新高考文科数学二轮培优教程文档:第二编 专题三 数列 第1讲
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专题三 数列第1讲 等差数列与等比数列「考情研析」 1.从具体内容上,主要考查等差数列、等比数列的基本计算和基本性质及等差、等比数列中项的性质、判定与证明. 2.从高考特点上,难度以中、低档题为主,近几年高考题一般设置一道选择题和一道解答题,分值分别为5分和12分.核心知识回顾1.等差数列(1)通项公式:□01a n =a 1+(n -1)d =a m +(n -m )d . (2)等差中项公式:□022a n =a n -1+a n +1(n ∈N *,n ≥2). (3)前n 项和公式:□03S n =n (a 1+a n )2=na 1+n (n -1)d2. 2.等比数列(1)等比数列的通项公式:□01a n =a 1q -=a m q -. (2)等比中项公式:□02a 2n =a n -1·a n +1(n ∈N *,n ≥2). (3)等比数列的前n 项和公式: □03S n =⎩⎨⎧na 1(q =1),a 1-a n q 1-q =a 1(1-q n )1-q (q ≠1).3.等差数列的性质(n ,m ,l ,k ,p 均为正整数)(1)若m +n =l +k □01a m +a n =a l +a k (反之不一定成立);特别地,当m +n =2p 时,有□02a m +a n =2a p .(2)若{a n },{b n }是等差数列,则{ka n +tb n }(k ,t 是非零常数)是□03等差数列. (3)等差数列的“依次每m 项的和”即S m □04S 2m -S m ,□05S 3m -S 2m ,…仍是等差数列.(4)等差数列{a n}当项数为2n时,S偶-S奇=□06nd,S奇S偶=□07a n a n+1,项数为2n-1时,S奇-S偶=□08a中=□09a n,S2n-1=(2n-1)a n且S奇S偶=□10n n-1.(其中S偶表示所有的偶数项之和,S奇表示所有的奇数项之和)4.等比数列的性质(n,m,l,k,p均为正整数)(1)若m+n=l+k,则□01a m·a n=a l·a k(反之不一定成立);特别地,当m+n=2p(2)当n为偶数时,S偶S奇=□03q(公比).(其中S偶表示所有的偶数项之和,S奇表示所有的奇数项之和)(3)等比数列“依次m项的和”,即S m,□04S2m-S m,□05S3m-S2m,…(S m≠0)成等比数列.热点考向探究考向1 等差数列、等比数列的运算例1(1)(2019·陕西榆林高考第三次模拟)在等差数列{a n}中,其前n项和为S n,且满足若a3+S5=12,a4+S7=24,则a5+S9=()A.24 B.32C.40 D.72答案 C解析∵a3+S5=6a3=12,a4+S7=8a4=24,∴a3=2,a4=3,∴a5=4.∴a5+S9=10a5=40,故选C.(2)在等差数列{a n}中,已知a4=5,a3是a2和a6的等比中项,则数列{a n}的前5项的和为()A.15 B.20C.25 D.15或25答案 D解析设公差为d,∵a3为a2,a6的等比中项,∴a23=a2·a6,即(a4-d)2=(a4-2d)(a4+2d),∴5d(d-2)=0,∴d=0或d=2.∴5-d=5或3,即a3=5或3,∴S 5=5a 3=25或15.故选D.(3)已知正项数列{a n }满足a 2n +1-6a 2n =a n +1a n ,若a 1=2,则数列{a n }的前n 项和为________.答案 3n -1解析 ∵a 2n +1-6a 2n =a n +1a n ,∴(a n +1-3a n )(a n +1+2a n )=0,∵a n >0,∴a n +1=3a n ,∴{a n }为等比数列,且首项为2,公比为3,∴S n =3n -1.利用等差数列、等比数列的通项公式、前n 项和公式,能够在已知三个元素的前提下求解另外两个元素,其中等差数列的首项和公差、等比数列的首项和公比为最基本的量,解题中首先要注意求解最基本的量.1.在各项为正数的等比数列{a n }中,S 2=9,S 3=21,则a 5+a 6=( ) A .144 B .121 C .169 D .148答案 A解析 由题意可知,⎩⎪⎨⎪⎧ a 1+a 2=9,a 1+a 2+a 3=21,即⎩⎪⎨⎪⎧a 1(1+q )=9,a 1(1+q +q 2)=21,解得⎩⎪⎨⎪⎧q =2,a 1=3或⎩⎨⎧q =-23,a 1=27(舍去).∴a 5+a 6=a 1q 4(1+q )=144.故选A.2.(2019·辽宁沈阳郊联体高三一模)我国南北朝时的数学著作《张邱建算经》有一道题为:“今有十等人,每等一人,宫赐金以等次差降之,上三人先入,得金四斤,持出,下三人后入得金三斤,持出,中间四人未到者,亦依次更给,问各得金几何?”则在该问题中,五等人与六等人所得黄金数之和为( )A.13 B.76 C.73 D.67答案 C解析 设a n 为第n 等人的得金数,则{a n }为等差数列,由题设可知a 1+a 2+a 3=4,a 8+a 9+a 10=3,故a 2=43,a 9=1,而a 5+a 6=a 2+a 9=73.故选C.3.(2019·安徽太和第一中学高一调研)定义:在数列{a n }中,若满足a n +2a n +1-a n +1a n =d (n ∈N *,d 为常数),称{a n }为“等差比数列”.已知在“等差比数列”{a n }中,a 1=a 2=1,a 3=3,则a 2022a 2020=( )A .4×20202-1B .4×20192-1C .4×20222-1D .4×20192答案 A解析 ∵a 1=a 2=1,a 3=3,∴a 3a 2-a 2a 1=2,∴⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n +1a n 是以1为首项,2为公差的等差数列,∴a n +1a n=2n -1,∴a 2022a 2020=a 2022a 2021·a 2021a 2020=(2×2021-1)×(2×2020-1)=4×20202-1.故选A. 考向2 等差数列、等比数列的判定与证明例2 已知数列{a n }中,a 1=1,其前n 项的和为S n ,且满足a n =2S 2n 2S n -1(n ≥2,n ∈N *).(1)求证:数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是等差数列;(2)证明:13S 1+15S 2+17S 3+…+12n +1S n <12. 证明 (1)当n ≥2时,S n -S n -1=2S 2n 2S n -1,S n -1-S n =2S n ·S n -1,1S n -1S n -1=2,所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是以1为首项,2为公差的等差数列.(2)由(1)可知,1S n=1S 1+(n -1)·2=2n -1,所以S n =12n -1.13S 1+15S 2+17S 3+…+12n +1S n =11×3+13×5+15×7+…+1(2n -1)(2n +1)=12×⎝⎛⎭⎪⎫1-13+13-15+15-17+…+12n -1-12n+1=12×⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n +1<12.(1)判断或者证明数列为等差数列、等比数列最基本的方法是用定义判断或证明,其他方法最后都会回到定义,如证明等差数列可以证明通项公式是n 的一次函数,但最后还得使用定义才能说明其为等差数列.(2)证明数列{a n }为等比数列时,不能仅仅证明a n +1=qa n ,还要说明a 1≠0,才能递推得出数列中的各项均不为零,最后断定数列{a n }为等比数列.(3)证明等差、等比数列,还可利用等差、等比数列的中项公式.(2019·江西八所重点中学4月联考)设数列{a n }满足a 1=1,a n +1=44-a n(n ∈N *).(1)求证:数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫1a n -2是等差数列;(2)设b n =a 2na 2n -1,求数列{b n }的前n 项和T n .解 (1)证明:∵a n +1=44-a n ,∴1a n +1-2-1a n -2=144-a n -2-1a n -2=4-a n 2a n -4-1a n -2=2-a n 2a n -4=-12为常数,又a 1=1,∴1a 1-2=-1,∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n -2是以-1为首项,-12为公差的等差数列.(2)由(1)知,1a n -2=-1+(n -1)⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=-n +12,∴a n =2-2n +1=2nn +1, ∴b n =a 2n a 2n -1=4n 2n +12(2n -1)2n=4n 2(2n -1)(2n +1)=1+1(2n -1)(2n +1)=1+12⎝⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1, ∴T n =b 1+b 2+b 3+…+b n =n +12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-13+13-15+15-17+…+12n -1-12n +1=n +12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n +1=n +n2n +1, 所以数列{b n }的前n 项和T n =n +n 2n +1.考向2 数列中a n 与S n 的关系问题例3 设S n 是数列{a n }的前n 项和,已知a 1=3,a n +1=2S n +3(n ∈N *). (1)求数列{a n }的通项公式;(2)令b n =(2n -1)a n ,求数列{b n }的前n 项和T n .解 (1)当n ≥2时,由a n +1=2S n +3,得a n =2S n -1+3, 两式相减,得a n +1-a n =2S n -2S n -1=2a n , ∴a n +1=3a n ,∴a n +1a n=3.当n =1时,a 1=3,a 2=2S 1+3=2a 1+3=9,则a 2a 1=3.∴数列{a n }是以3为首项,3为公比的等比数列. ∴a n =3×3n -1=3n .(2)由(1),得b n =(2n -1)a n =(2n -1)×3n . ∴T n =1×3+3×32+5×33+…+(2n -1)×3n ,① 3T n =1×32+3×33+5×34+…+(2n -1)×3n +1,② ①-②,得-2T n =1×3+2×32+2×33+…+2×3n -(2n -1)×3n +1 =3+2×(32+33+…+3n )-(2n -1)×3n +1=3+2×32(1-3n -1)1-3-(2n -1)×3n +1=-6-(2n -2)×3n +1.∴T n =(n -1)×3n +1+3.由a n 与S n 的关系求通项公式的注意点(1)应重视分类讨论思想的应用,分n =1和n ≥2两种情况讨论,特别注意a n =S n -S n -1成立的前提是n ≥2.(2)由S n -S n -1=a n 推得a n ,当n =1时,a 1也适合,则需统一表示(“合写”). (3)由S n -S n -1=a n 推得a n ,当n =1时,a 1不适合,则数列的通项公式应分段表示(“分写”),即a n =⎩⎪⎨⎪⎧S 1(n =1),S n -S n -1(n ≥2).(2019·福建泉州5月质检)设数列{a n }的前n 项和为S n ,已知S 1=2,a n +1=S n +2.(1)证明:{a n }为等比数列; (2)记b n =log 2a n ,数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫λb n b n +1的前n 项和为T n ,若T n ≥10恒成立,求λ的取值范围.解 (1)证明:由已知,得a 1=S 1=2,a 2=S 1+2=4, 当n ≥2时,a n =S n -1+2,所以a n +1-a n =(S n +2)-(S n -1+2)=a n ,所以a n +1=2a n (n ≥2). 又a 2=2a 1,所以a n +1a n=2(n ∈N *),所以{a n }是首项为2,公比为2的等比数列. (2)由(1)可得a n =2n ,所以b n =n . 则λb n b n +1=λn (n +1)=λ⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1, T n =λ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12+12-13+…+1n -1n +1=λ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1n +1, 因为T n ≥10,所以λn n +1≥10,从而λ≥10(n +1)n ,因为10(n +1)n =10⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1n ≤20,所以λ的取值范围为[20,+∞). 真题押题『真题模拟』1.(2019·湖南六校高三联考)已知公差d ≠0的等差数列{a n }满足a 1=1,且a 2,a 4-2,a 6成等比数列,若正整数m ,n 满足m -n =10,则a m -a n =( )A .10B .20C .30D .5或40答案 C解析 由题意,知(a 4-2)2=a 2a 6,因为{a n }为等差数列,所以(3d -1)2=(1+d )(1+5d ),因为d ≠0,解得d =3,从而a m -a n =(m -n )d =30.故选C .2.(2019·全国卷Ⅲ)已知各项均为正数的等比数列{a n }的前4项和为15,且a 5=3a 3+4a 1,则a 3=( )A .16B .8C .4D .2答案 C解析由题意知⎩⎪⎨⎪⎧a 1>0,q >0,a 1+a 1q +a 1q 2+a 1q 3=15,a 1q 4=3a 1q 2+4a 1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,q =2,∴a 3=a 1q 2=4.故选C .3.(2019·安徽宣城高三第二次调研)我国明代珠算家程大位的名著《直指算法统宗》中有如下问题:“今有白米一百八十石,令三人从上及和减率分之,只云甲多丙米三十六石,问:各该若干?”其意思为:“今有白米一百八十石,甲、乙、丙三人来分,他们分得的白米数构成等差数列,只知道甲比丙多分三十六石,那么三人各分得多少白米?”请问:乙应该分得________白米( )A .96石B .78石C .60石D .42石答案 C解析 今有白米一百八十石,甲、乙、丙三个人来分,他们分得的米数构成等差数列,只知道甲比丙多分三十六石.设此等差数列为{a n },公差为d ,其前n项和为S n ,∴d =a 3-a 13-1=-362=-18,S 3=3a 1+3×22×(-18)=180,解得a 1=78.∴a 2=a 1+d =78-18=60.∴乙应该分得60石.故选C .4.(2019·全国卷Ⅰ)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和.已知S 4=0,a 5=5,则( )A .a n =2n -5B .a n =3n -10C .S n =2n 2-8nD .S n =12n 2-2n答案 A解析 设等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d .由S 4=0,a 5=5可得⎩⎪⎨⎪⎧ a 1+4d =5,4a 1+6d =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=-3,d =2.所以a n =-3+2(n -1)=2n -5,S n =n ×(-3)+n (n -1)2×2=n 2-4n .故选A .5.(2019·新疆高三第一次诊断)已知数列{a n }为等差数列,a 3=3,a 1+a 2+…+a 6=21,数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 的前n 项和为S n ,若对一切n ∈N *,恒有S 2n -S n >m16,则m 能取到的最大正整数是________.答案 7解析 设数列{a n }的公差为d ,由题意得,⎩⎪⎨⎪⎧ a 1+2d =3,6a 1+15d =21,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,d =1,∴a n =n ,且1a n=1n ,∴S n =1+12+13+…+1n ,令T n =S 2n -S n =1n +1+1n +2+…+12n ,则T n +1=1n +2+1n +3+…+12n +2,即T n +1-T n =12n +2+12n +1-1n +1>12n +2+12n +2-1n +1=0,∴T n +1>T n ,则T n 随着n 的增大而增大,即T n 在n =1处取最小值, ∴T 1=S 2-S 1=12,∵对一切n ∈N *,恒有S 2n -S n >m16成立, ∴12>m16即可,解得m <8, 故m 能取到的最大正整数是7.『金版押题』6.设S n 是数列{a n }的前n 项和,且a 1=-1,a n +1=12S n +1S n ,则数列{S n }的通项公式为________.答案 -2n +1解析 由已知得a n +1=S n +1-S n =12S n +1S n ,所以1S n +1-1S n=-12,所以⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是以-1为首项,-12为公差的等差数列.所以1S n =-1-12(n -1)=-12n -12.故S n =-2n +1. 7.给出一个直角三角形数阵(如下),满足每一列的数成等差数列,从第三行起,每一行的数成等比数列,且每一行的公比相等,记第i 行第j 列的数为a ij (i ≥j ,i ,j ∈N *),则a n 4=________.14 12,14 34,38,316 … 答案 n32解析 因为每一列的数成等差数列,且第一列公差为12-14=14,所以a i 1=14+(i -1)14=i 4,因为从第三行起,每一行的数成等比数列,且每一行的公比相等为3834=12,所以a ij =a i 1⎝ ⎛⎭⎪⎫12j -1=i 4⎝ ⎛⎭⎪⎫12j -1(i ≥3),因此a n 4=n 4⎝ ⎛⎭⎪⎫124-1=n 32.8.已知正项等比数列{a n }满足:a 2a 8=16a 5,a 3+a 5=20,若存在两项a m ,a n 使得 a m a n =32,则1m +4n 的最小值为________.答案 34解析 因为数列{a n }是正项等比数列,a 2a 8=16a 5,a 3+a 5=20, 所以a 2a 8=a 25=16a 5,a 5=16,a 3=4.由a 5=a 3q 2,得q =2(q =-2舍去),由a 5=a 1q 4,得a 1=1,所以a n =a 1q n -1=2n -1,因为a m a n =32,所以2m -12n -1=210,m +n =12, 1m +4n =112(m +n )⎝ ⎛⎭⎪⎫1m +4n =112⎝ ⎛⎭⎪⎫5+n m +4m n≥112⎝ ⎛⎭⎪⎫5+2n m ·4m n =34(m >0,n >0),当且仅当n =2m 时“=”成立,所以1m +4n 的最小值为34.配套作业一、选择题1.(2019·山东德州高三下学期联考)在等比数列{a n }中,a 1=1,a 5+a 7a 2+a 4=8,则a 6的值为( )A .4B .8C .16D .32答案 D解析 设等比数列{a n }的公比为q ,∵a 1=1,a 5+a 7a 2+a 4=8,∴a 1(q 4+q 6)a 1(q +q 3)=8,解得q =2,则a 6=25=32.故选D .2.已知等比数列{a n }满足a 1a 2=1,a 5a 6=4,则a 3a 4=( ) A .2 B .±2 C . 2 D .±2答案 A解析 ∵a 1a 2,a 3a 4,a 5a 6成等比数列,即(a 3a 4)2=(a 1a 2)(a 5a 6),∴(a 3a 4)2=4,a 3a 4与a 1a 2符号相同,故a 3a 4=2,故选A .3.(2019·安徽蚌埠高三下学期第二次检测)等差数列{a n }的公差为d ,若a 1+1,a 2+1,a 4+1成以d 为公比的等比数列,则d =( )A .2B .3C .4D .5答案 A解析 将a 1+1,a 2+1,a 4+1转化为a 1,d 的形式为a 1+1,a 1+1+d ,a 1+1+3d ,由于这三个数成以d 为公比的等比数列,故a 1+1+d a 1+1=a 1+1+3d a 1+1+d =d ,化简得a 1+1=d ,代入a 1+1+d a 1+1=d ,得2dd =2=d ,故选A .4.设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 3=9,S 6=36,则a 7+a 8+a 9=( ) A .63 B .45 C .36 D .27 答案 B解析 解法一:设等差数列{a n }的公差为d ,由S 3=9,S 6=36,得⎩⎪⎨⎪⎧3a 1+3×22d =9,6a 1+6×52d =36,即⎩⎪⎨⎪⎧ a 1+d =3,2a 1+5d =12,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,d =2,所以a 7+a 8+a 9=3a 8=3(a 1+7d )=3×(1+7×2)=45.解法二:由等差数列的性质知S 3,S 6-S 3,S 9-S 6成等差数列,即9,27,S 9-S 6成等差数列,所以S 9-S 6=45,即a 7+a 8+a 9=45.5.已知S n 为等比数列{a n }的前n 项和,若S 3,S 9,S 6成等差数列,则( ) A .S 6=-2S 3B .S 6=-12S 3C .S 6=12S 3 D .S 6=2S 3答案 C解析 设等比数列{a n }的公比为q ,则S 6=(1+q 3)S 3,S 9=(1+q 3+q 6)S 3,因为S 3,S 9,S 6成等差数列,所以2(1+q 3+q 6)S 3=S 3+(1+q 3)S 3,解得q 3=-12,故S 6=12S 3.6.(2019·陕西西安高三第一次质检)已知函数y =f (x +1)的图象关于y 轴对称,且函数f (x )在(1,+∞)上单调,若数列{a n }是公差不为0的等差数列,且f (a 4)=f (a 18),则{a n }的前21项之和为( )A .0B .252 C .21 D .42答案 C解析 函数y =f (x +1)的图象关于y 轴对称,平移可得y =f (x )的图象关于x =1对称,且函数f (x )在(1,+∞)上单调,由数列{a n }是公差不为0的等差数列,且f (a 4)=f (a 18),可得a 4+a 18=2,所以a 1+a 21=a 4+a 18=2,可得数列{a n }的前21项和S 21=21(a 1+a 21)2=21.故选C .二、填空题7.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,2S n =a n +1,则S n =________. 答案 3n -1解析 由2S n =a n +1得2S n =a n +1=S n +1-S n ,所以3S n =S n +1,即S n +1S n =3,所以数列{S n }是以S 1=a 1=1为首项,q =3为公比的等比数列,所以S n =3n -1.8.设等比数列{a n }满足a 1+a 2=-1,a 1-a 3=-3,则a 4=________. 答案 -8解析 设等比数列{a n }的公比为q , ∵a 1+a 2=-1,a 1-a 3=-3, ∴a 1(1+q )=-1, ① a 1(1-q 2)=-3. ②∵a 1+a 2=-1≠0,∴q ≠-1,即1+q ≠0. ②÷①,得1-q =3,∴q =-2. ∴a 1=1,∴a 4=a 1q 3=1×(-2)3=-8.9.(2019·山西太原第五中学高三阶段检测)各项均为正数的数列{a n }和{b n }满足:a n ,b n ,a n +1成等差数列,b n ,a n +1,b n +1成等比数列,且a 1=1,a 2=3,则数列{a n }的通项公式为________.答案 a n =n (n +1)2 解析 由题设可得a n +1=b n b n +1,a n =b n b n -1,得2b n =a n +a n +1⇒2b n =b n b n -1+b n b n +1,即2b n =b n -1+b n +1,又a 1=1,a 2=3⇒2b 1=4⇒b 1=2,则{b n }是首项为2的等差数列.由已知得b 2=a 22b 1=92,则数列{b n }的公差d =b 2-b 1=322-2=22,所以b n =2+(n -1)22=2(n +1)2,即b n =n +12.当n=1时,b 1=2,当n ≥2时,b n -1=n2,则a n =b n b n -1=n (n +1)2,a 1=1符合上式,所以数列{a n }的通项公式为a n =n (n +1)2.10.已知数列{a n }满足13a 1+132a 2+…+13n a n =3n +1,则a n =________,a 1+a 2+a 3+…+a n =________.答案 ⎩⎨⎧12,n =1,3n +1,n ≥2 ⎩⎪⎨⎪⎧12,n =1,3n +2-32,n ≥2解析 由题意可得,当n =1时,13a 1=4,解得a 1=12.当n ≥2时,13a 1+132a 2+…+13n -1a n -1=3n -2,所以13n a n =3,n ≥2,即a n =3n +1,n ≥2,又当n =1时,a n =3n +1不成立,所以a n =⎩⎪⎨⎪⎧12,n =1,3n +1,n ≥2.当n ≥2时,a 1+a 2+…+a n =12+33-3n +21-3=3n +2-32.三、解答题11.(2019·广东茂名五大联盟学校高三3月联考)设数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足a n -12S n -1=0(n ∈N *).(1)求数列{a n }的通项公式;(2)是否存在实数λ,使得数列{S n +(n +2n )λ}为等差数列?若存在,求出λ的值;若不存在,请说明理由.解 (1)由a n -12S n -1=0(n ∈N *), 可知当n =1时,a 1-12a 1-1=0,即a 1=2.又由a n -12S n -1=0(n ∈N *). 可得a n +1-12S n +1-1=0,两式相减,得⎝ ⎛⎭⎪⎫a n +1-12S n +1-1-⎝ ⎛⎭⎪⎫a n -12S n -1=0,即12a n +1-a n =0,即a n +1=2a n .所以数列{a n }是以2为首项,2为公比的等比数列, 故a n =2n (n ∈N *).(2)由(1)知,S n =a 1(1-q n )1-q =2(2n -1),所以S n +(n +2n )λ=2(2n -1)+(n +2n )λ 若数列{S n +(n +2n )λ}为等差数列,则S 1+(1+2)λ,S 2+(2+22)λ,S 3+(3+23)λ成等差数列, 即有2[S 2+(2+22)λ]=[S 1+(1+2)λ]+[S 3+(3+23)λ], 即2(6+6λ)=(2+3λ)+(14+11λ),解得λ=-2. 经检验λ=-2时,{S n +(n +2n )λ}成等差数列, 故λ的值为-2.12.(2019·江西上饶市高三二模)已知首项为1的等比数列{a n }满足a 2+a 4=3(a 1+a 3),等差数列{b n }满足b 1=a 2,b 4=a 3,数列{b n }的前n 项和为S n .(1)求数列{a n },{b n }的通项公式;(2)若数列{c n }满足c 1a 1+c 2a 2+c 3a 3+…+c na n=S n ,求{c n }的前n 项和T n .解 (1)设{a n }的通项公式为a n =a 1q n -1,∴a 1q +a 1q 3=3(a 1+a 1q 2),∴q =3.∵a 1=1,∴a n =3n -1, ∴a 2=3,a 3=9,∴b 1=3,b 4=9.设{b n }的公差为d ,∴d =b 4-b 13=2,∴b n =2n +1. (2)∵b n =2n +1,∴S n =n (3+2n +1)2=n 2+2n ,当n =1,c 1a 1=3,c 1=3,当n ≥2,c 1a 1+c 2a 2+…+c na n=n 2+2n ,c 1a 1+c 2a 2+…+c n -1a n -1=(n -1)2+2(n -1), 两式相减,得c na n=2n +1,∴c n =(2n +1)·3n -1,经检验,n =1时上式也成立.综上,c n =(2n +1)·3n -1,n ∈N *. T n =3×30+5×31+…+(2n +1)·3n -1, ∴3T n =3×31+5×32+…+(2n +1)·3n , 两式相减-2T n =3-(2n +1)·3n +2×31+2×32+…+2×3n -1=3-(2n +1)·3n +6(1-3n -1)1-3=-2n ·3n .∴T n =n ·3n .13.已知数列{a n }的各项均为正数,记数列{a n }的前n 项和为S n ,数列{a 2n }的前n 项和为T n ,且3T n =S 2n +2S n ,n ∈N *.(1)求a 1的值;(2)求数列{a n }的通项公式.解 (1)由3T 1=S 21+2S 1,得3a 21=a 21+2a 1,即a 21-a 1=0.因为a 1>0,所以a 1=1. (2)因为3T n =S 2n +2S n , ① 所以3T n +1=S 2n +1+2S n +1, ②②-①,得3a 2n +1=S 2n +1-S 2n +2a n +1, 即3a 2n +1=(S n +a n +1)2-S 2n +2a n +1.因为a n +1>0, 所以a n +1=S n +1, ③ 所以a n +2=S n +1+1, ④④-③,得a n +2-a n +1=a n +1,即a n +2=2a n +1,所以当n ≥2时,a n +1a n=2.又由3T 2=S 22+2S 2,得3(1+a 22)=(1+a 2)2+2(1+a 2),即a 22-2a 2=0.因为a 2>0,所以a 2=2,所以a 2a 1=2,所以对任意的n ∈N *,都有a n +1a n =2成立,所以数列{a n }的通项公式为a n =2n -1,n ∈N *.14.(2019·河北省中原名校联盟高三联考)已知正项等比数列{a n }中,a 1=12,且a 2,a 3,a 4-1成等差数列.(1)求数列{a n }的通项公式; (2)若b n =2log 2a n +4,求数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫1b n b n +1的前n 项和T n .解 (1)设等比数列{a n }的公比为q . 因为a 2,a 3,a 4-1成等差数列.所以2a 3=a 2+a 4-1,得2a 1q 2=a 1q +a 1q 3-1. 又a 1=12,则2×12q 2=12q +12q 3-1,即q 2=12q +12q 3-1. 所以2q 2=q +q 3-2,所以2q 2+2=q +q 3, 所以2(q 2+1)=q (q 2+1).所以(q 2+1)(2-q )=0. 显然q 2+1≠0,所以2-q =0,解得q =2.故数列{a n }的通项公式a n =a 1·q n -1=12·2n -1=2n -2. (2)由(1)知,b n =2log 22n -2+4=2(n -2)+4=2n . 所以1b n b n +1=12n ·2(n +1)=14⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1. 则T n =14⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12+⎝ ⎛⎭⎪⎫12-13+⎝ ⎛⎭⎪⎫13-14+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1=14⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1n +1=n 4(n +1).。
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高三数学第二轮专题复习系列(3)——数列一、本章知识结构:二、高考要求1.理解数列的有关概念,了解递推公式是给出数列的一种方法,并能根据递推公式写出数列的前n项.2.理解等差(比)数列的概念,掌握等差(比)数列的通项公式与前n项和的公式。
并能运用这些知识来解决一些实际问题。
3.了解数学归纳法原理,掌握数学归纳法这一证题方法,掌握“归纳—猜想—证明”这一思想方法。
三、热点分析1.数列在历年高考中都占有较重要的地位,一般情况下都是一个客观性试题加一个解答题,分值占整个试卷的10%左右.客观性试题主要考查等差、等比数列的概念、性质、通项公式、前n项和公式、极限的四则运算法则、无穷递缩等比数列所有项和等内容,对基本的计算技能要求比较高,解答题大多以考查数列内容为主,并涉及到函数、方程、不等式知识的综合性试题,在解题过程中通常用到等价转化,分类讨论等数学思想方法,是属于中高档难度的题目。
专题三 数列第1讲 等差数列与等比数列「考情研析」 1.从具体内容上,主要考查等差数列、等比数列的基本计算和基本性质及等差、等比数列中项的性质、判定与证明. 2.从高考特点上,难度以中、低档题为主,近几年高考题一般设置一道选择题和一道解答题,分值分别为5分和12分.核心知识回顾1.等差数列(1)通项公式:□01a n =a 1+(n -1)d =a m +(n -m )d . (2)等差中项公式:□022a n =a n -1+a n +1(n ∈N *,n ≥2). (3)前n 项和公式:□03S n =n (a 1+a n )2=na 1+n (n -1)d2. 2.等比数列(1)等比数列的通项公式:□01a n =a 1q -=a m q -. (2)等比中项公式:□02a 2n =a n -1·a n +1(n ∈N *,n ≥2). (3)等比数列的前n 项和公式: □03S n =⎩⎨⎧na 1(q =1),a 1-a n q 1-q =a 1(1-q n )1-q (q ≠1).3.等差数列的性质(n ,m ,l ,k ,p 均为正整数)(1)若m +n =l +k □01a m +a n =a l +a k (反之不一定成立);特别地,当m +n =2p 时,有□02a m +a n =2a p .(2)若{a n },{b n }是等差数列,则{ka n +tb n }(k ,t 是非零常数)是□03等差数列. (3)等差数列的“依次每m 项的和”即S m □04S 2m -S m ,□05S 3m -S 2m ,…仍是等差数列.(4)等差数列{a n}当项数为2n时,S偶-S奇=□06nd,S奇S偶=□07a n a n+1,项数为2n-1时,S奇-S偶=□08a中=□09a n,S2n-1=(2n-1)a n且S奇S偶=□10n n-1.(其中S偶表示所有的偶数项之和,S奇表示所有的奇数项之和)4.等比数列的性质(n,m,l,k,p均为正整数)(1)若m+n=l+k,则□01a m·a n=a l·a k(反之不一定成立);特别地,当m+n=2p(2)当n为偶数时,S偶S奇=□03q(公比).(其中S偶表示所有的偶数项之和,S奇表示所有的奇数项之和)(3)等比数列“依次m项的和”,即S m,□04S2m-S m,□05S3m-S2m,…(S m≠0)成等比数列.热点考向探究考向1 等差数列、等比数列的运算例1(1)(2019·陕西榆林高考第三次模拟)在等差数列{a n}中,其前n项和为S n,且满足若a3+S5=12,a4+S7=24,则a5+S9=()A.24 B.32C.40 D.72答案 C解析∵a3+S5=6a3=12,a4+S7=8a4=24,∴a3=2,a4=3,∴a5=4.∴a5+S9=10a5=40,故选C.(2)在等差数列{a n}中,已知a4=5,a3是a2和a6的等比中项,则数列{a n}的前5项的和为()A.15 B.20C.25 D.15或25答案 D解析设公差为d,∵a3为a2,a6的等比中项,∴a23=a2·a6,即(a4-d)2=(a4-2d)(a4+2d),∴5d(d-2)=0,∴d=0或d=2.∴5-d=5或3,即a3=5或3,∴S 5=5a 3=25或15.故选D.(3)已知正项数列{a n }满足a 2n +1-6a 2n =a n +1a n ,若a 1=2,则数列{a n }的前n 项和为________.答案 3n -1解析 ∵a 2n +1-6a 2n =a n +1a n ,∴(a n +1-3a n )(a n +1+2a n )=0,∵a n >0,∴a n +1=3a n ,∴{a n }为等比数列,且首项为2,公比为3,∴S n =3n -1.利用等差数列、等比数列的通项公式、前n 项和公式,能够在已知三个元素的前提下求解另外两个元素,其中等差数列的首项和公差、等比数列的首项和公比为最基本的量,解题中首先要注意求解最基本的量.1.在各项为正数的等比数列{a n }中,S 2=9,S 3=21,则a 5+a 6=( ) A .144 B .121 C .169 D .148答案 A解析 由题意可知,⎩⎪⎨⎪⎧ a 1+a 2=9,a 1+a 2+a 3=21,即⎩⎪⎨⎪⎧a 1(1+q )=9,a 1(1+q +q 2)=21,解得⎩⎪⎨⎪⎧q =2,a 1=3或⎩⎨⎧q =-23,a 1=27(舍去).∴a 5+a 6=a 1q 4(1+q )=144.故选A.2.(2019·辽宁沈阳郊联体高三一模)我国南北朝时的数学著作《张邱建算经》有一道题为:“今有十等人,每等一人,宫赐金以等次差降之,上三人先入,得金四斤,持出,下三人后入得金三斤,持出,中间四人未到者,亦依次更给,问各得金几何?”则在该问题中,五等人与六等人所得黄金数之和为( )A.13 B.76 C.73 D.67答案 C解析 设a n 为第n 等人的得金数,则{a n }为等差数列,由题设可知a 1+a 2+a 3=4,a 8+a 9+a 10=3,故a 2=43,a 9=1,而a 5+a 6=a 2+a 9=73.故选C.3.(2019·安徽太和第一中学高一调研)定义:在数列{a n }中,若满足a n +2a n +1-a n +1a n =d (n ∈N *,d 为常数),称{a n }为“等差比数列”.已知在“等差比数列”{a n }中,a 1=a 2=1,a 3=3,则a 2022a 2020=( )A .4×20202-1B .4×20192-1C .4×20222-1D .4×20192答案 A解析 ∵a 1=a 2=1,a 3=3,∴a 3a 2-a 2a 1=2,∴⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n +1a n 是以1为首项,2为公差的等差数列,∴a n +1a n=2n -1,∴a 2022a 2020=a 2022a 2021·a 2021a 2020=(2×2021-1)×(2×2020-1)=4×20202-1.故选A. 考向2 等差数列、等比数列的判定与证明例2 已知数列{a n }中,a 1=1,其前n 项的和为S n ,且满足a n =2S 2n 2S n -1(n ≥2,n ∈N *).(1)求证:数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是等差数列;(2)证明:13S 1+15S 2+17S 3+…+12n +1S n <12. 证明 (1)当n ≥2时,S n -S n -1=2S 2n 2S n -1,S n -1-S n =2S n ·S n -1,1S n -1S n -1=2,所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是以1为首项,2为公差的等差数列.(2)由(1)可知,1S n=1S 1+(n -1)·2=2n -1,所以S n =12n -1.13S 1+15S 2+17S 3+…+12n +1S n =11×3+13×5+15×7+…+1(2n -1)(2n +1)=12×⎝⎛⎭⎪⎫1-13+13-15+15-17+…+12n -1-12n+1=12×⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n +1<12.(1)判断或者证明数列为等差数列、等比数列最基本的方法是用定义判断或证明,其他方法最后都会回到定义,如证明等差数列可以证明通项公式是n 的一次函数,但最后还得使用定义才能说明其为等差数列.(2)证明数列{a n }为等比数列时,不能仅仅证明a n +1=qa n ,还要说明a 1≠0,才能递推得出数列中的各项均不为零,最后断定数列{a n }为等比数列.(3)证明等差、等比数列,还可利用等差、等比数列的中项公式.(2019·江西八所重点中学4月联考)设数列{a n }满足a 1=1,a n +1=44-a n(n ∈N *).(1)求证:数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫1a n -2是等差数列;(2)设b n =a 2na 2n -1,求数列{b n }的前n 项和T n . 解 (1)证明:∵a n +1=44-a n ,∴1a n +1-2-1a n -2=144-a n -2-1a n -2=4-a n 2a n -4-1a n -2=2-a n 2a n -4=-12为常数,又a 1=1,∴1a 1-2=-1,∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n -2是以-1为首项,-12为公差的等差数列.(2)由(1)知,1a n -2=-1+(n -1)⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=-n +12,∴a n =2-2n +1=2nn +1, ∴b n =a 2na 2n -1=4n 2n +12(2n -1)2n=4n 2(2n -1)(2n +1)=1+1(2n -1)(2n +1)=1+12⎝⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1, ∴T n =b 1+b 2+b 3+…+b n =n +12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-13+13-15+15-17+…+12n -1-12n +1=n +12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n +1=n +n2n +1, 所以数列{b n }的前n 项和T n =n +n 2n +1.考向2 数列中a n 与S n 的关系问题例3 设S n 是数列{a n }的前n 项和,已知a 1=3,a n +1=2S n +3(n ∈N *). (1)求数列{a n }的通项公式;(2)令b n =(2n -1)a n ,求数列{b n }的前n 项和T n .解 (1)当n ≥2时,由a n +1=2S n +3,得a n =2S n -1+3, 两式相减,得a n +1-a n =2S n -2S n -1=2a n , ∴a n +1=3a n ,∴a n +1a n=3.当n =1时,a 1=3,a 2=2S 1+3=2a 1+3=9,则a 2a 1=3.∴数列{a n }是以3为首项,3为公比的等比数列. ∴a n =3×3n -1=3n .(2)由(1),得b n =(2n -1)a n =(2n -1)×3n . ∴T n =1×3+3×32+5×33+…+(2n -1)×3n ,① 3T n =1×32+3×33+5×34+…+(2n -1)×3n +1,② ①-②,得-2T n =1×3+2×32+2×33+…+2×3n -(2n -1)×3n +1 =3+2×(32+33+…+3n )-(2n -1)×3n +1=3+2×32(1-3n -1)1-3-(2n -1)×3n +1=-6-(2n -2)×3n +1.∴T n =(n -1)×3n +1+3.由a n 与S n 的关系求通项公式的注意点(1)应重视分类讨论思想的应用,分n =1和n ≥2两种情况讨论,特别注意a n =S n -S n -1成立的前提是n ≥2.(2)由S n -S n -1=a n 推得a n ,当n =1时,a 1也适合,则需统一表示(“合写”). (3)由S n -S n -1=a n 推得a n ,当n =1时,a 1不适合,则数列的通项公式应分段表示(“分写”),即a n =⎩⎪⎨⎪⎧S 1(n =1),S n -S n -1(n ≥2).(2019·福建泉州5月质检)设数列{a n }的前n 项和为S n ,已知S 1=2,a n +1=S n +2.(1)证明:{a n }为等比数列; (2)记b n =log 2a n ,数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫λb n b n +1的前n 项和为T n ,若T n ≥10恒成立,求λ的取值范围.解 (1)证明:由已知,得a 1=S 1=2,a 2=S 1+2=4, 当n ≥2时,a n =S n -1+2,所以a n +1-a n =(S n +2)-(S n -1+2)=a n ,所以a n +1=2a n (n ≥2). 又a 2=2a 1,所以a n +1a n=2(n ∈N *),所以{a n }是首项为2,公比为2的等比数列. (2)由(1)可得a n =2n ,所以b n =n . 则λb n b n +1=λn (n +1)=λ⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1, T n =λ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12+12-13+…+1n -1n +1=λ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1n +1, 因为T n ≥10,所以λn n +1≥10,从而λ≥10(n +1)n ,因为10(n +1)n =10⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1n ≤20,所以λ的取值范围为[20,+∞). 真题押题『真题模拟』1.(2019·湖南六校高三联考)已知公差d ≠0的等差数列{a n }满足a 1=1,且a 2,a 4-2,a 6成等比数列,若正整数m ,n 满足m -n =10,则a m -a n =( )A .10B .20C .30D .5或40答案 C解析 由题意,知(a 4-2)2=a 2a 6,因为{a n }为等差数列,所以(3d -1)2=(1+d )(1+5d ),因为d ≠0,解得d =3,从而a m -a n =(m -n )d =30.故选C .2.(2019·全国卷Ⅲ)已知各项均为正数的等比数列{a n }的前4项和为15,且a 5=3a 3+4a 1,则a 3=( )A .16B .8C .4D .2答案 C解析由题意知⎩⎪⎨⎪⎧a 1>0,q >0,a 1+a 1q +a 1q 2+a 1q 3=15,a 1q 4=3a 1q 2+4a 1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,q =2,∴a 3=a 1q 2=4.故选C .3.(2019·安徽宣城高三第二次调研)我国明代珠算家程大位的名著《直指算法统宗》中有如下问题:“今有白米一百八十石,令三人从上及和减率分之,只云甲多丙米三十六石,问:各该若干?”其意思为:“今有白米一百八十石,甲、乙、丙三人来分,他们分得的白米数构成等差数列,只知道甲比丙多分三十六石,那么三人各分得多少白米?”请问:乙应该分得________白米( )A .96石B .78石C .60石D .42石答案 C解析 今有白米一百八十石,甲、乙、丙三个人来分,他们分得的米数构成等差数列,只知道甲比丙多分三十六石.设此等差数列为{a n },公差为d ,其前n项和为S n ,∴d =a 3-a 13-1=-362=-18,S 3=3a 1+3×22×(-18)=180,解得a 1=78.∴a 2=a 1+d =78-18=60.∴乙应该分得60石.故选C .4.(2019·全国卷Ⅰ)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和.已知S 4=0,a 5=5,则( )A .a n =2n -5B .a n =3n -10C .S n =2n 2-8nD .S n =12n 2-2n答案 A解析 设等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d .由S 4=0,a 5=5可得⎩⎪⎨⎪⎧ a 1+4d =5,4a 1+6d =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=-3,d =2.所以a n =-3+2(n -1)=2n -5,S n =n ×(-3)+n (n -1)2×2=n 2-4n .故选A .5.(2019·新疆高三第一次诊断)已知数列{a n }为等差数列,a 3=3,a 1+a 2+…+a 6=21,数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 的前n 项和为S n ,若对一切n ∈N *,恒有S 2n -S n >m16,则m 能取到的最大正整数是________.答案 7解析 设数列{a n }的公差为d ,由题意得,⎩⎪⎨⎪⎧ a 1+2d =3,6a 1+15d =21,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,d =1,∴a n =n ,且1a n=1n ,∴S n =1+12+13+…+1n ,令T n =S 2n -S n =1n +1+1n +2+…+12n ,则T n +1=1n +2+1n +3+…+12n +2,即T n +1-T n =12n +2+12n +1-1n +1>12n +2+12n +2-1n +1=0,∴T n +1>T n ,则T n 随着n 的增大而增大,即T n 在n =1处取最小值,∴T 1=S 2-S 1=12,∵对一切n ∈N *,恒有S 2n -S n >m16成立, ∴12>m16即可,解得m <8, 故m 能取到的最大正整数是7.『金版押题』6.设S n 是数列{a n }的前n 项和,且a 1=-1,a n +1=12S n +1S n ,则数列{S n }的通项公式为________.答案 -2n +1解析 由已知得a n +1=S n +1-S n =12S n +1S n ,所以1S n +1-1S n=-12,所以⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是以-1为首项,-12为公差的等差数列.所以1S n =-1-12(n -1)=-12n -12.故S n =-2n +1. 7.给出一个直角三角形数阵(如下),满足每一列的数成等差数列,从第三行起,每一行的数成等比数列,且每一行的公比相等,记第i 行第j 列的数为a ij (i ≥j ,i ,j ∈N *),则a n 4=________.14 12,14 34,38,316 … 答案 n32解析 因为每一列的数成等差数列,且第一列公差为12-14=14,所以a i 1=14+(i -1)14=i 4,因为从第三行起,每一行的数成等比数列,且每一行的公比相等为3834=12,所以a ij =a i 1⎝ ⎛⎭⎪⎫12j -1=i 4⎝ ⎛⎭⎪⎫12j -1(i ≥3),因此a n 4=n 4⎝ ⎛⎭⎪⎫124-1=n 32.8.已知正项等比数列{a n }满足:a 2a 8=16a 5,a 3+a 5=20,若存在两项a m ,a n 使得 a m a n =32,则1m +4n 的最小值为________.答案 34解析 因为数列{a n }是正项等比数列,a 2a 8=16a 5,a 3+a 5=20, 所以a 2a 8=a 25=16a 5,a 5=16,a 3=4.由a 5=a 3q 2,得q =2(q =-2舍去),由a 5=a 1q 4,得a 1=1,所以a n =a 1q n -1=2n -1,因为a m a n =32,所以2m -12n -1=210,m +n =12, 1m +4n =112(m +n )⎝ ⎛⎭⎪⎫1m +4n =112⎝ ⎛⎭⎪⎫5+n m +4m n ≥112⎝ ⎛⎭⎪⎫5+2n m ·4m n =34(m >0,n >0),当且仅当n =2m 时“=”成立,所以1m +4n 的最小值为34.配套作业一、选择题1.(2019·山东德州高三下学期联考)在等比数列{a n }中,a 1=1,a 5+a 7a 2+a 4=8,则a 6的值为( )A .4B .8C .16D .32答案 D解析 设等比数列{a n }的公比为q ,∵a 1=1,a 5+a 7a 2+a 4=8,∴a 1(q 4+q 6)a 1(q +q 3)=8,解得q =2,则a 6=25=32.故选D . 2.已知等比数列{a n }满足a 1a 2=1,a 5a 6=4,则a 3a 4=( ) A .2 B .±2 C . 2D .±2答案 A解析 ∵a 1a 2,a 3a 4,a 5a 6成等比数列,即(a 3a 4)2=(a 1a 2)(a 5a 6),∴(a 3a 4)2=4,a 3a 4与a 1a 2符号相同,故a 3a 4=2,故选A .3.(2019·安徽蚌埠高三下学期第二次检测)等差数列{a n }的公差为d ,若a 1+1,a 2+1,a 4+1成以d 为公比的等比数列,则d =( )A .2B .3C .4D .5答案 A解析 将a 1+1,a 2+1,a 4+1转化为a 1,d 的形式为a 1+1,a 1+1+d ,a 1+1+3d ,由于这三个数成以d 为公比的等比数列,故a 1+1+d a 1+1=a 1+1+3d a 1+1+d =d ,化简得a 1+1=d ,代入a 1+1+d a 1+1=d ,得2dd =2=d ,故选A .4.设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 3=9,S 6=36,则a 7+a 8+a 9=( ) A .63 B .45 C .36 D .27 答案 B解析 解法一:设等差数列{a n }的公差为d ,由S 3=9,S 6=36,得⎩⎪⎨⎪⎧3a 1+3×22d =9,6a 1+6×52d =36,即⎩⎪⎨⎪⎧ a 1+d =3,2a 1+5d =12,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,d =2,所以a 7+a 8+a 9=3a 8=3(a 1+7d )=3×(1+7×2)=45.解法二:由等差数列的性质知S 3,S 6-S 3,S 9-S 6成等差数列,即9,27,S 9-S 6成等差数列,所以S 9-S 6=45,即a 7+a 8+a 9=45.5.已知S n 为等比数列{a n }的前n 项和,若S 3,S 9,S 6成等差数列,则( ) A .S 6=-2S 3 B .S 6=-12S 3 C .S 6=12S 3 D .S 6=2S 3答案 C解析 设等比数列{a n }的公比为q ,则S 6=(1+q 3)S 3,S 9=(1+q 3+q 6)S 3,因为S 3,S 9,S 6成等差数列,所以2(1+q 3+q 6)S 3=S 3+(1+q 3)S 3,解得q 3=-12,故S 6=12S 3.6.(2019·陕西西安高三第一次质检)已知函数y =f (x +1)的图象关于y 轴对称,且函数f (x )在(1,+∞)上单调,若数列{a n }是公差不为0的等差数列,且f (a 4)=f (a 18),则{a n }的前21项之和为( )A .0B .252 C .21 D .42答案 C解析 函数y =f (x +1)的图象关于y 轴对称,平移可得y =f (x )的图象关于x =1对称,且函数f (x )在(1,+∞)上单调,由数列{a n }是公差不为0的等差数列,且f (a 4)=f (a 18),可得a 4+a 18=2,所以a 1+a 21=a 4+a 18=2,可得数列{a n }的前21项和S 21=21(a 1+a 21)2=21.故选C .二、填空题7.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,2S n =a n +1,则S n =________. 答案 3n -1解析 由2S n =a n +1得2S n =a n +1=S n +1-S n ,所以3S n =S n +1,即S n +1S n =3,所以数列{S n }是以S 1=a 1=1为首项,q =3为公比的等比数列,所以S n =3n -1.8.设等比数列{a n }满足a 1+a 2=-1,a 1-a 3=-3,则a 4=________. 答案 -8解析 设等比数列{a n }的公比为q , ∵a 1+a 2=-1,a 1-a 3=-3, ∴a 1(1+q )=-1, ① a 1(1-q 2)=-3. ②∵a 1+a 2=-1≠0,∴q ≠-1,即1+q ≠0. ②÷①,得1-q =3,∴q =-2. ∴a 1=1,∴a 4=a 1q 3=1×(-2)3=-8.9.(2019·山西太原第五中学高三阶段检测)各项均为正数的数列{a n }和{b n }满足:a n ,b n ,a n +1成等差数列,b n ,a n +1,b n +1成等比数列,且a 1=1,a 2=3,则数列{a n }的通项公式为________.答案 a n =n (n +1)2 解析 由题设可得a n +1=b n b n +1,a n =b n b n -1,得2b n =a n +a n +1⇒2b n =b n b n -1+b n b n +1,即2b n =b n -1+b n +1,又a 1=1,a 2=3⇒2b 1=4⇒b 1=2,则{b n }是首项为2的等差数列.由已知得b 2=a 22b 1=92,则数列{b n }的公差d =b 2-b 1=322-2=22,所以b n =2+(n -1)22=2(n +1)2,即b n =n +12.当n=1时,b 1=2,当n ≥2时,b n -1=n2,则a n =b n b n -1=n (n +1)2,a 1=1符合上式,所以数列{a n }的通项公式为a n =n (n +1)2.10.已知数列{a n }满足13a 1+132a 2+…+13n a n =3n +1,则a n =________,a 1+a 2+a 3+…+a n =________.答案 ⎩⎨⎧12,n =1,3n +1,n ≥2 ⎩⎪⎨⎪⎧12,n =1,3n +2-32,n ≥2解析 由题意可得,当n =1时,13a 1=4,解得a 1=12.当n ≥2时,13a 1+132a 2+…+13n -1a n -1=3n -2,所以13n a n =3,n ≥2,即a n =3n +1,n ≥2,又当n =1时,a n =3n +1不成立,所以a n =⎩⎪⎨⎪⎧12,n =1,3n +1,n ≥2.当n ≥2时,a 1+a 2+…+a n =12+33-3n +21-3=3n +2-32. 三、解答题11.(2019·广东茂名五大联盟学校高三3月联考)设数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足a n -12S n -1=0(n ∈N *).(1)求数列{a n }的通项公式;(2)是否存在实数λ,使得数列{S n +(n +2n )λ}为等差数列?若存在,求出λ的值;若不存在,请说明理由.解 (1)由a n -12S n -1=0(n ∈N *), 可知当n =1时,a 1-12a 1-1=0,即a 1=2. 又由a n -12S n -1=0(n ∈N *). 可得a n +1-12S n +1-1=0,两式相减,得⎝ ⎛⎭⎪⎫a n +1-12S n +1-1-⎝ ⎛⎭⎪⎫a n -12S n -1=0,即12a n +1-a n =0,即a n +1=2a n .所以数列{a n }是以2为首项,2为公比的等比数列, 故a n =2n (n ∈N *).(2)由(1)知,S n =a 1(1-q n )1-q =2(2n -1),所以S n +(n +2n )λ=2(2n -1)+(n +2n )λ 若数列{S n +(n +2n )λ}为等差数列,则S 1+(1+2)λ,S 2+(2+22)λ,S 3+(3+23)λ成等差数列, 即有2[S 2+(2+22)λ]=[S 1+(1+2)λ]+[S 3+(3+23)λ], 即2(6+6λ)=(2+3λ)+(14+11λ),解得λ=-2. 经检验λ=-2时,{S n +(n +2n )λ}成等差数列, 故λ的值为-2.12.(2019·江西上饶市高三二模)已知首项为1的等比数列{a n }满足a 2+a 4=3(a 1+a 3),等差数列{b n }满足b 1=a 2,b 4=a 3,数列{b n }的前n 项和为S n .(1)求数列{a n },{b n }的通项公式;(2)若数列{c n }满足c 1a 1+c 2a 2+c 3a 3+…+c na n =S n ,求{c n }的前n 项和T n .解 (1)设{a n }的通项公式为a n =a 1q n -1,∴a 1q +a 1q 3=3(a 1+a 1q 2),∴q =3.∵a 1=1,∴a n =3n -1, ∴a 2=3,a 3=9,∴b 1=3,b 4=9.设{b n }的公差为d ,∴d =b 4-b 13=2,∴b n =2n +1. (2)∵b n =2n +1,∴S n =n (3+2n +1)2=n 2+2n ,当n =1,c 1a 1=3,c 1=3,当n ≥2,c 1a 1+c 2a 2+…+c na n =n 2+2n ,c 1a 1+c 2a 2+…+c n -1a n -1=(n -1)2+2(n -1), 两式相减,得c na n=2n +1,∴c n =(2n +1)·3n -1,经检验,n =1时上式也成立.综上,c n =(2n +1)·3n -1,n ∈N *. T n =3×30+5×31+…+(2n +1)·3n -1, ∴3T n =3×31+5×32+…+(2n +1)·3n , 两式相减-2T n =3-(2n +1)·3n +2×31+2×32+…+2×3n -1=3-(2n +1)·3n +6(1-3n -1)1-3=-2n ·3n .∴T n =n ·3n .13.已知数列{a n }的各项均为正数,记数列{a n }的前n 项和为S n ,数列{a 2n }的前n 项和为T n ,且3T n =S 2n +2S n ,n ∈N *.(1)求a 1的值;(2)求数列{a n }的通项公式.解 (1)由3T 1=S 21+2S 1,得3a 21=a 21+2a 1,即a 21-a 1=0.因为a 1>0,所以a 1=1. (2)因为3T n =S 2n +2S n , ① 所以3T n +1=S 2n +1+2S n +1, ②②-①,得3a 2n +1=S 2n +1-S 2n +2a n +1, 即3a 2n +1=(S n +a n +1)2-S 2n +2a n +1.因为a n +1>0, 所以a n +1=S n +1, ③ 所以a n +2=S n +1+1, ④④-③,得a n +2-a n +1=a n +1,即a n +2=2a n +1,所以当n ≥2时,a n +1a n=2.又由3T 2=S 22+2S 2,得3(1+a 22)=(1+a 2)2+2(1+a 2),即a 22-2a 2=0.因为a 2>0,所以a 2=2,所以a 2a 1=2,所以对任意的n ∈N *,都有a n +1a n =2成立,所以数列{a n }的通项公式为a n =2n -1,n ∈N *.14.(2019·河北省中原名校联盟高三联考)已知正项等比数列{a n }中,a 1=12,且a 2,a 3,a 4-1成等差数列.(1)求数列{a n }的通项公式; (2)若b n =2log 2a n +4,求数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫1b n b n +1的前n 项和T n .解 (1)设等比数列{a n }的公比为q . 因为a 2,a 3,a 4-1成等差数列.所以2a 3=a 2+a 4-1,得2a 1q 2=a 1q +a 1q 3-1. 又a 1=12,则2×12q 2=12q +12q 3-1,即q 2=12q +12q 3-1. 所以2q 2=q +q 3-2,所以2q 2+2=q +q 3, 所以2(q 2+1)=q (q 2+1).所以(q 2+1)(2-q )=0. 显然q 2+1≠0,所以2-q =0,解得q =2. 故数列{a n }的通项公式a n =a 1·q n -1=12·2n -1=2n -2. (2)由(1)知,b n =2log 22n -2+4=2(n -2)+4=2n .所以1b n b n +1=12n ·2(n +1)=14⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1. 则T n =14⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12+⎝ ⎛⎭⎪⎫12-13+⎝ ⎛⎭⎪⎫13-14+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1=14⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1n +1=n 4(n +1).。