数 列 专题

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数 列 专 题1.已知正项数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,且(t +1)S n =a 2n +3a n +2(t ∈R).(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若数列{b n }满足b 1=1,b n +1-b n =a n +1,求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫12b n +7n 的前n 项和T n .2.设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且S 3,S 52,S 4成等差数列,a 5=3a 2+2a 1-2. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =2n -1,求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n b n 的前n 项和T n .3.已知等差数列{a n }满足(n +1)a n =2n 2+n +k ,k ∈R.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =4n 2a n a n +1,求数列{b n }的前n 项和S n .4.已知等比数列{a n }满足条件a 2+a 4=3(a 1+a 3),a 2n =3a 2n ,n ∈N *.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)数列{b n }满足b 1a 1+b 2a 2+…+b n a n =n 2,n ∈N *,求{b n }的前n 项和T n .5.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,数列{S n }的前n 项和为T n ,满足T n =2S n -n 2.(1)证明数列{a n +2}是等比数列,并求出数列{a n }的通项公式;(2)设b n =n ·a n ,求数列{b n }的前n 项和K n .数 列 专 题 答 案1.已知正项数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,且(t +1)S n =a 2n +3a n +2(t ∈R).(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若数列{b n }满足b 1=1,b n +1-b n =a n +1,求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫12b n +7n 的前n 项和T n . 解 (1)因为a 1=1,且(t +1)S n =a 2n +3a n +2,所以(t +1)S 1=a 21+3a 1+2,所以t =5.所以6S n =a 2n +3a n +2.①当n ≥2时,有6S n -1=a 2n -1+3a n -1+2,②①-②得6a n =a 2n +3a n -a 2n -1-3a n -1,所以(a n +a n -1)(a n -a n -1-3)=0,因为a n >0,所以a n -a n -1=3,又因为a 1=1,所以{a n }是首项a 1=1,公差d =3的等差数列,所以a n =3n -2(n ∈N *).(2)因为b n +1-b n =a n +1,b 1=1,所以b n -b n -1=a n (n ≥2,n ∈N *),所以当n ≥2时,b n =(b n -b n -1)+(b n -1-b n -2)+…+(b 2-b 1)+b 1=a n +a n -1+…+a 2+b 1=3n 2-n 2. 又b 1=1也适合上式,所以b n =3n 2-n 2(n ∈N *). 所以12b n +7n =13n 2-n +7n=13·1n (n +2)=16·⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +2,所以T n =16·⎝ ⎛⎭⎪⎫1-13+12-14+…+1n -1n +2 =16·⎝ ⎛⎭⎪⎫32-1n +1-1n +2, =3n 2+5n12(n +1)(n +2). 2.设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且S 3,S 52,S 4成等差数列,a 5=3a 2+2a 1-2. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =2n -1,求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n b n 的前n 项和T n . 解 (1)设等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d ,由S 3,S 52,S 4成等差数列, 可知S 3+S 4=S 5,得2a 1-d =0,①由a 5=3a 2+2a 1-2,②得4a 1-d -2=0,由①②,解得a 1=1,d =2,因此,a n =2n -1(n ∈N *).(2)令c n =a n b n=(2n -1)⎝⎛⎭⎫12n -1, 则T n =c 1+c 2+…+c n ,∴T n =1·1+3·12+5·⎝⎛⎭⎫122+…+(2n -1)·⎝⎛⎭⎫12n -1,③ 12T n =1·12+3·⎝⎛⎭⎫122+5·⎝⎛⎭⎫123+…+(2n -1)·⎝⎛⎭⎫12n ,④ ③-④,得12T n =1+2⎣⎡⎦⎤12+⎝⎛⎭⎫122+…+⎝⎛⎭⎫12n -1-(2n -1)·⎝⎛⎭⎫12n =1+2⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫12n -1 -(2n -1)·⎝⎛⎭⎫12n = 3-2n +32n ,∴T n =6-2n +32n -1(n ∈N *). 3.(2018·厦门质检)已知等差数列{a n }满足(n +1)a n =2n 2+n +k ,k ∈R .(1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =4n 2a n a n +1,求数列{b n }的前n 项和S n . 解 (1)方法一 由(n +1)a n =2n 2+n +k ,令n =1,2,3,得到a 1=3+k 2,a 2=10+k 3,a 3=21+k 4, ∵{a n }是等差数列,∴2a 2=a 1+a 3,即20+2k 3=3+k 2+21+k 4, 解得k =-1.由于(n +1)a n =2n 2+n -1=(2n -1)(n +1),又∵n +1≠0,∴a n =2n -1(n ∈N *).方法二 ∵{a n }是等差数列,设公差为d ,则a n =a 1+d (n -1)=dn +(a 1-d ),∴(n +1)a n =(n +1)(dn +a 1-d )=dn 2+a 1n +a 1-d ,∴dn 2+a 1n +a 1-d =2n 2+n +k 对于∀n ∈N *均成立,则⎩⎪⎨⎪⎧ d =2,a 1=1,a 1-d =k ,解得k =-1,∴a n =2n -1(n ∈N *).(2)由b n =4n 2a n a n +1=4n 2(2n -1)(2n +1)=4n 24n 2-1=1+14n 2-1=1+1(2n -1)(2n +1)=12⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1+1, 得S n =b 1+b 2+b 3+…+b n=12⎝⎛⎭⎫1-13+1+12⎝⎛⎭⎫13-15+1+12⎝⎛⎭⎫15-17+1+…+12⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1+1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-13+13-15+15-17+…+12n -1-12n +1+n =12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n +1+n =n 2n +1+n =2n 2+2n 2n +1(n ∈N *). 4.已知等比数列{a n }满足条件a 2+a 4=3(a 1+a 3),a 2n =3a 2n ,n ∈N *.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)数列{b n }满足b 1a 1+b 2a 2+…+b n a n=n 2,n ∈N *,求{b 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(n ∈N *),由已知a 2+a 4=3(a 1+a 3),得a 1q +a 1q 3=3(a 1+a 1q 2),所以q =3.又由已知a 2n =3a 2n ,得a 1q 2n -1=3a 21q 2n -2,所以q =3a 1, 所以a 1=1,所以{a n }的通项公式为a n =3n -1(n ∈N *).(2)当n =1时,b 1a 1=1,b 1=1, 当n ≥2时,b 1a 1+b 2a 2+…+b n a n=n 2,① 所以b 1a 1+b 2a 2+…+b n -1a n -1=(n -1)2,② 由①-②得b n a n=2n -1, 所以b n =(2n -1)3n -1,b 1=1也符合,综上,b n =(2n -1)3n -1(n ∈N *).所以T n =1×30+3×31+…+(2n -3)3n -2+(2n -1)·3n -1,① 3T n =1×31+3×32+…+(2n -3)3n -1+(2n -1)3n ,② 由①-②得-2T n =1×30+2(31+32+…+3n -1)-(2n -1)·3n=1×30+2×3×3n -1-13-1-(2n -1)·3n =1+3n -3-(2n -1)3n =(2-2n )3n -2,所以T n =1+(n -1)3n (n ∈N *).5.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,数列{S n }的前n 项和为T n ,满足T n =2S n -n 2.(1)证明数列{a n +2}是等比数列,并求出数列{a n }的通项公式;(2)设b n =n ·a n ,求数列{b n }的前n 项和K n .解 (1)由T n =2S n -n 2,得a 1=S 1=T 1=2S 1-1, 解得a 1=S 1=1,由S 1+S 2=2S 2-4,解得a 2=4.当n ≥2时,S n =T n -T n -1 =2S n -n 2-2S n -1+(n -1)2, 即S n =2S n -1+2n -1,①S n +1=2S n +2n +1,②由②-①得a n +1=2a n +2,∴a n +1+2=2(a n +2),又a 2+2=2(a 1+2),∴数列{a n +2}是以a 1+2=3为首项,2为公比的等比数列, ∴a n +2=3·2n -1,即a n =3·2n -1-2(n ∈N *).(2)∵b n =3n ·2n -1-2n ,∴K n =3(1·20+2·21+…+n ·2n -1)-2(1+2+…+n ) =3(1·20+2·21+…+n ·2n -1)-n 2-n .记R n =1·20+2·21+…+n ·2n -1,③2R n =1·21+2·22+…+(n -1)·2n -1+n ·2n ,④由③-④,得-R n =20+21+22+…+2n -1-n ·2n=1-2n1-2-n·2n=(1-n)·2n-1,∴R n=(n-1)·2n+1.∴K n=3(n-1)2n-n2-n+3(n∈N*).。