(a1+4d),解得a1=0,∴S n=n×0+n(n−1)2×2=n(n-1).答案:B2.解析:设等比数列{a n}的公比为q,(q>0),a1≠0,故由题意可得:{a1(1+q+q2+q3)=154a3=4a1+a5,{a1(1+q+q2+q3)=154q2=4+q4,解得q2=2,q=√2,a1=5√2-5.答案:A3.解析:设S6=x,因为{a n}为等比数列,所以S3,S6-S3,S9-S6成等比数列.因为S3=4,S9=19,所以4(19-x)=(x-4)2,解得x=10或x=-6(舍去).所以S6,S9的等差中项为292.答案:292提分题[例2]解析:(1)因为a1,a2,a k1,a k2,a k3成公比为3的等比数列,可得a2=3a1,所以a k3=a1·34=81a1,又因为数列{a n}为等差数列,所以公差d=a2-a1=2a1,所以a k 3=a 1+(k 3-1)d =a 1+2(k 3-1)a 1=(2k 3-1)a 1, 所以(2k 3-1)a 1=81a 1,解得k 3=41. 故选C .(2)设等差数列{a n }的公差为d ,则S n =na 1+n (n−1)2d ,所以,S n n =a 1+(n−1)d 2.对于A 选项,S n+1n+1−S n n=a 1+nd 2-a 1-(n−1)d 2=d 2,所以,{S n n}为等差数列,A 对;对于B 选项,对任意的n ∈N *,b n ≠0,由等比中项的性质可得b n+12=b n b n +2,由基本不等式可得b n 2 +b n +22≥2b n b n +2=2b n+12,B 对;对于C 选项,令c n =S 2n +2-S 2n =a 2n +2+a 2n +1, 所以,c n +1-c n =(a 2n +4+a 2n +3)-(a 2n +2+a 2n +1)=4d , 故数列{S 2n +2-S 2n }一定是等差数列,C 对; 对于D 选项,设等比数列{b n }的公比为q ,当q =-1时,T 2n +2-T 2n =b 2n +2+b 2n +1=b 2n +1(q +1)=0, 此时,数列{T 2n +2-T 2n }不是等比数列,D 错. 答案:(1)C (2)ABC [巩固训练2]1.解析:设等比数列公比为q ,由a 2,2a 5,3a 8成等差数列可得,2×2a 1·q 4=a 1·q +3a 1·q 7,化简得3q 6-4q 3+1=0,解得q 3=13或q 3=1,当q 3=1时,S6S 3=2;当q 3=13时,S 6S 3=a 1(1−q 6)1−q a 1(1−q 3)1−q=1+q 3=43.答案:C2.解析:若{a n }公差为d ,{b n }公比为q , A :由2a n+12a n=2a n+1−a n =2d 为定值,故{2a n }为等比数列,正确; B :由b a n+1b a n=b a n +d b a n=b a n q d b a n=q d 为定值,故{b a n }为等比数列,正确;C :由Sn+1n+1−S nn=a 1+a n+12−a 1+a n 2=a n+12−a n2=d 2为定值,故{Snn}为等差数列,正确; D :当q =-1时b n +b n +1=0,显然不是等比数列,错误. 答案:ABC微专题3 数列的递推保分题1.解析:由题意得:a 2=1-1a 1=5,a 3=1-1a 2=45,a 4=1-1a 3=-14,则数列{a n }的周期为3,则a 2 022=a 674×3=a 3=45.答案:B2.解析:因为a n +1=2a n a n +2,所以1a n+1=12+1a n,即1a n+1−1a n=12,又1a 1=12,则{1a n}是以12为首项,12为公差的等差数列,即1a n=12+12(n -1)=n2,则a n =2n ,所以a 7=27. 答案:C3.解析:因为对任意的m ,n ∈N *,都有a m a n =a m +n , 所以a 1a 1=a 2,a 1a n =a 1+n , 又a 2=3,所以a 1=±√3,所以a n+1a n=a 1,所以数列{a n }是首项为a 1,公比为a 1的等比数列, 所以a n =a 1·(a 1)n -1=(a 1)n , 所以a 20=(a 1)20=310. 答案:C提分题[例3] 解析:(1)将圆盘从小到大编为1,2,3,…号圆盘,则将第n +1号圆盘移动到3号柱时,需先将第1~n 号圆盘移动到2号柱,需a n 次操作;将第n +1号圆盘移动到3号柱需1次操作;再将1~n 号圆需移动到3号柱需a n 次操作,故a n +1=2a n +1,a n +1+1=2(a n +1),又a 1=1,∴{a n +1}是以2为首项,2为公比的等比数列,∴a n +1=2×2n -1=2n ,即a n =2n -1,∴a 2=3,a 3=7.(2)∵(n +1)a n+12−na n 2+a n +1a n =0,∴(n +1)a n+12+anan +1-na n 2=0,[(n +1)a n +1-na n ](a n +1+a n )=0,又∵a n >0,∴a n +1=n n+1·a n ,即a n+1a n =n n+1, ∴a 2a 1·a 3a 2·…·a n a n−1=12·23·…·n−1n ,即a n a 1=1n , 又∵a 1=1,∴a n =1n ,∴a 100=1100.答案:(1)AD (2)B[巩固训练3]1.解析:由相邻层球的个数差,归纳可知a n +1-a n =n +1,a 1=1, 对a n +1-a n =n +1累加得a n =n (n+1)2. 所以,a 5-a 4=5,a 100=100(100+1)2=5 050,2a n +1≠a n +a n +2,所以ABC 错误,故选D.答案:D2.解析:由b n +1-b n =2,b n +1-b n =a n +1+a n +2+a n +3-(a n +a n +1+a n +2)=a n +3-a n =2, ∴a 1,a 4,a 7,…是首项为1,公差为2的等差数列,a 2,a 5,a 8,…是首项为2,公差为2的等差数列,a 3,a 6,a 9,…是首项为3,公差为2的等差数列,S 31=(a 1+a 4+…+a 31)+(a 2+a 5+…+a 29)+(a 3+a 6+…+a 30)=1×11+11×10×22+2×10+10×9×22+3×10+10×9×22=351.故选C.答案:C。
高考数学六大主干知识
高考数学六大主干知识:三角函数,数列,统计与概率,立体几何,函数与导数,解析几何。
一、三角函数:三角函数的化简与求值、图像与性质、解三角形、三角恒等变换、解方程、周期性与最值。
二、数列:数列的概念与通项、等差数列与等比数列、数列求和、数列的综合应用。
三、统计与概率:概率论、统计初步。
四、立体几何:空间几何体的认识、三视图、空间坐标系、空间点、直线、平面的位置关系、几何体的表面积和体积。
五、函数与导数:函数的概念及性质、幂函数、指数函数、对数函数、函数的图像、微积分基本定理、及其基本运算。
六、解析几何:直线和圆锥曲线的定义、方程、直线和圆锥曲线的交点、圆锥曲线的性质。
主干知识是每年高考数学的重点内容,也是数学试卷的主要构成部分。
在掌握这些主干知识时,需要多练习、多复习,加深对知识的理解,同时适当扩大自己的数学知识面,养成良好的数学思维习惯。
高考数学等差等比数列专题练习一.选择题1.{}n a 为等差数列,且7421a a -=-,30a =,则公差d =( ) A .2-B .12-C .12D .22.在等比数列{}n a 中,若37a =,前3项和321S =,则公比q 的值为( ) A .1B .12-C .1或12-D .1-或12-3.已知等比数列{}n a 中有31174a a a =,数列{}n b 是等差数列,且77a b =,则59b b +=( ) A .2B .4C .8D .164.已知等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,且满足122n n S λ+=+,则λ的值为( ) A .4B .2C .2-D .4-5.已知{}n a 为正项等比数列,n S 是它的前n 项和,若116a =,且4a 与7a 的等差中项为98,则5S 的值是( )A .29B .30C .31D .326.朱世杰是历史上最伟大的数学家之一,他所著的《四元玉鉴》卷中“如像招数”五问中有如下问题:“今有官司差夫一千八百六十四人筑堤,只云初日差六十四人,次日转多七人,每人日支米三升”.其大意为“官府陆续派遣1864人前往修筑堤坝,第一天派出64人,从第二天开始每天派出的人数比前一天多7人,修筑堤坝的每人每天分发大米3升”,在该问题中第3天共分发大米( ) A .192升B .213升C .234升D .255升7.在等差数列{}n a 中,满足4737a a =,且10a >,n S 是{}n a 前n 项的和,若n S 取得最大值,则n =( ) A .7B .8C .9D .108.已知各项均为正数的等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,且满足6a ,43a ,5a -成等差数列,则42S S =( ) A .3B .9C .10D .139.等差数列{}n a 的前n 项和是n S ,公差d 不等于零,若2a ,3a ,6a 成等比,则( ) A .10a d >,30dS > B .10a d >,30dS < C .10a d <,30dS >D .10a d <,30dS <10.设等差数列{}n a 的前n 项和n S ,44a =,515S =,若数列11n n a a +⎧⎫⎨⎬⎩⎭的前m 项和为1011,则m =( )A .8B .9C .10D .1111.已知n S 是等差数列{}n a 的前n 项和,则“n n S na <对2n ≥恒成立”是“数列{}n a 为递增数列”的( ) A .充分必要条件B .充分而不必要条件C .必要而不充分条件D .既不充分也不必条件12.已知数列{}n a 是各项为正数的等比数列,点()222,log M a 、()255,log N a 都在直线1y x =-上,则数列{}n a 的前n 项和为( ) A .22n - B .122n +- C .21n - D .121n +-13.各项均为正数的等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,已知630S =,970S =,则3S =_____. 14.等比数列{}n a 的各项均为正数,且154a a =,则2122232425log log log log log a a a a a ++++=_____. 15.设有四个数的数列1a ,2a ,3a ,4a 前三个数构成一个等比数列,其和为k ,后三个数构成一个等差数列,其和为15,且公差非零.对于任意固定的实数k ,若满足条件的数列个数大于1,则k 的取值范围为________. 16.数列{}n a 满足1111,231,n n n n n a a a a a ----⎧⎪=⎨⎪+⎩是偶数是奇数,若134a =,则数列{}n a 的前100项的和是__________.二、填空题。
高考数学《等差等比数列综合问题》基础知识与练习题(含答案)一、基础知识:1、等差数列性质与等比数列性质:(1)若{}n a 为等差数列,0,1c c >≠,则{}na c成等比数列证明:设{}n a 的公差为d ,则11n n n na a a da c c c c ++−==为一个常数所以{}na c成等比数列(2)若{}n a 为正项等比数列,0,1c c >≠,则{}log c n a 成等差数列 证明:设{}n a 的公比为q ,则11log log log log n c n c n c c na a a q a ++−==为常数 所以{}log c n a 成等差数列 二、典型例题:例1:已知等比数列{}n a 中,若1324,,2a a a 成等差数列,则公比q =( ) A. 1 B. 1−或2 C. 2 D. 1−思路:由“1324,,2a a a 成等差数列”可得:3123122422a a a a a a =+⇒=+,再由等比数列定义可得:23121,a a q a a q ==,所以等式变为:22q q =+解得2q =或1q =−,经检验均符合条件 答案:B例2:已知{}n a 是等差数列,且公差d 不为零,其前n 项和是n S ,若348,,a a a 成等比数列,则( )A. 140,0a d dS >>B. 140,0a d dS <<C. 140,0a d dS ><D. 140,0a d dS <>思路:从“348,,a a a 成等比数列”入手可得:()()()22438111327a a a a d a d a d =⇒+=++,整理后可得:2135a d d=−,所以135d a =−,则211305a d a =−<,且()2141646025a dS d a d =+=−<,所以B 符合要求答案:B小炼有话说:在等差数列(或等比数列)中,如果只有关于项的一个条件,则可以考虑将涉及的项均用1,a d (或1,a q )进行表示,从而得到1,a d (或1,a q )的关系例3:已知等比数列{}n a 中的各项均为正数,且510119122a a a a e +=,则1220ln ln ln a a a +++=_______________思路:由等比数列性质可得:1011912a a a a =,从而51011912a a a a e ==,因为{}n a 为等比数列,所以{}ln n a 为等差数列,求和可用等差数列求和公式:101112201011ln ln ln ln ln 2010ln 502a a a a a a a ++++=⋅==答案:50例4:三个数成等比数列,其乘积为512,如果第一个数与第三个数各减2,则成等差数列,则这三个数为___________ 思路:可设这三个数为,,a a aq q ,则有3=512512aa aq a q⋅⋅⇒=,解得8a =,而第一个数与第三个数各减2,新的等差数列为82,8,82q q −−,所以有:()816282q q ⎛⎫=−+− ⎪⎝⎭,即22252520q q q q+=⇒−+=,解得2q =或者12q =,2q =时,这三个数为4,8,16,当12q =时,这三个数为16,8,4 答案: 4,8,16小炼有话说:三个数成等比(或等差)数列时,可以中间的数为核心。
4.2数列大题4.2.1等差、等比数列的综合问题必备知识精要梳理1.判断给定的数列{a n}是等差数列的方法(1)定义法:a n+1-a n=d是常数(n∈N*).(2)通项公式法:a n=kn+b(k,b是常数).(3)前n项和法:数列{a n}的前n项和为S n=An2+Bn(A,B是常数且A2+B2≠0).(4)等差中项法:a n+a n+2=2a n+1(n∈N*).2.若数列{a n},{b n}为等差数列且项数相同,则{ka n},{a n±b n},{pa n+qb n}都是等差数列.3.判断给定的数列{a n}是等比数列的方法(1)定义法:a n+1a n=q(常数q≠0).(2)通项公式法:a n=kq n(k,q为常数,且kq≠0).(3)中项法:a n·a n+2=a n+12(n∈N*).(4)前n项和法:数列{a n}的前n项和为S n=A-Aq n(常数A≠0,公比q≠1).4.若数列{a n},{b n}为等比数列且项数相同,则{ka n}(k≠0),{a n2},{a nb n}都是等比数列.关键能力学案突破热点一等差(比)数列的判断与证明【例1】(2020山东淄博4月模拟,18)已知数列{a n}满足a1=1,a n+1=4a n+3n-1,b n=a n+n.(1)证明:数列{b n}为等比数列;(2)求数列{a n}的前n项和.解题心得1.判断数列是等差(比)数列的方法通常有四种,证明数列是等差(比)数列的方法常用定义法.2.对已知数列a n与S n的关系,证明{a n}为等差或等比数列的问题,解题思路是:由a n与S n 的关系递推出n+1时的关系式,两个关系式相减后,进行化简、整理,最终化归为用定义法证明.【对点训练1】(2019全国Ⅱ,理19)已知数列{a n}和{b n}满足a1=1,b1=0,4a n+1=3a n-b n+4,4b n+1=3b n-a n-4.(1)证明:{a n+b n}是等比数列,{a n-b n}是等差数列;(2)求{a n}和{b n}的通项公式.热点二等差数列的通项及求和【例2】(2019全国Ⅰ,文18)记S n为等差数列{a n}的前n项和.已知S9=-a5.(1)若a3=4,求{a n}的通项公式;(2)若a1>0,求使得S n≥a n的n的取值范围.解题心得a1,n,d是等差数列的三个基本量,a n和S n都可以用这三个基本量来表示,五个量a1,n,d,a n,S n中可“知三求二”,一般是通过通项公式和前n项和公式联立方程(组)求解,这种方法是解决数列问题的基本方法.【对点训练2】(2020海南天一大联考第三次模拟,17)对于由正整数构成的数列{A n},若对任意m,n∈N*且m≠n,A m+A n也是{A n}中的项,则称{A n}为“Q数列”.设数列{a n}满足a1=6,8≤a2≤12.(1)请给出一个{a n}的通项公式,使得{a n}既是等差数列也是“Q数列”,并说明理由;(2)根据你给出的通项公式,设{a n}的前n项和为S n,求满足S n>100的正整数n的最小值.热点三等比数列的通项及求和【例3】(2020山东,18)已知公比大于1的等比数列{a n}满足a2+a4=20,a3=8.(1)求{a n}的通项公式;(2)记b m为{a n}在区间(0,m](m∈N*)中的项的个数,求数列{b m}的前100项和S100.解题心得1.已知等比数列前几项或者前几项的关系,求其通项及前n项和时,只需利用等比数列的通项公式及求和公式得到几个方程求解即可.2.若已知条件没有明确数列{a n}是等比数列,而是已知a n=f(S n)的关系式,在转化此条件时,通常有两种思路,一是将a n用S n-S n-1代替,二是由a n=f(S n)推出a n-1=f(S n-1),两式作差,消去S n.【对点训练3】(2020四川绵阳三模,理17)若数列{a n}的前n项和为S n,已知a1=1,a n+1=23S n.(1)求S n;(2)设b n=1S n ,求证:b1+b2+b3+…+b n<52.热点四等差、等比数列的综合问题【例4】(2020安徽合肥4月质检二,理17)已知等差数列{a n}的前n项和为S n,a2=1,S7=14,数列{b n}满足b1·b2·b3·…·b n=2n2+n 2.(1)求数列{a n}和{b n}的通项公式;(2)若数列{c n}满足c n=b n cos(a nπ),求数列{c n}的前2n项和T2n.解题心得对于等差、等比数列的综合问题,解决的思路主要是方程的思想,即运用等差、等比数列的通项公式和前n项和公式将已知条件转化成方程或方程组,求出首项、公差、公比等基本量,再由基本量求出题目要求的量.【对点训练4】(2020全国Ⅲ,文17)设等比数列{a n}满足a1+a2=4,a3-a1=8.(1)求{a n}的通项公式;(2)记S n为数列{log3a n}的前n项和.若S m+S m+1=S m+3,求m.热点五等差、等比数列的存在问题【例5】(2020山东新高考模拟,17)在①b1+b3=a2,②a4=b4,③S5=-25这三个条件中任选一个,补充在下面问题中,若问题中的k存在,求k的值;若k不存在,说明理由.设等差数列{a n}的前n项和为S n,{b n}是等比数列,,b1=a5,b2=3,b5=-81,是否存在k,使得S k>S k+1且S k+1<S k+2?解题心得从三个给出的选择性条件中,选择自己好理解的条件是解题的关键,将已知的条件通过逻辑推理进行转换是解题的突破口,较强的运算能力是拿到满分的重要保证.【对点训练5】(2020山东枣庄二模,17)在①S4是a2与a21的等差中项;②a7是S33与a22的等比中项;③数列{a2n}的前5项和为65这三个条件中任选一个,补充在横线中,并解答下面的问题.已知{a n}是公差为2的等差数列,其前n项和为S n,.(1)求a n;(2)设b n=(34)n·a n,是否存在k∈N*,使得b k>278?若存在,求出k的值;若不存在,说明理由.核心素养微专题(四) 求解等差、等比数列的应用题【例1】(2020安徽合肥一中模拟,文12)如图所示,一条螺旋线是用以下方法画成的:△ABC 是边长为2的正三角形,曲线CA 1,A 1A 2,A 2A 3是分别以A ,B ,C 为圆心,AC ,BA 1,CA 2为半径画的圆弧,曲线CA 1A 2A 3称为螺旋线的第一圈,然后又以A 为圆心,AA 3为半径画圆弧,……,这样画到第n 圈,则所得螺旋线的长度l n 为( ) A.(3n 2+n )π B.2(3n 2+n )πC.(3n 2+n )π2D.(3n 2-n+1)π2核心素养分析本例考查考生多个核心素养,首先需要考生在读懂题意的基础上,从题目所给的几何图形中通过“数学抽象”得到一组数据;再通过“数学建模”将问题转化为等差数列模型;然后对等差数列模型的各项数值通过“数据分析”得到等差数列的项数和公差;最后通过“数学运算”得出答案.【跟踪训练1】(2019四川绵阳模拟,理16)如图,互不相同的点A 1,A 2,…,A n ,…和B 1,B 2,…,B n ,…分别在角O 的两条边上,所有A n B n 相互平行,且所有梯形A n B n B n+1A n+1的面积均相等.设OA n =a n ,若a 1=1,a 2=2,则数列{a n }的通项公式是 .【例2】已知正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1的棱长为6,E ,F ,G 分别为A 1B 1,BB 1,B 1C 1的中点,E 1,F 1,G 1分别为EB 1,FB 1,B 1G 的中点,E 2,F 2,G 2分别为E 1B 1,F 1B 1,B 1G 1的点,……,依此类推,令三棱锥B-A 1B 1C 1的体积为V 1,三棱锥F-EB 1G 的体积为V 2,三棱锥的体积为F 1-E 1B 1G 1的体积为V 3,……,则V 1+V 2+V 3+…+V n =( ) A.288-18×(14)n -23B.288-18×(14)n -13C.288-36×(18)n -17D.576-9×(18)n -27核心素养分析本例考查三个核心素养,考生在读懂题意的基础上,需要从题目所给的正方体中通过“数学抽象”得到三棱锥的一组体积数据;再通过“数学建模”将问题转化为等比数列模型;然后对等比数列通过“数学运算”得出答案.【跟踪训练2】在数列{a n }中,a 1=1,前n 项和S n 满足3x (S n+1-1)=(2x+3)S n x ≠0,x ≠-32,n ∈N *.令f (x )=a n+1a n,则f (x )= .4.2 数列大题4.2.1 等差、等比数列的综合问题关键能力·学案突破【例1】 (1)证明 ∵b n =a n +n ,∴b n+1=a n+1+n+1.又a n+1=4a n +3n-1,∴bn+1b n=a n+1+n+1a n +n=(4a n +3n -1)+n+1a n +n=4(a n +n )a n+n =4.又b 1=a 1+1=1+1=2,∴数列{b n }是首项为2,公比为4的等比数列. (2)解 由(1)知,b n =2×4n-1,∴a n =b n -n=2×4n-1-n ,∴S n =a 1+a 2+…+a n =2(1+4+42+…+4n-1)-(1+2+3+…+n )=2(1-4n )−n (n+1)=23(4n -1)-12n 2-12n. 对点训练1 (1)证明 由题设得4(a n+1+b n+1)=2(a n +b n ),即a n+1+b n+1=12(a n +b n ).又因为a 1+b 1=1,所以{a n +b n }是首项为1,公比为12的等比数列. 由题设得4(a n+1-b n+1)=4(a n -b n )+8,即a n+1-b n+1=a n -b n +2. 又因为a 1-b 1=1,所以{a n -b n }是首项为1,公差为2的等差数列. (2)解 由(1)知,a n +b n =12n -1,a n -b n =2n-1.所以a n =12[(a n +b n )+(a n -b n )]=12n +n-12,b n =12[(a n +b n )-(a n -b n )]=12n -n+12. 【例2】 解 (1)设{a n }的公差为d.由S9=-a5,得a1+4d=0.由a3=4,得a1+2d=4.可得a1=8,d=-2.因此{a n}的通项公式为a n=10-2n.(2)由(1)得a1=-4d,故a n=(n-5)d,S n=n(n-9)d.由a1>0知d<0,故S n≥a n等价于n2-11n+10≤0,解得1≤n≤10.所以n的取值范围是{n|1≤n≤10,n∈N}.对点训练2解(1)给出的通项公式为a n=2n+4,a1=6,a2=8符合题意.因为对任意n∈N*,a n+1-a n=2(n+1)+4-2n-4=2,所以{a n}是公差为2的等差数列.对任意m,n∈N*且m≠n,a m+a n=2m+4+2n+4=2(m+n+2)+4=a m+n+2,所以{a n}是“Q数列”.(2)因为{a n}是等差数列,所以S n=n(6+2n+4)2=n2+5n(n∈N*).因为S n单调递增,且S7=72+5×7=84<100,S8=82+5×8=104>100,所以n的最小值为8.注:以下答案也正确,解答步骤参考上面内容:①a n=3n+3,S n=32n2+92n,n的最小值为7;②a n=6n,S n=3n2+3n,n的最小值为6.【例3】解(1)设{a n}的公比为q.由题设得a1q+a1q3=20,a1q2=8.解得q=12(舍去),q=2.因为a1q2=8,所以a1=2.所以{a n}的通项公式为a n=2n.(2)由题设及(1)知b1=0,且当2n≤m<2n+1时,b m=n.所以S100=b1+(b2+b3)+(b4+b5+b6+b7)+…+(b32+b33+…+b63)+(b64+b65+…+b100)=0+1×2+2×22+3×23+4×24+5×25+6×(100-63)=480.对点训练3(1)解a n+1=2S n,可得a n+1=S n+1-S n=2S n,即S n+1=5S n,由a 1=1,可得S 1=1,可得数列{S n }是首项为1,公比为53的等比数列,则S n =(53)n -1;(2)证明 因为b n =1n=(3)n -1,所以{b n }是首项为1,公比为35的等比数列,则b 1+b 2+b 3+…+b n =1-(35)n 1-35=521-(35)n <52.【例4】 解 (1)设{a n }的公差为d ,由a 2=1,S 7=14得{a 1+d =1,7a 1+21d =14.解得a 1=12,d=12,所以a n =n2.∵b 1·b 2·b 3·…·b n =2n 2+n2=2n (n+1)2,∴b 1·b 2·b 3·…·b n-1=2n (n -1)2(n ≥2),两式相除得b n =2n (n ≥2).当n=1时,b 1=2,适合上式,∴b n =2n . (2)∵c n =b n cos(a n π)=2n cos (nπ),∴T 2n =2cos π2+22cos π+23cos 3π2+24cos 2π+…+22n-1cos(2n -1)π2+22n cos n π=22cos π+24cos 2π+26cos 3π+ (22)cos n π=-22+24-26+…+(-1)n·22n=-4[1-(-4)n ]1+4=-4+(-4)n+15.对点训练4 解 (1)设{a n }的公比为q ,则a n =a 1q n-1.由已知得{a 1+a 1q =4,a 1q 2-a 1=8,解得a 1=1,q=3.所以{a n }的通项公式为a n =3n-1. (2)由(1)知log 3a n =n-1,故S n =n (n -1)2.由S m +S m+1=S m+3得m (m-1)+(m+1)m=(m+3)(m+2),即m 2-5m-6=0,解得m=-1(舍去),m=6.【例5】 解 因为在等比数列{b n }中,b 2=3,b 5=-81,所以公比q=-3,从而b n =b 2(-3)n-2=3×(-3)n-2,从而a 5=b 1=-1.若存在k ,使得S k >S k+1,即S k >S k +a k+1,从而a k+1<0; 同理,若使S k+1<S k+2,即S k+1<S k+1+a k+2,从而a k+2>0.若选①:由b 1+b 3=a 2,得a 2=-1-9=-10,又a 5=-1,则可得a 1=-13,d=3,所以a n =3n-16,当k=4时,能使a5<0,且a6>0成立;若选②:由a4=b4=27,且a5=-1,所以数列{a n}为递减数列,故不存在a k+1<0,且a k+2>0;若选③:由S5=-25=5(a1+a5)2=5a3,解得a3=-5,从而a n=2n-11,所以当k=4时,能使a5<0,a6>0成立.对点训练5解(1)若选①S4是a2与a21的等差中项,则2S4=a2+a21,即24a1+4×32×2=(a1+2)+(a1+20×2).解得a1=3.所以a n=3+2(n-1)=2n+1.若选②a7是S33与a22的等比中项,则a72=S33·a22,即(a1+6×2)2=a1+3-12×2·(a1+21×2).解得a1=3.所以a n=3+2(n-1)=2n+1.若选③数列{a2n}的前5项和为65,则a2+a4+a6+a8+a10=65,即5a1+25d=65,解得a1=3.所以a n=3+2(n-1)=2n+1.(2)不存在.理由如下,b n=(34)n·a n=(2n+1)·(34)n.b n+1-b n=(2n+3)·(3)n+1-(2n+1)·(3)n=3n4n+1[3(2n+3)-4(2n+1)]=3n4n+1(5-2n).所以b n+1>b n可转化为b n+1-b n>0,即5-2n>0,解得n<2.5,则n=1,2,即b3>b2>b1;b n+1<b n可转化为b n+1-b n<0,即5-2n<0,解得n>2.5,则n=3,4,5,…,即b3>b4>b5>….所以{b n}中的最大项为b3=(2×3+1)×(34)3=7×2764.显然b3=7×2764<8×2764=278.所以∀n∈N*,b n<278.所以不存在k∈N*,使得b k>278.核心素养微专题(四)【例1】B解析第一圈的三段圆弧为CA1,A1A2,A2A3,第二圈的三段圆弧为A3A4,A4A5,A5A6,…,第n圈的三段圆弧为A3(n-1)A3n-2,A3n-2A3n-1,A3n-1A3n.各段圆弧的长度分别为2×2π3,4×2π3,6×2π3,8×2π3,10×2π3,12×2π3,…,(6n-4)×2π3,(6n-2)×2π3,6n ×2π, 此数列是以4π3为首项,4π3为公差,项数为3n 的等差数列, 则l n =(2×2π3+6n×2π3)×3n 2=2(3n 2+n )π,故选B .跟踪训练1 a n =√3n -2 解析 设S △OA 1B 1=S ,∵a 1=1,a 2=2,OA n =a n , ∴OA 1=1,OA 2=2.又易知△OA 1B 1∽△OA 2B 2, ∴S △OA 1B1S △OA 2B2=(OA 1)2(OA 2)2=(12)2=14.∴S 梯形A 1B 1B 2A 2=3S △OA 1B 1=3S.∵所有梯形A n B n B n+1A n+1的面积均相等,且△OA 1B 1∽△OA n B n , ∴OA 1OA n=√S △OA 1B1S △OA n B n=√S S+3(n -1)S =√13n -2.∴a1a n=√3n -2,∴a n =√3n -2. 【例2】 C 解析 由题意得V 1=13×12×6×6×6=36.因为E ,F ,G 分别为A 1B 1,BB 1,B 1C 1的中点,所以三棱锥F-EB 1G 的体积为V 2=18V 1;E 1,F 1,G 1分别为EB 1,FB 1,B 1G 的中点,所以V 3=18V 2;E 2,F 2,G 2分别为E 1B 1,F 1B 1,B 1G 1的中点,所以V 4=18V 3;…,V k+1=18V k . 所以V 1,V 2,V 3,…,V n 成等比数列,且首项为36,公比为18, 所以S n =36×[1-(18)n]1-18=288-36×(18)n -17.故选C .跟踪训练22x+33x解析 由题知,当n=1时,3x (a 1+a 2-1)-(2x+3)a 1=0,因为a 1=1,所以a 2=2x+33x , 所以a2a 1=2x+33x . 当n ≥2时,有3x (S n+1-1)-(2x+3)S n =0, ① 3x (S n -1)-(2x+3)S n-1=0,②①-②得3xa n+1-(2x+3)a n=0,即a n+1a n =2x+33x,于是f(x)=2x+33x.。
3.6等差等比数列综合——高考中的数列大题多是综合性的,等差、等比或再与其它数列综合,或与函数、方程不等式综合一、明确复习目标1.在解综合题的实践中加深对基础知识、基本技能和基本数学思想方法的认识,沟通各类知识的联系,形成更完整的知识网络,提高分析问题和解决问题的能力.2.培养善于分析题意,富于联想,以适应新的背景,新的设问方式,提高用函数的思想、方程的思想研究数列问题的自觉性、培养主动探索的精神和科学理性的思维方法二.建构知识网络1.等差、等比数列是两种最基本、最常见的数列,灵活地运用等差、等比数列的性质,能使问题简化;2.从等差、等比数列中按某种规律,抽取某些项,依次组成一个等比数列,是等差、等比数列综合题中的较重要的类型,要认真体会.3.用函数的观点和方法揭示等差数列和等比数列的特征,在分析和解决有关数列的综合题中具有重要的意义.4.等差数列的补充性质(){}{}{}{}{}1211121,,,,,,,,,.n n n n n n a b d d pa a q a b pd d d d +±±若均为等差数列且公差分别为则数列也为等差数列且公差分别为 (2)若a 1>0,d<0,S n 有最大值,可由不等式组⎩⎨⎧≤≥+001n n a a 来确定n 。
若a 1<0,d>0,S n 有最小值,可由不等式组⎩⎨⎧≥≤+01n n a a 来确定。
5.等比数列的补充性质{}{}{}{}.,,,1,,,,,1,,,,,21q qppq q pq a b a b a a pa q q b a nn n n n n n n n 且公差分别为也为等比数列则数列且公差分别为均为等比数列若⎭⎬⎫⎩⎨⎧⋅⎭⎬⎫⎩⎨⎧三、双基题目练练手1.已知数列{a n }满足a n +2=-a n (n ∈N *),且a 1=1,a 2=2,则该数列前2006项的和为 A.0 B.-3 C.3 D.1 ( )2.若关于x 的方程x 2-x +a =0和x 2-x +b =0(a ≠b )的四个根可组成首项为41的等差数列,则a +b 的值是 ( )A.83 B.2411 C.2413 D.7231 3. (2006湖北)若互不相等的实数a 、b 、c 成等差数列,c 、a 、b 成等比数列,且a+3b+c=10,则a= ( )A.4B.2C.-2D.-44.若数列{a n }前8项的值各异,且a n +8=a n 对任意的n ∈N *都成立,则下列数列中,能取遍数列{a n }前8项值的数列是 ( )A.{a 2k +1}B.{a 3k +1}C.{a 4k +1}D.{a 6k +1}5.(2004春上海)在等差数列{a n }中,当a r =a s (r ≠s )时,数列{a n }必定是常数列,然而在等比数列{a n }中,对某些正整数r 、s (r ≠s ),当a r =a s 时,非常数列{a n }的一个例子是_______________.6.(2004北京)定义“等和数列”:在一个数列中,如果每一项与它后一项的和都为同一常数,那么这个数列叫做等和数列,这个常数叫做该数列的公和。
已知数列{ a n }为等和数列,且a 1 =2,公和为5,那么a 18的值为__________,这个数列的前n 项和的计算公式为________.简答:1-4.CDDB;1.由题意,隔项成等比数列,公比为-1, a 1+a 2+a 3+a 4=0.S 2006=3.2.依题意设四根分别为a 1、a 2、a 3、a 4,公差为d ,a 1=41,a 1+a 2+a 3+a 4=1+1=2.又a 1+a 4=a 2+a 3,所以a 1+a 4=a 2+a 3=1.∴a 4=43,d =61,a 2=125,a 3=127. 故a +b =a 1a 4+a 2a 3=7231.答案:D4.当k 分别取1,2,3,4,5,6,7,8时,a 3k +1分别与数列中的第4项,第7项,第2项,第5项,第8项,第3项,第6项,第1项相等,故{a 3k +1}能取遍前8项.答案:B5.只需选取首项不为0,公比为-1的等比数列.答案:a ,-a ,a …(a ≠0)6. a n =5-a n-1, a 18=3; 当n 为偶数时,Sn=25n ;当n 为奇数时,Sn=25n-21。
四、经典例题做一做【例1】(2005北京海淀模拟)在等比数列{a n }(n ∈N *)中,a 1>1,公比q >0.设b n =log 2a n ,且b 1+b 3+b 5=6,b 1b 3b 5=0.(1)求证:数列{b n }是等差数列;(2)求{b n }的前n 项和S n 及{a n }的通项a n ; (3)试比较a n 与S n 的大小. 剖析:(1)定义法即可解决.(2)先求首项和公差及公比.(3)分情况讨论. (1)证明:∵b n =log 2a n ,∴b n +1-b n =log 2nn a a 1+=log 2q 为常数.∴数列{b n }为等差数列且公差d =log 2q .(2)解:∵b 1+b 3+b 5=6,∴b 3=2. ∵a 1>1,∴b 1=log 2a 1>0. ∵b 1b 3b 5=0,∴b 5=0.∴⎩⎨⎧=+=+.04,2211d b d b 解得⎩⎨⎧-==.1,41d b∴S n =4n +2)1(-n n ×(-1)=292n n -.∵⎩⎨⎧=-=,4log ,1log 122a q ∴⎪⎩⎪⎨⎧==.16,211a q ∴a n =25-n (n ∈N *).(3)解:显然a n =25-n >0,当n ≥9时,S n =2)9(n n -≤0. ∴n ≥9时,a n >S n .∵a 1=16,a 2=8,a 3=4,a 4=2,a 5=1,a 6=21,a 7=41,a 8=81,S 1=4,S 2=7,S 3=9,S 4=10,S 5=10,S 6=9,S 7=7,S 8=4,∴当n =3,4,5,6,7,8时,a n <S n ; 当n =1,2或n ≥9时,a n >S n .评述:本题主要考查了数列的基本知识和分类讨论的思想. 【例2】(2002春北京)已知点的序列A n (x n ,0),n ∈N*,其中x l =0,x 2=a (a >0),A 3是线段A l A 2的中点,A 4是线段A 2A 3的中点,…,A n 是线段A n -2A n -1的中点,….(1)写出x n 与x n -1、x n -2之间的关系式(n ≥3);(2)设a n =x n +1-x n ,计算a l ,a 2,a 3,由此推测数列{a n }的通项公式,并加以证明.解:(1)当n ≥3时,x n =221--+n n x x . (2)a 1=x 2-x 1=a ,a 2=x 3-x 2=212x x +-x 2=-21(x 2-x 1)=-21a ,a 3=x 4-x 3=223x x +-x 3=-21(x 3-x 2)=-21(-21a )=41a ,由此推测:a n =(-21)n -1a (n ∈N *).证明如下:因为a 1=a >0,且a n =x n +1-x n =21-+n n x x -x n =21n n x x --=-21(x n -x n -1)=-21a n -1(n ≥2),所以a n =(-21)n -1a .【例3】 已知f (x )=(x +2)2(x ≥0),又数列{a n }(a n >0)中,a 1=2,这个数列的前n 项和的公式S n (n ∈N *)对所有大于1的自然数n 都有S n =f (S n -1). (1)求数列{a n }的通项公式;(2)若b n =nn nn a a a a 12212+++(n ∈N *),求证∞→n lim (b 1+b 2+…+b n -n )=1.解:(1)∵f (x )=(x +2)2, ∴S n =(1-n S +2)2.∴n S -1-n S =2.又1a =2, 故有n S =2+(n -1)2=n 2,即S n =2n 2(n ∈N *).当n ≥2时,a n =S n -S n -1=2n 2-2(n -1)2=4n -2; 当n =1时,a 1=2,适合a n =4n -2. 因此,a n =4n -2(n ∈N *).(2)∵b n =n n n n a a a a 12212+++=1+121-n -121+n ,∴b 1+b 2+b 3+…+b n -n =1-121+n . 从而∞→n lim (b 1+b 2+…+b n -n )=∞→n lim (1-121+n )=1.温馨提示:由于已知条件给出的是S n 与S n -1的函数关系,求出S n 就可求出a n .【例4】(2005北京东城模拟)已知等差数列{a n }的首项a 1=1,公差d >0,且第二项、第五项、第十四项分别是等比数列{b n }的第二项、第三项、第四项.(1)求数列{a n }与{b n }的通项公式; (2)设数列{c n }对任意正整数n 均有11b c +22mb c+323b m c +…+nn n b m c 1-=(n +1)a n +1成立,其中m 为不等于零的常数,求数列{c n }的前n 项和S n .解:(1)由题意得(a 1+d )(a 1+13d )=(a 1+4d )2,整理得2a 1d =d 2. ∵a 1=1,解得d =2(d =0不合题意舍去), ∴a n =2n -1(n =1,2,3,…).由b 2=a 2=3,b 3=a 5=9,易求得b n =3n -1(n =1,2,3,…). (2)当n =1时,c 1=6;当n ≥2时,nn n b m c 1-=(n +1)a n +1-na n =4n +1,∴c n =(4n +1)m n -1b n =(4n +1)(3m )n -1.∴c n =⎩⎨⎧+-1)3)(14(6n m n .,4,3,2,1⋅⋅⋅==n n 当3m =1,即m =31时, S n =6+9+13+…+(4n +1) =6+2)149)(1(++-n n=6+(n -1)(2n +5)=2n 2+3n +1. 当3m ≠1,即m ≠31时, S n =c 1+c 2+…+c n ,即S n =6+9·(3m )+13·(3m )2+…+(4n -3)(3m )n -2+(4n +1)(3m )n -1. ①3mS n =6·3m +9·(3m )2+13·(3m )3+…+(4n -3)(3m )n -1+(4n +1)(3m )n . ② ①-②得(1-3m )S n =6+3·3m +4·(3m )2+4·(3m )3+…+4·(3m )n -1-(4n +1)(3m )n=6+9m +4[(3m )2+(3m )3+…+(3m )n -1]-(4n +1)(3m )n=6+9m +m m m n 31])3()3[(42---(4n +1)(3m )n .∴S n =m m n m n 31)3)(14(96-+-++22)31(])3()3[(4m m m n --.∴S n =⎪⎩⎪⎨⎧--+-+-+++222)31(])3()3[(431)3)(14(96132m m m m m n m n n n n.31,31≠=m m 温馨提示(1)已知→公差→a n 和b ,进而求出通项n ;(2)→1?n n nc m b -=→C n →S n .【研讨.欣赏】已知{a n }是首项为2,公比为21的等比数列,S n 为它的前n 项和, (1)用S n 表示S n+1;(2)是否存在自然数c 和k ,使得2cS cS k 1k >--+成立。