数列的综合运用
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数列的综合运用范文数列是数学中一种重要的概念,它是由一组按照一定规律排列的数所组成的序列。
在数学中,数列的综合运用十分广泛,涉及到数列的求和、递推关系、数列的性质和应用等方面。
本文将从上述几个方面综合运用数列进行详细探讨。
首先,数列的求和是数列的基本操作,它包括求等差数列的和、等比数列的和以及一些特殊的数列的和。
对于等差数列来说,求和可以通过求首项与末项的平均数乘以项数来得到,也可以通过求首项与末项之和乘以项数的一半得到。
对于等比数列来说,求和可以通过首项乘以公比的幂次减1再除以公比减1得到。
此外,还可以利用数列的递推关系求得求和的公式,例如斐波那契数列的求和公式即为斐波那契数列的通项公式的一个特殊情况。
其次,数列的递推关系指的是后一项与前一项之间的关系,它描述了数列的演化过程。
数列的递推关系可以通过观察数列的前几项来得到,并根据这种规律来确定后面的项。
例如等差数列的递推关系为后一项等于前一项加上公差,等比数列的递推关系为后一项等于前一项乘以公比。
利用数列的递推关系可以解决一些实际生活中的问题,如利用斐波那契数列的递推关系可以解决兔子繁殖问题。
第三,数列的性质是指数列在运算中所具有的一些特点。
其中常见的性质有有界性、单调性和周期性等。
数列的有界性指的是数列的所有项都存在一个上界和一个下界,即数列的所有项都位于这个区间内。
数列的单调性指的是数列的所有项是递增的或者递减的,即数列的项之间存在一种明显的大小关系。
数列的周期性指的是数列的项按照一定的规律重复出现,即数列的第n项与第n+k项相等。
利用数列的性质可以研究数列的极限、范围和周期等问题。
最后,数列的应用广泛存在于实际生活和各个学科中。
在实际生活中,数列的应用可以帮助我们解决一些数学和经济等问题,如利用利率的等比数列可以计算存款的本息和。
在学科中,数列的应用可以帮助我们研究和解决一些科学问题,如利用斐波那契数列可以表达自然界中一些规律和现象。
另外,数列的应用还可以帮助我们提高思维能力和解决问题的能力,如数列的递推关系与递归问题的求解有密切的关系。
数列的综合应用【考纲说明】1.会用公式法、倒序相加法、错位相减法、裂项相消法、分组转化法求解不同类型数列的 和; 2.能综合利用等差、等比数列的基本知识解决相关综合问题; 3 .理解数列作为函数的特性,能够抽象出数列的模型;【知识梳理】考点一:通项公式的求解技巧1. 归纳、猜想数列的通项.2. 迭代法求一阶递推式的通项公式.3. 用等差(等比)数列的通项公式求数列的通项公式.4. 已知数列{a n }前n 项和S n ,则⎩⎨⎧-=-11n nn S S S a 21≥=n n .5. 已知a n -a n-1=f(n)(n ≥2),则可用叠加法求a n .6. 已知a na n-1=f(n)(n ≥2),则可用叠乘法求a n .7. 已知数列{a n }前n 项之积T n ,一般可求T n-1,则a n =111 n 2n n T n T T -=⎧⎪⎨≥⎪⎩.8. 已知混合型递推式f(a n ,S n )=0,可利用a n =S n -S n-1(n ≥2)将关系式转化为只含有a n 或S n 的递推式,再求a n 或先间接求出S n 再求出a n .9. 已知数列{a n }的递推关系,研究它的特点后,可以通过一系列的恒等变形如:倒数、通分、约分、裂项、等式两边同时乘以或除以同一个式子、因式分解、平方、开方、配方、取对数、辅助数列、待定系数等等构造得出新数列{f(a n )}为等差或等比数列.例如:形如a n+1=Aa n +f(n)或a n+1=Aa n +q n ,均可以两边同时除以A n+1后进行求解,也可以通过待定系数法将其转化为等比数列求解;形如a n =a n-1ka n-1+b 的递推数列可以两边同时倒数来求通项.考点二:数列求和的技巧 一、公式法1、等差数列的前n 项和公式2)1(2)(11dn n na a a n S n n -+=+=2、等比数列的前n 项和公式⎪⎩⎪⎨⎧≠--=--==)1(11)1()1(111q q q a a q q a q na S n n n3、常用几个数列的求和公式 (1))1(213211+=+⋯+++==∑=n n n k S nk n (2))12)(1(61321222212++=+⋯+++==∑=n n n n k S nk n (3)2333313)]1(21[321+=+⋯+++==∑=n n n k S nk n二、错位相减法用于求数列}{n n b a ⨯的前n 项和,其中}{n a ,}{n b 分别是等差数列和等比数列。
《数列综合应用举例》教案一、教学目标:1. 让学生掌握数列的基本概念和性质,包括等差数列、等比数列等。
2. 培养学生运用数列知识解决实际问题的能力,提高学生的数学应用意识。
3. 通过对数列的综合应用举例,使学生理解数列在数学和自然科学领域中的重要性。
二、教学内容:1. 等差数列的应用举例:例如计算工资、利息等问题。
2. 等比数列的应用举例:例如计算复利、人口增长等问题。
3. 数列的求和公式及应用:例如求等差数列、等比数列的前n项和等问题。
4. 数列的通项公式的应用:例如求等差数列、等比数列的第n项等问题。
5. 数列在函数中的应用:例如数列与函数的关系、数列的函数性质等问题。
三、教学重点与难点:1. 教学重点:数列的基本概念、性质和求和公式。
2. 教学难点:数列的通项公式的理解和应用。
四、教学方法:1. 采用问题驱动的教学方法,引导学生通过解决实际问题来学习数列知识。
2. 利用多媒体课件,直观展示数列的应用实例,提高学生的学习兴趣。
3. 组织小组讨论,培养学生的合作能力和思维能力。
五、教学安排:1. 第一课时:等差数列的应用举例。
2. 第二课时:等比数列的应用举例。
3. 第三课时:数列的求和公式及应用。
4. 第四课时:数列的通项公式的应用。
5. 第五课时:数列在函数中的应用。
6. 剩余课时:进行课堂练习和课后作业的辅导。
六、教学目标:1. 深化学生对数列求和公式的理解,能够熟练运用求和公式解决复杂数列问题。
2. 培养学生运用数列知识进行数据分析的能力,提高学生的数学素养。
3. 通过对数列图像的观察,使学生理解数列与函数之间的关系。
七、教学内容:1. 数列图像的绘制与分析:学习如何绘制数列图像,并通过图像观察数列的特点。
2. 数列与函数的联系:探讨数列与函数之间的关系,理解数列可以看作是函数的特殊形式。
3. 数列在数据分析中的应用:例如,利用数列分析数据的变化趋势,预测未来的数据。
八、教学重点与难点:1. 教学重点:数列图像的绘制方法,数列与函数的关系,数列在数据分析中的应用。
数列的综合运用考纲要求:掌握常见数列应用问题的解法; 掌握数列与其它知识的综合应用.教材复习1.解决数列应用问题的步骤:2.数列应用题的常见模型:等差模型、等比模型、混合模型、生长模型(如分期付款)、递推模型.基本知识方法1.解决等差数列和等比数列的问题时,通常考虑两类方法:①基本量法:即运用条件转化为关于1a 和()d q 的方程;②巧妙运用等差数列和等比数列的性质,一般地运用性质可以化繁为简,减少运算量.2.深刻领会两类数列的性质,弄清通项和前n 项和公式的内在联系是解题的关键.3.解题时,还要注重数学思想方法的应用,如“函数与方程”、“数形结合”、“分类讨论”、“化归转化”.典例分析:考点一 等差数列、等比数列的综合应用 问题1.(全国Ⅰ文)设{}n a 是等差数列,{}n b 是各项都为正数的等比数列,且111a b ==,3521a b +=,5313a b +=()1求{}n a ,{}n b 的通项公式;()2求数列n n a b ⎧⎫⎨⎬⎩⎭的前n 项和n S .考点二 数列与函数、方程、不等式的综合应用问题2.(江西)等差数列{}n a 各项均为正整数,13a =,前n 项和为n S ,等比数列{}n b 中,11b =,且2264b S =,{}n a b 是公比为64的等比数列.()1求n a 与n b ;()2求证1211134n S S S +++<.问题3.(安徽文)设函数()sin 2xf x x =+的所有正的极小值点从小到大排成的数列为{}n x .(Ⅰ)求数列{}n x ;(Ⅱ)设{}n x 的前n 项和为n S ,求sin m S .考点三 数列的实际应用问题4.(湖南)某公司一下属企业从事某种高科技产品的生产.该企业第一年年初有资金2000万元,将其投入生产,到当年年底资金增长了50%.预计以后每年资金年增长率与第一年的相同.公司要求企业从第一年开始,每年年底上缴资金d 万元,并将剩余资金全部投入下一年生产.设第n 年年底企业上缴资金后的剩余资金为n a 万元.(Ⅰ)用d 表示1a ,2a ,并写出1n a 与n a 的关系式;(Ⅱ)若公司希望经过m (m ≥3)年使企业的剩余资金为4000万元,试确定企业每年上缴资金d 的值(用m 表示).考点四 数列与其他知识综合问题5.(陕西)如图,从点()10,0P 作x 轴的垂线交曲线xy e =于点1(0,1)Q ,曲线在1Q 点处的切线与x 轴交于点2P .再从2P 做x 轴的垂线交曲线于点2Q ,依次重复上述过程得到一系列点:11,P Q ;22,P Q ;…;,n n P Q ,记k P 点的坐标为(,0)k x (0,1,2,,k n =).(1)试求k x 与1k x -的关系(2k n 剟);(2)求112233||||||||n n PQ PQ PQ PQ ++++.课后作业:1.有四个数,其中前三个数成等差数列,后三个数成等比数列,且第一个数与第四个数的和是16,第二个数与第三个数的和是12,求这四个数.2.(东北师大附中高三月考)数列}{n a 的前n 项和记作n S ,满足1232-+=n a S n n ,)(*N n ∈.()1证明数列}3{-n a 为等比数列;并求出数列}{n a 的通项公式. ()2记n n na b =,数列}{n b 的前n 项和为n T ,求n T .走向高考:1.(湖北)若互不相等的实数a 、b 、c 成等差数列,c 、a 、b 成等比数列,且103=++c b a ,则a = .A 4 .B 2 .C 2- .D 4-2. (天津)设等差数列{}n a 的公差d 不为0,19a d =.若k a 是1a 与2k a 的等比中项,则k =.A 2 .B 4 .C 6 .D 83.(海南)已知0x >,0y >,x a b y ,,,成等差数列,x c d y ,,,成等比数列,则2()a b cd+的最小值是 .A 0 .B 1 .C 2 .D 44.已知等差数列{}n a 的公差0d ≠,且139,,a a a 成等比数列,则1392410a a a a a a ++++=5.(全国Ⅰ)等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,已知1S ,22S ,33S 成等差数列,则{}n a 的公比为6.(北京)定义“等和数列”:在一个数列中,如果每一项与它的后一项的和都为同一个常数,那么这个数列叫做等和数列,这个常数叫做该数列的公和. 已知数列是等和数列,且,公和为5,那么的值为 ,这个数列的前n 项和的计算公式为7.(四川)设函数()2cos f x x x =-,{}n a 是公差为8π的等差数列, 125()()()5f a f a f a π++⋅⋅⋅+=,则2313[()]f a a a -=.A 0.B 2116π.C 218π.D 21316π8.(安徽)如图,互不-相同的点12,,,n A A X 和12,,,n B B B 分别在角O 的两条边上,所有n n A B 相互平行,且所有梯形11n n n n A B B A ++的面积均相等.设.n n OA a =若121,2,a a ==则数列{}n a 的通项公式是9. (浙江文)若n S 是公差不为0的等差数列{}n a 的前n 项和,且124,,S S S 成等比数列.()1求数列124,,S S S 的公比;()2若24S =,求{}n a 的通项公式.10.(四川文)已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,且22n n a a S S =+对一切正整数n 都成立.(Ⅰ)求1a ,2a 的值;(Ⅱ)设10a >,数列110{lg }na a 的前n 项和为n T ,当n 为何值时,n T 最大?并求出n T 的最大值.11. (陕西文) 已知实数列{}n a 是等比数列,其中71a =,且451a a +,,6a 成等差数列.(Ⅰ)求数列{}n a 的通项公式;(Ⅱ)数列{}n a 的前n 项和记为n S ,证明:128n S <(123)n =,,,.。
数列求和与数列的综合应用知识点一数列求和的几种常用方法1.分组求和法一个数列的通项公式是由若干个等差数列或等比数列或可求和的数列组成,则求和时可用分组求和法,分别求和后相加减.2.裂项相消法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.3.错位相减法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,那么这个数列的前n项和即可用此法来求,如等比数列的前n项和公式就是用此法推导的.4.倒序相加法如果一个数列{an}的前n项中首末两端等“距离”的两项的和相等或等于同一个常数,那么求这个数列的前n项和可用倒序相加法,如等差数列的前n项和公式即是用此法推导的.5.并项求和法在一个数列的前n项和中,可两两结合求解,则称之为并项求和.形如an=(-1)nf(n)类型,可采用两项合并求解.1.判断正误(1)如果已知等差数列的通项公式,则在求其前n项和时使用公式Sn=较为合理.(√)(2)如果数列{an}为等比数列,且公比不等于1,则其前n项和Sn=.(√)(3)求Sn=a+2a2+3a3+…+nan之和时只要把上式等号两边同时乘以a即可根据错位相减法求得.(×)(4)如果数列{an}是周期为k的周期数列,那么Skm=mSk(m,k为大于1的正整数).(√) 2.(2019·益阳、湘潭二模)已知Sn为数列{an}的前n项和,若a1=2且Sn+1=2Sn,设bn=log2an,则++…+的值是(B)A. B.C. D.解析:由Sn+1=2Sn可知,数列{Sn}是首项为S1=a1=2,公比为2的等比数列,所以Sn =2n.当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n-2n-1=2n-1.bn=log2an=当n≥2时,==-,所以++…+=1+1-+-+…+-=2-=.故选B.3.已知数列{an}的前n项和为Sn,且an=n·2n,则Sn=(n-1)2n+1+2.解析:∵an=n·2n,∴Sn=1·21+2·22+3·23+…+n·2n.①∴2Sn=1·22+2·23+…+(n-1)·2n+n·2n+1②①-②,得-Sn=2+22+23+…+2n-n·2n+1=-n·2n+1=2n+1-2-n·2n+1=(1-n)2n+1-2.∴Sn=(n-1)2n+1+2.知识点二数列的综合应用1.等差数列和等比数列的综合等差数列中最基本的量是其首项a1和公差d,等比数列中最基本的量是其首项a1和公比q,在等差数列和等比数列的综合问题中就是根据已知的条件建立方程组求解出这两个数列的基本量解决问题的.2.数列和函数、不等式的综合(1)等差数列的通项公式和前n项和公式是在公差d≠0的情况下关于n的一次或二次函数.(2)等比数列的通项公式和前n项和公式在公比q≠1的情况下是公比q的指数函数模型.(3)数列常与不等式结合,如比较大小、不等式恒成立、求参数范围等,需熟练应用不等式知识解决数列中的相关问题.4.(2019·武汉市调研考试)对任一实数序列A=(a1,a2,a3,…),定义新序列ΔA=(a2-a1,a3-a2,a4-a3,…),它的第n项为an+1-an.假定序列Δ(ΔA)的所有项都是1,且a12=a22=0,则a2=100.解析:令bn=an+1-an,依题意知数列{bn}为等差数列,且公差为1,所以bn=b1+(n-1)×1,a1=a1,a2-a1=b1,a3-a2=b2,……an-an-1=bn-1,累加得an=a1+b1+…+bn-1=a1+(n-1)b1+,分别令n=12,n=22,得解得a1=,a2=100.1.对于等差、等比数列的综合问题,要先分析已知条件和求解目标,为最终解决问题设置中间问题,例如求和需要先求出通项,求通项需要先求出首项和公差(公比)等,确定解题的顺序.2.数列与函数的综合问题主要有以下两类:一是已知函数条件,解决数列问题,此类问题一般是利用函数的性质、图象研究数列问题;二是已知数列条件,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.在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.3.数列与不等式相结合问题的处理方法(1)如果是证明题要灵活选择不等式的证明方法,如比较法、综合法、分析法、放缩法等.(2)如果是解不等式问题要使用不等式的各种不同解法,如列表法、因式分解法、穿根法等.总之,解决这类问题,要把数列和不等式的知识巧妙结合起来,综合处理.考向一分组求和法【例1】(1)若数列{an}的通项公式为an=2n+2n-1,则数列{an}的前n项和为()A.2n+n2-1 B.2n+1+n2-1C.2n+1+n2-2 D.2n+n-2(2)已知数列{an}的前n项和为Sn=1-5+9-13+17-21+…+(-1)n-1(4n-3),则S15+S22-S31的值是()A.13B.76C.46D.-76【解析】(1)Sn=a1+a2+a3+…+an=(21+2×1-1)+(22+2×2-1)+(23+2×3-1)+…+(2n+2n-1)=(2+22+…+2n)+2(1+2+3+…+n)-n=+2×-n=2(2n-1)+n2+n-n=2n +1+n2-2.(2)因为Sn=1-5+9-13+17-21+…+(-1)n-1(4n-3),所以S15=(1-5)+(9-13)+…+(49-53)+57=(-4)×7+57=29,S22=(1-5)+(9-13)+(17-21)+…+(81-85)=-4×11=-44,S31=(1-5)+(9-13)+(17-21)+…+(113-117)+121=-4×15+121=61,所以S15+S22-S31=29-44-61=-76.【答案】(1)C(2)D分组转化法求和的常见类型(1)若an=bn±cn,且{bn},{cn}为等差或等比数列,可采用分组求和法求{an}的前n项和.(2)通项公式为an=的数列,其中数列{bn},{cn}是等比数列或等差数列,可采用分组求和法求和.(1)已知数列{an}的通项公式是an=2n-n,则其前20项和为(C)A.379+ B.399+C.419+ D.439+(2)若数列{an}是22+222+22+23,…,2+22+23+…+2n,…,则数列{an}的前n项和Sn =2n+2-4-2n.解析:(1)令数列{an}的前n项和为Sn,则S20=a1+a2+a3+...+a20=2(1+2+3+ (20)-=420-=419+.(2)an=2+22+23+ (2)==2n+1-2,所以Sn=(22+23+24+…+2n+1)-(2+2+2+…+2)=-2n=2n+2-4-2n.考向二错位相减法求和【例2】(2018·浙江卷)已知等比数列{an}的公比q>1,且a3+a4+a5=28,a4+2是a3,a5的等差中项.数列{bn}满足b1=1,数列{(bn+1-bn)an}的前n项和为2n2+n.(1)求q的值;(2)求数列{bn}的通项公式.【解】(1)由a4+2是a3,a5的等差中项得a3+a5=2a4+4,所以a3+a4+a5=3a4+4=28,解得a4=8.由a3+a5=20得8(q+)=20,解得q=2或q=,因为q>1,所以q=2.(2)设cn=(bn+1-bn)an,数列{cn}前n项和为Sn.由cn=解得cn=4n-1.由(1)可知an=2n-1,所以bn+1-bn=(4n-1)·()n-1,故bn-bn-1=(4n-5)·()n-2,n≥2,bn-b1=(bn-bn-1)+(bn-1-bn-2)+…+(b3-b2)+(b2-b1)=(4n-5)·()n-2+(4n-9)·()n-3+…+7·+3.设Tn=3+7·+11·()2+…+(4n-5)·()n-2,n≥2,①Tn=3·+7·()2+…+(4n-9)·()n-2+(4n-5)·()n-1,②所以①-②得Tn=3+4·+4·()2+…+4·()n-2-(4n-5)·()n-1,因此Tn=14-(4n+3)·()n-2,n≥2,又b1=1,所以bn=15-(4n+3)·()n-2.用错位相减法求和的三个注意事项:(1)要善于识别题目类型,特别是等比数列公比为负数的情形;(2)在写出“Sn”与“qSn”的表达式时应特别注意将两式“错项对齐”以便下一步准确写出“Sn-qSn”的表达式;(3)在应用错位相减法求和时,若等比数列的公比为参数,应分公比等于1和不等于1两种情况求解.已知{an}为等差数列,前n项和为Sn(n∈N*),{bn}是首项为2的等比数列,且公比大于0,b2+b3=12,b3=a4-2a1,S11=11b4.(1)求{an}和{bn}的通项公式;(2)求数列{a2nb2n-1}的前n项和(n∈N*).解:(1)设等差数列{an}的公差为d,等比数列{bn}的公比为q.由已知b2+b3=12,得b1(q+q2)=12.而b1=2,所以q2+q-6=0.又因为q>0,所以解得q=2,所以bn=2n.由b3=a4-2a1,可得3d-a1=8.①由S11=11b4,可得a1+5d=16.②联立①②,解得a1=1,d=3,由此可得an=3n-2.所以,数列{an}的通项公式为an=3n-2,数列{bn}的通项公式为bn=2n.(2)设数列{a2nb2n-1}的前n项和为Tn,由a2n=6n-2,b2n-1=2×4n-1,有a2nb2n-1=(3n-1)×4n,故Tn=2×4+5×42+8×43+…+(3n-1)×4n,4Tn=2×42+5×43+8×44+…+(3n-4)×4n+(3n-1)×4n+1,上述两式相减,得-3Tn=2×4+3×42+3×43+…+3×4n-(3n-1)×4n+1=-4-(3n-1)×4n+1=-(3n-2)×4n +1-8.得Tn=×4n+1+.所以,数列{a2nb2n-1}的前n项和为×4n+1+.考向三裂项相消法求和【例3】(2019·福州市模拟)已知数列{an}中,a1=1,a2=2,an+1=3an-2an-1(n≥2,n∈N*).设bn=an+1-an.(1)证明:数列{bn}是等比数列;(2)设cn=,求数列{cn}的前n项的和Sn.【解】(1)证明:因为an+1=3an-2an-1(n≥2,n∈N*),bn=an+1-an,所以====2,又b1=a2-a1=2-1=1,所以数列{bn}是以1为首项,以2为公比的等比数列.(2)由(1)知bn=1×2n-1=2n-1,因为cn=,所以cn==(-),所以Sn=c1+c2+…+cn=(1-+-+…+-)=(1-)=.裂项相消法求和的实质和解题关键裂项相消法求和的实质是将数列中的通项分解,然后重新组合,使之能消去一些项,最终达到求和的目的,其解题的关键就是准确裂项和消项.(1)裂项原则:一般是前边裂几项,后边就裂几项,直到发现被消去项的规律为止.(2)消项规律:消项后前边剩几项,后边就剩几项,前边剩第几项,后边就剩倒数第几项.正项数列{an}的前n项和Sn满足:S-(n2+n-1)Sn-(n2+n)=0.(1)求数列{an}的通项公式an;(2)令bn=,数列{bn}的前n项和为Tn.证明:对于任意的n∈N*,都有Tn<.解:(1)由S-(n2+n-1)Sn-(n2+n)=0,得[Sn-(n2+n)](Sn+1)=0.由于{an}是正项数列,所以Sn>0,Sn=n2+n.于是a1=S1=2,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2+n-(n-1)2-(n-1)=2n.综上,数列{an}的通项公式为an=2n.(2)证明:由于an=2n,故bn===.Tn==<=.。