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第五章 数列
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[对应学生用书第36页]
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考点一 等差、等比数列的基本运算
[例1] 已知等比数列{an}中,a1=1,a6=16a2.
(1)求数列{an}的通项公式;
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(2)若数列{an}的前n项和为Sn,且Sm=255,求m的值.
[解] (1)因为在等比数列{an}中,a1=1,a6=16a2,
数列公比满足q4==16,所以q=±2.
当q=2时,an=1·2n-1=2n-1;
当q=-2时,an=1·(-2)n-1=(-2)n-1.
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解得m=8;
当q=-2时,Sm==255,无正整数解,不符合题意.所以m=8.
(2)当q=2时,Sm==2m-1=255,
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在等差数列和等比数列的通项公式an与前n项和公式Sn中,共涉及五个量:a1,an,n,d或q,Sn,其中a1和d或q为基本量,“知三求二”是指将已知条件转换成关于a1,d或q,an,Sn,n的方程组,利用方程的思想求出需要的量.当然在求解中若能运用等差(比)数列的性质会更好,这样可以化繁为简,减少运算量,同时还要注意整体代入思想方法的运用.
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1.设等差数列{an}的前n项和为Sn,a2+a3=8,S4=3a3+1,数列{bn}满足bn=λan(λ≠0).
(1)若λ=2,求数列{bn}的前n项和Tn;
(2)若b1,b3,bt(t>3,且t∈N*)成等比数列,求t.
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解 (1)设等差数列{an}的公差为d,
则有
整理得解得d=2,所以an=2n-1.
由bn=2an,可知b1=2a1=2,bn+1-bn=2an+1-2an=2d=4,
则数列{bn}是首项b1=2,公差为4的等差数列,
所以Tn=2n+×4=2n2.
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(2)由b1,b3,bt成等比数列,则有=b1bt,
因为bn=λan,所以(λa3)2=(λa1)·(λat).
因为λ≠0,所以整理得=a1at,
则有52=1·(2t-1),解得t=13.
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考点二 等差、等比数列的判定
[例2] 设关于x的一元二次方程anx2-an+1x+1=0(n=1,2,3,…)有两根α和β,且满足6α-2αβ+6β=3,a1=.
(1)试用an表示an+1;
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(2)求证:数列是等比数列.
[解] (1)由根与系数的关系,知
代入6α-2αβ+6β=3,得-=3,
化简得an+1=an+.
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(2)证明:因为an+1=an+,所以an+1-=.
又a1-=≠0,所以an-≠0,
所以数列是首项为,公比为的等比数列.
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判断和证明数列是等差(比)数列的方法
(1)定义法:对于n≥1的任意自然数,验证an+1-an为与正整数n无关的常数.
(2)中项公式法:
①若2an=an-1+an+1(n∈N+,n≥2),则{an}为等差数列.
②若=an-1an+1(n∈N+,n≥2且an≠0),则{an}为等比数列.
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(3)通项公式法:an=kn+b(k,b是常数)⇔{an}是等差数列;an=c·qn(c,q为非零常数)⇔{an}是等比数列.
(4)前n项和公式法:Sn=An2+Bn(A,B为常数,n∈N+)⇔{an}是等差数列;Sn=Aqn-A(A,q为常数且A≠0,q≠0,q≠1,n∈N+)⇔{an}是公比不为1的等比数列.
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2.记Sn为数列{an}的前n项和,已知an>0,a2=3a1,且数列{}是等差数列,证明:{an}是等差数列.
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证明 ∵数列{}是等差数列,
设公差为d,
则d=-=-=,
∴=+(n-1)=n(n∈N*),
∴Sn=a1n2(n∈N*),
∴当n≥2时,an=Sn-Sn-1=a1n2-a1(n-1)2=2a1n-a1,
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当n=1时,2a1×1-a1=a1,满足an=2a1n-a1,
∴{an}的通项公式为an=2a1n-a1(n∈N*),
∴an-an-1=(2a1n-a1)-[2a1(n-1)-a1]=2a1,
∴{an}是等差数列.
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考点三 等差、等比数列的性质及应用
[例3] (1)等差数列{an}的前16项和为640,前16项中偶数项和与奇数项和之比为11∶9,则公差d,的值分别是 ( )
A.8, B.9,
C.9, D.8,
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(2)在等差数列{an}中,3(a3+a5)+2(a7+a10+a13)=24,则该数列的前13项和为 ( )
A.13 B.26
C.52 D.156
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[解析] (1)设S奇=a1+a3+…+a15,S偶=a2+a4+…+a16