内容正文:
2024版·数学(新高考)
01篇 强化7 大专题
特色专题(四) 简单的递推数列
专题二 数列
【编者按】 数列的递推关系是高考重点考查内容,作为两类特殊数列——等差数列、等比数列,可直接根据它们的通项公式求解,但也有一些数列要通过构造转化为等差数列或等比数列,再利用公式求解,体现化归思想在数列中的应用.
题型一 利用an与Sn的关系
【例1】已知{an}为等差数列,bn= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an-6,n为奇数,,2an,n为偶数,)) 记Sn,Tn分别为数列{an},{bn}的前n项和,S4=32,T3=16.
(1)求{an}的通项公式;
(2)证明:当n>5时,Tn>Sn.
解:(1)设等差数列{an}的公差为d,
而bn= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an-6,n=2k-1,,2an,n=2k,)) k∈N*,
则b1=a1-6,b2=2a2=2a1+2d,b3=a3-6=a1+2d-6,
于是 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(S4=4a1+6d=32,,T3=4a1+4d-12=16,)) 解得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=5,,d=2,))
故an=a1+(n-1)d=2n+3,
所以数列{an}的通项公式是an=2n+3.
(2)法一 由(1)知,Sn= eq \f(n(5+2n+3),2) =n2+4n,bn= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2n-3,n=2k-1,,4n+6,n=2k,)) k∈N*,
当n为偶数时,bn-1+bn=2(n-1)-3+4n+6=6n+1,
Tn= eq \f(13+(6n+1),2) · eq \f(n,2) = eq \f(3,2) n2+ eq \f(7,2) n,
当n>5时,Tn-Sn= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)n2+\f(7,2)n)) - eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n2+4n)) = eq \f(1,2) n(n-1)>0,因此Tn>Sn;
当n为奇数时,Tn=Tn+1-bn+1= eq \f(3,2) (n+1)2+ eq \f(7,2) (n+1)- eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(4(n+1)+6)) = eq \f(3,2) n2+ eq \f(5,2) n-5,当n>5时,Tn-Sn= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)n2+\f(5,2)n-5)) -(n2+4n)= eq \f(1,2) (n+2)(n-5)>0,因此Tn>Sn.
综上,当n>5时,Tn>Sn.
法二 由(1)知,Sn= eq \f(n(5+2n+3),2) =n2+4n,bn= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2n-3,n=2k-1,,4n+6,n=2k,)) k∈N*,
当n为偶数时,Tn=(b1+b3+…+bn-1)+(b2+b4+…+bn)= eq \f(-1+2(n-1)-3,2) · eq \f(n,2) + eq \f(14+4n+6,2) · eq \f(n,2) = eq \f(3,2) n2+ eq \f(7,2) n,
当n>5时,Tn-Sn= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)n2+\f(7,2)n)) - eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n2+4n)) = eq \f(1,2) n(n-1)>0,因此Tn>Sn;
当n为奇数时,若n≥3,则Tn=(b1+b3+…+bn)+(b2+b4+…+bn-1)= eq \f(-1+2n-3,2) · eq \f(n+1,2) + eq \f(14+4(n-1)+6,2) · eq \f(n-1,2) = eq \f(3,2) n2+ eq \f(5,2) n-5,显然T1=b1=-1满足上式,因此当n奇数时,Tn= eq \f(3,2) n2+ eq \f(5,2) n-5,
当n>5时,Tn-Sn= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)n2+\f(5,2)n-5)) -(n2+4n)= eq \f(1,2) (n+2)(n-5)>0,因此Tn>Sn.
综上,当n>5时,Tn>Sn.
在处理Sn,an的式子时,一般情况下,如果要证明f(an)为等差(等比)数列,就消去Sn,如果要证明f(Sn)为等差(等比)数列,就消去an;但有些题目要求求{an}的通项公式,表面上看应该消去Sn,但这会导致解题陷入死胡同,这时需要反