内容正文:
重难突破6 数列中的奇、偶项问题
1.数列中的奇、偶项问题的常见题型
(1)数列中连续两项和或积的问题(an+an+1=f(n)或an·an+1=f(n));
(2)含有(-1)n的类型;
(3)含有{a2n},{a2n-1}的类型;
(4)已知条件明确奇偶项问题.
2.对于通项公式分奇、偶项有不同表达式的数列{an}求Sn时,我们可以分别求出奇数项的和与偶数项的和,也可以把a2k-1+a2k看作一项,求出S2k,再求S2k-1=S2k-a2k.
类型一 已知条件明确的奇偶项问题
(2023·新高考Ⅱ卷)已知{an}为等差数列,bn=记Sn,Tn分别为数列{an},{bn}的前n项和,若S4=32,T3=16.
(1)求{an}的通项公式;
(2)证明:当n>5时,Tn>Sn.
解析:(1)设等差数列{an}的公差为d,而bn=k∈N*,
则b1=a1-6,b2=2a2=2a1+2d,b3=a3-6=a1+2d-6,
于是解得a1=5,d=2,an=a1+(n-1)d=2n+3,
所以数列{an}的通项公式是an=2n+3.
(2)证明:法一:由(1)知,Sn==n2+4n,bn=k∈N*,
当n为偶数时,bn-1+bn=2(n-1)-3+4n+6=6n+1,
Tn=·=n2+n,
当n>5时,Tn-Sn=-(n2+4n)=n(n-1)>0,因此Tn>Sn;
当n为奇数时,Tn=Tn+1-bn+1=(n+1)2+(n+1)-[4(n+1)+6]=n2+n-5,
当n>5时,Tn-Sn=-(n2+4n)=(n+2)(n-5)>0,因此Tn>Sn,
所以当n>5时,Tn>Sn.
法二:由(1)知,Sn==n2+4n,bn=k∈N*,
当n为偶数时,Tn=(b1+b3+…+bn-1)+(b2+b4+…+bn)=·+·=n2+n,
当n>5时,Tn-Sn=-(n2+4n)=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)=·+·=n2+n-5,显然T1=b1=-1满足上式,
因此当n为奇数时,Tn=n2+n-5,
当n>5时,Tn-Sn=-(n2+4n)=(n+2)(n-5)>0,因此Tn>Sn,
所以当n>5时,Tn>Sn.
感悟提升
1.当n为偶数时,Sn=a1+a2+a3+…+an-1+an,其中奇数项、偶数项各为项,可直接利用分组求和Sn=(a1+a3+…+an-3+an-1)+(a2+a4+…+an-2+an).
2.当n为奇数时,Sn=a1+a2+a3+…+an-1+an⇒Sn=Sn-1+an,其中Sn-1可利用上述结论代入,然后再快速求解Sn=Sn-1+an.
针对练1.(2023·广东二模)已知等差数列{an}的公差d>0,且满足a1=1,a1,a2,a4成等比数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若数列{bn}满足bn=求数列{bn}的前2n项的和T2n.
解析:(1)因为a1,a2,a4成等比数列,所以a=a1a4,即(1+d)2=1×(1+3d),解得d=0或d=1.
因为d>0,所以d=1,所以an=1+1×(n-1)=n.
(2)由(1)得bn=所以bn=
所以T2n=b1+b2+b3+…+b2n-1+b2n=(b1+b3+…+b2n-1)+(b2+b4+…+b2n)
=(21+23+…+22n-1)+
=+=--,
所以数列{bn}的前2n项的和T2n=--.
类型二 数列中连续两项和或积的问题(an+an+1=f(n)或an·an+1=f(n))
已知数列{an}满足a1=1,an+1+an=4n.
(1)求数列{an}的前100项和S100;
(2)求数列{an}的通项公式.
解析:(1)因为a1=1,an+1+an=4n,所以S100=(a1+a2)+(a3+a4)+…+(a99+a100)
=4×1+4×3+…+4×99=4×(1+3+5+…+99)=4×=10 000.
(2)由题意,an+1+an=4n①,
an+2+an+1=4(n+1)②,
由②-①得an+2-an=4,
由a1=1,a1+a2=4,所以a2=3.
当n为奇数时,an=a1+(-1)×4=2n-1,
当n为偶数时,an=a2+(-1)×4=2n-1.
综上所述,an=2n-1.
学生用书↓第43页
感悟提升
解决an+an+1+…+an+t=An+B问题的方法
由两式相减得an+t-an-1=A(n≥2),这就得到“隔项成等差”数列{an}.特别地,当A=0时,数列{an}为周期数列.
针对练2.(2023·广东深圳二模)已知数列{an}满足a1=3,anan+1=9×22n-1,n∈N*.
(1)求数列{an}的通项公式;