2017高考数学文山东专用二轮课件:2-8 数列的基本运算及性质 精品
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【2017年高考考纲解读】 高考对本内容的考查主要有:(1)数列的概念是A 级要求,了解数列、数列的项、通项公式、前n 项和等概念,一般不会单独考查;(2)等差数列、等比数列是两种重要且特殊的数列,要求都是C 级,熟练掌握等差数列、等比数列的概念、通项公式、前n 项求和公式、性质等知识,理解其推导过程,并且能够灵活应用.(4)通过适当的代数变形后,转化为等差数列或等比数列的问题. (5)求数列的通项公式及其前n 项和的基本的几种方法. (6)数列与函数、不等式的综合问题.试题类型可能是填空题,以考查单一性知识为主,同时在解答题中经常与不等式综合考查,构成压轴题.【重点、难点剖析】1.等差、等比数列的通项公式等差数列{a n }的通项公式为a n =a 1+(n -1)d =a m +(n -m )d ;等比数列{a n }的通项公式为a n=a 1qn -1=a m qn -m.2.等差、等比数列的前n 项和 (1)等差数列的前n 项和为S n =n a 1+a n 2=na 1+n n -2d .特别地,当d ≠0时,S n 是关于n 的二次函数,且常数项为0,即可设S n =an 2+bn (a ,b 为常数).(2)等比数列的前n 项和S n =⎩⎪⎨⎪⎧na 1,q =1,a 1-q n 1-q=a 1-a n q1-q ,q ≠1,特别地,若q ≠1,设a =a 11-q,则S n =a -aq n.3.等差数列、等比数列常用性质(1)若序号m +n =p +q ,在等差数列中,则有a m +a n =a p +a q ;特别的,若序号m +n =2p ,则a m +a n =2a p ;在等比数列中,则有a m ·a n =a p ·a q ;特别的,若序号m +n =2p ,则a m ·a n =a 2p ;(2)在等差数列{a n }中,S k ,S 2k -S k ,S 3k -S 2k ,…成等差数列,其公差为kd ;其中S n 为前n 项的和,且S n ≠0(n ∈N *);在等比数列{a n }中,当q ≠-1或k 不为偶数时S k ,S 2k -S k ,S 3k -S 2k ,…成等比数列,其中S n 为前n 项的和(n ∈N *).4.数列求和的方法归纳(1)转化法:将数列的项进行分组重组,使之转化为n 个等差数列或等比数列,然后应用公式求和;(2)错位相减法:适用于{a n ·b n }的前n 项和,其中{a n }是等差数列,{b n }是等比数列; (3)裂项法:求{a n }的前n 项和时,若能将a n 拆分为a n =b n -b n +1,则a 1+a 2+…+a n =b 1-b n +1;(4)倒序相加法:一个数列倒过来与原数列相加时,若有公因式可提,并且剩余的项的和容易求出,那么这样的数列求和可采用此法.其主要用于求组合数列的和.这里易忽视因式为零的情况;(5)试值猜想法:通过对S 1,S 2,S 3,…的计算进行归纳分析,寻求规律,猜想出S n ,然后用数学归纳法给出证明.易错点:对于S n 不加证明;(6)并项求和法:先将某些项放在一起先求和,然后再求S n .例如对于数列{a n }:a 1=1,a 2=3,a 3=2,a n +2=a n +1-a n ,可证其满足a n +6=a n ,在求和时,依次6项求和,再求S n .5.数列的应用题(1)应用问题一般文字叙述较长,反映的事物背景陌生,知识涉及面广,因此要解好应用题,首先应当提高阅读理解能力,将普通语言转化为数学语言或数学符号,实际问题转化为数学问题,然后再用数学运算、数学推理予以解决.(2)数列应用题一般是等比、等差数列问题,其中,等比数列涉及的范围比较广,如经济上涉及利润、成本、效益的增减,解决该类题的关键是建立一个数列模型{a n },利用该数列的通项公式、递推公式或前n 项和公式.【题型示例】题型1、等差、等比数列中基本量的计算【例1】【2016年高考北京理数】已知{}n a 为等差数列,n S 为其前n 项和,若16a =,350a a +=,则6=S _______..【答案】6【举一反三】 (2015·江苏,11)设数列{a n }满足a 1=1,且a n +1-a n =n +1(n ∈N *),则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 前10项的和为________. 【答案】2011【解析】 ∵a 1=1,a n +1-a n =n +1,∴a 2-a 1=2,a 3-a 2=3,…,a n -a n -1=n ,将以上n -1个式子相加得a n -a 1=2+3+…+n =(2+n )(n -1)2,即a n =n (n +1)2,令b n =1a n,故b n =2n (n +1)=2⎣⎢⎡⎦⎥⎤1n -1n +1,故S 10=b 1+b 2+…+b 10=2⎣⎢⎡⎦⎥⎤1-12+12-13+…+110-111=2011.【变式探究】(1)(2014·全国大纲卷)等比数列{a n }中,a 4=2,a 5=5,则数列{lg a n }的前8项和等于( )A .6B .5C .4D .3(2)(2014·北京)若等差数列{a n }满足a 7+a 8+a 9>0,a 7+a 10<0,则当n =________时,{a n }的前n 项和最大.【命题意图】(1)本题主要考查等比数列的性质、对数的运算.(2)本题主要考查等差数列的性质,意在考查考生灵活应用等差数列的性质解决问题的能力.【答案】(1)C (2)8【解析】(1)lg a 1+lg a 2+…+lg a 8=lg(a 1·a 2·…·a 8)=lg(a 4·a 5)4=lg(2×5)4=4,故选C.(2)∵数列{a n }是等差数列,且a 7+a 8+a 9=3a 8>0,∴a 8>0.又a 7+a 10=a 8+a 9<0,∴a 9<0,∴当n =8时,其前n 项和最大.【变式探究】设数列{a n }是公差不为0的等差数列,S n 为其前n 项的和,满足:a 22+a 23=a 24+a 25,S 7=7.(1)求数列{a n }的通项公式及前n 项的和S n ;(2)设数列{b n }满足b n =2a n ,其前n 项的和为T n ,当n 为何值时,有T n >512.(2)由(1)得a n=2n-7,所以b n=2a n=22n-7,又b nb n-1=22n-722n-9=4(n≥2),b1=2a1=125,所以{b n}是首项为125,公比为4的等比数列,所以它的前n项和T n=125-4n1-4=13×25(4n-1),于是由T n>512,得4n>3×47+1,所以n≥8时,有T n>512.【规律方法】求等差、等比数列通项与前n项和,除直接代入公式外,就是用基本量法,要注意对通项公式与前n项和公式的选择.【变式探究】已知数列{a n}的前n项和为S n,a1=3,{}1+S n是公比为2的等比数列.(1)证明:{a n}是等比数列,并求其通项;(2)设数列{b n}满足b n=log3a n,其前n项和为T n,当n为何值时,有T n≤2 012?(2)解 由(1)得a n =3·22n -2,所以b n =log 2(3·22n -2)=log 23+2(n -1),所以{b n }是首项为log 23,公差为2的等差数列,前n 项和为T n =n log 23+n (n -1),于是由n 2<n log 23+n (n -1)≤2 012,得n < 2 012,又n ∈N *,所以1≤n ≤44,即n =1,2,3,…,44时,T n ≤2 012.题型2、与等差、等比数列有关的最值问题【例2】【2016高考新课标1卷】设等比数列{}n a 满足a 1+a 3=10,a 2+a 4=5,则a 1a 2 …a n 的最大值为 .【答案】64【解析】设等比数列{}n a 的公比为(0)q q ≠,由1324105a a a a +=⎧⎨+=⎩得2121(1)10(1)5a q a q q ⎧+=⎪⎨+=⎪⎩,解得1812a q =⎧⎪⎨=⎪⎩.所以2(1)1712(1)22212118()22n n n n n n nn a a a a q--++++-==⨯=,于是当3n =或4n =时,12n a a a 取得最大值6264=.【举一反三】 (2015·四川,16)设数列{a n }(n =1,2,3,…)的前n 项和S n 满足S n =2a n-a 1,且a 1,a 2+1,a 3成等差数列.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)记数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 的前n 项和为T n ,求使得|T n -1|<11 000成立的n 的最小值.【规律方法】上述两种求A n 最值的方法都是运用函数思想.法一是直接研究子数列{a 2n }.法二是研究A n =19(19n +2-2n +1)的单调性求其最值.【变式探究】已知等差数列{a n }的首项a 1≠0,公差d ≠0,由{a n }的部分项组成的数列ab 1,ab 2,…,ab n ,…为等比数列,其中b 1=1,b 2=2,b 3=6.(1)求数列{b n }的通项公式b n ;(2)若数列{b n }的前n 项和为S n ,求S n 的值; (3)求A n =S n -2 012n9的最小值.题型3、等差、等比数列的探求问题【例3】【2016高考江苏卷】已知{}n a 是等差数列,{S }n 是其前项和.若21253,S =10a a +=-,则9a 的值是 ▲ .【答案】20.【解析】由510S =得32a =,因此2922(2d)33,23620.d d a -+-=-⇒==+⨯= 【举一反三】(2015·安徽,14)已知数列{a n }是递增的等比数列,a 1+a 4=9,a 2a 3=8,则数列{a n }的前n 项和等于________. 【答案】 2n-1【解析】 由等比数列性质知a 2a 3=a 1a 4,又a 2a 3=8,a 1+a 4=9,所以联立方程⎩⎪⎨⎪⎧a 1a 4=8,a 1+a 4=9,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,a 4=8或⎩⎪⎨⎪⎧a 1=8,a 4=1,又数列{a n }为递增数列,∴a 1=1,a 4=8,从而a 1q 3=8,∴q =2.∴数列{a n }的前n 项和为S n =1-2n1-2=2n -1.【变式探究】 (2014·广东)设数列{a n }的前n 项和为S n ,满足S n =2na n +1-3n 2-4n ,n ∈N *,且S 3=15.(1)求a 1,a 2,a 3的值; (2)求数列{a n }的通项公式.【命题意图】本题主要考查赋值法、数列前n 项和S n 与通项a n 之间的关系、构造新数列等,考查考生的运算求解能力.【审题策略】(1)反复利用递推公式S n =2na n +1-3n 2-4n ,S n -S n -1=a n (n ≥2)进行递推. (2)由前三项a 1,a 2,a 3归纳猜想出数列{a n }的通项公式,再用数学归纳法证明.解得2a k+1=4k+6,∴a k+1=2(k+1)+1,即当n=k+1时,结论成立.由①②知,∀n∈N*,a n=2n+1.【变式探究】已知数列{a n}是各项均不为0的等差数列,S n为其前n项和,且满足a2n=S2n-1,令b n=1a n·a n+1,数列{b n}的前n项和为T n.(1)求数列{a n}的通项公式及数列{b n}的前n项和T n;(2)是否存在正整数m,n(1<m<n),使得T1,T m,T n成等比数列?若存在,求出所有的m,n的值;若不存在,请说明理由.(2)法一 T 1=13,T m =m 2m +1,T n =n 2n +1,若T 1,T m ,T n 成等比数列,则⎝ ⎛⎭⎪⎫m 2m +12=13⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n +1,即m 24m 2+4m +1=n 6n +3.由m 24m 2+4m +1=n 6n +3,可得3n =-2m 2+4m +1m2>0,即-2m 2+4m +1>0,∴1-62<m <1+62. 又m ∈N *,且m >1,所以m =2,此时n =12.因此,当且仅当m =2,n =12时,数列{T n }中的T 1,T m ,T n 成等比数列.法二 因为n 6n +3=16+3n<16,故m 24m +4m +1<16,即2m 2-4m -1<0,∴1-62<m <1+62,(以下同上). 【规律方法】在一定条件下,判断某种数学对象是否存在,解答此类问题一般先假设要求(或证)的结论是存在的,然后利用有关概念、公理、定理、法则推理下去,如果畅通无限,则存在;如果推理过程中,有限或发生矛盾,则说明不存在.题型四、数列与恒成立问题【例4】【2016高考江苏卷】(本小题满分16分)记{}1,2,100U =…,.对数列{}()*n a n N ∈和U 的子集T ,若T =∅,定义0T S =;若{}12,,k T t t t =…,,定义12+k T t t t S a a a =++….例如:{}=1,3,66T 时,1366+T S a a a =+.现设{}()*n a n N ∈是公比为3的等比数列,且当{}=2,4T 时,=30T S .(1)求数列{}n a 的通项公式;(2)对任意正整数()1100k k ≤≤,若{}1,2,k T ⊆…,,求证:1T k S a +<; (3)设,,C D C U D U S S ⊆⊆≥,求证:2C CDD S S S +≥.【答案】(1)13n n a -=(2)详见解析(3)详见解析 【解析】(3)下面分三种情况证明. ①若D 是C 的子集,则2C C DC D D D D S S S S S S S +=+≥+=. ②若C 是D 的子集,则22C CDC C CD S S S S S S +=+=≥.③若D 不是C 的子集,且C 不是D 的子集.综合①②③得,2C CDD S S S +≥.【举一反三】 已知数列{a n }满足a 1=1,a 2=-1,当n ≥3,n ∈N *时,a n n -1-a n -1n -2=3n -n -.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)是否存在k ∈N *,使得n ≥k 时,不等式S n +(2λ-1)a n +8λ≥4对任意实数λ∈0,1]恒成立?若存在,求出k 的最小值;若不存在,请说明理由.【解析】 (1)∵当n ≥3时,n ∈N *时, a n n -1-a n -1n -2=3n -n -=3⎝⎛⎭⎪⎫1n -2-1n -1,∴a n +3n -1=a n -1+3n -2.∴当n ≥2时,⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n +3n -1是常数列. ∴n ≥2时,a n +3n -1=a 2+32-1=2,a n =2n -5. ∴a n =⎩⎪⎨⎪⎧1,n =1,2n -5,n ≥2.(2)S n =⎩⎪⎨⎪⎧1,n =1,n 2-4n +4,n ≥2.当n =1时,不等式S n +(2λ-1)a n +8λ≥4可化为λ≥25,不满足条件.当n ≥2时,S n +(2λ-1)a n +8λ≥4可化为2(2n -1)λ+n 2-6n +5≥0.令f (λ)=2(2n -1)λ+n 2-6n +5,由已知得,f (λ)≥0对于λ∈0,1]恒成立,当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧f ,f化简得,⎩⎪⎨⎪⎧n 2-6n +5≥0,n 2-2n +3≥0.解得,n ≤1或n ≥5.∴满足条件的k 存在,k 的最小值为5.【规律方法】数列通项公式的还原方法比较多样,可以构造特殊数列,也可以立足于运算、归纳,最后补充证明.【变式探究】设数列{a n }的前n 项和为S n ,已知a 1=1,2S n n =a n +1-13n 2-n -23,n ∈N *.(1)求a 2的值;(2)求数列{a n }的通项公式;(3)证明:对一切正整数n ,有1a 1+1a 2+…+1a n <74.所以对一切正整数n ,有1a 1+1a 2+…+1a n <74.题型五、数列与函数的问题例5、 (2015·湖北,18)设等差数列{a n }的公差为d ,前n 项和为S n ,等比数列{b n }的公比为q ,已知b 1=a 1,b 2=2,q =d ,S 10=100.(1)求数列{a n },{b n }的通项公式;(2)当d >1时,记c n =a n b n,求数列{c n }的前n 项和T n .【变式探究】(2014·四川)设等差数列{a n }的公差为d ,点(a n ,b n )在函数f (x )=2x的图象上(n ∈N *).(1)若a 1=-2,点(a 8,4b 7)在函数f (x )的图象上,求数列{a n }的前n 项和S n ;(2)若a 1=1,函数f (x )的图象在点(a 2,b 2)处的切线在x 轴上的截距为2-1ln 2,求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n b n 的前n 项和T n .【命题意图】本题主要考查等差数列与等比数列的概念、等差数列与等比数列的通项公式与前n 项和公式、导数的几何意义等基础知识,考查考生的运算求解能力.【解析】(1)由已知,b 7=2a 7,b 8=2a 8=4b 7, 有2a 8=4×2a 7=2a 7+2.解得d =a 8-a 7=2. 所以S n =na 1+n n -12d =-2n +n (n -1)=n 2-3n .(2)函数f (x )=2x在(a 2,b 2)处的切线方程为y -2a 2=(2a 2 ln 2)(x -a 2),【感悟提升】1.数列与函数的综合问题主要有以下两类(1)已知函数条件,解决数列问题,此类问题一般利用函数的性质、图象研究数列问题; (2)已知数列条件,解决函数问题,解决此类问题一般要充分利用数列的范围、公式、求和方法对式子化简变形.2.解题时要注意数列与函数的内在联系,灵活运用函数的思想方法求解,在问题的求解过程中往往会遇到递推数列,因此掌握递推数列的常用解法有助于该类问题的解决.。