2018年高考数学一轮复习第五章数列第31讲数列求和课件理
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2018年高考数学一轮复习第五章数列第31讲数列求和实战演练理1.(2016·北京卷)已知错误!为等差数列,S n为其前n项和.若a1=6,a3+a5=0,则S6=6.解析:设等差数列错误!的公差为d,∵a1=6,a3+a5=0,∴6+2d+6+4d=0,∴d=-2,∴S6=6×6+错误!×(-2)=6。
2.(2015·全国卷Ⅱ)设S n是数列错误!的前n项和,且a1=-1,a n+1=S n S n+1,则S n=-错误!。
解析:∵a n+1=S n+1-S n,∴S n+1-S n=S n+1S n,又由a1=-1,知S n≠0.∴错误!-错误!=1,∴错误!是等差数列,且公差为-1,而错误!=错误!=-1,∴错误!=-1+(n-1)×(-1)=-n,∴S n=-错误!。
3.(2016·山东卷)已知数列错误!的前n项和S n=3n2+8n,错误!是等差数列,且a n=b n+b n。
+1b n的通项公式;(1)求数列{}(2)令c n=错误!,求数列错误!的前n项和T n。
解析:(1)由题意知,当n≥2时,a n=S n-S n-1=6n+5.当n=1时,a1=S1=11,所以a n=6n+5。
第31讲 数列的求和激活思维1. 已知数列{a n }的通项公式是a n =2n -⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ,则其前20项和为( C )A. 379+1220 B. 399+1220 C. 419+1220D. 439+1220解析: 令数列{a n }的前n 项和为S n ,则S 20=a 1+a 2+a 3+…+a 20=2(1+2+3+…+20)-⎝ ⎛⎭⎪⎫12+122+123+…+1220=420-⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1220=419+1220.2. (人A 选必二P41习题7改)已知数列{a n }中,a 1=a 2=1,a n +2=⎩⎨⎧a n +2,n 是奇数,2a n ,n 是偶数,则数列{a n }的前20项和为( C ) A. 1 121 B. 1 122 C. 1 123D. 1 124解析: 由题意可知,数列{a 2n }是首项为1,公比为2的等比数列,数列{a 2n -1}是首项为1,公差为2的等差数列,故数列{a n }的前20项和为1×(1-210)1-2+10×1+10×92×2=1 123.3. (人A 选必二P25习题7改)若数列{a n }的通项公式是a n =1n +n +1,前n 项和为9,则n 等于( B )A. 9B. 99C. 10D. 100解析: 因为a n =1n +n +1=n +1-n ,所以S n =a 1+a 2+…+a n =(2-1)+(3-2)+…+(n +1-n )=n +1-1,令n +1-1=9,得n =99. 4. (人A 选必二P25习题10改)(多选)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,a 2=3,S 4=16,n ∈N *,设b n =1a n a n +1,数列{b n }的前n 项和T n ,则( AD )A. a 5=9B. a 5=11C. T 5=1011D. T 5=511解析: 设数列{a n }的公差为d ,因为a 2=3,S 4=16,所以a 1+d =3,4a 1+6d =16,解得a 1=1,d =2,所以a n =2n -1,所以a 5=9,所以b n =1(2n -1)(2n +1)=12⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1,所以T n =b 1+b 2+…+b n =12⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫1-13+⎝ ⎛⎭⎪⎫13-15+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n +1=n 2n +1,所以T 5=511. 5. (人A 选必二P40习题3改)数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫n 2n -1的前n 项和T n = 4-n +22n -1 .解析: 因为T n =1+22+322+423+…+n -12n -2+n 2n -1,所以12T n =12+222+323+424+…+n -12n -1+n 2n ,两式相减得,12T n =1+12+122+123+124+…+12n -1-n 2n =1-12n1-12-n 2n ,故T n =4-n +22n -1.基础回归1. 分组求和法数列求和应从通项入手,若无通项,则先求通项,然后通过对通项变形,转化为等差数列或等比数列或可求数列的前n 项和的数列进行求和.2. 分组求和法的常见类型3. 错位相减法求和如果一个数列的各项是由一个等差数列和一个等比数列的对应项之积构成的,那么求这个数列的前n 项和即可用错位相减法.如:{a n }是等差数列,{b n }是等比数列,求a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n 的和.4. 裂项相消法常用的裂项技巧(1) 1n (n +k )=1k ⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +k ;(2)1n +k +n =1k(n +k -n ).5. 常用结论(1) 1+2+3+4+…+n =n (n +1)2.(2) 12+22+…+n 2=n (n +1)(2n +1)6.(3) 在应用错位相减法求和时,若等比数列的公比为参数,应分别讨论公比等于1和不等于1两种情况.第1课时 分组求和法与错位相减法举题说法分组求和法例1 (2022·菏泽二模)已知数列{a n }中,a 1=1,其前n 项和S n 满足2S n +a n +1=2n +1-1.(1)求证:数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n -2n 3为等比数列;【解答】 由2S n +a n +1=2n +1-1(n ≥1)①,得2S n -1+a n =2n -1(n ≥2)②,由①-②,得a n +a n +1=2n(n ≥2),则a n +1=-a n +2n⇒a n +1-2n +13=-⎝ ⎛⎭⎪⎫a n -2n 3(n ≥2),又当n =1时,由①得a 2=1⇒a 2-223=-⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1-23,所以对任意的n ∈N *,都有a n+1-2n +13=-⎝ ⎛⎭⎪⎫a n -2n 3,故⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n -2n 3是以13为首项,-1为公比的等比数列. (2) 求S 1+S 2+S 3+…+S 2n .【解答】 由(1)知a n -2n 3=(-1)n -13,得a n =2n +(-1)n -13,所以a n +1=2n +1+(-1)n 3,代入①,得S n =2n +13-(-1)n 6-12,所以S 1+S 2+…+S 2n =13(22+23+…+22n +1)-16[(-1)+(-1)2+…+(-1)2n ]-2n 2=13⎝⎛⎭⎪⎫22-22n +21-2-0-n =22n +2-3n -43.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的结构特点进行分析研究,将数列的通项合理分解转化.变式 已知在数列{a n }中,a 1=1且2a n +1=6a n +2n -1(n ∈N *). (1)求证:数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n +n 2为等比数列; 【解答】 因为2a n +1=6a n +2n -1(n ∈N *),所以a n +1=3a n +n -12,所以a n +1+n +12a n +n 2=3a n +n -12+n +12a n +n 2=3a n +32n a n +n 2=3,所以⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n +n 2为等比数列,首项为32,公比为3.(2) 求数列{a n }的前n 项和S n .【解答】 由(1)得a n +n 2=32×3n -1=12×3n ,所以a n =12×3n -n2,S n =a 1+a 2+a 3+…+a n =12(31+32+33+…+3n )-12(1+2+3+…+n )=12·3(1-3n)1-3-12·n (n +1)2=3(3n -1)4-n 2+n 4=3n +1-n 2-n -34.错位相减法求和例2 (2022·邯郸二模)已知等比数列{a n }的公比q ≠1,且a 1=2,2a 1+a 3=3a 2. (1) 求数列{a n }的通项公式;【解答】 由2a 1+a 3=3a 2,得2×2+2×q 2=3×2q ,解得q =2或q =1(舍去),所以a n =2×2n -1=2n .(2) 设数列{a n }的前n 项和为S n ,求数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫n S n +2的前n 项和.【解答】 由(1)可知a n =2n,所以S n =2(1-2n )1-2=2n +1-2,所以n S n +2=n2n +1=n ·⎝ ⎛⎭⎪⎫12n +1.设数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫n S n +2的前n 项和为T n ,T n =1×⎝ ⎛⎭⎪⎫122+2×⎝ ⎛⎭⎪⎫123+3×⎝ ⎛⎭⎪⎫124+…+n ×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n +1①,12T n =1×⎝ ⎛⎭⎪⎫123+2×⎝ ⎛⎭⎪⎫124+3×⎝ ⎛⎭⎪⎫125+…+n ×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n +2②,①-②,得12T n=⎝ ⎛⎭⎪⎫122+⎝ ⎛⎭⎪⎫123+⎝ ⎛⎭⎪⎫124+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫12n +1-n ×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n +2,即12T n =14⎣⎢⎡⎦⎥⎤1-⎝ ⎛⎭⎪⎫12n 1-12-n ×⎝ ⎛⎭⎪⎫12n +2,所以T n =1-(n +2)·⎝ ⎛⎭⎪⎫12n +1.用错位相减法求和时,应注意防范以下错误:1. 两式相减时最后一项因为没有对应项而忘记变号.2. 对相减后的和式的结构认识模糊,错把中间的n -1项和当作n 项和.3. 在应用错位相减法求和时,若等比数列的公比q 为参数,应分公比q =1和q ≠1两种情况求解.4. 在写出“S n ”与“qS n ”的表达式时应特别注意将两式“错项对齐”,以便于下一步准确地写出“S n -qS n ”的表达式.变式 (2022·临沂二模)已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,S n +1=2S n +1. (1) 求{a n }的通项公式;【解答】 由S n +1=2S n +1,得S n =2S n -1+1(n ≥2,n ∈N *),所以S n +1-S n =2S n -2S n -1,所以a n +1=2a n (n ≥2,n ∈N *).又a 1=1,S n +1=2S n +1,所以a 2+a 1=2a 1+1,整理得a 2=2a 1,所以数列{a n }是首项为1,公比为2的等比数列,所以数列{a n }的通项公式为a n =2n -1.(2) 记b n =log 2a na n,求数列{b n }的前n 项和T n .【解答】 由(1)得a n =2n -1,所以b n =log 2a na n=log 22n -12n -1=n -12n -1,所以T n =b 1+b 2+b 3+…+b n ,即T n =0+12+222+…+n -12n -1,12T n =0+122+223+…+n -12n ,两式相减,得12T n =12+122+…+12n -1-n -12n =12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n -11-12-n -12n =1-n +12n ,所以T n =2-n +12n -1.并项法求和例3 (2022·南平三模)已知数列{a n }满足a 1=1,a n +1a n =n +1n .(1) 求数列{a n }的通项公式;【解答】 因为a 1=1,a n +1a n =n +1n ,所以当n ≥2时,a 2a 1·a 3a 2·…·a n a n -1=21×32×…×n n -1,则a na 1=n ,即a n =n ,当n =1时,也成立,所以a n =n .(2) 若{b n }满足b 2n =2a n -24,b 2n -1=2a n -22.设S n 为数列{b n }的前n 项和,求S 20.【解答】 由(1)知b 2n =2a n -24=2n -24,b 2n -1=2a n -22=2n -22,则b 2n +b 2n -1=4n -46,则S 20=(b 1+b 2)+(b 3+b 4)+…+(b 19+b 20)=(4×1-46)+(4×2-46)+…+(4×10-46)=4×(1+10)×102-46×10=-240.当数列{a n }的连续两项a n -1+a n 或多项的和(差)为等差数列或等比数列时,通常用并项法进行求和.变式 在等差数列{a n }中,a 4=5,a 7=11.设b n =(-1)n ·a n ,则数列{b n }的前100项和S 100等于( D )A. -200B. -100C. 200D. 100解析: 设等差数列{a n }的公差为d ,由题意可得⎩⎨⎧a 1+3d =5,a 1+6d =11⇒⎩⎨⎧a 1=-1,d =2⇒a n =2n -3,所以b n =(-1)n (2n -3).又b 2n -1+b 2n =-a 2n -1+a 2n =-(4n -5)+4n -3=2,所以S 100=(-a 1+a 2)+(-a 3+a 4)+…+(-a 99+a 100)=50×2=100.随堂内化1. 若数列{a n }的通项公式是a n =(-1)n (3n -2),则a 1+a 2+…+a 10等于( A )A. 15B. 12C. -12D. -15解析: a 1+a 2+a 3+a 4+a 5+a 6+a 7+a 8+a 9+a 10=-1+4-7+10-13+16-19+22-25+28=5×3=15.2. 数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫n 2n 的前n 项和是( D )A. 2-n 2nB. 2-12n -1C. 2-n -12n -1-n 2nD. 2-12n -1-n2n解析:由题知S n =1×12+2×14+3×18+…+n ×12n ①,则12S n =1×14+2×18+3×116+…+(n -1)×12n +n ×12n +1②.两式相减得12S n =12+14+18+…+12n -n ×12n +1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n 1-12-n 2n +1,所以S n =2⎝⎛⎭⎪⎫1-12n -n 2n +1=2-12n -1-n 2n . 3. (多选)在等差数列{a n }中,已知a 2=4,通项为a n ,前4项和为18,设b n =n ·2a n -2,数列{b n }的前n 项和为T n ,则( AC )A. a n =n +2B. a n =n +3C. T n =(n -1)×2n +1+2D. T n =(n -1)×2n +1+3解析: 设等差数列{a n }的公差为d ,由已知得⎩⎪⎨⎪⎧a 1+d =4,4a 1+4×32d =18,解得⎩⎨⎧a 1=3,d =1,所以a n =n +2,可得b n =n ·2n ,所以T n =b 1+b 2+b 3+…+b n =1×2+2×22+3×23+…+n ×2n ①,2T n =1×22+2×23+3×24+…+(n -1)×2n +n ×2n+1②.由①-②得-T n =2+22+23+…+2n -n ×2n +1=2-2n +11-2-n ×2n +1=(1-n )×2n +1-2,所以T n =(n -1)×2n +1+2.4. 已知数列:112,214,318,…,⎝ ⎛⎭⎪⎫n +12n ,…,则其前n 项和关于n 的表达式为n(n+1)2-12n+1.解析:设所求的前n项和为S n,则S n=(1+2+3+…+n)+⎝⎛⎭⎪⎫12+14+…+12n=n(n+1)2+12⎝⎛⎭⎪⎫1-12n1-12=n(n+1)2-12n+1.5. 1+11+111+…+的和是10n+1-9n-1081.解析:因为=19×=10n-19,所以1+11+111+…+=19[(10-1)+(102-1)+(103-1)+…+(10n-1)]=19(10+102+103+…+10n)-n9=19×10(1-10n)1-10-n9=10n+1-9n-1081.练案❶趁热打铁,事半功倍. 请老师布置同学们及时完成《配套精练》.练案❷ 1. 补不足、提能力,老师可增加训练《抓分题·高考夯基固本天天练》(分基础和提高两个版本)对应内容,成书可向当地发行咨询购买.2. 为提高高考答卷速度及综合应考能力,老师可适时安排《一年好卷》或《抓分卷·高考保分增效天天练》,成书可向当地发行咨询购买.。
2018年高考数学一轮复习 第五章 数列 课时达标31 数列求和 理[解密考纲]考查数列的通项公式、数列求和的方法,主要考查公式法、裂项相消法和错位相减法求前n 项和,以及利用S n 与a n 的关系求通项公式,三种题型均有考查 ,位于各类题型的中间靠后位置.一、选择题1.数列{a n }的前n 项和为S n ,若a n =1n n +,则S 6 =( D )A .142B .45C .56D .67解析:因为a n =1nn +=1n -1n +1,所以S 6=1-12+12-13+…+16-17=1-17=67. 2.已知S n =12+1+13+2+12+3+…+1n +1+n,若S m =10,则m =( B ) A .11 B .99 C .120D .121解析:因为1n +1+n=n +1-nn +1-n=n +1-n ,所以S m =2-1+3-2+…+m +1-m =m +1-1.由已知得m +1-1=10,所以m =120,故选C .3.在数列{a n }中,已知a 1=1,a n +1-a n =sin n +π2,记S n 为数列{a n }的前n 项和,则S 2 017=( D )A .1 006B .1 007C .1 008D .1 009解析:由题意,得a n +1=a n +sinn +π2,所以a 2=a 1+sin π=1,a 3=a 2+sin3π2=0,a 4=a 3+sin 2π=0,a 5=a 4+sin 5π2=1,…,因此,数列{a n }是一个以4为周期的周期数列,而2 017=4×504+1,所以S 2 017=504×(a 1+a 2+a 3+a 4)+a 2 017=1 008+a 1=1 009,故选D .4.已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,a 5=5,S 5=15,则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n a n +1的前100项和为( A )A .100101B .99101C .99100D .101100解析:设等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d .∵a 5=5,S 5=15,∴⎩⎪⎨⎪⎧a 1+4d =5,5a 1+-2d =15,∴⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,d =1,∴a n =a 1+(n -1)d =n .∴1a n a n +1=1nn +=1n -1n +1,∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n a n +1的前100项和为1-12+12-13+…+1100-1101=1-1101=100101. 5.数列{a n }的通项公式a n =n cos n π2,其前n 项和为S n ,则S 2 017=( B )A .2 017B .1 008C .504D .0解析:因为a n =n cosn π2,所以当n 为奇数时,a n =0,当n 为偶数时,a n =⎩⎪⎨⎪⎧n ,n =4m ,-n ,n =4m -2,其中m ∈N *,所以S 2 017=a 1+a 2+a 3+a 4+a 5+…+a 2 016+a 2 017 =a 2+a 4+a 6+a 8+…+a 2 016=-2+4-6+8-10+12-14+…+2 016=(-2+4)+(-6+8)+(-10+12)+…+(-2 014+2 016) =2×504=1 008,故选B .6.已知数列{a n }满足a 1=1,a n +1·a n =2n (n ∈N *),S n 是数列{a n }的前n 项和,则S 2 018=( B )A .22 018-1B .3×21 009-3 C .3×21 009-1D .3×22 018-2解析:依题意得a n ·a n +1=2n,a n +1·a n +2=2n +1,于是有a n +1·a n +2a n ·a n +1=2,即a n +2a n=2,数列a 1,a 3,a 5,…,a 2n -1,…是以a 1=1为首项、2为公比的等比数列;数列a 2,a 4,a 6,…,a 2n ,…是以a 2=2为首项、2为公比的等比数列,于是有S 2 018=(a 1+a 3+a 5+…+a 2 017)+(a 2+a 4+a 6+…+a 2 018)=1-21 0091-2+-21 0091-2=3×21 009-3,故选B .二、填空题7.在数列{a n }中,a n =1n +1+2n +1+…+n n +1,又b n =2a n a n +1,则数列{b n }的前n 项和为8n n +1. 解析:∵a n =n n +2n +1=n 2,∴b n =8n n +=8⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1.∴b 1+b 2+…+b n =8⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12+12-13+…+1n -1n +1=8n n +1.8.(2017·河南郑州模拟)设数列{a n }的通项公式为a n =2n -10(n ∈N *),则|a 1|+|a 2|+…+|a 15|=130.解析:由a n =2n -10(n ∈N *)知{a n }是以-8为首项,2为公差的等差数列,又由a n =2n -10≥0得n ≥5,所以当n <5时,a n <0,当n ≥5时,a n ≥0,所以|a 1|+|a 2|+…+|a 15|=-(a 1+a 2+a 3+a 4)+(a 5+a 6+…+a 15)=20+110=130.9.若数列{a n }是正项数列,且a 1+a 2+…+a n =n 2+3n (n ∈N *),则a 12+a 23+…+a nn +1=2n 2+6n .解析:令n =1,得a 1=4,∴a 1=16.当n ≥2时,a 1+a 2+…+a n -1=(n -1)2+3(n -1). 与已知式相减,得a n =(n 2+3n )-(n -1)2-3(n -1)=2n +2. ∴a n =4(n +1)2,当n =1时,a 1适合a n . ∴a n =4(n +1)2,∴a nn +1=4n +4,∴a 12+a 23+…+a n n +1=n 8+4n +42=2n 2+6n .三、解答题10.在数列{a n }中,a 1=3,a n =2a n -1+(n -2) (n ≥2,n ∈N *). (1)求a 2,a 3的值;(2)证明:数列{a n +n }是等比数列,并求{a n }的通项公式; (3)求数列{a n }的前n 项和S n . 解析:(1)令n =2得a 2=2a 1=6. 令n =3,得a 3=2a 2+1=13. (2)证明:因为a n +na n -1+n -=2a n -1+n -2+n a n -1+n -1=2,所以数列{a n +n }是首项为4,公比为2的等比数列, 所以a n +n =4·2n -1=2n +1,所以a n =2n +1-n .(3)因为数列{a n }的通项公式a n =2n +1-n ,所以S n =(22+23+…+2n +1)-(1+2+…+n )=-2n1-2-n n +2=2n +2-n 2+n +82.11.(2015·浙江卷)已知数列{a n }和{b n }满足a 1=2,b 1=1,a n +1=2a n (n ∈N *) ,b 1+12b 2+13b 3+ (1)b n =b n +1-1(n ∈N *). (1)求a n 与b n ;(2)记数列{a n b n }的前n 项和为T n ,求T n .解析:(1)由a 1=2,a n +1=2a n ,得a n =2n (n ∈N *). 由题意知,当n =1时,b 1=b 2-1,故b 2=2. 当n ≥2时,1n b n =b n +1-b n ,整理得b n +1n +1=b nn ,所以b n =n (n ∈N *). (2)由(1)知a n b n =n ·2n,因此,T n =2+2×22+3×23+…+n ·2n, 2T n =22+2×23+3×24+…+n ·2n +1,所以T n -2T n =2+22+23+ (2)-n ·2n +1.故T n =(n -1)2n +1+2(n ∈N *).12.已知数列{a n }是公差不为零的等差数列,其前n 项和为S n ,且S 5=30,又a 1,a 3,a 9成等比数列.(1)求S n ;(2)若任意n >t ,n ∈N *,都有1S 1+a 1+2+1S 2+a 2+2+…+1S n +a n +2>1225,求t 的最小值.解析:(1)设公差为d ,由条件得⎩⎪⎨⎪⎧5a 1+5×42d =30,a 1+2d 2=a 1a 1+8d ,解得a 1=d =2.∴a n =2n ,S n =n 2+n . (2)∵1S n +a n +2=1n 2+n +2n +2=1n 2+3n +2=1n +n +=1n +1-1n +2, ∴1S 1+a 1+2+1S 1+a 2+2+…+1S n +a n +2=⎝ ⎛⎭⎪⎫12-13+⎝ ⎛⎭⎪⎫13-14+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫1n +1-1n +2 =12-1n +2>1225. ∴1n +2<12-1225=150,即n +2>50,n >48. ∴t 的最小值为48.。