内容正文:
第一讲 数 列
[小题专攻·自主完成]
考情研析 等差、等比数列的基本量的计算是高考的热点,在每年高考中都有体现,如:2024年新课标 Ⅱ 卷T12,2023年新课标 Ⅱ 卷T8,2024年全国甲卷(理)T4,2024年全国甲卷(文)T5等,解题时注意运用等差、等比数列的性质和整体思想、方程思想,能简化运算.
考点一 等差(比)数列的基本运算
1.(2024·全国甲卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和,已知S9=1,则a3+a7=( )
A. B.
C. D.
B 解析:方法一 设等差数列{an}的公差为d,由S9=9a1+d=9(a1+4d)=1,得a1+4d=,则a3+a7=a1+2d+a1+6d=2a1+8d=2(a1+4d)=.故选B.
方法二 因为{an}为等差数列,所以S9==9a5=1,得a5=,则a3+a7=2a5=,故选B.
2.(2022·全国乙卷)已知等比数列{an}的前3项和为168,a2-a5=42,则a6=( )
A.14 B.12
C.6 D.3
D 解析:设等比数列{an}的公比为q,q≠0,若q=1,则a2-a5=0,与题意矛盾,
所以q≠1,则
解得所以a6=a1q5=3.故选D.
3.(2023·全国甲卷)设等比数列{an}的各项均为正数,前n项和为Sn,若a1=1,S5=5S3-4,则S4=( )
A. B.
C.15 D.40
C 解析:通解:若该数列的公比q=1,代入S5=5S3-4中,有5=5×3-4,不成立,
所以q≠1.由=5×-4,化简得q4-5q2+4=0,
所以q2=1(舍)或q2=4,由于此数列各项均为正数,
所以q=2,所以S4==15.
优解(直接求和法):由已知得1+q+q2+q3+q4=5(1+q+q2)-4,整理得(1+q)(q3-4q)=0,由于此数列各项均为正数,所以q=2,所以S4=1+q+q2+q3=1+2+4+8=15.
4.(2024·新课标 Ⅱ 卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和.若a3+a4=7,3a2+a5=5,则S10=________.
答案:95 解析:方法一(基本量法) 设等差数列{an}的公差为d,由a3+a4=a1+2d+a1+3d=2a1+5d=7,3a2+a5=3(a1+d)+a1+4d=4a1+7d=5,解得a1=-4,d=3,则S10=10a1+45d=95.
方法二(利用下标和性质) 设等差数列{an}的公差为d,由a3+a4=a2+a5=7,3a2+a5=5,得a2=-1,a5=8,故d==3,a6=11,则S10=×10=5(a5+a6)=5×19=95.
5.(2022·全国乙卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和.若2S3=3S2+6,则公差d=________.
答案:2 解析:由2S3=3S2+6可得2(a1+a2+a3)=3(a1+a2)+6,化简得2a3=a1+a2+6,即2(a1+2d)=2a1+d+6,解得d=2.
6.(2023·全国甲卷)记Sn为等比数列{an}的前n项和.若8S6=7S3,则{an}的公比为________.
答案:- 解析:由8S6=7S3可知,数列{an}的公比q≠1,所以8×=7×,即8(1-q6)=7(1-q3),即8(1+q3)=7,所以q=-.
等差(比)数列基本运算的解题途径
(1)设基本量a1和公差d(或公比q).
(2)列、解方程组:把条件转化为关于a1和d(q)的方程(组),然后求解,注意整体计算,以减少运算量.
考点二 等差、等比数列的性质
1.(2024·全国甲卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和,已知S5=S10,a5=1,则a1=( )
A. B.
C.- D.-
B 解析:设等差数列{an}的公差为d,由S5=S10,得=,所以5a3=5(a3+a8),所以a8=0,公差d==-,所以a1=a5-4d=1-4×(-)=,故选B.
2.(2023·全国甲卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和.若a2+a6=10,a4a8=45,则S5=( )
A.25 B.22
C.20 D.15
C 解析:方法一 由a2+a6=10,可得2a4=10,所以a4=5,又a4a8=45,所以a8=9.设等差数列{an}的公差为d,则d===1,又a4=5,所以a1=2,所以S5=5a1+×d=20,故选C.
方法二 设等差数列{an}的公差为d,则由a2+a6=10,可得a1+3d=5 ①,由a4a8=45,可得(a1+3d)(a1+7d)=45 ②,由①②可得a1=2,d=1,所以S5=5a1+×d=20.
3.(2024·雅安一模)已知数列{an}是等差数列,数列{bn}是等比数列,若a1+a5+a9=9,b2b5b8=3,则=( )
A.2 B.
C. D.
C 解析:由题意可得解得所以===.故选C.
4.(2024·山东开学考试)已知等比数列{an}中,a3a4a5=-8,a9=64,则a5=________.
答案:4 解析:由题意a3a4a5= a=-8,a9=64,所以a4=-2,q5===-32,所以公比q=-2,所以a5=-2a4=4.
5.(2023·全国乙卷)已知{an}为等比数列,a2a4a5=a3a6,a9a10=-8,则a7=________.
答案:-2 解析:方法一 设等比数列{an}的公比为q,则由a2a4a5=a3a6,得a1q·a1q3·a1q4=a1q2·a1q5.又a1≠0,且q≠0,所以可得a1q=1 ①.
又a9a10=a1q8·a1q9=aq17=-8 ②,所以由①②可得q15=-8,q5=-2,所以a7=a1q6=a1q·q5=-2.
方法二 设等比数列{an}的公比为q.因为a4a5=a3a6≠0,所以a2=1.又a9a10=a2q7·a2q8=q15=-8,于是q5=-2,所以a7=a2q5=-2.
等差、等比数列性质问题求解策略
(1)抓关系:抓住项与项及项的序号之间的关系,从这些特点入手,选择恰当的性质进行求解.
(2)用性质:数列是一种特殊的函数,具有函数的一些性质,如单调性、周期性等,当然也不可忽视等差(比)数列本身的性质.
考点三 数列的递推关系
1.(2024·湛江期末)在数列{an}中,a1=1,且anan+1=n,当n≥2时,++…+≤an+an+1-2λ,则实数λ的取值范围为( )
A.(-∞,1] B.[1,+∞)
C.(0,1] D.(-∞,4]
A 解析:因为anan+1=n,a1=1,所以a2=1,
且当n≥2时,an-1an=n-1,
所以anan+1-an-1an=1,
所以=an+1-an-1,
所以++…+=a3-a1+a4-a2+a5-a3+…+an+1-an-1=-a1-a2+an+an+1=an+an+1-2.
因为++…+≤an+an+1-2λ,
所以an+an+1-2≤an+an+1-2λ,
所以2λ≤2,故λ≤1.故选A.
2.(多选)(2024·通化模拟)对于数列{an},定义H0=为{an}的“优值”.现已知数列{an}的“优值”H0=2n+1,记数列{an-20}的前n项和为Sn,则下列说法正确的是( )
A.an=2n+2 B.Sn=n2-19n
C.S8=S9 D.Sn的最小值为-72
ACD 解析:由题意可知,H0==2n+1,则a1+2a2+…+2n-1an=n·2n+1 ①,当n=1时,a1=21+1×1=4,当n≥2时,a1+2a2+…+2n-2an-1=(n-1)·2n ②,
①-②得,2n-1an=n·2n+1-(n-1)·2n,解得an=2(n+1),当n=1时也成立,∴an=2n+2,A正确;
Sn=a1-20+a2-20+…+an-20=a1+a2+…+an-20n=2×1+2+2×2+2+…+2×n+2-20n=2(1+2+…+n)+2n-20n=n(n+1)-18n=n2-17n,B错误;
∵an-20=2n-18,令an-20≤0,解得n≤9,且a9-20=0,故当n=8或9时,{an-20}的前n项和Sn取最小值,最小值为S8=S9==-72,C,D正确.故选ACD.
3.(2024·娄底模拟)已知数列{an}满足a2=2,an·an+1=2n,则a10的值为__________.
答案:32 解析:因为an·an+1=2n,所以an+1·an+2=2n+1,两式相除得=2,故数列{a2k}是公比为2的等比数列,由a2=2,所以a10= a2·25-1=25=32.
4.(2024·保定模拟)在数列{an}中,a1=1,an+an+1=en,其中e是自然对数的底数,令Sn=a1+a2+a3+…+an,则ln =________.
答案:1-n 解析:由Sn=a1+a2+a3+…+an,①得eSn=ea1+a2+a3+…+an,②则①+②得(1+e)Sn=ea1+(a1+a2)+(a2+a3)+…+(an-1+an)+an,则(1+e)Sn=ne+an,故ln =1-n.
数列通项公式的求法
(1)若数列{an}的前n项和为Sn,通项公式为an,则an=
(2)由数列的递推关系求数列通项公式,常见的方法有累加法、累乘法、待定系数法等.
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