内容正文:
第2讲 数列的通项与求和
考点一 数列的递推与通项——构造转化为基本数列
1.数列的前n项和及其与通项的关系
(1)Sn=a1+a2+…+an;
(2)an=
2.由递推公式求数列通项的常用方法
(1)形如an+1=an+f(n),常用累加法,即利用an=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1)(n≥2,n∈N*)求解.
(2)形如an+1=an·f(n),常用累乘法,即利用an=a1···…·(n≥2,n∈N*)求解.
(3)形如an+1=ban+d(b≠1),常用构造等比数列法.
对an+1=ban+d变形得an+1+x=b(an+x),则{an+x}是公比为b的等比数列,利用它可求出an.
例 1 (1)[2022·四川成都模拟]已知数列{an}满足an+1-an=2n(n∈N*),a2=3,则an=__________;
an=2n-1
解析:由题设,a2-a1=2,a3-a2=22,a4-a3=23,…, an-an-1=2n-1且n≥2,所以an-a1=2+22+…+2n-1=2n-2,又a2=3,则a1=1,故an=2n-1,显然a1=1也满足an=2n-1.
(2)[2022·湖北荆州中学]已知数列{an}满足a1=1,且an+1=.则数列{an}的通项公式为an=________;
解析:因为an+1=,所以==+1,=1,所以数列是首项为1,公差为1 的等差数列,所以=n,an=.
(3)[2022·山西太原二模]已知数列{an}的首项为1,前n项和为Sn,且nSn+1=(n+2)Sn,则数列{an}的通项公式an=________.
n
解析:∵nSn+1=(n+2)Sn,∴=,
当n≥2时,Sn=×…××S1=×…××1=,
当n=1时,S1==1=a1成立,∴Sn=,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1==n,
当n=1时,a1=1满足上式,
∴an=n.
归纳总结
由数列的递推式求通项公式的常用方法
提醒 由Sn求an时,一定要注意分n=1和n≥2两种情况进行讨论,最后验证两者可否合为一个式子,若不能,则用分段形式来表示.
对点训练
1.[2022·四川省绵阳南山中学模拟]已知数列{an}满足a1=1,an+1=,(n∈N*),则an=__________.
an=
解析:因为an+1=,所以=4+,所以=4,
又=1,数列是以1为首项,4为公差的等差数列.所以=1+4(n-1)=4n-3,所以an=.
2.[2022·四川什邡中学模拟]数列{an}的前n项和Sn=3n2-2n+1,则
它的通项公式是________________.
an=
解析:当n=1时,a1=S1=3×12-2×1+1=2,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(3n2-2n+1)-=6n-5,
经检验当n=1时不符合,
所以an=.
3.[2022·齐齐哈尔市第一中学一模]数列{an}中,a1=1,当n≥2时,an=2nan-1,则数列{an}的通项公式为______________.
an=
解析:因为an=2nan-1,n≥2,
所以=2n, =2n-1,=2n-2,…,=22,
累乘得:···…·=2n·2n-1·2n-2·…·22, n≥2,n∈N*,
所以==,n≥2,n∈N*.
由于a1=1,所以an=,n≥2,n∈N*.
显然当n=1时,a1=1满足an=,
所以an=,n∈N*.
考点二 数列求和——依“项”办“事”
1.数列求和
(1)分组转化法: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,分别求和,然后再合并.
(2)错位相减法: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:即将数列的通项分成两个式子的代数差的形式,然后通过累加抵消中间若干项的方法,裂项相消法适用于形如(其中{an}是各项均不为零的等差数列,c为常数)的数列.
2.常见的拆项公式
(1)若{an}为各项都不为0的等差数列,公差为d(d≠0),则=;
(2)=;
(3)=.
角度1 分组转化法求和
例 2 [2022·陕西宝鸡三模]已知数列{an}中,a1=a2=1,且an+2=an+1+2an.记bn=an+1+an.
(1)求证:数列{bn}是等比数列;
(2)求数列的前n项和.
解析:(1)证明:∵====2,
且b1=a1+a2=2≠0,∴{bn}是以2为首项,2为公比的等比数列.
(2)由(1)知,bn=2n,则bn+2n=2n+2n,
令{bn+2n}的前n项和为Sn,
则Sn==2n+1-2+n2+n=2n+1+n2+n-2.
归纳总结
利用分组法求和的3个关键点
会“列方程” 会利