高考数学玩转压轴题专题3.2复杂数列的求和问题
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⾼考数学专题03数列求和问题(第⼆篇)(解析版)备战2020年⾼考数学⼤题精做之解答题题型全覆盖⾼端精品第⼆篇数列与不等式【解析版】专题03 数列求和问题【典例1】【福建省福州市2019-2020学年⾼三上学期期末质量检测】等差数列{}n a 的公差为2, 248,,a a a 分别等于等⽐数列{}n b 的第2项,第3项,第4项. (1)求数列{}n a 和{}n b 的通项公式;(2)若数列{}n c 满⾜12112n n nc c c b a a a ++++=L ,求数列{}n c 的前2020项的和.【思路引导】(1)根据题意同时利⽤等差、等⽐数列的通项公式即可求得数列{}n a 和{}n b 的通项公式; (2)求出数列{}n c 的通项公式,再利⽤错位相减法即可求得数列{}n c 的前2020项的和.解:(1)依题意得: 2324b b b =,所以2111(6)(2)(14)a a a +=++ ,所以22111112361628,a a a a ++=++解得1 2.a = 2.n a n ∴= 设等⽐数列{}n b 的公⽐为q ,所以342282,4b a q b a ==== ⼜2224,422.n n n b a b -==∴=?= (2)由(1)知,2,2.n n n a n b ==因为11121212n n n n nc c c c a a a a +--++++= ①当2n ≥时,1121212n n n c c c a a a --+++= ②由①-②得,2n n nc a =,即12n n c n +=?,⼜当1n =时,31122c a b ==不满⾜上式,18,12,2n n n c n n +=?∴=?≥ .数列{}n c 的前2020项的和34202120208223220202S =+?+?++?2342021412223220202=+?+?+?++?设2342020202120201222322019220202T =?+?+?++?+? ③,则34520212022202021222322019220202T =?+?+?++?+? ④,由③-④得:234202120222020222220202T -=++++-?2202020222(12)2020212-=-?-2022420192=--? ,所以20222020201924T =?+,所以2020S =202220204201928T +=?+.【典例2】【河南省三门峡市2019-2020学年⾼三上学期期末】已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,且满⾜221n S n n =-+,数列{}n b 中,2+,对任意正整数2n ≥,113nn n b b -??+=.(1)求数列{}n a 的通项公式;(2)是否存在实数µ,使得数列{}3nn b µ+是等⽐数列?若存在,请求出实数µ及公⽐q 的值,若不存在,请说明理由;(3)求数列{}n b 前n 项和n T . 【思路引导】(1)根据n S 与n a 的关系1112n nn S n a S S n -=?=?-≥?即可求出;(2)假设存在实数µ,利⽤等⽐数列的定义列式,与题⽬条件1331n n n n b b -?+?=,⽐较对应项系数即可求出µ,即说明存在这样的实数;(3)由(2)可以求出1111(1)4312nn n b -??=?+?- ,所以根据分组求和法和分类讨论法即可求出.解:(1)因为221n S n n =-+,当1n =时,110a S ==;当2n ≥时,22121(1)2(1)123n n n a S S n n n n n -=-=-+-----=-.故*0,1 23,2,n n a n n n N =?=?-∈?…;(2)假设存在实数µ,使得数列{}3xn b µ?+是等⽐数列,数列{}n b 中,2133a b a =+,对任意正整数2n (113)n n b b -??+=.可得116b =,且1331n nn n b b -?+?=,由假设可得(n n n b b µµ--?+=-?+,即1334n n n n b b µ-?+?=-,则41µ-=,可得14µ=-,可得存在实数14µ=-,使得数列{}3nn b µ?+是公⽐3q =-的等⽐数列;(3)由(2)可得11111133(3)(3)444nn n n b b ---=-?-=?- ,则1111(1)4312nn n b -??=?+?- ,则前n 项和11111111(1)123643121212nn n T -=++?+?+-+?+?-?? ? ????????? 当n 为偶数时,111111*********n n n T ??- =+=- ???- 当n 为奇数时,11111115112311128312248313n n n nT ??- =+=-+=- ????- 则51,21248311,2883nn n n k T n k ?-=-=??-=(*k N ∈).【典例3】【福建省南平市2019-2020学年⾼三上学期第⼀次综合质量检查】已知等⽐数列{}n a 的前n 项和为n S ,且( )*21,nn S a a n =?-∈∈R N.(1)求数列{}n a 的通项公式;(2)设11n n n n a b S S ++=,求数列{}n b 的前n 项和n T .【思路引导】(1)利⽤临差法得到12n n a a -=?,再根据11a S =求得1a =,从⽽求得数列通项公式;(2)由题意得1112121n n n b +=---,再利⽤裂项相消法求和. 解:(1)当1n =时,1121a S a ==-.当2n ≥时,112n n n n a S S a --=-=?()*,因为{}n a 是等⽐数列,所以121a a =-满⾜()*式,所以21a a -=,即1a =,因此等⽐数列{}n a 的⾸项为1,公⽐为2,所以等⽐数列{}n a 的通项公式12n n a -=.(2)由(1)知21nn S =-,则11n n n n a b S S ++=,即()()1121121212121n n n n n n b ++==-----,所以121111111113377152121n n n n T b b b +?=++???+=-+-+-+???+- ? ? ? ?--?,所以11121n n T +=--.【典例4】【⼭东省⽇照市2019-2020学年上学期期末】已知数列{}n a 的⾸项为2,n S 为其前n 项和,且()120,*n n S qS q n +=+>∈N (1)若4a ,5a ,45a a +成等差数列,求数列{}n a 的通项公式;(2)设双曲线2221ny x a -=的离⼼率为n e ,且23e =,求222212323n e e e ne ++++L .【思路引导】(1)先由递推式()120,*n n S qS q n +=+>∈N 求得数列{}n a 是⾸项为2,公⽐为q 的等⽐数列,然后结合已知条件求数列通项即可;(2)由双曲线的离⼼率为求出公⽐q ,再结合分组求和及错位相减法求和即可得解. 解:解:(1)由已知,12n n S qS +=+,则212n n S qS ++=+,两式相减得到21n n a qa ++=,1n ≥.⼜由212S qS =+得到21a qa =,故1n n a qa +=对所有1n ≥都成⽴.所以,数列{}n a 是⾸项为2,公⽐为q 的等⽐数列. 由4a ,5a ,45+a a 成等差数列,可得54452=a a a a ++,所以54=2,a a 故=2q .所以*2()n n a n N =∈.(2)由(1)可知,12n n a q-=,所以双曲线2的离⼼率n e ==由23e ==,得q =.所以()()()()2122222123231421414n n e e e n e q n q -++++?=++++++ ()()()21214122n n n q nq -+=++++,记()212123n n T q q nq -=++++①()()2122221n n n q T q q n qnq -=+++-+②①-②得()()221222221111n n nnq q ---=++++-=-- 所以()()()()222222222211122121(1)111nn n n n n n n q nq q nq T n n q q q q --=-=-=-+?=-+----. 所以()()222212121242n n n n e e n e n +++++?=-++. 【典例5】已知数列{}n a 的各项均为正数,对任意*n ∈N ,它的前n 项和n S 满⾜()()1126n n n S a a =++,并且2a ,4a ,9a 成等⽐数列. (1)求数列{}n a 的通项公式;(2)设()111n n n n b a a ++=-,n T 为数列{}n b 的前n 项和,求2n T .【思路引导】(1)根据n a 与n S 的关系,利⽤临差法得到13n n a a --=,知公差为3;再由1n =代⼊递推关系求1a ;(2)观察数列{}n b 的通项公式,相邻两项的和有规律,故采⽤并项求和法,求其前2n 项和. 解:(1)Q 对任意*n ∈N ,有() ()1126n n n S a a =++,①∴当1a =时,有()()11111126S a a a ==++,解得11a =或2. 当2n ≥时,有()()1111126n n n S a a ---=++.②①-②并整理得()()1130n n n n a a a a --+--=. ⽽数列{}n a 的各项均为正数,13n n a a -∴-=.当11a =时,()13132n a n n =+-=-,此时2429a a a =成⽴;当12a =时,()23131n a n n =+-=-,此时2429a a a =,不成⽴,舍去.32n a n ∴=-,*n ∈N .(2)2122n n T b b b =+++=L 12233445221n n a a a a a a a a a a +-+-+-L()()()21343522121n n n a a a a a a a a a -+=-+-++-L242666n a a a =----L ()2426n a a a =-+++L246261862n n n n +-=-?=--.【典例6】【2020届湖南省益阳市⾼三上学期期末】已知数列{}n a 的前n 项和为112a =,()1122n n n S a ++=-. (1)求2a 及数列{}n a 的通项公式;(2)若()1122log n n b a a a =L ,11n n nc a b =+,求数列{}n c 的前n 项和n T . 【思路引导】(1)利⽤临差法将递推关系转化成2112n n a a ++=,同时验证2112a a =,从⽽证明数列{}n a 为等⽐数列,再利⽤通项公式求得n a ;(2)利⽤对数运算法则得11221nn c n n ??=+- ?+??,再⽤等⽐数列求和及裂项相消法求和,可求得n T 。
(高考冲刺押题)2022高考数学三轮基础技能闯关夺分必备数列的求和(含解析)【考点导读】关于一样数列求和是专门困难的,在推导等差、等比数列的和时显现了一些方法能够迁移到一样数列的求和上,把握数列求和的常见方法有:(1)公式法:⑴ 等差数列的求和公式,⑵ 等比数列的求和公式(2)分组求和法:在直截了当运用公式求和有困难经常,将“和式”中的“同类项”先合并在一起,再运用公式法求和(如:通项中含n(-1)因式,周期数列等等)(3)倒序相加法:假如一个数列{a n },与首末两项等距的两项之和等于首末两项之和,则可用把正着写和与倒着写和的两个和式相加,就得到了一个常数列的和,这一求和方法称为倒序相加法。
特点:a n +a 1=a n-1+a 2(4)错项相减法:假如一个数列的各项是由一个等差数列与一个等比数列的对应项相乘所组成,现在求和可采纳错位相减法。
(5)裂项相消法:把一个数列的各项拆成两项之差,在求和时一些正负项相互抵消,因此前n项之和变成首尾若干少数项之和。
【基础练习】1.已知公差不为0的正项等差数列{a n }中,S n 为前n 项之和,lga 1、lga 2、lga 4成等差数列,若a 5=10,则S 5 = 30 。
2.设4710310()22222()n f n n N +=+++++∈,则()f n 等于42(81)7n +-。
3.已知数列{a n }是等差数列,首项a 1<0,a 2005+a 2006<0,a 2005·a 2006<0,则使前n 项之和 S n <0成立的最大自然数n 是 4010 。
4.已知数列{a n }是等差数列,且a 2=8,a 8=26,从{a n }中依次取出第3项,第9项,第27项…,第3n项,按原先的顺序构成一个新的数列{b n }, 则bn=__3n+1+2___ 5. 若数列{}n a 满足:1,2,111===+n a a a n n ,2,3….则=+++n a a a 2121n -.【范例导析】例 1.已知等比数列432,,,}{a a a a n 中分别是某等差数列的第5项、第3项、第2项,且1,641≠=q a 公比(Ⅰ)求n a ; (Ⅱ)设n n a b 2log =,求数列.|}{|n n T n b 项和的前解:(I )依题意032),(32244342=+--+=a a a a a a a 即03213131=+-∴q a q a q a 21101322==⇒=+-∴q q q q 或211=∴≠q q 1)21(64-⨯=n n a 故(II )n b nn n -==⨯=--72log ])21(64[log 7212⎩⎨⎧>-≤-=∴7777||n n n nb n2)13(2)76(,6||,71n n n n T b n n -=-+==≤∴时当 2)7)(6(212)7)(71(,1||,778--+=--++==>n n n n T T b n n 时当 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>+--≤-=∴)7(212)7)(6()7(2)13(n n n n n n T n 点评:本题考查了等比数列的差不多性质和等差数列的求和,本题还考查了转化的思想。
问题21 复杂数列的求和问题一、考情分析数列求和是历年高考命题的热点,可以以客观题形式考查,也可以以解答题形式考查数列,公式求和、裂项求和、错位相减法求和是常考问题. 二、经验分享1.分组转化法求和的常见类型(1)若a n =b n ±c n ,且{b n },{c n }为等差或等比数列,可采用分组求和法求{a n }的前n 项和.(2)通项公式为a n =⎩⎪⎨⎪⎧b n ,n 为奇数,c n ,n 为偶数的数列,其中数列{b n },{c n }是等比数列或等差数列,可采用分组求和法求和.【小试牛刀】【福建省南平市2018届高三上学期第一次综合质量检查】已知数列{}n b 满足,则该数列的前23 项的和为( )A. 4194B. 4195C. 2046D. 2047 【答案】A(三) 裂项相消法此类变形的特点是将原数列每一项拆为两项之后,其中中间的大部分项都互相抵消了.只剩下有限的几项.注意:○1余下的项前后的位置前后是对称的.○2余下的项前后的正负性是相反的.常用的裂项方法: 【 例3】在等差数列{}n a 中,公差0d ≠,17a =,且2a ,5a ,10a 成等比数列. ⑴求数列{}n a 的通项公式及其前n 项和n S ; ⑵若15nn n b a a +=⋅,求数列{}n b 的前n 项和n T .【分析】⑴由2510 a a a ,,成等比数列⇒()7d +⇒2d =⇒25n a n =+⇒;⑵由⑴可得⇒.【点评】(1)裂项相消法求和的原理及注意问题①原理:把数列的通项拆成两项之差,在求和时中间的一些项可以相互抵消,从而求得其和. ②注意:在相加抵消过程中,有的是依次抵消,有的是间隔抵消,特别是间隔抵消时要注意规律性.③一般地,若{a n }为等差数列,则求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n a n +1的前n 项和可尝试此方法,事实上,1a n a n +1=d da n a n +1=a n +1-a nda n a n +1=1d ·⎝ ⎛⎭⎪⎫1a n -1a n +1. 则;故选:C .2.【江西省南昌市第二中学2019届高三第六次考试】已知数列满足:,则的前40项的和为( )A .860B .1240C .1830D .2420 【答案】B3.【黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学2019届高三上学期期末】设数列满足,,且,若表示不超过的最大整数,则()A.2018 B.2019 C.2020 D.2021【答案】C【解析】∵a n+2﹣2a n+1+a n=2,∴a n+2﹣a n+1﹣(a n+1﹣a n)=2,a2﹣a1=4.∴{a n+1﹣a n}是等差数列,首项为4,公差为2.∴a n+1﹣a n=4+2(n﹣1)=2n+2.∴n≥2时,a n=(a n﹣a n﹣1)+(a n﹣1﹣a n﹣2)+……+(a2﹣a1)+a1=2n+2(n﹣1)+……+2×2+2n(n+1).∴.∴1.∴2+2018=2020.故选:C.4.【江西省名校学术联盟2019届高三年级教学质量检测】已知函数(其中)的图像经过点,令,则A.2019 B. C.6057 D.【答案】B5.【广东省华南师范大学附属中学2019届高三上学期月考】已知函数,且,则( )A. B. C. D.【答案】B【解析】,由,可得:9.【广西南宁市第二中学2018届高三1月月考】已知函数,且,记n S表示{}n a的前n项和,则100S=__________.【答案】10010.数列{}n a的通项为,前n项和为n S,则100S= .【答案】200【解析】由已知可得;;;;;;;L分析可知偶数项均为1,所以前100项中偶数项的和为15050⨯=. 分析可知相邻两项奇数项的和为6,所以前100项中奇数项的和为..11.已知数列{a n }满足a 1=1,a n +1·a n =2n (n ∈N *),则S 2 012= . 【答案】3231006-⋅【解析】a 1=1,a 2=2a 1=2,又a n +2·a n +1a n +1·a n =2n +12n =2.∴a n +2a n =2.∴a 1,a 3,a 5,…成等比数列;a 2,a 4,a 6,…成等比数列,∴S 2 012=a 1+a 2+a 3+a 4+a 5+a 6+…+a 2 011+a 2 012 =(a 1+a 3+a 5+…+a 2 011)+(a 2+a 4+a 6+…+a 2 012) =1-21 0061-2+21-21 0061-2=3·21 006-3.12.【安徽省合肥市2019届高三第一次教学质量检测】在平面直角坐标系中,点()(),记的面积为,则____________.【答案】【解析】结合题意,得到,所以该三个点组成的三角形面积为,对面积求和设得到,,两式子相减,得到,解得.13.【湖北省宜昌市2019届高三年级元月调考】已知数列是各项均为正数的等比数列,其前项和为,点、均在函数的图象上,的横坐标为,的横坐标为,直线的斜率为.若,,则数列的前项和__________.【答案】14.【贵州省贵阳第一中学、云南师大附中、广西南宁三中2019届高三“333”高考备考诊断联考】已知数列的首项,函数为奇函数,记为数列的前项和,则的值为_____________.【答案】【解析】是奇函数,,,,,,如此继续,得,.15.【2018届广东省深中、华附、省实、广雅四校联考】已知等差数列{}n a 的前n 项和为n S ,,.(1)求λ的值; (2)求数列11n na a +⎧⎫⎨⎬⎩⎭的前n 项和n T .(2) 由(1)可得21n a n =-,所以所以,所以19.【福建省漳州市2018届高三上学期期末】设数列{}n a 的前n 项和为n S ,且31n n S a =+ ()*n N ∈.(Ⅰ)求数列{}n a 的通项公式; (Ⅱ)若数列{}n b 满足,求数列{}n b 的前n 项和n T .【解析】 (Ⅰ)当n≥2时,a n =S n -S n -1=3a n +1-3a n -1-1,即2a n =3a n -1,所以132n n aa -=, 当n =1时,a 1=3a 1+1,解得112a =-. 所以数列{a n }是以12-为首项, 32为公比的等比数列, 即.20.已知等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,且12,,n n S a +成等比数列()n N *∈.(1)求a 的值及数列{}n a 的通项公式;(2)若,求数列1n b ⎧⎫⎨⎬⎩⎭的前n 项和n T .【答案】(1)12n n a -=;(2).【解析】(1)12,,n n S a +Q 成等差数列,∴,当1n =时,, 当2n ≥时,,{}n a Q 是等比数列,∴11a =,则42a +=,得2a =-,∴数列{}n a 的通项公式为.(2)由(1)得,∴.。
数列求和与递推综合归类目录重难点题型归纳 1【题型一】等差与等比型累加法 1【题型二】换元型累加、累积法 3【题型三】周期数列型递推 4【题型四】二阶等比数列型递推 6【题型五】分式型求递推 7【题型六】前n 项积型递推 8【题型七】“和”定值型递推 9【题型八】分段型等差等比求和 11【题型九】函数中心型倒序求和 12【题型十】分组求和型 14【题型十一】错位相减型求和 16【题型十二】正负相间型求和 19【题型十三】无理根式型裂项相消求和 20【题型十四】指数型裂项相消 22【题型十五】等差指数混合型裂项 23【题型十六】裂和型裂项相消 26【题型十七】分离常数型裂项 27好题演练29重难点题型归纳重难点题型归纳题型一等差与等比型累加法【典例分析】1.(等差累加法)已知数列a n 中,已知a 1=2,a n +1-a n =2n ,则a 50等于()A.2451B.2452C.2449D.24502.(等比累加法)已知数列a n 满足a 1=2,a n +1-a n =2n ,则a 9=()A.510B.512C.1022D.10242024年高考数学专项复习数列求和与递推综合归类 (解析版)【技法指引】对于递推公式为a n -a n -1=f n ,一般利用累加法求出数列的通项公式;累乘法:若在已知数列中相邻两项存在:a na n -1=g (n )(n ≥2)的关系,可用“累乘法”求通项.【变式演练】1.已知数列a n n ∈N * 是首项为1的正项等差数列,公差不为0,若a 1、数列a 2n 的第2项、数列a n 2 的第5项恰好构成等比数列,则数列a n 的通项公式为()A.a n =2n -1B.a n =2n +1C.a n =n -1D.a n =n +12.已知数列a n 中,a 1=1,前n 项和S n =n +23a n ,则a n 的通项公式为.题型二换元型累加、累积法【典例分析】1.已知数列a n 满足:a 1=13,(n +1)a n +1-na n =2n +1,n ∈N *,则下列说法正确的是()A.a n +1≥a nB.a n +1≤a nC.数列a n 的最小项为a 3和a 4D.数列a n 的最大项为a 3和a 4【变式演练】1.(换元对数累加法)在数列a n 中,a 1=2,a n +1n +1=a n n +ln 1+1n ,则a n =()A.a 8B.2+n -1 ln nC.1+n +ln nD.2n +n ln n2.已知数列a n 满足a 1=32,a n =n n -1a n -1-n2n .(1)求数列a n 的通项公式;(2)设数列a n 的前n 项和为S n ,求满足S n <12的所有正整数n 的取值集合.【典例分析】1.已知数列a n满足a1=2,a n+1=1+a n1-a n,(n∈N*),则a1⋅a2⋅a3⋅⋯a2009⋅a2010=_________.【变式演练】1.数列{a n}中,a1=1,a2=3,a n+1=a n-a n-1(n≥2,n∈N*),那么a2019=()A.1B.2C.3D.-32.数列a n的首项a1=3,且a n=2-2a n-1n≥2,则a2021=()A.3B.43C.12D.-2题型四【二阶等比数列型递推【典例分析】1.已知数列a n满足a1=2,且a n=2a n-1-1(n≥2,n∈N+),则a n=______________【变式演练】1.已知数列a n中,a1=1,a n=3a n-1+4(n∈N∗且n≥2),则数列a n通项公式a n为() A.3n-1 B.3n+1-2 C.3n-2 D.3n2.已知数列{a n}满足:a n+1=2a n-n+1(n∈N*),a1=3.(1)证明数列b n=a n-n(n∈N*)是等比数列,并求数列{a n}的通项;(2)设c n=a n+1-a na n a n+1,数列{c n}的前n项和为{S n},求证:S n<1.【典例分析】1.在数列{a n}中,a1=1,a n+1=2a na n+2(n∈N*),则22019是这个数列的第________________项.【变式演练】1.已知数列a n满足a1=1,a n+1=2a na n+2.记C n=2na n,则数列Cn的前n项和C1+C2+...+Cn=.2.数列a n满足:a1=13,且na n=2a n-1+n-1a n-1(n∈N*,n≥2),则数列a n的通项公式是a n=.题型六前n项积型递推【典例分析】1.设等比数列a n的公比为q,其前n项和为S n,前n项积为T n,并且满足条件a1>1,a7a8>1,a7-1a8-1<0.则下列结论正确的是(多选题)A.0<q<1B.a7a9<1C.T n的最大值为T7D.S n的最大值为S7【技法指引】类比前n项和求通项过程来求数列前n项积:1.n=1,得a12.n≥2时,a n=T n T n-1所以a n=T1,(n=1) T nT n-1,(n≥2)【变式演练】1.若数列a n满足a n+2=2⋅a n+1a n(n∈N*),且a1=1,a2=2,则数列a n的前2016项之积为()A.22014B.22015C.22016D.220172.设等比数列a n的公比为q,其前n项和为S n,前n项积为T n,并满足条件a1>1,且a2020a2021> 1,a2020-1a2021-1<0,下列结论正确的是(多选题)A.S2020<S2021B.a2020a2022-1<0C.数列T n无最大值 D.T2020是数列T n中的最大值题型七“和”定值型递推【典例分析】1.若数列a n满足a n+2a n+1+a n+1a n=k(k为常数),则称数列a n为等比和数列,k称为公比和,已知数列a n是以3为公比和的等比和数列,其中a1=1,a2=2,则a2019=______.【变式演练】1.已知数列{a n}满足a n+a n+1=12(n∈N*),a2=2,S n是数列{a n}的前n项和,则S21为()A.5B.72C.92D.1322.知数列{a n}满足:a n+1+a n=4n-3(n∈N*),且a1=2,则a n=.题型八分段型等差等比求和【典例分析】1.已知数列a n满足a1=2,a n+1=32a n,n为奇数2a n,n为偶数 .(1)记b n=a2n,写出b1,b2,并求数列b n的通项公式;(2)求a n的前12项和.【变式演练】1.已知数列a n满足a1=1,a n+1=a n+1,n=2k-1, a n,n=2k.(1)求a2,a5的值;(2)求a n的前50项和S50.题型九函数中心型倒序求和【典例分析】1.已知A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 是函数f (x )=2x 1-2x,x ≠12-1,x =12的图象上的任意两点(可以重合),点M为AB 的中点,且M 在直线x =12上.(1)求x 1+x 2的值及y 1+y 2的值;(2)已知S 1=0,当n ≥2时,S n =f 1n +f 2n +f 3n +⋯+f n -1n,求S n ;(3)若在(2)的条件下,存在n 使得对任意的x ,不等式S n >-x 2+2x +t 成立,求t 的范围.【变式演练】2.已知a n 为等比数列,且a 1a 2021=1,若f x =21+x2,求f a 1 +f a 2 +f a 3 +⋯+f a 2021 的值.题型十分组求和型【典例分析】1.已知等比数列a n 的公比大于1,a 2=6,a 1+a 3=20.(1)求a n 的通项公式;(2)若b n =a n +1log 3a n +12log 3a n +22,求b n 的前n 项和T n .【技法指引】对于a n +b n 结构,利用分组求和法【变式演练】1.设S n 为数列a n 的前n 项和,已知a n >0,a 2n +2a n =4S n +3n ∈N *,若数列b n 满足b 1=2,b 2=4,b 2n +1=b n b n +2n ∈N *(1)求数列a n 和b n 的通项公式;(2)设c n =1S n,n =2k -1,k ∈N * b n,n =2k ,k ∈N *求数列c n 的前n 项的和T n .【典例分析】1.已知数列a n 满足a 1=2,且a n +1-3 ⋅a n +1 +4=0,n ∈N *.(1)求证:数列1a n -1是等差数列;(2)若数列b n 满足b n =2n +1a n -1,求b n 的前n 项和.【技法指引】对于a n b n 结构,其中a n 是等差数列,b n 是等比数列,用错位相减法求和;思维结构结构图示如下【变式演练】1.已知等比数列a n 的首项a 1=1,公比为q ,b n 是公差为d d >0 的等差数列,b 1=a 1,b 3=a 3,b 2是b 1与b 7的等比中项.(1)求数列a n 的通项公式;(2)设b n 的前n 项和为S n ,数列c n 满足nc n =a 2n S n ,求数列c n 的前n 项和T n .【典例分析】1.已知数列a n各项均为正数,且a1=2,a n+12-2a n+1=a n2+2a n.(1)求a n的通项公式(2)设b n=-1n a n,求b1+b2+b1+⋯+b20.【变式演练】1.设等差数列a n的前n项和为S n,已知a3+a5=8,S3+S5=10. (1)求a n的通项公式;(2)令b n=(-1)n a n,求数列b n的前n项和T n.题型十三无理根式型裂项相消求和【典例分析】1.设数列a n的前n项和为S n,且满足2S n=3a n-3.(1)求数列a n的通项公式:(2)若b n=a n3,n为奇数1log3a n+log3a n+2,n为偶数,求数列和b n 的前10项的和.【变式演练】1.设数列a n的前n项和S n满足2S n=na n+n,n∈N+,a2=2,(1)证明:数列a n是等差数列,并求其通项公式﹔(2)设b n=1a n a n+1+a n+1a n,求证:T n=b1+b2+⋯+b n<1.题型十四指数型裂项相消【典例分析】1.已知数列a n 的前n 项和为S n ,且S n =2a n -1.(1)求a n ;(2)设b n =a n a n +1-1 ⋅a n +2-1 ,求数列b n 的前n 项和T n .【变式演练】1.数列a n 满足:a 1+2a 2+3a 3+⋅⋅⋅+n -1 a n -1=2+n -2 ⋅2n n ≥2 .(1)求数列a n 的通项公式;(2)设b n =a n a n -1 a n +1-1,T n 为数列b n 的前n 项和,若T n <m 2-3m +3恒成立,求实数m 的取值范围.题型十五等差指数混合型裂项【典例分析】1.已知数列a n 满足S n =n a 1+a n 2,其中S n 是a n 的前n 项和.(1)求证:a n 是等差数列;(2)若a 1=1,a 2=2,求b n =2n 1-a n a n a n +1的前n 项和T n .【变式演练】2.已知等比数列a n 的各项均为正数,2a 5,a 4,4a 6成等差数列,且满足a 4=4a 23,数列S n 的前n 项之积为b n ,且1S n +2b n=1.(1)求数列a n 和b n 的通项公式;(2)设d n =b n +2⋅a n b n ⋅b n +1,若数列d n 的前n 项和M n ,证明:730≤M n <13.【典例分析】1.已知数列a n 的满足a 1=1,a m +n =a m +a n m ,n ∈N * .(1)求a n 的通项公式;(2)记b n =(-1)n ⋅2n +1a n a n +1,数列b n 的前2n 项和为T 2n ,证明:-1<T 2n ≤-23.【技法指引】正负相间型裂和,裂项公式思维供参考:-1 n ⋅pn +q kn +b k (n +1)+b=-1 n ⋅t 1kn +b +1k (n +1)+b【变式演练】1.记正项数列a n 的前n 项积为T n ,且1a n =1-2T n .(1)证明:数列T n 是等差数列;(2)记b n =-1 n ⋅4n +4T n T n +1,求数列b n 的前2n 项和S 2n .【典例分析】1.已知等差数列a n 的前n 项和为S n ,若S 8=4a 4+20,且a 5+a 6=11.(1)求a n 的通项公式;(2)设b n =n 2+n +1a n a n +1,求b n 的前n 项和T n .【变式演练】1.已知等差数列a n 的通项公式为a n =2n -c c <2 ,记数列a n 的前n 项和为S n n ∈N * ,且数列S n 为等差数列.(1)求数列a n 的通项公式;(2)设数列4S n a n a n +1的前n 项和为T n n ∈N * ,求T n 的通项公式.好题演练好题演练1.(山东省泰安市2023届高三二模数学试题)已知数列a n 的前n 项和为S n ,a 1=2,a n ≠0,a n a n +1=4S n .(1)求a n ;(2)设b n =-1 n ⋅3n -1 ,数列b n 的前n 项和为T n ,若∀k ∈N *,都有T 2k -1<λ<T 2k 成立,求实数λ的范围.2.(2023·全国·模拟预测)已知正项数列a n 满足a 1=1,a n +1a n =1+1n.(1)求证:数列a 2n 为等差数列;(2)设b n =1a 2n a n +1+a n a 2n +1,求数列b n 的前n 项和T n .3.(2023·全国·学军中学校联考二模)设数列a n 满足a n +1=3a n -2a n -1n ≥2 ,a 1=1,a 2=2.(1)求数列a n 的通项公式;(2)在数列a n 的任意a k 与a k +1项之间,都插入k k ∈N * 个相同的数(-1)k k ,组成数列b n ,记数列b n 的前n 项的和为T n ,求T 27的值.4.(2023·全国·长郡中学校联考二模)已知正项数列a n 的前n 项和为S n ,且a 1=1,a n =S n +S n -1(n ∈N *且n ≥2).(1)求数列a n 的通项公式;(2)设数列a n +22n a n a n +1 的前n 项和为T n ,求证:T n <1.5.(2023·四川攀枝花·统考三模)已知等差数列a n的公差为d d≠0,前n项和为S n,现给出下列三个条件:①S1,S2,S4成等比数列;②S4=32;③S6=3a6+2.请你从这三个条件中任选两个解答下列问题.(1)求数列a n的通项公式;(2)若b n-b n-1=2a n n≥2,且b1=3,设数列1b n的前n项和为Tn,求证:13≤T n<12.6.(2023春·江西抚州·高二金溪一中校联考期中)已知数列a n满足a1=2,a n+1= 2a n+2,n为奇数,1 2a n+1,n为偶数.(1)记b n=a2n,证明:数列b n为等差数列;(2)若把满足a m=a k的项a m,a k称为数列a n中的重复项,求数列a n的前100项中所有重复项的和.7.(河北省2023届高三下学期大数据应用调研联合测评(Ⅲ)数学试题)已知数列a n 满足:a 1=12,3a n +1a n =1+a n +11+a n.(1)求证:1a n +1 是等比数列,并求出数列a n 的通项公式;(2)设b n =3n ⋅a n a n +1,求数列b n 的前n 项和S n .8.(2023·全国·模拟预测)已知数列a n 的前n 项和S n 满足S n =n 2-1+a n .(1)求a 1及a n ;(2)令b n =4S n a n a n +1,求数列b n 的前n 项和T n .数列求和与递推综合归类目录重难点题型归纳 1【题型一】等差与等比型累加法 1【题型二】换元型累加、累积法 3【题型三】周期数列型递推 4【题型四】二阶等比数列型递推 6【题型五】分式型求递推 7【题型六】前n项积型递推 8【题型七】“和”定值型递推 9【题型八】分段型等差等比求和 11【题型九】函数中心型倒序求和 12【题型十】分组求和型 14【题型十一】错位相减型求和 16【题型十二】正负相间型求和 19【题型十三】无理根式型裂项相消求和 20【题型十四】指数型裂项相消 22【题型十五】等差指数混合型裂项 23【题型十六】裂和型裂项相消 26【题型十七】分离常数型裂项 27好题演练 29重难点题型归纳重难点题型归纳题型一等差与等比型累加法【典例分析】1.(等差累加法)已知数列a n中,已知a1=2,a n+1-a n=2n,则a50等于()A.2451B.2452C.2449D.2450【答案】B【详解】由a n+1-a n=2n得:a n-a n-1=2n-1,a n-1-a n-2=2n-2,⋯⋯,a3-a2=2×2,a2-a1=2×1,各式相加可得:a n-a1=2×1+2+⋅⋅⋅+n-1=2×n n-12=n n-1,又a1=2,∴a n=2+n n-1=n2-n+2,∴a50=2500-50+2=2452.故选:B.2.(等比累加法)已知数列a n满足a1=2,a n+1-a n=2n,则a9=()A.510B.512C.1022D.1024【答案】B【详解】由a1=2,a n+1-a n=2n得a2-a1=2,a3-a2=22,a4-a3=23,⋮a n -a n -1=2n -1,以上各式相加得,a n -a 1=2+22+⋯+2n -1=21-2n -11-2=2n -2,所以a n =2n -2+a 1=2n ,所以a 9=29=512.故选:B .【技法指引】对于递推公式为a n -a n -1=f n ,一般利用累加法求出数列的通项公式;累乘法:若在已知数列中相邻两项存在:a na n -1=g (n )(n ≥2)的关系,可用“累乘法”求通项.【变式演练】1.已知数列a n n ∈N * 是首项为1的正项等差数列,公差不为0,若a 1、数列a 2n 的第2项、数列a n 2 的第5项恰好构成等比数列,则数列a n 的通项公式为()A.a n =2n -1B.a n =2n +1C.a n =n -1D.a n =n +1【答案】A【分析】根据题意设a n =1+n -1 d ,所以a 2n =1+2n -1 d ,a n 2=1+n 2-1 d ,所以1,1+3d ,1+24d 构成等比数列,即1+3d 2=1×1+24d ,求出d 即可求解.【详解】设等差数列a n 的公差为d d >0 ,所以a n =1+n -1 d ,所以a 2n =1+2n -1 d ,a n 2=1+n 2-1 d ,又a 1、数列a 2n 的第2项、数列a n 2的第5项恰好构成等比数列,即1,1+3d ,1+24d 构成等比数列,所以1+3d 2=1×1+24d ,解得d =2,d =0(舍去),所以a n =2n -1.故选:A .2.已知数列a n 中,a 1=1,前n 项和S n =n +23a n ,则a n 的通项公式为.【答案】a n =n n +12【分析】由S n =n +23a n ,变形可得则S n -1=n +13a n -1,两式相减变形可得a n a n -1=n +1n -1,又由a n =a n a n -1 ×a n -1a n -2 ×⋯⋯×a2a 1×a 1,计算可得a n =n (n +1)2,验证a 1即可得答案.【详解】根据题意,数列{a n }中,a 1=1,S n =n +23a n (n ∈N *),S n =n +23a n ①,S n -1=n +13a n -1②,①-②可得:a n =(n +2)a n 3-(n +1)a n -13,变形可得:a n a n -1=n +1n -1,则a n =a n a n -1 ×a n -1a n -2 ×⋯⋯×a 2a 1×a 1=n +1n -1 ×n n -2 ×⋯⋯×31 ×1=n (n +1)2;n =1时,a 1=1符合a n =n (n +1)2;故答案为:a n =n (n +1)2.题型二换元型累加、累积法【典例分析】1.已知数列a n 满足:a 1=13,(n +1)a n +1-na n =2n +1,n ∈N *,则下列说法正确的是()A.a n +1≥a nB.a n +1≤a nC.数列a n 的最小项为a 3和a 4D.数列a n 的最大项为a 3和a 4【答案】C【详解】令b n =na n ,则b n +1-b n =2n +1,又a 1=13,所以b 1=13,b 2-b 1=3,b 3-b 2=5,⋯,b n -b n -1=2n -1,所以累加得b n =13+n -1 3+2n -1 2=n 2+12,所以a n =b n n =n 2+12n =n +12n,所以a n +1-a n =n +1 +12n +1-n +12n =n -3 n +4 n n +1,所以当n <3时,a n +1<a n ,当n =3时,a n +1=a n ,即a 3=a 4,当n >3时,a n +1>a n ,即a 1>a 2>a 3=a 4<a 5<⋯<a n ,所以数列a n 的最小项为a 3和a 4,故选:C .【变式演练】1.(换元对数累加法)在数列a n 中,a 1=2,a n +1n +1=a n n +ln 1+1n ,则a n =()A.a 8B.2+n -1 ln nC.1+n +ln nD.2n +n ln n【答案】D【详解】由题意得,a n +1n +1=a n n +ln n +1n ,则a n n =a n -1n -1+ln n n -1,a n -1n -1=a n -2n -2+lnn -1n -2⋯,a 22=a 11+ln 21,由累加法得,a n n =a 11+ln n n -1+ln n -1n -2⋯+ln 21,即a n n =a 1+ln n n -1⋅n -1n -2⋅⋯⋅21,则an n=2+ln n ,所以a n =2n +n ln n ,故选:D2.已知数列a n 满足a 1=32,a n =n n -1a n -1-n 2n .(1)求数列a n 的通项公式;(2)设数列a n 的前n 项和为S n ,求满足S n <12的所有正整数n 的取值集合.【答案】(1)a n =n +n2n ;(2)1,2,3,4 .【详解】(1)因为a n =n n -1a n -1-n 2n ,所以a n n -a n -1n -1=-12n .因为a 22-a 11=-122,a33-a 22=-123,⋯,a n n -a n -1n -1=-12n ,所以a n n -a 11=-122+123+⋯+12n=-1221-12 n -11-12=12n-12,于是a n=n+n 2n .当n=1时,a1=1+12=32,所以a n=n+n2n.(2)因为S n-S n-1=a n=n+n2n >0,所以S n是递增数列.因为a1=1+12=32,a2=2+24=52,a3=3+323=278,a4=4+424=174,a5=5+525=16532,所以S1=32,S2=4,S3=598,S4=938<12,S5=53732>12,于是所有正整数n的取值集合为1,2,3,4.题型三周期数列型递推【典例分析】1.已知数列a n满足a1=2,a n+1=1+a n1-a n,(n∈N*),则a1⋅a2⋅a3⋅⋯a2009⋅a2010=_________.【答案】-6【解析】由已知有a2=1+a11-a1=-3,a3=1-31+3=-12,a4=1-121+12=13,a5=1+131-13=2,所以a5=a1=2,所以数列a n是周期数列,且周期为4,a1a2a3a4=a5a6a7a8=⋯=a2005a2006a2007a2008=1,而a2009a2010= a1a2=2×(-3)=-6,所以a1a2a3⋯a2010=-6。
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难点五复杂数列的通项公式与求和问题(对应学生用书第71页)数列在高考中占重要地位,应当牢记等差、等比的通项公式,前n项和公式,等差、等比数列的性质,以及常见求数列通项的方法,如累加、累乘、构造等差、等比数列法、取倒数等.数列求和问题中,对于等差数列、等比数列的求和主要是运用公式;而非等差数列、非等比数列的求和问题,一般用倒序相加法、通项化归法、错位相减法、裂项相消法、分组求和法等.数列的求和问题多从数列的通项入手,通过分组、错位相减等转化为等差或等比数列的求和问题,考查等差、等比数列求和公式及转化与化归思想的应用,属中档题.一、数列的通项公式数列的通项公式在数列中占有重要地位,是数列的基础之一,在高考中,等差数列和等比数列的通项公式,前n项和公式以及它们的性质是必考内容,一般以填空题的形式出现,属于低中档题,若数列与函数、不等式、解析几何、向量、三角函数等知识点交融,难度就较大,也是近几年命题的热点.1.由数列的递推关系求通项由递推关系求数列的通项的基本思想是转化,常用的方法:(1)a n+1-a n=f (n)型,采用叠加法.(2)错误!=f(n)型,采用叠乘法.(3)an+1=pa n+q(p≠0,p≠1)型,转化为等比数列解决.2.由S n与a n的关系求通项a nS n与an的关系为:a n=错误!【例1】(2017·江苏省南京市迎一模模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足Sn+n =2a n(n∈N*).(1)证明:数列{an+1}为等比数列,并求数列{a n}的通项公式;(2)若bn=(2n+1)an+2n+1,数列{b n}的前n项和为T n,求满足不等式\f(T n-2,2n-1)>2 010的n的最小值.[解] (1)证明:当n=1时,2a1=a1+1,∴a1=1.∵2a n=S n+n,n∈N*,∴2a n-1=Sn-1+n-1,n≥2,两式相减得a n=2an-1+1,n≥2,即a n+1=2(a n-1+1),n≥2,∴数列{a n+1}为以2为首项,2为公比的等比数列,∴an+1=2n,∴a n=2n-1,n∈N*;(2)b n=(2n+1)an+2n+1=(2n+1)·2n,∴Tn=3·2+5·22+…+(2n+1)·2n,∴2T n=3·22+5·23+…+(2n+1)·2n+1,两式相减可得-Tn=3·2+2·22+2·23+…+2·2n-(2n+1)·2n+1,∴Tn=(2n-1)·2n+1+2,∴\f(T n-2,2n-1)>2 010可化为2n+1>2010,∵210=1 024,211=2048∴满足不等式错误!>2 010的n的最小值为10。
高考数学压轴题数列求和十种方法总结数列是高考数学的重要内容,其中数列的求和尤为重要,除了等差数列等比数列有各自的求和公式,其余数列的求和讲究一定的技巧。
题型一、公式求和1、 等差数列求和公式:d n n na a a n S n n 2)1(2)(11-+=+=2、等比数列求和公式:⎪⎩⎪⎨⎧≠--=--==)1(11)1()1(111q q q a a qq a q na S n nn3、 )1(211+==∑=n n k S nk n 4、 )12)(1(6112++==∑=n n n k S nk n 5、 213)]1(21[+==∑=n n k S n k n例1、已知{}na 是一个首项为a ,公比为(01)q q <≤的等比数列,求2222*123()n n S a a a a n N =++++∈解:由已知得1n n a aq-=,222(1)2212222n n n n a a q q a a q+-+-∴== ∴{}2n a 是首项为2a ,公比为2q 的等比数列。
当1q =时,222212.n n S a a a na =+++=当1q ≠时,2222122[1()](1)11n n n a q a q S q q--==--例2、 已知3log 1log 23-=x ,求⋅⋅⋅++⋅⋅⋅+++nx x x x 32的前n 项和。
解:由321log log 3x -=得33log log 2x =-,∴ 12x =, 由等比数列求和公式得 n n x x x x S +⋅⋅⋅+++=32=x x x n--1)1(=211)211(21--n =112n -例3、 设*123,()n S n n N =+++⋅⋅⋅+∈,求1)32()(++=n nS n S n f 的最大值.解:由等差数列求和公式得 )1(21+=n n S n , 11(1)(2)2n S n n +=++ ∴ 1)32()(++=n n S n S n f =64342++n n n=nn 64341++=50)8(12+-nn 501≤∴ 当=,即8n =时,m x 1()50a f n =二、倒序相加法求和倒序相加法是推导等差数列的前n 项和公式时所用的方法,就是将一个数列倒过来排列(反序),再把它与原数列相加,就可以得到n 个)(1n a a +例1、求89sin 88sin 3sin 2sin 1sin 22222++⋅⋅⋅+++的值解:设89sin 88sin 3sin 2sin 1sin 22222++⋅⋅⋅+++=S …………. ① 将①式右边反序得1sin 2sin 3sin 88sin 89sin 22222+++⋅⋅⋅++=S …… ② 又因为 1cos sin ),90cos(sin 22=+-=x x x x,①+②得2222222(sin 1cos 1)(sin 2cos 2)(sin 89cos 89)89S =++++⋅⋅⋅++=∴ 44.5S =例2、已知函数()()R x x f x ∈+=241,点()111,y x P ,()222,y x P 是函数()x f 图象上的两个点,且线段21P P 的中点P 的横坐标为21. (Ⅰ)求证:点P 的纵坐标是定值; (Ⅱ)若数列{}n a 的通项公式为n n a f m ⎛⎫= ⎪⎝⎭(),1,2,,m N n m ∈=⋅⋅⋅求数列{}n a 的前m 项的和m S 。
专题3.2 复杂数列的求和问题一.方法综述数列的求和问题是数列高考中的热点问题, 数列的求和问题会渗透多种数学思想,会跟其他知识进行结合进行考查.因此求解过程往往方法多、灵活性大、技巧性强,但万变不离其宗,只要熟练掌握各个类型的特点即可.在考试中时常会考查一些压轴小题,如数列求和中的新定义问题、子数列中的求和问题、奇偶性在数列求和中的应用、周期性在数列求和中的应用、数列求和的综合问题中都有所涉及,本讲就这类问题进行分析. 二.解题策略类型一 数列求和中的新定义问题【例1】【2018届广东省中山市第一中学高三月考】定义12nnp p p ++为n 个正数1p , 2p , , np 的“均倒数”,若已知数列{}n a 的前n 项的“均倒数”为121n +,又14n n a b +=,则122334201720181111b b b b b b b b ++++= ( )A.20152016 B. 20162017 C. 20172018 D. 12017所以1223342017201811111111112017112232017201820182018b b b b b b b b ⎛⎫⎛⎫⎛⎫++++=-+-++-=-= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,2故选C . 【答案】C【指点迷津】1.“新定义”主要是指即时定义新概念、新公式、新定理、新法则、新运算五种,然后根据此新定义去解决问题,有时还需要用类比的方法去理解新的定义,这样有助于对新定义的透彻理解.对于此题中的新概念,对阅读理解能力有一定的要求.但是,透过现象看本质,它们考查的还是基础数学知识,所以说“新题”不一定是“难题”,掌握好三基,以不变应万变才是制胜法宝. 2.解决此类问题的一些技巧:(1)此类问题在设立问题中通常具有“环环相扣,层层递进”的特点,第(1)问让你熟悉所创设的定义与背景,第(2),(3)问便进行进一步的应用,那么在解题的过程中要注意解决前面一问中的过程与结论,因为这本身就是对“新信息”的诠释与应用.抓住“新信息”的特点,找到突破口,第(2)(3)问便可寻找到处理的思路(2)尽管此类题目与传统的数列“求通项,求和”的风格不同,但其根基也是我们所学的一些基础知识与方法.所以在考虑问题时也要向一些基本知识点靠拢,弄清本问所考察的与哪个知识点有关,以便找到一些线索.(3)在分类讨论时要遵循“先易后难”的原则,以相对简单的情况入手,可能在解决的过程中会发现复杂情况与该情况的联系,或者发现一些通用的做法与思路,使得复杂情况也有章可循.【举一反三】【2018安徽省巢湖市柘皋中学第三次月考】已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,定义11ni i S n =∑为数列{}n a 前n 项的叠加和,若2016项数列1232016,,,a a a a 的叠加和为2017,则2017项数列1220161,,,a a a 的叠加和为( )A. 2017B. 2018C. 22017D. 22018故选A . 【答案】A3类型二 子数列中的求和问题【例2】【河南省南阳市2018届高三上学期期中质量评估】已知有穷数列{}n a 中, 1,2,3,,729n =,且()()1211n n a n +=--,从数列{}n a 中依次取出2514,,,a a a 构成新数列{}n b ,容易发现数列{}n b 是以-3为首项,-3为公比的等比数列,记数列{}n a 的所有项的和为S ,数列{}n b 的所有项的和为T ,则( ) A. S T > B. S T = C. S T < D. S 与T 的大小关系不确定 【解析】因为()728135727*********s =-+-++⨯-=+⨯=,()()()133372921n nn b -=--=-≤⨯-,所以6n ≤,当6n =时, 6729b =是n a 中第365项,符合题意,所以()()()()631354613T ---==--,所以S T >,选A.【答案】A【指点迷津】一个数列中某些项的求和问题,关键在于弄清楚新的数列的形式,了解其求和方法. 【举一反三】【安徽省淮南市第二中学、宿城第一中学2018届高三第四次考试】已知*n N ∈,集合13521,,,,2482n nn M -⎧⎫=⎨⎬⎩⎭,集合n M 的所有非空子集的最小元素之和为nT ,则使得80n T >的最小正整数n 的值为( )A. 12B. 13C. 14D. 15∴n T =S 1+S 2+S 3+…+S n =212n -+2237531......222442n n --++++=则21802n -> 的最小正整数n 为13 故选B 【答案】B4类型三 奇偶性在数列求和中的应用【例3】【江苏省淮安中学2018届高三数学月考】已知函数()()2cos f n n n π=,且()()1n a f n f n =++,则123a a a ++++ 100a =__________.【解析】n 为偶数时, ()22121n a n n n =-+=-- ; n 为奇数时, ()22121n a n n n =-++=+ ;123a a a ++++ 100a = 3579199201250100-+-++-=-⨯=-【答案】-100【指点迷津】数列求和中遇到n)1(-,πn sin ,πn cos 都会用到奇偶性,进行分类讨论.再采用分组转化法求和或者并项求和的方法,即通过两个一组进行重新组合,将原数列转化为一个等差数列. 分组转化法求和的常见类型还有分段型(如,{2,n n n n a n =为奇数为偶数)及符号型(如()21nn a n =- )【举一反三】【黑龙江省大庆实验中学2018届高三上学期期中考试】设数列{}n a 的前n 项和为n S ,已知22a =,()1211n n n a a -++-=,则40S =______【答案】240类型四 周期性在数列求和中的应用【例4】【2018陕西西安长安区五中二模】数列{}n a 满足12sin122n n n a a n π+⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭,则数列{}n a 的前100项和为__________.5【答案】5100【指点迷津】本题主要考查数列的周期性,数列是定义域为正整数集或它的子集的函数,因此数列具有函数的部分性质,本题观察到条件中有sin2n π ,于是考虑到三角函数的周期性,构造()sin 2f n n π=⋅,周期为4,于是研究数列中依次4项和的之间的关系,发现规律,从而转化为熟悉的等差数列求和问题.解决此类问题要求具有观察、猜想、归纳能力,将抽象数列转化为等差或等比数列问题. 【举一反三】已知数列{}n α满足221221,2,1cos sin ,22n nn n a a a a ππ+⎛⎫===++ ⎪⎝⎭则该数列的前21项的和为__________.【解析】n 为奇数时, 22cos 0sin 122n n ππ==,; n 为偶数时, 22cos 1sin 022n n ππ==,;所以n 为奇数时有21n n a a +=+; n 为偶数时22n a n +=; 即奇数项为等差数列,偶数项为等比数列. 所以()()()()()10210112113521246202212111S 12311222611222112221a a a a a a a a -⨯=+++++++=++++++++=+=⨯+-=-.【答案】2112类型五 数列求和的综合问题6【例5】【2017届陕西省西安市铁一中学高三上学期第五次模拟】数列{}n a 满足()2*114,13n n n a a a a n N +==-+∈,则122017111a a a +++的整数部分是__________.【答案】2【指点迷津】本题考查了数列的综合应用问题,其中解答中涉及到数列的通项公式,数列的裂项求和,数列的单调性的应用等知识点的综合应用,着重考查了学生分析问题和解答问题的能力,以及推理与运算能力,试题有一定的难度,属于难题,本题的借助数列递推关系,化简数列为111111n n na a a +=---,再借助数列的单调性是解答的关键.【举一反三】【2017福建外国语学校高三月考】已知数列{}n x 满足21||n n n x x x ++=-(*n N ∈),若11x =,2x a =(1a ≤,0a ≠),且3n n x x +=对于任意正整数n 均成立,则数列{}n x 的前2015项和2015S 的值为 .(用具体的数字表示)7【答案】1344 三.强化训练1.【江西省新余市第一中学2017届高三高考全真模拟考试】数列{}n a 是以a 为首项, q 为公比的等比数列,数列{}n b 满足()1211,2,n n b a a a n =++++=,数列{}n c 满足()1221,2,n n c b b b n =++++=,若{}n c 为等比数列,则a q +=( )【答案】B【解析】由题意,1n n a ab-=,则()111111n nn a b a ab b bb b-=+=+----,得()121?111nn b b a a C n b b b -⎛⎫=++- ⎪---⎝⎭ ()()12212111n ab b a ab n b b b +-+=-++---,要使{}n C 为等比数列,必有()2201{101abb b ab-=--+=-,得1{,32a ab b =+==,故选B.2.【江西省赣州市南康中学2018届高三月考】已知数列: 1,1,2,1,2,4,1,2,4,8,1,2,4,8,16,...,即此数列第一项是02,接下来两项是012,2,再接下来三项是0122,2,2,依此类推,……,设n S 是此数列的前n 项的和,则2017S =( )A. 64622- B. 63622- C. 64522- D. 63522- 【答案】A【解析】将数列分组:第一组有一项02;第二组有二项012+2;第n 项有n 项0112+2221n n -+=-,前638项组共有636420162⨯=,()()0010120150201722+2...2+2...22S ∴=++++++()()()126302121...212=-+-++-+()()26322...21+1+1...11=+++-++()6364646212622642212-=-=-=--,故选A.3.【2017届黑龙江省哈尔滨市第九中学高三二模】已知数列{}n a 的通项公式为()()()*121?cos1N 2nn n a n n π=--+∈,其前n 项和为n S ,则60S =( ) A. 30- B. 60- C. 90 D. 120 【答案】D4.【福建省福州第一中学2017届高三5月质检】已知数列满足,(,),则的整数部分是( )A. 0B. 1C. 2D. 3 【答案】B【解析】121111,,222n n n a a a a a +-===+ ,所以可得111111*********i i i i i i i i i a a a a a a a a a -+-+-+⎛⎫⎛⎫=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,920172111223233420152016201620171220162017201620172016201711111111111111...=4222222i i i a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a =-+⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+-++-=--=-< ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑ 2017212i =∴<<∑ , 20172111i i i a a =-+∑的整数部分是1 , 故选B.5.【2017届江西省鹰潭市高三第一次模拟考试数学】已知函数()()2c o s fn n n π=,且()()1n a f n f n=++,则12100a a a ++⋯+=( ) A. 100- B. 0 C. 100 D. 10200 【答案】A6.【2017届湖北省荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟高三2月联考】数列满足,且,记为数列的前项和,则( )A.B.C.D.【答案】D 【解析】由得,所以数列为等差数列,因此,因此,,选D.7.【2018届安徽池州一中月考】在数列{}n a 中,若存在非零整数T ,使得m T m a a +=对于任意的正整数m 均成立,那么称数列{}n a 为周期数列,其中T 叫做数列{}n a 的周期,若数列{}n x 满足11||(2,)n n n x x x n n N +-=-≥∈,如121,x x a ==(,0a R a ∈≠),当数列{}n x 的周期最小时,该数列的10前2016项的和是( )A .672B .673C .1342D .1344 【答案】D8.【湖南省长沙市长郡中学2018届高三第三次月考】已知函数()()[)()[)112,2,21,2{122,21,22,2nn xsin n x n n f x xsinn x n n ππ+-+∈+=-++∈++(N n ∈),若数列{}n a 满足()()*N m a f m m =∈,数列{}m a 的前m 项的和为m S ,则10596S S -=( ) A. 909 B. 910 C. 911 D. 912 【答案】A【解析】函数()()[)()[)112,2,212{,122,21,222nn x s i n n x n n fx n N x s i n n x n n ππ+-+∈+=∈-++∈++,数列{}n a 满足()()*m a f m mN=∈,105969798105...S S a a a ∴-=+++=4849522482249 (2522222)sinsin sin πππ-+⨯+-+⨯+++⨯+= 909 ,故选A. 9.【贵州省遵义市遵义四中2018届高三第三次月考】在数1和2之间插入n 个正数,使得这2n +个数构成递增等比数列,将这2n +个数的乘积记为n A ,令2l o g n n a A =, *n N ∈, 2446222tan ?tan tan ?tan tan ?tan n n n T a a a a a a +=+++=______.【答案】()tan 2tan2n tan1n +--10.【安徽省黄山市2017届高三第二次模拟考试】设()A n 表示正整数n 的个位数, ()()2,n a A n A n A =-为数列{}n a 的前202项和,函数()1xf x e e =-+,若函数()g x 满足()11x Ax f g x A -⎡⎤-=⎢⎥⎣⎦,且()()*N n b g n n=∈,则数列{}n b 的前n 项和为__________. 【答案】2332nn n +-+ 【解析】由题意得,1234560,2,6,2,0,0a a a a a a ======,7891011122,4,8,0,0,2a a a a a a ==-=-===,…, 可得{}n a 是周期为10的周期数列, 12310...0a a a a ++++=,前202项和为122a a +=,即2A =,()1x f x e e =-+单调递增,且()()111,1Ax f g x Ax-=∴-=, ()()21211,122nx nx n g x b g n --=+==+,()211113...21,222n n S n n =⨯+⨯++-⨯+,设()211113 (2)222n nT n =⨯+⨯++-⨯,()()211111113 (232122222)n n n T n n +=⨯+⨯++-⨯+-⨯, 相式()21111112...22122222n n n T n +=+⨯++⨯--⨯,可得23233,322n n n n T S n n n ++=-=-+,故答案为2332n n n+-+.11.【四川省内江市高中2018届高三第一次模拟考试】已知n S 是等差数列{}n a 的前n 项和,1831,3a a a ==,则31241223341n n n aa a a S S S S S S S S ++++++=_____________.【答案】()2111n -+12.【河南省中原名校(豫南九校)2018届高三上学期第四次质量考评(期中)】已知数列{}n a 满足11a =,122n n n a a a +=+.记2n n nC a =,则数列{}n C 的前n 项和12...n C C C +++=__________.【答案】2n n ⋅本文档仅供文库使用。
如何高效解决复杂的数列求和问题数列求和作为数学中的基础概念之一,是我们在学习数学的过程中经常遇到的问题。
而有些数列求和问题可能会涉及到复杂的运算或是较长的数列,给我们带来一定的挑战。
本文将介绍一些高效解决复杂数列求和问题的方法和技巧,帮助读者更好地应对这类问题。
I. 等差数列求和公式等差数列是最简单的数列之一,它的通项公式为:An = A1 + (n-1)d,其中An表示数列的第n项,A1为首项,d为公差。
对于等差数列,我们可以使用等差数列求和公式来高效地求解。
等差数列求和公式为:Sn = (n/2)(2A1 + (n-1)d),其中Sn表示数列的前n项和。
通过直接套用这一公式,我们可以快速求得等差数列的和,无论是简单的还是复杂的。
例如,对于等差数列1, 3, 5, 7, 9,我们可以通过公式得到该数列的和:Sn = (n/2)(2A1 + (n-1)d) = (5/2)(2*1 + (5-1)*2) = 25。
II. 等比数列求和公式与等差数列类似,等比数列也有其求和的公式。
等比数列的通项公式为:An = A1 * r^(n-1),其中An表示数列的第n项,A1为首项,r为公比。
通过等比数列求和公式,我们可以高效地求解等比数列的和。
等比数列求和公式为:Sn = A1 * (1 - r^n) / (1 - r),其中Sn表示数列的前n项和。
通过套用这一公式,我们能够迅速求解等比数列的和。
举例来说,对于等比数列2, 4, 8, 16,我们可以使用等比数列求和公式得到该数列的和:Sn = A1 * (1 - r^n) / (1 - r) = 2 * (1 - 2^4) / (1 - 2) = 2 * (1 - 16) / -1 = 30。
III. 递推法除了公式法,我们还可以利用递推法来解决复杂的数列求和问题。
递推法是一种通过推导数列中每一项与前一项的关系来求解求和问题的方法。
对于某些复杂的数列,可能很难找到其显式的公式或公式并不实用。
高中数学辅导如何顺畅求解复杂数列的求和问题数列求和是历年高考命题的热点,数列求和的方法取决于其通项公式的形式,基本思路是将其转化为等成数列、等比数列的求和问题或通过裂项求和进行求解.一、公式法公式法是数列求和的最基本的方法.也是数列求和的基础.其他一些数列的求和可以转化为等差或等比数列的求和.利用等比数列求和公式,当公比是用字母表示时,应对其是否为1进行讨论【点评】(1)直接应用公式求和时,要注意公式的应用范围,如当等比数列公比为参数(字母)时,应对其公比是否为1进行讨论.(2)几类可以使用公式求和的数列①等差数列、等比数列以及由等差数列、等比数列通过加、减构成的数列,它们可以使用等差数列、等比数列的求和公式求解.②奇数项和偶数项分别构成等差数列或者等比数列的,可以分项数为奇数和偶数时,分别使用等差数列或等比数列的求和公式.③等差数列各项加上绝对值,等差数列乘以(-1)n.二、分组法将数列的每一项拆成多项,然后重新分组,将一般的数列求和问题转化成特殊数列求和问题.运用这种方法的关键是将通项变形.“合项”法是利用加法的交换律和结合律将“不规则和”转化为“规则和”,化繁为简.【点评】某些数列的求和是将数列分解转化为若干个可求和的新数列的和或差,从而求得原数列的和,这就要通过对数列通项结构特点进行分析研究,将数列的通项合理分解转化.特别注意在含有字母的数列中对字母的讨论.三、裂项相消法此类变形的特点是将原数列每一项拆为两项之后,其中中间的大部分项都互相抵消了.只剩下有限的几项.注意:1.余下的项前后的位置前后是对称的.2.余下的项前后的正负性是相反的.常用的裂项方法:四、错位相减法五. 数列{|an|}的前n项和问题【点评】(Ⅰ)本题求解用了分类讨论思想,求数列{|an|}的和时,因为an有正有负,所以应分两类分别求和.(Ⅱ)常出现的错误:①当n≤11时,求{|an|}的和,有的学生认为就是S11=110;②当n≥12时,求{|an|}的和,有的学生不能转化为2(a1+a2+…+a11)-(a1+a2+…+an),导致出错.求数列{|an|}的前n项和一般步骤如下:第一步:求数列{an}的前n项和;第二步:令an≤0(或an≥0)确定分类标准;第三步:分两类分别求前n项和;第四步:用分段函数形式下结论;第五步:反思回顾:查看{|an|}的前n项和与{an}的前n项和的关系,以防求错结果。
一.方法综述数列的求和问题是数列高考中的热点问题,数列的求和问题会渗透多种数学思想,会跟其他知识进行结合进行考查.因此求解过程往往方法多、灵活性大、技巧性强,但万变不离其宗,只要熟练掌握各个类型的特点即可.在考试中时常会考查一些压轴小题,如数列求和中的新定义问题、子数列中的求和问题、奇偶性在数列求和中的应用、周期性在数列求和中的应用、数列求和的综合问题中都有所涉及,本讲就这类问题进行分析.二.解题策略类型一数列求和中的新定义问题【例1】【湖南师范大学附属中学2019届高三上学期月考(四)】对于数列,定义为的“优值”,现已知某数列的“优值”,记数列的前项和为,则()A.2022 B.1011 C.2020 D.1010【答案】B【解析】由,得,①,②①-②得,即,,所以.故选B.【指点迷津】1.“新定义”主要是指即时定义新概念、新公式、新定理、新法则、新运算五种,然后根据此新定义去解决问题,有时还需要用类比的方法去理解新的定义,这样有助于对新定义的透彻理解.对于此题中的新概念,对阅读理解能力有一定的要求.但是,透过现象看本质,它们考查的还是基础数学知识,所以说“新题”不一定是“难题”,掌握好三基,以不变应万变才是制胜法宝.2.解决此类问题的一些技巧:(1)抓住“新信息”的特点,找到突破口;(2)尽管此类题目与传统的数列“求通项,求和”的风格不同,但其根基也是我们所学的一些基础知识与方法.所以在考虑问题时也要向一些基本知识点靠拢,弄清本问所考察的与哪个知识点有关,以便找到一些线索.(3)在分类讨论时要遵循“先易后难”的原则,以相对简单的情况入手,可能在解决的过程中会发现复杂情况与该情况的联系,或者发现一些通用的做法与思路,使得复杂情况也有章可循.【举一反三】已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,定义11ni i S n =∑为数列{}n a 前n 项的叠加和,若2016项数列1232016,,,a a a a L 的叠加和为2017,则2017项数列1220161,,,a a a L 的叠加和为( )A. 2017B. 2018C. 22017D. 22018 【答案】A故选A .类型二 子数列中的求和问题【例2】已知有穷数列{}n a 中, 1,2,3,,729n =L ,且()()1211n n a n +=--,从数列{}n a 中依次取出2514,,,a a a L 构成新数列{}n b ,容易发现数列{}n b 是以-3为首项,-3为公比的等比数列,记数列{}n a 的所有项的和为S ,数列{}n b 的所有项的和为T ,则( )A. S T >B. S T =C. S T <D. S 与T 的大小关系不确定 【答案】A【解析】因为()728135727*********s =-+-++⨯-=+⨯=L , ()()()133372921n nn b -=--=-≤⨯-,所以6n ≤,当6n =时, 6729b =是n a 中第365项,符合题意,所以()()()()631354613T ---==--,所以S T >,选A. *网【指点迷津】一个数列中某些项的求和问题,关键在于弄清楚新的数列的形式,了解其求和方法.【举一反三】已知*n N ∈,集合13521,,,,2482n n n M -⎧⎫=⎨⎬⎩⎭L ,集合n M 的所有非空子集的最小元素之和为n T ,则使得80n T >的最小正整数n 的值为( )A. 12B. 13C. 14D. 15 【答案】B∴n T =S 1+S 2+S 3+…+S n =212n -+2237531......222442n n --++++=则21802n -> 的最小正整数n 为13 故选B.类型三 奇偶性在数列求和中的应用 【例3】【福建省2019届高三模拟】已知数列满足,,且,,设数列的前项和为,则__________(用表示).【答案】【解析】 当是奇数时,,,所以,,,…,,…是首项为1,公差为6的等差数列,因此;当是偶数时,,,所以,,,…,,…是首项为4,公比为3的等比数列,因此.综上,,所以,即.【指点迷津】数列求和中遇到n)1(-,πn sin ,πn cos 都会用到奇偶性,进行分类讨论.再采用分组转化法求和或者并项求和的方法,即通过两个一组进行重新组合,将原数列转化为一个等差数列. 分组转化法求和的常见类型还有分段型(如,{2,n n n n a n =为奇数为偶数)及符号型(如()21nn a n =- )【举一反三】设数列{}n a 的前n 项和为n S ,已知22a =,()1211n n n a a -++-=,则40S =______【答案】240类型四 周期性在数列求和中的应用 【例4】数列{}n a 满足12sin122n n n a a n π+⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭,则数列{}n a 的前100项和为__________. 【答案】5100【指点迷津】本题主要考查数列的周期性,数列是定义域为正整数集或它的子集的函数,因此数列具有函数的部分性质,本题观察到条件中有sin2n π ,于是考虑到三角函数的周期性,构造()sin 2f n n π=⋅,周期为4,于是研究数列中依次4项和的之间的关系,发现规律,从而转化为熟悉的等差数列求和问题.解决此类问题要求具有观察、猜想、归纳能力,将抽象数列转化为等差或等比数列问题.【举一反三】已知数列2008,2009,1,,若这个数列从第二项起,每一项都等于它的前后两项之和,则这个数列的前2019项之和______.【答案】4018【解析】数列从第二项起,每一项都等于它的前后两项之和,可得2008,2009,1,,,,2008,2009,1,,即有数列的最小正周期为6,可得一个周期的和为0,由,可得.故答案为:4018.类型五数列求和的综合问题【例5】【上海市青浦区2019届高三二模】等差数列,满足,则()A.的最大值为50 B.的最小值为50C.的最大值为51 D.的最小值为51【答案】A【解析】时,满足条件,所以满足条件,即最小值为2,舍去B,D.要使得取最大值,则项数为偶数,设,等差数列的公差为,首项为,不妨设,则,且,由可得,所以,因为,所以,所以,而,所以,故.故选A【指点迷津】先根据题意可知中的项有正有负,不妨设,根据题意可求得,根据,去绝对值求和,即可求出结果.【举一反三】1.【新疆乌鲁木齐市2019届高三一模】已知数列和的前项和分别为和,且,,(),若对任意的,恒成立,则的最小值为_____. 【答案】【解析】,,可得,解得,当时,,化为,由,可得,即有,,即有,对任意的,恒成立,可得,即的最小值为.故答案为:.2.【湖北省宜昌市2019届高三年级元月调考】已知数列是各项均为正数的等比数列,其前项和为,点、均在函数的图象上,的横坐标为,的横坐标为,直线的斜率为.若,,则数列的前项和__________.【答案】【解析】由题意可知:,,,,∴,解得,∴∴∴①②①﹣②得,所以,整理得.故答案为:三.强化训练1.【山东省日照一中2019届高三11月统考模拟】已知函数的定义域为,,对任意R都有,则=A.B.C.D.【答案】B【解析】由,且,得,,,,故选B.2.【四川省凉山州2019届高三二诊】我们把叫“费马数”(费马是十七世纪法国数学家).设,,,,表示数列的前项之和,则使不等式成立的最小正整数的值是()A.B.C.D.【答案】B【解析】∵∴,∴,而∴,,即,当n=8时,左边=,右边=,显然不适合;当n=9时,左边=,右边=,显然适合,故最小正整数的值9故选:B3.【安徽省合肥市2019届高三第二次检测】“垛积术”(隙积术)是由北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中首创,南宋数学家杨辉、元代数学家朱世杰丰富和发展的一类数列求和方法,有茭草垛、方垛、刍童垛、三角垛等等.某仓库中部分货物堆放成如图所示的“菱草垛”:自上而下,第一层1件,以后每一层比上一层多1件,最后一层是件.已知第一层货物单价1万元,从第二层起,货物的单价是上一层单价的.若这堆货物总价是万元,则的值为()A.7 B.8 C.9 D.10【答案】D【解析】由题意,第一层货物总价为1万元,第二层货物总价为万元,第三层货物总价为万元,…,第层货物总价为万元,设这堆货物总价为万元,则,,两式相减得,则,解得,故选D.4.己知数列满足,,,则数列的前2018项的和等于A.B.C.D.【答案】B【解析】由,即,当n为奇数时,可得,成等比,首项为1,公比为3.当n为偶数时,可得,成等比,首项为3,公比为3.那么:,前2018项中,奇数项和偶数项分别有1009项.故得.故选:B.5.已知等差数列{a n}的首项为,公差为d,其前n项和为,若直线y=x+m与圆(x-2)+y=1的两个交点关于直线x+y-d=0对称,则数列的前10项和为()A.B.C.D.2【答案】B【解析】因为直线y=x+m与圆(x﹣2)2+y2=1的两个交点关于直线x+y-d=0对称,所以直线x+y-d=0经过圆心,则有2+0-d=0,d=2,而直线y=x+m与直线x+y-d=0垂直,所以=1,=2,则Sn=2n+×2=n(n+1).=,所以数列的前10项和为1-+-+…+-=1-=.故选:B.6.【山东省济南市历城第二中学2019接高三11月月考】定义函数如下表,数列满足,. 若,则()A.7042 B.7058 C.7063 D.7262【答案】C【解析】由题意,∵a1=2,且对任意自然数均有a n+1=f(a n),∴a2=f(a1)=f(2)=5,即a2=5,a3=f(a2)=f(5)=1,即a3=1,a4=f(a3)=f(1)=3,即a4=3,a5=f(a4)=f(3)=4,即a5=4,a6=f(a5)=f(4)=6,即a6=6,a7=f(a6)=f(6)=2,即a7=2,可知数列{a n}:2,5,1,3,4,6,2,5,1…是一个周期性变化的数列,周期为:6.且a1+a2+a3+…+a6=21.故a1+a2+a3+…+a2018=336×(a1+a2+a3+…+a6)+a1+a2=7056+2+5=7063.故选C7.【吉林省长春市实验中学2019届高三期末】设数列中,若,则称数列为“凸数列”.已知数列为“凸数列”,且,则数列的前2019项和为()A.1 B.C.D.【答案】C【解析】∵数列{b n}为“凸数列”,∴b n+1=b n+b n+2,∵b1=1,b2=﹣2,∴﹣2=1+b3,解得b3=﹣3,同理可得:b4=﹣1,b5=2,b6=3,b7=1,b8=﹣2…,∴b n+6=b n.又b1+b2+…+b6=1﹣2﹣3﹣1+2+3=0,且2019=6+3,∴数列{b n}的前2019项的和=b1+b2+ b3+336=1-2-3=-4,故选:C.8.【河北省武邑中学2019届高三(上)期中】数列中的项按顺序可以排列成如图的形式,第一行1项,排;第二行2项,从左到右分别排,;第三行排3项,依此类推设数列的前项和为,则满足的最小正整数n的值为A.20 B.21 C.26 D.27【答案】B【解析】解:根据题意,第一行,为4,其和为4,可以变形为;第二行,为首项为4,公比为3的等比数列,共2项,其和为;第三行,为首项为4,公比为3的等比数列,共3项,其和为;依此类推:第n行的和;则前6行共个数,前6项和为:,满足,而第六行的第6个数为,则,故满足的最小正整数n的值21;故选:B.二、填空题9.【宁夏银川一中2019届高三一模】已知数列的前n项和为,数列的前n项和为,满足,且.若对任意恒成立,则实数的最小值为______.【答案】【解析】数列的前n项和为,满足,当时,,解得,所以当时,,化简得,所以当时,,当时上式也成立,所以,因为,,所以,若对于任意恒成立,则实数的最小值为.10.在如图所示数表中,已知每行、每列中的数都构成等差数列,设表中第n行第n列的数为,则数列的前100项的和为______.【答案】【解析】由题意可知,第一行的第n个数为;第二行的第n个数为;第三行的第n个数为;第n行的第n个数为;即,,前100项的和为,,故答案为:.11.【湖南省株洲市2019届高三统一检测(一)】数列的首项为1,其余各项为1或2,且在第个1和第个1之间有个2,即数列为:1,2,1,2,2,2,1,2,2,2,2,2,1,…,记数列的前项和为,则__________.(用数字作答)【答案】3993【解析】第个1为数列第项,当时;当时;所以前2019项有45个1和个2,因此12.【湖南省湘潭市2019届高三二模】已知函数的图像在点处的切线与直线垂直,若数列的前项和为,则__________.【答案】【解析】由题意知,则,,故,,故,.故答案为13.【安徽省宣城市2019届高三第二次调研】数列的前项和为,定义的“优值”为,现已知的“优值”,则_________.【答案】【解析】解:由=2n,得a1+2a2+…+2n﹣1a n=n•2n,①n≥2时,a1+2a2+…+2n﹣2a n﹣1=(n﹣1)•2n﹣1,②①﹣②得2n﹣1a n=n•2n﹣(n﹣1)•2n﹣1=(n+1)•2n﹣1,即a n=n+1,对n=1时,a1=2也成立,所以.14.【江苏省常州市2019届高三上期末】数列满足,且数列的前项和为,已知数列的前项和为1,那么数列的首项________.【答案】【解析】数列{a n﹣n}的前2018项和为1,即有(a1+a2+…+a2018)﹣(1+2+…+2018)=1,可得a1+a2+…+a2018=1+1009×2019,由数列{b n}的前n项和为n2,可得b n=2n﹣1,,a2=1+a1,a3=2﹣a1,a4=7﹣a1,a5=a1,a6=9+a1,a7=2﹣a1,a8=15﹣a1,a9=a1,…,可得a1+a2+…+a2018=(1+2+7)+(9+2+15)+(17+2+23)+…+(4025+2+4031)+(a1+4033+a1)=505+×505×504×8+2×504+504×7+×504×503×8+2a1=1+1009×2019,解得a1=.故答案为:.15.【广东省汕尾市普通高中2019年3月高三检测】已知数列的首项为数列的前项和若恒成立,则的最小值为______.【答案】【解析】数列的首项,则:常数故数列是以为首项,3为公差的等差数列.则:首项符合通项.故:,,,由于数列的前n项和恒成立,故:,则:t的最小值为,故答案为:.16.【上海交通大学附属中学2019届高三3月月考】对任意,函数满足:,,数列的前15项和为,数列满足,若数列的前项和的极限存在,则________.【答案】【解析】∵,,∴,展开为,,即0≤f(n)≤1,.即,∴,化为=.∴数列{}是周期为2的数列.∵数列{}的前15项和为,∴=7()+.又,解得,.∴=,=.由0,f(k+1),解得f(2k﹣1).0,f(n+1),解得f(2k),又,令数列的前n项和为,则当n为奇数时,,取极限得;则当n为偶数时,,取极限得;若数列的前项和的极限存在,则,,故答案为.。
【高考复习】2021年高考数学必考难点:数列求和方法数列问题一直是高考数学的重难点,深受出卷老师的青睐,可以说是每年高考数学必考的考点之一。
虽然大家都知道高考数学数列的重要性,但很多同学对于这类问题,一直无从下手。
序列问题的研究范围相对较广,如序列的概念和简单表示、序列的综合应用、序列求和等。
今天我们将讨论序列求和的问题解决技巧。
解决数列求和的方法,我们可以从以下两个方面入手。
首先,一般序列求和应该从一般项开始。
如果没有广义项,则应先求出广义项,然后通过对广义项的变形,将其转化为与特殊序列有关的形式或具有某种方法适用特点的形式,以便选择合适的求和方法。
二是解决非等差、等比数列的求和,主要有两种思路:1.变换的思想,即试图将一个一般序列转换为一个等差或等比序列,通常通过一般项分解或位错减法来完成。
2、不能转化为等差或等比数列的数列,往往通过裂项相消法、错位相减法、倒序相加法等来求和。
典型示例1:解决数列类求和问题,我们一定要分清楚以下两类问题:一、公式法1、如果一个数列是等差数列或等比数列,则求和时直接利用等差、等比数列的前n项和公式,注意等比数列公比q的取值情况要分q=1或q≠1。
2.一些常见系列的前n项和公式:(1)1+2+3+4+…+n=n(n+1)/2;(2) 1+3+5+7+…+2n-1=n2(3)2+4+6+8+…+2n=n2+n.二、非等差等比序列求和的常用方法1、倒序相加法如果序列{an}的开始和结束处的两个相等“距离”项之和等于或等于同一常数,则序列的前n项之和可以按相反顺序相加,并且可以用这种方法推导出等差序列的前n项之和。
2、分组转化求和法如果一个级数的通项公式是由几个等差数列或等比数列或可和数列组成的,则可以使用分组变换法分别求和,然后进行加法和减法运算。
3、错位相减法如果序列的项由等距序列的相应项与等距序列的乘积组成,则该方法可获得序列的前n项之和,并由此方法导出等距序列的前n项之和。
专题3.2 复杂数列的求和问题一.方法综述数列的求和问题是数列高考中的热点问题, 数列的求和问题会渗透多种数学思想,会跟其他知识进行结合进行考查.因此求解过程往往方法多、灵活性大、技巧性强,但万变不离其宗,只要熟练掌握各个类型的特点即可.在考试中时常会考查一些压轴小题,如数列求和中的新定义问题、子数列中的求和问题、奇偶性在数列求和中的应用、周期性在数列求和中的应用、数列求和的综合问题中都有所涉及,本讲就这类问题进行分析. 二.解题策略类型一 数列求和中的新定义问题【例1】【2018届广东省中山市第一中学高三月考】定义12nnp p p ++L 为n 个正数1p , 2p , L , np 的“均倒数”,若已知数列{}n a 的前n 项的“均倒数”为121n +,又14n n a b +=,则122334201720181111b b b b b b b b ++++=L ( ) A.20152016 B. 20162017 C. 20172018 D. 12017所以1223342017201811111111112017112232017201820182018b b b b b b b b ⎛⎫⎛⎫⎛⎫++++=-+-++-=-= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭L L ,故选C . 【答案】C【指点迷津】1.“新定义”主要是指即时定义新概念、新公式、新定理、新法则、新运算五种,然后根据此新定义去解决问题,有时还需要用类比的方法去理解新的定义,这样有助于对新定义的透彻理解.对于此题中的新概念,对阅读理解能力有一定的要求.但是,透过现象看本质,它们考查的还是基础数学知识,所以说“新题”不一定是“难题”,掌握好三基,以不变应万变才是制胜法宝. 2.解决此类问题的一些技巧:(1)此类问题在设立问题中通常具有“环环相扣,层层递进”的特点,第(1)问让你熟悉所创设的定义与背景,第(2),(3)问便进行进一步的应用,那么在解题的过程中要注意解决前面一问中的过程与结论,因为这本身就是对“新信息”的诠释与应用.抓住“新信息”的特点,找到突破口,第(2)(3)问便可寻找到处理的思路(2)尽管此类题目与传统的数列“求通项,求和”的风格不同,但其根基也是我们所学的一些基础知识与方法.所以在考虑问题时也要向一些基本知识点靠拢,弄清本问所考察的与哪个知识点有关,以便找到一些线索.(3)在分类讨论时要遵循“先易后难”的原则,以相对简单的情况入手,可能在解决的过程中会发现复杂情况与该情况的联系,或者发现一些通用的做法与思路,使得复杂情况也有章可循.【举一反三】【2018安徽省巢湖市柘皋中学第三次月考】已知数列{}n a 的前n 项和为n S,定义11ni i S n =∑为数列{}n a 前n 项的叠加和,若2016项数列1232016,,,a a a a L 的叠加和为2017,则2017项数列1220161,,,a a a L 的叠加和为( )A. 2017B. 2018C. 22017D. 22018故选A . 【答案】A类型二 子数列中的求和问题【例2】【河南省南阳市2018届高三上学期期中质量评估】已知有穷数列{}n a 中, 1,2,3,,729n =L ,且()()1211n n a n +=--,从数列{}n a 中依次取出2514,,,a a a L 构成新数列{}n b ,容易发现数列{}n b 是以-3为首项,-3为公比的等比数列,记数列{}n a 的所有项的和为S ,数列{}n b 的所有项的和为T ,则( ) A. S T > B. S T = C. S T < D. S 与T 的大小关系不确定 【解析】因为()728135727291127292s =-+-++⨯-=+⨯=L ,()()()133372921n nn b -=--=-≤⨯-,所以6n ≤,当6n =时, 6729b =是n a 中第365项,符合题意,所以()()()()631354613T ---==--,所以S T >,选A.【答案】A【指点迷津】一个数列中某些项的求和问题,关键在于弄清楚新的数列的形式,了解其求和方法. 【举一反三】【安徽省淮南市第二中学、宿城第一中学2018届高三第四次考试】已知*n N ∈,集合13521,,,,2482n n n M -⎧⎫=⎨⎬⎩⎭L ,集合n M 的所有非空子集的最小元素之和为n T ,则使得80n T >的最小正整数n 的值为( )A. 12B. 13C. 14D. 15∴n T =S 1+S 2+S 3+…+S n =212n -+2237531......222442n n --++++=则21802n -> 的最小正整数n 为13 故选B 【答案】B类型三 奇偶性在数列求和中的应用【例3】【江苏省淮安中学2018届高三数学月考】已知函数()()2cos f n n n π=,且()()1n a f n f n =++,则123a a a ++++L 100a =__________.【解析】n 为偶数时, ()22121n a n n n =-+=-- ; n 为奇数时, ()22121n a n n n =-++=+ ;123a a a ++++L 100a = 3579199201250100-+-++-=-⨯=-L【答案】-100【指点迷津】数列求和中遇到n)1(-,πn sin ,πn cos 都会用到奇偶性,进行分类讨论.再采用分组转化法求和或者并项求和的方法,即通过两个一组进行重新组合,将原数列转化为一个等差数列. 分组转化法求和的常见类型还有分段型(如,{2,n n n n a n =为奇数为偶数)及符号型(如()21nn a n =- )【举一反三】【黑龙江省大庆实验中学2018届高三上学期期中考试】设数列{}n a 的前n 项和为n S ,已知22a =,()1211n n n a a -++-=,则40S =______【答案】240类型四 周期性在数列求和中的应用【例4】【2018陕西西安长安区五中二模】数列{}n a 满足12sin122n n n a a n π+⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭,则数列{}n a 的前100项和为__________.【答案】5100【指点迷津】本题主要考查数列的周期性,数列是定义域为正整数集或它的子集的函数,因此数列具有函数的部分性质,本题观察到条件中有sin2n π ,于是考虑到三角函数的周期性,构造()sin 2f n n π=⋅,周期为4,于是研究数列中依次4项和的之间的关系,发现规律,从而转化为熟悉的等差数列求和问题.解决此类问题要求具有观察、猜想、归纳能力,将抽象数列转化为等差或等比数列问题. 【举一反三】已知数列{}n α满足221221,2,1cos sin ,22n nn n a a a a ππ+⎛⎫===++ ⎪⎝⎭则该数列的前21项的和为__________.【解析】n 为奇数时, 22cos 0sin 122n n ππ==,; n 为偶数时, 22cos 1sin 022n n ππ==,;所以n 为奇数时有21n n a a +=+; n 为偶数时22n a n +=; 即奇数项为等差数列,偶数项为等比数列. 所以()()()()()10210112113521246202212111S 12311222611222112221a a a a a a a a -⨯=+++++++=++++++++=+=⨯+-=-L L L L .【答案】2112类型五 数列求和的综合问题【例5】【2017届陕西省西安市铁一中学高三上学期第五次模拟】数列{}n a 满足()2*114,13n n n a a a a n N +==-+∈,则122017111a a a +++L 的整数部分是__________. 【答案】2【指点迷津】本题考查了数列的综合应用问题,其中解答中涉及到数列的通项公式,数列的裂项求和,数列的单调性的应用等知识点的综合应用,着重考查了学生分析问题和解答问题的能力,以及推理与运算能力,试题有一定的难度,属于难题,本题的借助数列递推关系,化简数列为111111n n na a a +=---,再借助数列的单调性是解答的关键.【举一反三】【2017福建外国语学校高三月考】已知数列{}n x 满足21||n n n x x x ++=-(*n N ∈),若11x =,2x a =(1a ≤,0a ≠),且3n n x x +=对于任意正整数n 均成立,则数列{}n x 的前2015项和2015S 的值为 .(用具体的数字表示)【答案】1344 三.强化训练1.【江西省新余市第一中学2017届高三高考全真模拟考试】数列{}n a 是以a 为首项, q 为公比的等比数列,数列{}n b 满足()1211,2,n n b a a a n =++++=L L ,数列{}n c 满足()1221,2,n n c b b b n =++++=L L ,若{}n c 为等比数列,则a q +=( )25【答案】B【解析】由题意,1n n a ab-=,则()111111n nn a b a ab b bb b-=+=+----,得()121?111nn b b a a C n b b b -⎛⎫=++- ⎪---⎝⎭ ()()12212111n ab b a ab n b b b +-+=-++---,要使{}n C 为等比数列,必有()2201{101abb b ab-=--+=-,得1{,32a ab b =+==,故选B.2.【江西省赣州市南康中学2018届高三月考】已知数列: 1,1,2,1,2,4,1,2,4,8,1,2,4,8,16,...,即此数列第一项是02,接下来两项是012,2,再接下来三项是0122,2,2,依此类推,……,设n S 是此数列的前n 项的和,则2017S =( )A. 64622- B. 63622- C. 64522- D. 63522- 【答案】A【解析】将数列分组:第一组有一项02;第二组有二项012+2;第n 项有n 项0112+2221n n -+=-,前63项组共有636420162⨯=,()()0010120150201722+2...2+2...22S ∴=++++++()()()126302121...212=-+-++-+()()26322...21+1+1...11=+++-++()6364646212622642212-=-=-=--,故选A.3.【2017届黑龙江省哈尔滨市第九中学高三二模】已知数列{}n a 的通项公式为()()()*121?cos1N 2nn n a n n π=--+∈,其前n 项和为n S ,则60S =( ) A. 30- B. 60- C. 90 D. 120 【答案】D4.【福建省福州第一中学2017届高三5月质检】已知数列满足,(,),则的整数部分是( )A. 0B. 1C. 2D. 3 【答案】B【解析】121111,,222n n n a a a a a +-===+Q ,所以可得111111*********i i i i i i i i i a a a a a a a a a -+-+-+⎛⎫⎛⎫=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,20172111223233420152016201620171220162017201620172016201711111111111111...=4222222i i i a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a =-+⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+-++-=--=-< ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑ 2017212i =∴<<∑ , 20172111i i i a a =-+∑的整数部分是1 , 故选B.5.【2017届江西省鹰潭市高三第一次模拟考试数学】已知函数()()2cos f n n n π=,且()()1n a f n f n =++,则12100a a a ++⋯+=( )A. 100-B. 0C. 100D. 10200 【答案】A6.【2017届湖北省荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟高三2月联考】数列满足,且,记为数列的前项和,则( )A.B.C.D.【答案】D 【解析】由得,所以数列为等差数列,因此,因此,,选D.7.【2018届安徽池州一中月考】在数列{}n a 中,若存在非零整数T ,使得m T m a a +=对于任意的正整数m 均成立,那么称数列{}n a 为周期数列,其中T 叫做数列{}n a 的周期,若数列{}n x 满足11||(2,)n n n x x x n n N +-=-≥∈,如121,x x a ==(,0a R a ∈≠),当数列{}n x 的周期最小时,该数列的前2016项的和是( )A .672B .673C .1342D .1344 【答案】D8.【湖南省长沙市长郡中学2018届高三第三次月考】已知函数()()[)()[)112,2,21,2{122,21,22,2nn xsin n x n n f x xsinn x n n ππ+-+∈+=-++∈++(N n ∈),若数列{}n a 满足()()*N m a f m m =∈,数列{}m a 的前m 项的和为m S ,则10596S S -=( ) A. 909 B. 910 C. 911 D. 912 【答案】A【解析】函数()()[)()[)112,2,212{,122,21,222nn xsin n x n n f x n N xsinn x n n ππ+-+∈+=∈-++∈++,数列{}n a 满足()()*m a f m m N =∈,105969798105...S S a a a ∴-=+++=4849522482249 (2522222)sinsin sin πππ-+⨯+-+⨯+++⨯+= 909 ,故选A. 9.【贵州省遵义市遵义四中2018届高三第三次月考】在数1和2之间插入n 个正数,使得这2n +个数构成递增等比数列,将这2n +个数的乘积记为n A ,令2log n n a A =, *n N ∈,2446222tan ?tan tan ?tan tan ?tan n n n T a a a a a a +=+++=L ______.【答案】()tan 2tan2n tan1n +--10.【安徽省黄山市2017届高三第二次模拟考试】设()A n 表示正整数n 的个位数, ()()2,n a A n A n A =-为数列{}n a 的前202项和,函数()1xf x e e =-+,若函数()g x 满足()11x Ax f g x A -⎡⎤-=⎢⎥⎣⎦,且()()*N n b g n n =∈,则数列{}n b 的前n 项和为__________.【答案】2332nn n +-+ 【解析】由题意得,1234560,2,6,2,0,0a a a a a a ======,7891011122,4,8,0,0,2a a a a a a ==-=-===,…, 可得{}n a 是周期为10的周期数列, 12310...0a a a a ++++=,前202项和为122a a +=,即2A =, ()1x f x e e =-+Q 单调递增,且()()111,1Ax f g x Ax-=∴-=, ()()21211,122nx nx n g x b g n --=+==+, ()211113...21,222n n S n n =⨯+⨯++-⨯+,设()211113 (21222)n nT n =⨯+⨯++-⨯,()()211111113 (23212)2222n n n T n n +=⨯+⨯++-⨯+-⨯, 相式()21111112...22122222n n n T n +=+⨯++⨯--⨯,可得23233,322n n n n T S n n n ++=-=-+,故答案为2332n n n+-+.11.【四川省内江市高中2018届高三第一次模拟考试】已知n S 是等差数列{}n a 的前n 项和,1831,3a a a ==,则31241223341n n n a a a aS S S S S S S S ++++++=L _____________. 【答案】()2111n -+12.【河南省中原名校(豫南九校)2018届高三上学期第四次质量考评(期中)】已知数列{}n a 满足11a =,122n n n a a a +=+.记2nn nC a =,则数列{}n C 的前n 项和12...n C C C +++=__________.【答案】2n n ⋅。