高考等差数列、等比数列突破(含新题详解

  • 格式:doc
  • 大小:1.72 MB
  • 文档页数:11

高考等差数列、等比数列突破数列等差数列通项公式定义前n 项和公式性质等比数列通项公式定义前n 项和公式性质1.(等比数列的前n 项和)(2013·北京高考)若等比数列{a n }满足a 2+a 4=20,a 3+a 5=40,则公比q =______;前n 项和S n =________.【解析】 设出等比数列的公比,利用已知条件建立关于公比的方程求出公比,再利用前n 项和公式求S n .设等比数列{a n }的首项为a 1,公比为q ,则: 由a 2+a 4=20得a 1q (1+q 2)=20.① 由a 3+a 5=40得a 1q 2(1+q 2)=40.② 由①②解得q =2,a 1=2.故S n =a 1(1-q n )1-q =2(1-2n )1-2=2n +1-2.【答案】 2 2n +1-22.(等差数列的性质)在等差数列{a n }中,若a 2,a 2 014为方程x 2-10x +16=0的两根,则a 1+a 1 008+a 2 015=________.【解析】 由题意知a 2+a 2 014=10,所以a 1 008=5. 所以a 1+a 1 008+a 2 015=3a 1 008=3×5=15. 【答案】 153.(等比数列的性质)在各项均为正数的等比数列{a n }中,a 3=2-1,a 5=2+1,则a 23+2a 2a 6+a 3a 7=________.【解析】 在等比数列{a n }中,a 3a 7=a 25;a 2a 6=a 3a 5,所以a 23+2a 2a 6+a 3a 7=a 23+2a 3a 5+a 25=(a 3+a 5)2=(22)2=8.【答案】 84.(等差数列的通项公式)若数列{a n }满足1a n +1=2a n +1a n ,且a 1=3,则a n =________ .【解析】 由1a n +1=2a n +1a n ,得1a n +1-1a n =2,∴数列{1a n }是首项为13,公差为2的等差数列.∴1a n =13+(n -1)×2=2n -53, ∴a n =36n -5.【答案】36n -55.(等差数列前n 项和)已知正数组成的等差数列{a n },其前20项和为100,则a 7·a 14的最大值是__________.【解析】 ∵S 20=20(a 1+a 20)2=100,∴a 1+a 20=10. ∵a n >0,∴a 7·a 14≤(a 7+a 142)2=(a 1+a 202)2=25,当且仅当a 7=a 14时取“=”. 【答案】 25等差、等比数列的基本运算(1)(2013·课标全国卷Ⅰ)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,S m -1=-2,S m =0,S m +1=3,则m =( )A .3B .4C .5D .6(2)(2013·湖北高考)已知等比数列{a n }满足:|a 2-a 3|=10,a 1a 2a 3=125. ①求数列{a n }的通项公式.②是否存在正整数m ,使得1a 1+1a 2+…+1a m≥1?若存在,求m 的最小值;若不存在,说明理由.【思路点拨】 (1)先求a m ,a m +1,再根据a m ,a m +1,S m 列方程组求m .(2)①先求得a 1和公比q ,再求通项公式;②根据数列 ⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 仍然构成等比数列可求得数列 ⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 的前m 项和,进而作出判断. 【自主解答】 (1)∵{a n }是等差数列,S m -1=-2,S m =0, ∴a m =S m -S m -1=2.∵S m +1=3,∴a m +1=S m +1-S m =3, ∴d =a m +1-a m =1.又S m =m (a 1+a m )2=m (a 1+2)2=0,∴a 1=-2,∴a m =-2+(m -1)·1=2,∴m =5. 【答案】 C(2)①设等比数列{a n }的公比为q ,则由已知可得⎩⎪⎨⎪⎧a 31q 3=125,|a 1q -a 1q 2|=10,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=53,q =3,或⎩⎪⎨⎪⎧a 1=-5,q =-1. 故a n =53·3n -1,或a n =-5·(-1)n -1.②若a n =53·3n -1,则1a n =35·⎝⎛⎭⎫13n -1,故数列 ⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是首项为35,公比为13的等比数列.从而∑n =1m 1a n=35·⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫13m 1-13=910·⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫13m <910<1.若a n =(-5)·(-1)n -1,则1a n =-15(-1)n -1,故数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是首项为-15,公比为-1的等比数列,从而∑n =1m 1a n =⎩⎪⎨⎪⎧-15,m =2k -1(k ∈N +),0,m =2k (k ∈N +).故∑n =1m 1a n <1.故不存在正整数m ,使得1a 1+1a 2+…+1a m≥1成立.1.本例(2)中,通项公式含(-1)n -1,故需分n 为奇数与偶数两种情况讨论.2.涉及等差(比)数列的运算,一般是利用等差(比)数列的通项公式、求和公式“知三求二”.体现了方程思想的应用.3.在使用等比数列前n 项和公式时,若公比q 不能确定是否为1,应分q =1和q ≠1两种情况讨论.变式训练1 (2013·潍坊模拟)在等差数列{a n }中,a 3+a 4+a 5=84,a 9=73. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)对任意m ∈N *,将数列{a n }中落入区间(9m,92m )内的项的个数记为b m ,求数列{b m }的前m 项和S m .【解】 (1)因为{a n }是一个等差数列, 所以a 3+a 4+a 5=3a 4=84,所以a 4=28. 设数列{a n }的公差为d ,则5d =a 9-a 4=73-28=45,故d =9. 由a 4=a 1+3d 得28=a 1+3×9,即a 1=1, 所以a n =a 1+(n -1)d =1+9(n -1)=9n -8(n ∈N *). (2)对m ∈N *,若9m <a n <92m , 则9m +8<9n <92m +8, 因此9m -1+1≤n ≤92m -1,故得b m =92m -1-9m -1.于是S m =b 1+b 2+b 3+…+b m=(9+93+…+92m -1)-(1+9+…+9m -1)=9×(1-81m )1-81-(1-9m )1-9=92m +1-10×9m +180.等差、等比数列的性质【命题要点】 ①利用等差数列的性质求某一项,求和;②利用等比数列的性质,求值.(1)等差数列{a n }中,如果a 1+a 4+a 7=39,a 3+a 6+a 9=27,数列{a n }前9项的和为( )A .297B .144C .99D .66(2)(2013·三门峡模拟)在等比数列{a n }中,若a 3a 5a 7a 9a 11=243,则a 29a 11的值为( )A .9B .1C .2D .3【思路点拨】 (1)先求a 4和a 6,然后再根据a 1+a 9=a 4+a 6求S 9.(2)先求a 7,再利用a 29=a 11·a 7求解.【自主解答】 (1)由a 1+a 4+a 7=39,得3a 4=39,a 4=13. 由a 3+a 6+a 9=27,得3a 6=27,a 6=9. 所以S 9=9(a 1+a 9)2=9(a 4+a 6)2=9×(13+9)2=99.(2)由a 3a 5a 7a 9a 11=a 57=243得a 7=3, 所以a 29a 11=a 11·a 7a 11=a 7=3.【答案】 (1)C (2)D1.本例(2)用a 29=a 11a 7求解,过程简单,当然也可以把a 9、a 11用a 7、公比q 表示出来,求解.2.等差、等比数列的性质类型等差数列等比数列项的性质2a k=a m+a l(m,k,l∈N*且m,k,l成等差数列)a2k=a m·a l(m,k,l∈N*且m,k,l成等差数列) a m+a n=a p+a q(m,n,p,q∈N*,且m+n=p+q)a m·a n=a p·a q(m,n,p,q∈N*且m +n=p+q)和的性质当n为奇数时:S n=nan+12当n为偶数时:S偶S奇=q(公比)依次每k项的和:S k,S2k-S k,S3k-S2k,…构成等差数列依次每k项的和:S k,S2k-S k,S3k-S2k,…构成等比数列(k不为偶数且公比q≠-1) 变式训练2(2013·玉溪模拟)已知各项均为正数的等比数列{a n}中,a1a2a3=8,a3a4a5=18,则a2a3a4=()A.512B.64C.1 D.1512【解析】因为a1a2a3=a32=8,a3a4a5=a34=18.由题意知数列{a3n}也是等比数列,且各项为正.故a2a3a4=a33=1.【答案】 C等差、等比数列的判断与证明【命题要点】①判定或证明一个数列是等差数列;②判定或证明一个数列是等比数列.(2013·北京高考)给定数列a1,a2,…,a n,对i=1,2,…,n-1,该数列前i项的最大值记为A i,后n-i项a i+1,a i+2,…,a n的最小值记为B i,d i=A i-B i.(1)设数列{a n}为3,4,7,1,写出d1,d2,d3的值;(2)设a1,a2,…,a n(n≥4)是公比大于1的等比数列,且a1>0,证明:d1,d2,…,d n-1是等比数列;(3)设d1,d2,…,d n-1是公差大于0的等差数列,且d1>0,证明:a1,a2,…,a n-1是等差数列.【思路点拨】(1)根据d i的定义求解.(2)需根据题意求出d n的通项公式后利用定义证明.(3)利用等差数列的定义证明.【自主解答】(1)d1=2,d2=3,d3=6.(2)证明:因为a1>0,公比q>1,所以a1,a2,…,a n是递增数列.因此,对i=1,2,…,n-1,A i=a i,B i=a i+1.于是对i=1,2,…,n-1,d i=A i-B i=a i-a i+1=a1(1-q)q i-1.因此d i ≠0且d i +1d i =q (i =1,2,…,n -2),即d 1,d 2,…,d n -1是等比数列.(3)证明:设d 为d 1,d 2,…,d n -1的公差. 对1≤i ≤n -2,因为B i ≤B i +1,d >0, 所以A i +1=B i +1+d i +1≥B i +d i +d >B i +d i =A i . 又因为A i +1=max{A i ,a i +1}, 所以a i +1=A i +1>A i ≥a i .从而a 1,a 2,…,a n -1是递增数列. 因此A i =a i (i =1,2,…,n -2). 又因为B 1=A 1-d 1=a 1-d 1<a 1, 所以B 1<a 1<a 2<…<a n -1. 因此a n =B 1.所以B 1=B 2=…=B n -1=a n . 所以a i =A i =B i +d i =a n +d i .因此对i =1,2,…,n -2都有a i +1-a i =d i +1-d i =d , 即a 1,a 2,…,a n -1是等差数列.1.等差数列的判断方法:(1)定义法:a n +1-a n =d (d 是常数). (2)等差中项法:2a n +1=a n +a n +2(n ∈N *). (3)通项公式:a n =pn +q (p ,q 为常数). (4)前n 项和公式:S n =An 2+Bn (A 、B 为常数). 2.等比数列的判定方法:(1)定义法:a n +1a n =q (q 为非零常数,n ∈N *).(2)等比中项法:a 2n +1=a n ·a n +2≠0(n ∈N *). (3)通项公式:a n =cq n -1(c 、q 均为非零的常数,n ∈N *).3.要证明一个数列是等差(比)数列必须用定义法或等差(比)中项法.变式训练3 已知数列{a n }满足a 1=14,a 2=34,a n +1=2a n -a n -1(n ≥2,n ∈N *),数列{b n }满足b 1=12,3b n -b n -1=n (n ≥2,n ∈N *).(1)求数列{a n }的通项公式;(2)证明:数列{b n -a n }为等比数列,并求出数列{b n }的通项公式. 【解】 (1)由a n +1=2a n -a n -1(n ≥2,n ∈N *), 可得a n +1-a n =a n -a n -1(n ≥2,n ∈N *).∴数列{a n }是首项为a 1=14,公差为d =a 2-a 1=12的等差数列.∴a n =a 1+(n -1)d =12n -14(n ∈N *),即a n =12n -14(n ∈N *).(2)由3b n -b n -1=n ,得b n =13b n -1+13n (n ≥2,n ∈N *),∴b n -a n =13b n -1+13n -12n +14=13b n -1-16n +14=13(b n -1-12n +34) =13[b n -1-12(n -1)+14] =13(b n -1-a n -1). 又b 1-a 1=14≠0,∴b n -a n ≠0(n ∈N *),得b n -a n b n -1-a n -1=13(n ≥2,n ∈N *),即数列{b n -a n }是首项为b 1-a 1=14,公比为13的等比数列.于是,b n -a n =14·(13)n -1,即b n =2n -14+14·(13)n -1=14[(13)n -1+2n -1](n ∈N *).等差、等比数列的通项公式a n 与前n 项和S n 是高考必考内容,其中把非等差、等比数列的求和问题转化为等差、等比数列的求和问题,体现了转化与化归的数学思想,是高考命题的生长点.可转化为等差、等比数列的求和问题(12分)等比数列{a n }中,a 1,a 2,a 3分别是下表第一、二、三行中的某一个数,且a 1,a 2,a 3中的任何两个数不在下表的同一列.第一列第二列 第三列 第一行3 2 10 第二行6 4 14 第三行9 8 18(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若数列{b n }满足:b n =a n +(-1)n ln a n ,求数列{b n }的前n 项和S n . 【规范解答】 (1)当a 1=3时,不合题意;当a 1=2时,当且仅当a 2=6,a 3=18时,符合题意; 当a 1=10时,不合题意.因此a 1=2,a 2=6,a 3=18,所以公比q =3. 故a n =2·3n -1.4分(2)因为b n =a n +(-1)n ln a n =2·3n -1+(-1)n ln(2·3n -1)=2·3n -1+(-1)n [ln 2+(n -1)ln 3]=2·3n -1+(-1)n (ln 2-ln 3)+(-1)n n ln 3,所以S n =2(1+3+…+3n -1)+[-1+1-1+…+(-1)n ](ln 2-ln 3)+[-1+2-3+…+(-1)n n ]ln 3.8分所以当n 为偶数时,S n =2×1-3n 1-3+n 2ln 3=3n +n2ln 3-1;10分当n 为奇数时,S n =2×1-3n 1-3-(ln 2-ln 3)+(n -12-n )ln 3=3n -n -12ln 3-ln 2-1.综上所述,S n=⎩⎨⎧3n +n2ln 3-1,n 为偶数,3n-n -12ln 3-ln 2-1,n 为奇数.12分【阅卷心语】易错提示 (1)在确定a 1,a 2,a 3的值时,不会分类讨论导致无法求解.(2)在求数列{b n }的前n 项和S n 时,不会把S n 拆分成几个可求和的数列的和的形式,从而无法求解.(3)在求数列{b n }的前n 项和S n 时,对n 没分偶数和奇数两种情况求解导致答案错误. 防范措施 (1)当a 1的值不确定时,应对a 1的所有可能取值逐一进行讨论.(2)当通项公式a n 是多项和的形式时,常把前n 项和S n 拆分成几个等差(比)数列和的形式求解.(3)数列问题中若遇到(-1)n 则需考虑n 的奇偶性对所求数值的影响.必要时应分n 为奇数和n 为偶数两种情况讨论.1.若S n 为等差数列{a n }的前n 项和,S 9=-36,S 13=-104,则a 5与a 7的等比中项为( ) A .42 B .±42 C .4 D .±4 【解析】 设等差数列{a n }的公差为d ,由题意知 ⎩⎨⎧S 9=9a 1+9×82d =-36,S 13=13a 1+13×122d =-104,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=4,d =-2.∴a 5=a 1+4d =-4,a 7=a 1+6d =-8, ∴a 5a 7=32,故a 5与a 7的等比中项为±4 2. 【答案】 B2.数列{a n }满足a n +1=⎩⎨⎧2a n, 0≤a n<12,2a n-1, 12≤a n<1,若a 1=35,则数列的第2 013项为( )A.15B.25C.35D.45【解析】 由题意知a 2=2a 1-1=2×35-1=15,a 3=2a 2=25,a 4=2a 3=45,a 5=2a 4-1=2×45-1=35,a 6=2a 5-1=2×35-1=15,…从而数列{a n }的各项周期性出现,周期为4,故a 2 013=a 1=35.【答案】 C。