内容正文:
专题11 数列
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考纲解析
· 理解数列的概念
· 掌握数列的递推公式
· 了解等差数列的概念、性质及应用
· 理解等差数列前n项和公式
· 了解等比数列的概念、性质及应用
考点预测
· 数列的递推公式
· 等差数列的性质、前n项和及应用
· 等比数列的性质、前n项和及应用
· 等差数列与等比数列的综合应用
· 理解等比数列前n项和公式
要点自测
(一)数列的概念
数列的定义
按照 排列的一列数称为数列,数列中的每一个数叫做这个数列的 .数列可以看成一类特殊的函数,其定义域为 ,图象是 .
分类
项数有限和无限分
项数有限的数列叫作 ,项数无限的数列叫作 .
单调性
通项公式
一般地,如果数列的第项与序号之间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式叫作这个数列的 .
一般形式
,简记为,其中称为数列的 ,称为第2项,,称为第项.
(二)等差数列
等差数列的定义
如果一个数列从第2项开始,每一项与它前一项的差都等于同一个常数,那么,这个数列叫做 .这个常数叫做等差数列的 ,一般用字母 表示.由定义知,若数列为等差数列,为公差,则,即
通项公式
性质
①若是等差数列,则
②在等差数列中,若时,则
③若是等差数列,当时,
④等差中项 由三个数组成的等差数列,这时数 叫做数 和 的等差中项,用等式表示为
⑤成 数列。
前n项和
= =
(三)等比数列
等比数列的定义
如果一个数列的首项 ,且从第2项开始,每一项与它前一项的比都等于同一常数,那么这个数列叫做 .这个常数叫做这个等比数列的 ,一般用字母 来表示.由定义知,若为等比数列,q为公比,则与q均不为零,且有,即
通项公式
性质
①若是等比数列,则
②在等比数列中,若时,则
③若是等比数列,当时,
④等比中项 如果在与中间插入一个数,使,,成等比数列,那么称这个数为与的等比中项. 即(,同号)
⑤成 数列。
前n项和
(四)等差数列与等比数列的应用
等差数列
等比数列
定义式
通项公式
性
质
若m+n=p+q
m+n=2p
前n项和公式
考点突破
考点1 数列的概念
【例1】下列说法中,正确的是( )
A.数列可表示为集合
B.数列,,,与数列是相同的数列
C.数列的第项为
D.数列,可记为
【答案】C
【解析】利用数列定义即可逐个选项判断.
【详解】由数列定义知A错;B中排列次序不同,错误;
C中第项为,正确;D中,错误.
故选:C
【突破训练】下列说法正确的是( )
A.数列与数列是相同的数列
B.数列0,2,4,6,8,…,可记为,
C.数列的第项为
D.数列既是递增数列又是无穷数列
考点2 数列的通项公式
【例2】数列的通项公式可能是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由具体数列判断通项公式问题,最简单的方法即是赋值代入检验判断即可.
【详解】对于选项A,当时,,故A项错误;
对于B选项,当时,,故B项错误;
对于C选项,当时,,故C项错误;
对于D项,因数列可以写成 ,故其通项公式可以写成,故D项正确.
故选:D.
【突破训练】数列的通项公式可能是( )
A. B.
C. D.
考点3 递推公式
【例3】已知数列中,,,则的值为( )
A.5 B.6
C.7 D.8
【答案】D
【解析】根据递推公式代入即得
【详解】因为,,
所以,
故选: D
【突破训练】数列,,,,…的递推公式可以是( )
A. B.
C. D.
考点4 等差数列的概念
【例4】数列满足,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】分析可知,数列是公差为的等差数列,即可求得的值.
【详解】因为数列满足,,
所以,数列是公差为的等差数列,故.
故选:C.
【突破训练】已知等差数列中,,,则公差等于( )
A. B. C.2 D.3
考点5 等差中项
【例5】在等差数列中,,则( )
A.5 B.6 C.8 D.9
【答案】A
【解析】直接利用等差数列的性质求解即可.
【详解】由是等差数列,则是和的等差中项,
所以,
则,.
故选:A
【突破训练】已知,,则、的等差中项为( )
A. B. C. D.
考点6 等差数列前n项和
【例6】若是等差数列的前n项和,有,,则( ).
A.230 B.420 C.450 D.540
【答案】B
【分析】由等差数列求和公式直接计算可得.
【详解】由等差数列的求和公式得:.
故选:B.
【突破训练】在等差数列中,前n项和为,已知,则( )
A.5 B.11 C.8 D.9
考点7 等比数列的概念
【例8】下列各组数成等比数列的是( )
①,,, ②,,, ③,,, ④,,,
A.①② B.①②③ C.①②④ D.①②③④
【答案】C
【分析】①首项为1,公比为,是等比数列; ②首项为,公比为,是等比数列;③当时,不是等比数列;④首项为,公比为,是等比数列,所以①②④成等比数列,故选:C.
【突破训练】在等比数列中,如果,那么( )
A.40 B.36 C.54 D.128
考点8 等比中项
【例8】在等比数列中,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据等比中项的性质计算可得.
【详解】由,∴.
故选:D
【突破训练】在正项等比数列中,,则______.
考点9 等比数列前n项和
【例9】等比数列的公比,前n项和为,,,则 .
【答案】31
【分析】根据等比数列通项公式基本量计算出公比,进而利用等比数列求和公式计算即可.
【详解】由题意得,解得或,
因为,所以,故.
故答案为:31
【突破训练】已知正项等比数列首项为1,且成等差数列,则前6项和为( )
A.31 B. C. D.63
模拟演练
一、选择题
1.数列,,,,的一个通项公式为( )
A. B. C. D.
2.已知等差数列中,首项,公差.若,则( )
A.9 B.10 C.11 D.12
3.在等比数列中, , ,则的值为( )
A. B.0 C. D.1
4.已知等差数列的前5项和,且,则公差( )
A. B. C. D.
5.等差数列中,是前项和,已知,,则( )
A.15 B.30 C.45 D.60
6.是数列,…的( )
A.第6项 B.第7项 C.第8项 D.第9项
7.在等差数列中,,则此数列的前8项和是( )
A.30 B.40 C.50 D.60
8.在等比数列中,若,则公比等于( )
A.1 B.2 C.3 D.4
9.若等比数列的各项都是正数,且,则( )
A.4 B.8 C.16 D.32
10.已知等差数列的前n项和为,且,则等于( )
A.10 B.20 C.30 D.40
11.在等比数列中,已知 ,,则第5项至第10项的和为( ).
A.63 B.992
C.1023 D.1008
12.已知等差数列的前项和为,满足,,则等于( )
A.10 B.11 C.12 D.13
二、填空题
13.数列的第10项 .
14.已知等比数列,,是方程的两实根,则等于 .
15.设是等差数列,且.则的公差为 .
16.若两个等差数列,,,和,,,,且,则 .
17.已知等差数列前n项和为,,则 .
18.一个等比数列的第3项和第4项分别是12和18,则它的第2项是 .
19.已知数列满足下列条件:①是无穷数列;②是递减数列;③每一项都是正数.写出一个符合条件的数列的通项公式:= .
20.现有一张正方形纸片,沿只过其一个顶点的一条直线将其剪开,得到2张纸片,再从中任选一张,沿只过其一个顶点的一条直线剪开,得到3张纸片,…,以此类推,每次从纸片中任选一张,沿只过其一个顶点的一条直线剪开,若经过8次剪纸后,得到的所有多边形纸片的边数总和为 .
三、解答题
21.等比数列的公比为,且成等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)若,求数列的前项和.
22.设等差数列,且满足
(1)求;
(2)若是公差为18的等差数列,求通项公式.
23.已知在等差数列中,,.
(1)求的通项公式;
(2)求数列的前项和.
24.已知等比数列中,,,,成等差数列.
(1)求的通项公式;
(2)令,求数列的前n项和.
25.数列中,已知,且.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,求数列的前n项和.
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· 理解数列的概念
· 掌握数列的递推公式
· 了解等差数列的概念、性质及应用
· 理解等差数列前n项和公式
· 了解等比数列的概念、性质及应用
考点预测
· 数列的递推公式
· 等差数列的性质、前n项和及应用
· 等比数列的性质、前n项和及应用
· 等差数列与等比数列的综合应用
· 理解等比数列前n项和公式
要点自测
(一)数列的概念
数列的定义
按照一定顺序排列的一列数称为数列,数列中的每一个数叫做这个数列的项.数列可以看成一类特殊的函数,其定义域为或,图象是散点图
分类
项数有限和无限分
项数有限的数列叫作有穷数列,项数无限的数列叫作无穷数列
单调性
通项公式
一般地,如果数列的第项与序号之间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式叫作这个数列的通项公式.
一般形式
,简记为,其中称为数列的第1项或首项,称为第2项,,称为第项.
(二)等差数列
等差数列的定义
如果一个数列从第2项开始,每一项与它前一项的差都等于同一个常数,那么,这个数列叫做 等差数列 .这个常数叫做等差数列的 公差 ,一般用字母 表示.由定义知,若数列为等差数列,为公差,则,即
通项公式
性质
①若是等差数列,则
②在等差数列中,若时,则
③若是等差数列,当时,
④等差中项 由三个数组成的等差数列,这时数 A 叫做数 a 和 b的等差中项,用等式表示为
⑤成 等差 数列。
前n项和
= = na1+d
(三)等比数列
等比数列的定义
如果一个数列的首项 不等于0 ,且从第2项开始,每一项与它前一项的比都等于同一常数,那么这个数列叫做 等比数列 .这个常数叫做这个等比数列的 公比 ,一般用字母 q 来表示.由定义知,若为等比数列,q为公比,则与q均不为零,且有,即
通项公式
性质
①若是等比数列,则
②在等比数列中,若时,则
③若是等比数列,当时,
④等比中项 如果在与中间插入一个数,使,,成等比数列,那么称这个数为与的等比中项. 即(,同号)
⑤成 等比 数列。
前n项和
Sn=或Sn=
(四)等差数列与等比数列的应用
等差数列
等比数列
定义式
通项公式
性
质
若m+n=p+q
m+n=2p
等差数列
等比数列
前n项和公式
= = na1+d
Sn=或Sn=
考点突破
考点1 数列的概念
【例1】下列说法中,正确的是( )
A.数列可表示为集合
B.数列,,,与数列是相同的数列
C.数列的第项为
D.数列,可记为
【答案】C
【解析】利用数列定义即可逐个选项判断.
【详解】由数列定义知A错;B中排列次序不同,错误;
C中第项为,正确;D中,错误.
故选:C
【突破训练】下列说法正确的是( )
A.数列与数列是相同的数列
B.数列0,2,4,6,8,…,可记为,
C.数列的第项为
D.数列既是递增数列又是无穷数列
【答案】C
【分析】对于A利用数列的概念判断;对于B通过的值判断;对于C计算出第项即可判断;对于D通过数列有穷和无穷概念进行判断.
【详解】对于A:数列是有顺序的一列数,故A错误;
对于B:当时,,不符合,故B错误;
对于C:数列的第项为,故C正确;
对于D:数列的最后一项为,是有穷数列,故D错误;
故选:C.
考点2 数列的通项公式
【例2】数列的通项公式可能是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由具体数列判断通项公式问题,最简单的方法即是赋值代入检验判断即可.
【详解】对于选项A,当时,,故A项错误;
对于B选项,当时,,故B项错误;
对于C选项,当时,,故C项错误;
对于D项,因数列可以写成 ,故其通项公式可以写成,故D项正确.
故选:D.
【突破训练】数列的通项公式可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】结合选项中,数列的通项公式,逐项验证,即可求解.
【详解】对于A中,由,可得,符合题意,所以A正确;
对于B中,由,可得,不符合题意,所以B错误;
对于C中,由,可得,不符合题意,所以C错误;
对于D中,由,可得,不符合题意,所以D错误.
故选:A.
考点3 递推公式
【例3】已知数列中,,,则的值为( )
A.5 B.6
C.7 D.8
【答案】D
【解析】根据递推公式代入即得
【详解】因为,,
所以,
故选: D
【突破训练】数列,,,,…的递推公式可以是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】观察数列,数列从第二项起,可知每一项是前一项的,由此可以得到递推公式,得出结果.
【详解】数列从第2项起,后一项是前一项的,故递推公式为.
故选:C.
考点4 等差数列的概念
【例4】数列满足,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】分析可知,数列是公差为的等差数列,即可求得的值.
【详解】因为数列满足,,
所以,数列是公差为的等差数列,故.
故选:C.
【突破训练】已知等差数列中,,,则公差等于( )
A. B. C.2 D.3
【答案】D
【分析】利用等差数列的通项公式即可得出.
【详解】等差数列中,,,于是,所以.
故选:D
考点5 等差中项
【例5】在等差数列中,,则( )
A.5 B.6 C.8 D.9
【答案】A
【解析】直接利用等差数列的性质求解即可.
【详解】由是等差数列,则是和的等差中项,
所以,
则,.
故选:A
【突破训练】已知,,则、的等差中项为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用等差中项的定义可求得结果.
【详解】、的等差中项为.
故选:B.
考点6 等差数列前n项和
【例6】若是等差数列的前n项和,有,,则( ).
A.230 B.420 C.450 D.540
【答案】B
【分析】由等差数列求和公式直接计算可得.
【详解】由等差数列的求和公式得:.
故选:B.
【突破训练】在等差数列中,前n项和为,已知,则( )
A.5 B.11 C.8 D.9
【答案】D
【分析】根据等差数列的定义求得公差,结合即可求解.
【详解】因为,所以,等差数列的公差,
所以,
所以.
故选:D
考点7 等比数列的概念
【例8】下列各组数成等比数列的是( )
①,,, ②,,, ③,,, ④,,,
A.①② B.①②③ C.①②④ D.①②③④
【答案】C
【分析】①首项为1,公比为,是等比数列; ②首项为,公比为,是等比数列;③当时,不是等比数列;④首项为,公比为,是等比数列,所以①②④成等比数列,故选:C.
【突破训练】在等比数列中,如果,那么( )
A.40 B.36 C.54 D.128
【答案】D
【解析】设公比为,由,,所以,所以,故选:D.
考点8 等比中项
【例8】在等比数列中,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据等比中项的性质计算可得.
【详解】由,∴.
故选:D
【突破训练】在正项等比数列中,,则______.
【答案】2
【解析】在正项等比数列中,,所以,所以,,
.故答案为:2.
考点9 等比数列前n项和
【例9】等比数列的公比,前n项和为,,,则 .
【答案】31
【分析】根据等比数列通项公式基本量计算出公比,进而利用等比数列求和公式计算即可.
【详解】由题意得,解得或,
因为,所以,故.
故答案为:31
【突破训练】已知正项等比数列首项为1,且成等差数列,则前6项和为( )
A.31 B. C. D.63
【答案】C
【解析】∵成等差数列,∴,∴,即,解得 或 ,又∵,∴,∴,故选:C
模拟演练
一、选择题
1.数列,,,,的一个通项公式为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用观察法即可得解.
【详解】观察数列,,,,
可知其分母为,其分子是交替出现,故分子可为,
所以该数列的一个通项公式为.
故选:A.
2.已知等差数列中,首项,公差.若,则( )
A.9 B.10 C.11 D.12
【答案】C
【分析】根据题意先求出通项公式,进而求解.
【详解】已知等差数列中,首项,公差,
则,
令,
所以,
故选:C
3.在等比数列中, , ,则的值为( )
A. B.0 C. D.1
【答案】C
【分析】利用等比数列的通项公式求解.
【详解】∵为等比数列,
∴公比,
∴,
∴,
故选:C .
4.已知等差数列的前5项和,且,则公差( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据等差数列的性质即可求解.
【详解】由可得,
,
故,
所以,解得.
故选:C
5.等差数列中,是前项和,已知,,则( )
A.15 B.30 C.45 D.60
【答案】A
【分析】根据等差数列下标和性质,由可得,再利用可求解.
【详解】由题可得
,
所以.
所以.
故选:A
6.是数列,…的( )
A.第6项 B.第7项 C.第8项 D.第9项
【答案】C
【分析】根据观察法得到数列的通项,即可求解.
【详解】经观察可知,数列可化为,
数列通项为,
故是第8项.
故选:C.
7.在等差数列中,,则此数列的前8项和是( )
A.30 B.40 C.50 D.60
【答案】B
【分析】根据等差中项可得,再根据,即可求解.
【详解】因为在等差数列中,,
所以,
所以.
故选:B.
8.在等比数列中,若,则公比等于( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【分析】由等比数列前项和公式即可得结果.
【详解】解:由题知等比数列中,,
可知,
即有.
故选:.
9.若等比数列的各项都是正数,且,则( )
A.4 B.8 C.16 D.32
【答案】A
【分析】由等比数列的等比中项公式即可求解.
【详解】解:由等比中项公式可得,
.
因为等比数列的各项都是正数,
所以.
故选:A
10.已知等差数列的前n项和为,且,则等于( )
A.10 B.20 C.30 D.40
【答案】A
【分析】根据等差数列的性质结合等差数列的前n项和公式即可求值
【详解】已知为等差数列,
则有,得,
所以.
故选:A.
11.在等比数列中,已知 ,,则第5项至第10项的和为( ).
A.63 B.992
C.1023 D.1008
【答案】D
【分析】利用第5项至第10项的和为可求.
【详解】已知等比数列中,已知 ,,
由等比数列前n项和公式知,,;
第5项至第10项的和;
故选:D.
12.已知等差数列的前项和为,满足,,则等于( )
A.10 B.11 C.12 D.13
【答案】D
【分析】根据等差数列的通项公式和求和公式以及等差数列的性质进行计算.
【详解】因为数列为等差数列,
,
所以:.
所以:.
故选:D
二、填空题
13.数列的第10项 .
【答案】65
【分析】利用观察法以及等差数列知识解答即可.
【详解】因为数列
所有此数列是以首项为2,公差为7的等差数列,
所以,
故答案为:65.
14.已知等比数列,,是方程的两实根,则等于 .
【答案】4
【分析】根据题意结合等比数列下标和性质可得,且,,再分析的符号即可得结果.
【详解】∵等比数列,,是方程的两实根,则,
∴,且,,
又∵,
∴.
故答案为:4.
15.设是等差数列,且.则的公差为 .
【答案】2
【分析】利用等差数列通项公式可求公差
【详解】设公差为,则,,则;
故答案为:.
16.若两个等差数列,,,和,,,,且,则 .
【答案】
【分析】根据等差数列的性质即可求解.
【详解】因为,,,成等差数列,则,即.
因为,,,,成等差数列,,即.
所以.
故答案为:.
17.已知等差数列前n项和为,,则 .
【答案】20
【分析】根据等差数列的性质,推得也成等差数列,再结合已知数据,即可求解.
【详解】等差数列前n项和为,则也成等差数列,
则,由,有,解得.
又,即,解得.
故答案为:20
18.一个等比数列的第3项和第4项分别是12和18,则它的第2项是 .
【答案】8
【分析】根据等比数列的下标和性质求解即可.
【详解】因为等比数列中,.
所以,即,
故答案为:8.
19.已知数列满足下列条件:①是无穷数列;②是递减数列;③每一项都是正数.写出一个符合条件的数列的通项公式:= .
【答案】(答案不唯一)
【分析】先寻找满足条件②的常见数列,再验证是否满足条件①③.
【详解】符合条件的数列有:,,,….
故答案为:(答案不唯一).
20.现有一张正方形纸片,沿只过其一个顶点的一条直线将其剪开,得到2张纸片,再从中任选一张,沿只过其一个顶点的一条直线剪开,得到3张纸片,…,以此类推,每次从纸片中任选一张,沿只过其一个顶点的一条直线剪开,若经过8次剪纸后,得到的所有多边形纸片的边数总和为 .
【答案】
【分析】根据题意,可得所有多边形纸片的边数总和是公差为3的等差数列,进而利用等差数列的通项公式算出结果.
【详解】设没剪之前正方形的边数为,即,沿只过其一个顶点的一条直线将其剪开,
得到一个三角形和一个四边形,无论是选择三角形四边形,剪一次后边数均增加3,
即可得所有多边形纸片的边数总和是公差为3的等差数列,
故经过8次剪纸后,得到的所有多边形纸片的边数总和为:.
故答案为:28
三、解答题
21.等比数列的公比为,且成等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)若,求数列的前项和.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由等差中项的性质和等比数列的通项公式求解即可.
(2)先求出,再判断其是等差数列,由等差数列的前项和公式求解.
【详解】(1)由题意成等差数列,所以,又因为为等比数列,且公比
所以,解得,
所以数列的通项公式为.
(2)由(1)可知,所以,所以且,
所以数列是以为首项,为公差的等差数列,所以.
22.设等差数列,且满足
(1)求;
(2)若是公差为18的等差数列,求通项公式.
【答案】(1)3,
(2)
【详解】(1)直接利用等差数列的性质即可求解;
(2)利用等差数列基本量代换,即可求解.
(1)因为等差数列,所以.
因为,所以,所以.
(2)设等差数列的公差为d,由题意可得
即,解得,所以
23.已知在等差数列中,,.
(1)求的通项公式;
(2)求数列的前项和.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据等差数列性质和通项公式可求得公差,代入通项公式即可求得;
(2)采用裂项相消法可求得.
【详解】(1)设等差数列的公差为,
,,,
.
(2)由(1)得:,
.
24.已知等比数列中,,,,成等差数列.
(1)求的通项公式;
(2)令,求数列的前n项和.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据基本量法求解即可;
(2)由(1)得,再根据等差数列的求和公式求解即可.
【详解】(1)设等比数列的公比为q,
因为,,成等差数列,所以,
又,所以,解得或(舍),
所以的通项公式为.
(2)由(1)得,
,
所以为等差数列,所以.
所以的前n项和.
25.数列中,已知,且.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,求数列的前n项和.
【答案】(1)
(2).
【分析】(1)根据等差数列的定义判断是等差数列,再求它的通项公式.
(2)利用等差和等比数列的前项求和公式易得答案.
【详解】(1),∴数列是以2为公差的等差数列,
由得,
.
(2)设数列和的前n项和分别为和,则
,
,
故.
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