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大题考法精研(二)
——数列中的最值、范围及创新问题
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题型一 与数列有关的最值问题
题型二 数列与不等式相结合
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[例1] 已知等比数列{an}满足a1+a2=20,a2+a3=80.
(1)求{an}的通项公式;
题型一 与数列有关的最值问题
[关键点拨]
(2)因为bn=log2an=log24n=2n,
所以bn+1-bn=2,b1=2,
所以{bn}是首项为2,公差为2的等差数列,bn=2n.
[思维建模]
解决与数列有关的最值问题应注意的两点
(1)数列是定义在N*或其子集上的特殊函数,因此树立函数意识解决数列问题是关键.
(2)求解过程中注意项数n的取值范围
[针对训练]
(2)求f(n)=bn+bn+1+bn+2+…+b2n-1+b2n的最大值.
所以f(n)单调递减.
[例2] (2023·浙江镇海中学模拟)已知数列{an}的前n项和Sn满足4an-2Sn+n2-3n-4=0,n∈N*,数列{bn}满足b1=1,2nbn+1=anbn,n∈N*.
(1)求证:数列{an-n}为等比数列,并求数列{an}的通项公式;
题型二 数列与不等式相结合
[关键点拨]
[证明] (1)当n=1时,a1=3;
当n≥2时,4an-1-2Sn-1+(n-1)2-3(n-1)-4=0,n∈N*.
所以4(an-an-1)-2an+2n-4=0(n≥2),整理得an=2an-1-n+2(n≥2).
所以an-n=2[an-1-(n-1)].又a1-1=2≠0,故an-n≠0,
所以an-n=2n,an=2n+n.
[思维建模]
数列与不等式的综合问题是高考命题的一个方向,此类问题突破的关键在于求出数列的通项公式或前n项和,再利用数列或数列对应的函数解决最值、范围问题,通过放缩进行不等式的证明.
[针对训练]
2.已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=n-an.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设数列{bn}的前n项和为Tn,且2bn=(n-2)(an-1),若Tn≥λbn对于n∈N*恒成立,求λ的取值范围.
解:(1)∵Sn=n-an,∴Sn-1=(n-1)-an-1(n≥2),
两式作差得2an=an-1+1,∴2(an-1)=an-1-1.
当n=1时,λ≤1;当n=2时,λ∈R;
[例3] 在一个有穷数列的每相邻两项之间插入这两项的和,形成新的数列,我们把这样的操作称为该数列的一次“和扩充”.如数列1,2,第1次“和扩充”后得到数列1,3,2,第2次“和扩充”后得到数列1,4,3,5,2.设数列a,b,c经过第n次“和扩充”后所得数列的项数记为Pn,所有项的和记为Sn.
(1)若a=1,b=2,c=3,求P2,S2;
题型三 数列中的创新问题
[解] (1)数列1,2,3,经第1次“和扩充”后得到数列为1,3,2,5,3,经第2次“和扩充”后得到数列为1,4,3,5,2,7,5,8,3,所以P2=5+4=9,S2=1+4+3+5+2+7+5+8+3=38.
(2)数列经每1次“和扩充”后是在原数列的相邻两项中增加一项,
由数列经第n次“和扩充”后的项数为Pn,知数列经第n+1次“和扩充”后增加的项数为Pn-1,
所以Pn+1=Pn+(Pn-1)=2Pn-1.所以Pn+1-1=2Pn-2=2(Pn-1).由(1)得P1-1=4,所以{Pn-1}是首项为4,公比为2的等比数列.所以Pn-1=4·2n-1=2n+1,即Pn=2n+1+1.由Pn=2n+1+1≥2 023,即2n+1≥2 022,得n≥10.所以满足Pn≥2 023的n的最小值为10,故n0=10,所以
a,a+b,b,b+c,c,且S1=2a+3b+2c,数列a,b,c经第2次“和扩充”后得到数列a,2a+b,a+b,a+2b,b,2b+c,b+c,b+
2c,c,且S2=5a+9b+5c,数列a,b,c经过第3次“和扩充”后得到数列a,3a+b,2a+b,3a+2b,a+b,2a+3b,a+2b,a+3b,b,3b+c,2b+c,3b+2c,b+c,2b+3c,b+2c,b+3c,c,且S3=14a+27b+14c,
[思维建模]
数列新定义问题的解读与对策
(1)通过给出一个新的数列的定义,或约定一种新的运算,或给出几个新模型来创设新问题的情境,要求在阅读理解的基础上,依据题目提供的信息,联系所学的知识和方法,实现信息的迁移,达到灵活解题的目的.
(2)遇到新定义问题,应耐心读题,分析新定义的特点,弄清新定义的性质,按新定义的要求,“照章办事”,逐条分析、运算、验证,使问题得以解决.
已知数列{an}中,a1=9,点(an,an+1)在函数f(x)=