内容正文:
第2讲 数列求和及其综合应用
★[高考定位] 数列在解答题中的考查多以数列的相关项以及关系式,或数列的前n项和与第n项的关系入手,结合数列的递推关系式与等差数列或等比数列的定义展开,求解数列的通项公式、前n项和等.
考点一 利用递推关系求通项
[知识整合]
在数列{an}中,an与Sn的关系:
an=
[例1] (1)设数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2an-1(n∈N*),则a6=( )
A.12 B.13 C.16 D.32
[解析] D [知Sn求an,作差求出an的递推式,然后求出数列{an}的通项公式,代入n=6即可求出结果.
当n=1时,a1=S1=2a1-1,可得a1=1;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2(an-an-1),即an=2an-1;
∴数列{an}是首项为1,公比为2的等比数列,其通项公式为an=2n-1,a6=32.故选:D.]
(2)(2021·衡水调研)已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足2Sn+an=3,则=( )
A.364 B.543 C.728 D.1022
解析:A [∵2Sn+an=2Sn+(Sn-Sn-1)=3,
∴Sn-=(n≥2),而当n=1时,2a1+a1=3,即a1=1,则S1-=-,
∴数列是以-为首项,为公比的等比数列,
∴Sn=-·n-1,即有S6=-,而a6=3-2S6=,
∴==×(729-1)=364,
故选:A.]
[点睛] 通过an,Sn的递推关系构造数列,并确定其为等比数列,进而求S6、a6.
已知数列的递推关系求通项公式的典型方法
(1)当出现an=an-1+m时,构造等差数列;
(2)当出现an=xan-1+y时,构造等比数列;
(3)当出现an=an-1+f(n)时,用累加法求解;
(4)当出现=f(n)时,用累乘法求解.
[跟踪训练]
1.若数列{an}满足(n-1)an=(n+1)an-1,n≥2,n∈N*,且a1=1,则a5=______.
解析:由(n-1)an=(n+1)an-1可得=,
两边同除n可得=,
故数列为常数列,
所以==,
所以=,解得a5=15.
答案:15
2.(2021·温州质检)已知数列{an}满足3an-2an-1=an+1(n≥2,n∈N*),且a1=0,a6=2021,则a2=( )
A. B.
C. D.
解析:A [由3an-2an-1=an+1(n≥2,n∈N*)可得2(an-an-1)=an+1-an,
若an-an-1=0,则a6=a5=…=a1,与题中条件矛盾,故an-an-1≠0,
所以=2,即数列{an+1-an}是以a2-a1为首项,2为公比的等比数列,
所以an+1-an=a2·2n-1,
所以a6-a1=a2-a1+a3-a2+a4-a3+a5-a4+a6-a5=a2·20+a2·21+a2·22+a2·23+a2·24=31a2=2021,
所以a2=,
故选:A.]
考点二 数列求和
[知识整合]
数列求和最常用的四种方法
(1)公式法
适合求等差数列或等比数列的前n项和,对于等比数列,利用公式法求和时,一定要注意q是否取1.
(2)错位相减法
这是推导等比数列的前n项和公式时所用的方法,主要用于求数列{an·bn}的前n项和,其中{an},{bn}分别是等差数列和等比数列.
(3)裂项相消法
把数列和式中的各项分别裂开后,消去一部分从而计算和的方法,适用于求数列的前n项和.若{an}为等差数列,d为公差,则=.
(4)分组求和法
一个数列既不是等差数列,也不是等比数列,若将这个数列适当拆开,重新组合,就会变成几个可以求和的部分(即能分别求和),然后再合并
[角度1] 分组求和法
[例2] (2021·郑州二模)已知{an}是等差数列,{bn}是等比数列,且{bn}的前n项和为Sn,2a1=b1=2,a5=5(a4-a3),________.在①b5=4(b4-b3),②bn+1=Sn+2这两个条件中任选其中一个,补充在上面的横线上,并完成下面问题的解答.
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
(2)求数列{an-bn}的前n项和Tn.
解析:等差数列{an}的公差为d,等比数列{bn}的公比为q,
选①b5=4(b4-b3),
(1)由2a1=b1=2,a5=5(a4-a3),b5=4(b4-b3),
可得1+4d=5d,2q4=4(2q3-2q2),
解得d=1,q=2,
则an=1+n-1=n,bn=2·2n-1=2n;
(2)an-bn=n-2n,
则Tn=(1+2+3+…+n)-(2+4+8+…+2n)
=n(n+1)-=(n2+n)-2n+1+2.
选②bn+1=Sn+2,
(1)由2a1=2,a5=5(