第一篇 专题三 第2讲 数列求和及其综合应用-【衡中学案】2025年高考数学二轮总复习学案

2025-03-05
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内容正文:

!"@$FŸ& Q F~& '^_lm ●5678 等差数列、等比数列综 合问题的求解策略 (1)对于等差数列与等 比数列交汇的问题,要 从两个数列的特征入 手,理清它们的关系,常 用“基本量法”求解,但 有时灵活地运用等差中 项、等比中项等性质,可 使运算更加简便. (2)数列的通项或前n 项和可以看作关于n的 函数,然后利用函数的 性质求解有关数列的最 值问题. (3)等差数列、等比数 列与不等式交汇的问题 常构造函数,根据函数 的性质解不等式. 提醒:等差数列、等比数 列多与数学文化、不等 式等知识创新交汇命 题,解决此类问题时要 注意构造思想、转化思 想的运用. ●1234 3.(1)(多选)(2024·沧县校级模拟)设等差数列{an}的前n项和为Sn,e是自然对 数的底数,则下列说法正确的是 (    ) A.当m∈N时,Sm,S2m,S3m是等差数列 B.数列{ean}是等比数列 C.数列Sn{ }n 是等差数列 D.当p,q均为正整数且p≠q时,Sp + qp + q = Sp - Sq p - q (2)(2024·新余二模)在公差为正数的等差数列{an}中,若a1 = 3,a3,a6,32 a8成 等比数列,则数列{an}的前10项和为        . ●9:;< 6.(2024·鹤壁模拟)已知函数f(x)= ex - eπ - x - cos x,若实数x1,x2,x3成等差数列, 且f(x1)+ f(x2)+ f(x3)= 0,则x1 + x2 + x3 = (    )                                                A. 0 B. π2 C. 3π 2 D. 3π 7.(多选)(2024·江西模拟)已知数列{an}是等差数列,其前n项的和为Sn,则下列 结论一定正确的是 (    ) A.数列{2an}是等比数列 B.数列{a2n}是等比数列 C.数列Sn{ }n 是等差数列 D.数列Snn{ }+ 1 不是等差数列 温馨提示:复习至此,请做练案[10] 第2讲  数列求和及其综合应用 !"#$       明方向      1.高考对数列求和的考查主要以解答题的形式出现,通过分组转化、错位相减、裂项相消等方法求数列的和, 难度中档偏下. 2.在考查数列运算的同时,将数列与不等式、函数交汇渗透. %&'(       明体系  !%' )*+,       明考向  1.(2024·新课标全国Ⅱ卷){an}为等差数列,bn = 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. 2.(2024·新课标全国Ⅰ卷)设m为正整数,数列a1,a2,…,a4m + 2是公差不为0的等差数列,若从中删去两项ai和 aj(i < j)后剩余的4m项可被平均分为m组,且每组的4个数都能构成等差数列,则称数列a1,a2,…,a4m + 2是 (i,j)-可分数列. (1)写出所有的(i,j),1≤i < j≤6,使数列a1,a2,…,a6是(i,j)-可分数列; (2)当m≥3时,证明:数列a1,a2,…,a4m + 2是(2,13)-可分数列; (3)从1,2,…,4m + 2中一次任取两个数i和j(i < j),记数列a1,a2,…,a4m + 2是(i,j)-可分数列的概率为Pm, 证明:Pm > 18 . 3.(2024·全国甲卷理科)记Sn为数列{an}的前n项和,且4Sn = 3an + 4. (1)求{an}的通项公式; (2)设bn =(- 1)n - 1nan,求数列{bn}的前n项和为Tn. 4.(2024·全国甲卷文科)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,且2Sn = 3an + 1 - 3. (1)求{an}的通项公式; (2)求数列{Sn}的通项公式. !%( 5.(2023·新课标全国Ⅰ卷)设等差数列{an}的公差为d,且d > 1.令bn = n 2 + n an ,记Sn,Tn分别为数列{an},{bn} 的前n项和. (1)若3a2 = 3a1 + a3,S3 + T3 = 21,求{an}的通项公式; (2)若{bn}为等差数列,且S99 - T99 = 99,求d. 6.(2023·全国甲卷理科)已知数列{an}中,a2 = 1,设Sn为{an}前n项和,2Sn = nan. (1)求{an}的通项公式; (2)求数列an + 1 2{ }n 的前n项和Tn. 7.(2022·新高考全国Ⅱ卷)已知{an}为等差数列,{bn}是公比为2的等比数列,且a2 - b2 = a3 - b3 = b4 - a4 . (1)证明:a1 = b1; (2)求集合{k | bk = am + a1,1≤m≤500}中元素个数. 8.(2022·全国甲卷)记Sn为数列{an}的前n项和.已知2Snn + n = 2an + 1. (1)证明:{an}是等差数列; (2)若a4,a7,a9成等比数列,求Sn的最小值. 9.(2022·新高考全国Ⅰ卷)记Sn为数列{an}的前n项和,已知a1 = 1,Sna{ }n 是公差为13的等差数列. (1)求{an}的通项公式; (2)证明:1a1 + 1 a2 +…+ 1an < 2. !%) !-./       提能力  !"#$¡¢£‹as¤¥‹a ●5678 由递推公式求通项公式 的方法 (1)形如an + 1 - an = f(n)的数列,利用累加 法,即利用公式an = (an - an - 1)+ (an - 1 - an - 2)+…+ (a2 - a1) + a1(n≥2),即可求数 列{an}的通项公式. (2)形如an + 1an = f(n)的 数列,常令n分别为1, 2,3,…,n - 1,代入an + 1an = f(n),再把所得的(n - 1)个等式相乘,利用 an = a1·a2a1· a3 a2 ·…· an an - 1 (n≥2)即可求数列 {an}的通项公式. (3)形如an + 1 = qanpan + q (p,q≠0)的数列,取倒 数可得1an + 1 = 1 an + pq , 即1an + 1 - 1 an = pq ,构造 等差数列1a{ }n 求通项 公式. (4)若数列{an}满足 an + 1 = pan + q(p≠0,1, q≠0),构造an + 1 + λ = p(an + λ). (5)若数列{an}满足 an + 1 = pan + f(n)(p≠ 0,1),构造an + 1 + g(n + 1)= p[an + g(n)]. ●1234 1.(1)已知数列{an}满足a1 = 10,an + 1 - ann = 2,则 an n的最小值为 (    )                                                A. 2 槡10 - 1 B. 112 C. 16 3 D. 27 4 (2)已知Sn是数列{an}的前n项和,a1 = 1,Sn = n + 23 an,则{an}的通项公式为 (    ) A. an = 2 n - 1 B. an = n(n + 1) 2 C. an = 3 n D. an = 2n - 1 (3)(2024·辽宁模拟)已知数列{an}满足a1 = 1,an + 1 = an2an + 1,则a5 = (    ) A. 17 B. 1 8 C. 1 9 D. 1 10 (4)(2024·河南模拟)已知数列{an}满足1an + 1 = 1 3· 1 an + 23 ,且a2 = 3 4 ,则a1 011 = (    ) A. 1( )3 1 011 B. 3 1 011 1 + 31 011 C. 3 1 010 1 + 31 010 D. 1( )3 1 010 (5)(2024·江西二模)已知数列{an}的首项a1 为常数且a1≠ 23 ,an + 1 + 2an = 4 n (n∈N),若数列{an}是递增数列,则a1的取值范围为 (    ) A. - 23 , 2( )3 B. - 23 ,2( )3 ∪ 23 ,4( )3 C. 0,2( )3 D. 0,2( )3 ∪ 23 ,4( )3 ●9:;< 1.(2024·北京市昌平区第二中学校考)已知数列{an}满足a1 = 1,an + 1 - an = 1 n(n + 2),则a5 = (    )                                                A. 75 B. 17 12 C. 47 30 D. 51 40 2.(多选)已知数列{an},下列结论正确的是 (    ) A.若a1 = 2,an + 1 = an + n + 1,则a20 = 211 B.若a1 = 1,an + 1 = 2an + 3,则an = 2n - 1 - 3 C.若a1 = 1,an + 1 = an1 + 3an,则an = 1 3n - 2 D.若a1 = 2,2(n + 1)an - nan + 1 = 0,则an = n·2n 3.已知数列{an}中,a1 = 4,且an = 2an - 1 + 2n + 1(n≥2,且n∈N),则数列{an}的通项 公式为        . !%* !"=$XM Sn * an 'Žs¤¥‹a ●5678 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,这时需要反其道而 行之,先消去an,求出 Sn,然后利用an = Sn - Sn - 1(n≥2)求出an(n ≥2). ●1234 2.已知Sn是数列{an}的前n项和,a1 = 3,且当n≥2时,Sn,nan2 ,Sn - 1成等差数列. (1)求数列{an}的通项公式; (2)设数列{bn}满足bn = 1 - 9a2n,若b2·b3·…·bn = 89 176,求正整数n的值. ●9:;< 4.(2024·广州模拟)已知数列{an}满足a1 + 3a2 + 9a3 +…+ 3n - 1an = n + 13 ,设数列 {an}的前n项和为Sn,则满足Sn < k的实数k的最小值为        . 5.(2024·辽阳二模)已知正项数列{an}的前n项和为Sn,a2 = 3且Sn槡+ 1 = S槡n + S槡1, (1)求{an}的通项公式; (2)若bn = 4Snanan + 1,求数列{bn}的前n项和Tn. !&! !"@$s& '¦ n ¥H ●-./0 求数列的前n项和的 方法 (1)分组求和法; (2)并项求合法; (3)错位相减法; (4)裂项相消法 ●5678 1.分组求和法求前n项 和适用的类型 (1){cn}的通项公式 为:cn = an + bn . (2){cn}的通项公式 为:cn = an,n为偶数, bn,n为奇数{ . 2.分组求和法求前n项 和的技巧 (1)定通项公式:即根 据已知条件求出数列的 通项公式. (2)巧拆分:即根据通 项公式的特征,将其分 解为可以直接求和的 数列. (3)分别求和:分别求 出各个数列的和. 3.组合:即把拆分后求 得数列的和进行组合, 得到所求数列的和. ●5678 1.并项求和法求前n项 和适用的类型 通项公式中含有(- 1)n 等特征. 2.并项求和法求前n项 和的解题技巧 (1)按已知的数列的特 点进行分类讨论. (2)将通项加和进行 分析. (3)加和后的数列作为 新数列求和. (4)得出结果. ●1234 分组求和 3.(2024·东湖区校级三模)数列1,1 + 2,1 + 2 + 22,…,1 + 2 + 22 +…+ 2n - 1,…的前 n项和为 (    )                                                A. 2n - n - 1 B. 2n + 1 - n - 2 C. 2n D. 2n + 1 - n ●9:;< 6.(2024·越秀区模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足Sn = 2an - 1. (1)求数列{an}的通项公式; (2)已知bn = a2n + log2an,求数列{bn}的前n项和为Tn. 并项求合法 4.(2023·重庆巴蜀中学校考阶段练习)已知等差数列{an}满足an + 1 = 2an - n. (1)求{an}的通项公式; (2)设bn =(- 1)nan,求∑ 2n i = 1 bi . ●9:;< 7.(2024·沈河区校级模拟)已知数列{an}满足a1 = 1,an > 0,Sn是数列{an}的前n 项和,对任意n∈N,有2Sn = 2a2n + an - 1. (1)求数列{an}的通项公式; (2)设bn =(- 1)n - 1an,求{bn}的前100项的和. !&" ●5678 错位相减法求和:如果 一个数列的各项是由一 个等差数列和一个等比 数列的对应项之积构成 的,那么这个数列的前 n项和即可用此法来 求. q倍错位相减法:若 数列{cn}的通项公式 cn = an·bn,其中{an}、 {bn}中一个是等差数 列,另一个是等比数列, 求和时一般可在已知和 式的两边都乘以组成这 个数列的等比数列的公 比,然后再将所得新和 式与原和式相减,转化 为同倍数的等比数列求 和.这种方法叫q倍错 位相减法. 错位相减法 5.(2024·临渭区校级模拟)已知各项均为正数的数列{an}的前n项和为Sn,2Sn = n(an + 1)且a2 = 32 a1 . (1)求{an}的通项公式; (2)若bn = an2n,求数列{bn}的前n项和Tn. ●9:;< 8.(2024·顺德区月考)已知数列{an}满足a1 = 2,an + 1an = n + 1 n . (1)求{an}的通项公式; (2)求数列an 2a{ }n 的前n项和. !&# ●5678 1.裂项相消法的解题 策略 裂项相消求和法就是把 数列的各项变为两项之 差,使得相加求和时一 些正负项相互抵消,前 n项和变成首尾若干少 数项之和,从而求出数 列的前n项和. 2.常见的裂项形式 (1) 1 n2 + n = 1n(n + 1)= 1 n - 1 n + 1. (2) 1n(n + k)= 1 (k 1n - 1n + )k . (3) 1 4n2 - 1 = 1(2n - 1)(2n + 1) = 12 1 2n - 1 - 1 2n( )+ 1 . (4) 1n(n + 1)(n + 2) = 1 [2 1n(n + 1) - 1 (n + 1)(n + 2 ]) . (5) 1 n +槡 k +槡n = 1k ( n +槡 k -槡n). (6) 2 n (2n + 1 + k)(2n + k) = 1 2n + k - 1 2n + 1 - k . (7)(n - 1)2 n n(n + 1) = 2n + 1 n + 1 - 2 n n . 裂项相消法 6.(2024·邯郸三模)已知数列{an}的前n项和Sn = 1 - 2 - n,且满足bn = log 12 an. (1)求数列{an},{bn}的通项公式; (2)数列 1bnbn{ }+ 1 的前n项和为Tn,比较Sn和Tn的大小. ●9:;< 9.(2024·青羊区校级模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,3Sn = 4an - 2. (1)证明:数列{an}是等比数列,并求出通项公式; (2)数列{bn}满足bn = log2an,求数列 1bn·bn{ }+ 1 的前n项和Tn. !&$ !"]$& '^_LM ●5678 数列与不等式的综合问 题的类型及解题策略 (1)与数列有关的不等 式证明问题的解法 ①比较法:作差比较或 作商比较. ②放缩法:通过分母分 子的扩大或缩小、项数 的增加与减少等方法达 到证明的目的. ③构造法:通过构造函 数进行证明. (2)以数列为载体,考 查不等式恒成立的问 题,此类问题可转化为 函数的最值. 提醒:判断与数列相关 的一些不等关系,可以 利用数列的单调性比较 大小或借助数列对应的 函数的单调性比较大 小. ●1234 7.(2024·顺庆区校级月考)已知数列{an}满足a1 = 1,an + 1 = - SnSn + 1(n∈N). (1)求数列{an}的通项公式; (2)设数列{SnSn + 1}的前n项和为Tn,若存在正整数n,使得(n - 8)Tn≤λ2 + 133 λ 成立,求实数λ的取值范围. ●9:;< 10.(2024·安徽月考)已知等差数列{an}的公差d≠0,且a2,a7,a22成等比数列, {an}的前n项和为Sn,S3 + S6 = 63,设bn = 2n - 1an,数列{bn}的前n项和为Tn. (1)求{an}的通项公式; (2)若不等式(Tn - 1)λ + 2Sn - 11n + 3≤0对一切n∈N恒成立,求实数λ的最 大值. 温馨提示:复习至此,请做练案[11] !&% 由an + 2 = an + 1 + 2an,可得an + 2 - 2an + 1 = -(an + 1 - 2an), 则{an + 1 - 2an}是首项为- t,公比为- 1的等比数列,故A 正确; 由an + 2 = an + 1 + 2an,可得an + 2 - an = an + 1 + an, 又n≥2时,an + 1 = an + 2an - 1,可得an = an + 1 - 2an - 1, 即有an + 2 - an = 2(an + 1 - an - 1),则{an + 2 - an}是首项为2t,公 比为2的等比数列,故B正确; 由a1 = t,a2 = t,a3 = 3t,a4 = 5t,a5 = 11t,a6 = 21t,可得S2 - 2S1 = 0,S3 - 2S2 = t,S4 - 2S3 = 0,可得{Sn + 1 - 2Sn}不是等差数 列,故C错误; 由an + 2 = an + 1 + 2an,可得an + 2 - an = an + 1 + an, 即有a1 + a2 = a3 - a1,a3 + a4 = a5 - a3,…,a2n - 1 + a2 n = a2n + 1 - a2n - 1, 上式相加可得S2 n = a1 + a2 + a3 + a4 +…+ a2n - 1 + a2 n = a2n + 1 - a1 = a2n + 1 - t, 即有a2n + 1 - S2 n = t,可得{a2n + 1 - S2 n}是等差数列,故D正确. 故选ABD. 跟踪训练 3. B  因为a2,a5 是方程x2 - 8x + m = 0的两根,所以a2 + a5 = 8, 又因为{an}是等差数列,根据等差数列的性质有a2 + a5 = a1 + a6 = 8, 设{an}的前6项和为S6,则S6 =(a1 + a6)× 62 = 3 × 8 = 24.故 选B. 4. B  根据题意,设等比数列{an}的公比为q, 若S3 = 4,则有a4 + a5 + a6 = q3(a1 + a2 + a3)= q3 × S3 = 8,变 形可得q3 = 2, 则S9S6 = a1(1 - q9) 1 - q a1(1 - q6) 1 - q = 1 - q 9 1 - q6 = 73 .故选B. 5. - 8  根据a4,a8 是关于x的方程x2 + 10x + 4 = 0的两个 实根, 得a4·a8 = ca = 4,a4 + a8 = - b a = - 10, 所以a4 < 0,a8 < 0,且a26 = a4·a8 = 4, 又因为等比数列的偶数项符号相同,所以a6 = - 2, 所以a2a6a10 = a36 = - 8. 考点三 典例研析 3.(1)BCD  (2)165  (1)根据题意,依次分析选项: 举出反例,令m = 1,则S2 - S1 = a2,S3 - S2 = a3, 当d≠0时,a2≠a3,即S2 - S1≠S3 - S2, 所以S1,S2,S3不是等差数列,故A错误; 设等差数列{an}的公差为d,则e an + 1 ean = ean + 1 - an = ed,是定值, 所以{ean}是公比为ed的等比数列,故B正确; Sn n = na1 + n(n - 1) 2 d n = d 2 n + a1 - d 2 ,故 Sn{ }n 是公差为d2的 等差数列,故C正确; Sp + q p + q = (p + q)a1 +(p + q)(p + q - 1)2 d p + q = d 2 (p + q)+ a1 - d 2 , Sp - Sq p - q = pa1 + p(p - 1) 2[ ]d - qa1 + q(q - 1)2[ ]d p - q = (p - q)a1 + d2 [(p 2 - q2)-(p - q)] p - q = a1 + d 2 (p + q - 1)= d 2 (p + q)+ a1 - d 2 ,所以 Sp + q p + q = Sp - Sq p - q ,故D正确.故选BCD. (2)设等差数列{an}的公差为d(d > 0), 由a1 = 3,a3,a6,32 a8成等比数列,可得(3 + 5d) 2 =(3 + 2d) × 32 (3 + 7d), 整理得8d2 - 21d - 9 = 0,解得d = 3或d = - 38 (舍去), 故等差数列{an}的前10项和为S10 = 10 × 3 + 10 × 92 × 3 = 165. 跟踪训练 6. C  因为函数f(x)= ex - eπ - x - cos x, 所以f(π - x)+ f(x)= eπ - x - ex + cos x + ex - eπ - x - cos x = 0, 即f(x)关于π2 ,( )0 对称, 若实数x1,x2,x3成等差数列,则x1 + x3 = 2x2, 因为f(x1)+ f(x2)+ f(x3)= 0, 所以x2 = π2 ,x1 + x3 = 2x2 = π,则x1 + x2 + x3 = 3π 2 .故选C. 7. AC  数列{an}是等差数列,设公差为d,d为常数. 数列{an}是等差数列,则an + 1 - an = d, 那么2 an + 1 2an = 2an + 1 - an = 2d为常数,且2d > 0, 所以数列{2an}是等比数列,故A正确; 当数列{an}是各项都是0的常数列时,数列{a2n}也是各项都 为0的常数列,此时不是等比数列,故B错误; 数列{an}是等差数列,其前n项的和为Sn,可设Sn = An2 + Bn (A,B为常数),令cn = Snn = An + B,此时cn + 1 - cn = A为常数, 所以数列Sn{ }n 是等差数列,故C正确; 当数列{an}是各项都是0的等差数列时,Sn = 0,此时Snn + 1 = 0, 所以数列 Sn n{ }+ 1 是各项都为0的等差数列,故D错误.故 选AC. 第2讲  数列求和及其综合应用 真题再现明考向 1.(1)设等差数列{an}的公差为d,而bn = 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S4 = 4a1 + 6d = 32, T3 = 4a1 + 4d - 12 = 16{ ,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                                                                       . —772— (2)证明:方法一:由(1)知,Sn = n(5 + 2n + 3)2 = n 2 + 4n,bn = 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 = 13 +(6n + 1) 2 · n 2 = 3 2 n 2 + 72 n, 当n > 5时,Tn - Sn = 32 n 2 + 72( )n -(n2 + 4n)= 12 n(n - 1) > 0,因此Tn > Sn, 当n为奇数时,Tn = Tn + 1 - bn + 1 = 32 (n + 1) 2 + 72 (n + 1)- [4(n + 1)+ 6]= 32 n 2 + 52 n - 5, 当n > 5时,Tn - Sn = 32 n 2 + 52 n( )- 5 -(n2 + 4n)= 12 (n + 2)(n - 5)> 0,因此Tn > Sn, 所以当n > 5时,Tn > Sn . 方法二:由(1)知,Sn = n(5 + 2n + 3)2 = n 2 + 4n,bn = 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) = - 1 + 2(n - 1)- 32 · n 2 + 14 + 4n + 6 2 · n 2 = 3 2 n 2 + 72 n, 当n > 5时,Tn - Sn = 32 n 2 + 72( )n -(n2 + 4n)= 12 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)= - 1 + 2n - 32 · n + 1 2 + 14 + 4(n - 1)+ 6 2 · n - 1 2 = 32 n 2 + 52 n - 5,显然T1 = b1 = - 1满足上式, 因此当n为奇数时Tn = 32 n 2 + 52 n - 5, 当n > 5时,Tn - Sn = 32 n 2 + 52 n( )- 5 -(n2 + 4n)= 12 (n + 2)(n - 5)> 0,因此Tn > Sn, 所以当n > 5时,Tn > Sn . 2.(1)首先,我们设数列a1,a2,…,a4m + 2的公差为d,则d≠0. 由于一个数列同时加上一个数或者乘以一个非零数后是等差 数列,当且仅当该数列是等差数列,故我们可以对该数列进行 适当的变形a′k = ak - a1d + 1(k = 1,2,…,4m + 2), 得到新数列a′k = k(k = 1,2,…,4m + 2),然后对a′1,a′2,…, a′4m + 2进行相应的讨论即可. 换言之,我们可以不妨设ak = k(k = 1,2,…,4m + 2),此后的 讨论均建立在该假设下进行. 回到原题,第1小问相当于从1,2,3,4,5,6中取出两个数i和 j(i < j),使得剩下四个数是等差数列.那么剩下四个数只可能 是1,2,3,4或2,3,4,5或3,4,5,6. 所以所有可能的(i,j)就是(1,2),(1,6),(5,6). (2)证明:由于从数列1,2,…,4m + 2中取出2和13后,剩余 的4m个数可以分为以下两个部分,共m组,使得每组成等差 数列: ①{1,4,7,10},{3,6,9,12},{5,8,11,14},共3组; ②{15,16,17,18},{19,20,21,22},…,{4m - 1,4m,4m + 1, 4m + 2},共m - 3组. (如果m - 3 = 0,则忽略②)故数列1,2,…,4m + 2是(2,13) -可分数列. (3)证明:定义集合A ={4k + 1 | k = 0,1,2,…,m}={1,5,9, 13,…,4m + 1},B ={4k + 2 | k = 0,1,2,…,m}={2,6,10,14,…, 4m +2}. 下面证明,对1≤i < j≤4m + 2,如果下面两个命题同时成立, 则数列1,2,…,4m + 2一定是(i,j)-可分数列: 命题1:i∈A,j∈B或i∈B,j∈A; 命题2:j - i≠3. 我们分两种情况证明这个结论. 第一种情况:如果i∈A,j∈B,且j - i≠3. 此时设i =4k1 +1,j =4k2 +2,k1,k2∈{0,1,2,…,m}. 则由i < j可知4k1 + 1 < 4k2 + 2,即k2 - k1 > - 14 ,故k2≥k1 . 此时,由于从数列1,2,…,4m + 2中取出i = 4k1 + 1和j = 4k2 + 2后, 剩余的4m个数可以分为以下三个部分,共m组,使得每组成 等差数列: ①{1,2,3,4},{5,6,7,8},…,{4k1 - 3,4k1 - 2,4k1 - 1,4k1}, 共k1组; ②{4k1 + 2,4k1 + 3,4k1 + 4,4k1 + 5},{4k1 + 6,4k1 + 7,4k1 + 8, 4k1 + 9},…,{4k2 - 2,4k2 - 1,4k2,4k2 + 1},共k2 - k1组; ③{4k2 + 3,4k2 + 4,4k2 + 5,4k2 + 6},{4k2 + 7,4k2 + 8,4k2 + 9, 4k2 + 10},…,{4m - 1,4m,4m + 1,4m + 2},共m - k2组 (如果某一部分的组数为0,则忽略之) 故此时数列1,2,…,4m + 2是(i,j)-可分数列. 第二种情况:如果i∈B,j∈A,且j - i≠3.此时设i = 4k1 + 2, j = 4k2 + 1,k1,k2∈{0,1,2,…,m}. 则由i < j可知4k1 + 2 < 4k2 + 1,即k2 - k1 > 14 ,故k2 > k1 . 由于j - i≠3,故(4k2 + 1)-(4k1 + 2)≠3,从而k2 - k1≠1,这 就意味着k2 - k1≥2. 此时,由于从数列1,2,…,4m + 2中取出i = 4k1 + 2和j = 4k2 + 1后,剩余的4m个数可以分为以下四个部分,共m组,使得 每组成等差数列: ①{1,2,3,4},{5,6,7,8},…,{4k1 - 3,4k1 - 2,4k1 - 1,4k1}, 共k1组; ②{4k1 + 1,3k1 + k2 + 1,2k1 + 2k2 + 1,k1 + 3k2 + 1},{3k1 + k2 + 2,2k1 + 2k2 + 2,k1 + 3k2 + 2,4k2 + 2},共2组; ③全体{4k1 + p,3k1 + k2 + p,2k1 + 2k2 + p,k1 + 3k2 + p},其中p = 3,4,…,k2 - k1,共k2 - k1 - 2组; ④{4k2 + 3,4k2 + 4,4k2 + 5,4k2 + 6},{4k2 + 7,4k2 + 8,4k2 + 9, 4k2 + 10},…,{4m - 1,4m,4m + 1,4m + 2},共m - k2组. (如果某一部分的组数为0,则忽略之) 这里对②和③进行一下解释:将③中的每一组作为一个横排, 排成一个包含k2 - k1 - 2个行,4个列的数表以后,4个列分别 是下面这些数: {4k1 + 3,4k1 + 4,…,3k1 + k2},{3k1 + k2 + 3,3k1 + k2 + 4,…, 2k1 + 2k2},{2k1 + 2k2 + 3,2k1 + 2k2 + 3,…,k1 + 3k2},{k1 + 3k2 + 3,k1 + 3k2 + 4,…,4k2}. 可以看出每列都是连续的若干个整数,它们再取并以后,将取 遍{4k1 + 1,4k1 + 2,…,4k2 + 2}中除了五个集合{4k1 + 1,4k                                                                       1 —872— + 2},{3k1 + k2 + 1,3k1 + k2 + 2},{2k1 + 2k2 + 1,2k1 + 2k2 + 2},{k1 + 3k2 + 1,k1 + 3k2 + 2},{4k2 + 1,4k2 + 2}中的十个元 素以外的所有数.而这十个数中,除了已经去掉的4k1 + 2和 4k2 + 1以外,剩余的八个数恰好就是②中出现的八个数. 这就说明我们给出的分组方式满足要求,故此时数列1,2,…, 4m + 2是(i,j)-可分数列. 至此,我们证明了:对1≤i < j≤4m + 2,如果前述命题1和命 题2同时成立,则数列1,2,…,4m + 2一定是(i,j)-可分 数列. 然后我们来考虑这样的(i,j)的个数. 首先,由于A∩B =,A和B各有m + 1个元素,故满足命题1 的(i,j)总共有(m + 1)2个; 而如果j - i = 3,假设i∈A,j∈B,则可设i = 4k1 + 1,j = 4k2 + 2, 代入得(4k2 + 2)-(4k1 + 1)= 3. 但这导致k2 - k1 = 12 ,矛盾,所以i∈B,j∈A. 设i = 4k1 + 2,j = 4k2 + 1,k1,k2∈{0,1,2,…,m},则(4k2 + 1) -(4k1 + 2)= 3,即k2 - k1 = 1. 所以可能的(k1,k2)恰好就是(0,1),(1,2),…,(m - 1,m), 对应的(i,j)分别是(2,5),(6,9),…,(4m - 2,4m + 1),总共 m个. 所以这(m + 1)2个满足命题1的(i,j)中,不满足命题2的恰 好有m个. 这就得到同时满足命题1和命题2的(i,j)的个数为(m + 1)2 - m. 当我们从1,2,…,4m + 2中一次任取两个数i和j(i < j)时,总 的选取方式的个数等于(4m + 2)(4m + 1)2 = (2m + 1)(4m + 1). 而根据之前的结论,使得数列a1,a2,…,a4m + 2是(i,j)-可分 数列的(i,j)至少有(m + 1)2 - m个. 所以数列a1,a2,…,a4m + 2是(i,j)-可分数列的概率Pm 一定 满足Pm ≥ (m + 1) 2 - m (2m + 1)(4m + 1) = m2 +m +1 (2m +1)(4m +1) > m2 +m + 14 (2m +1)(4m +2)= m +( )12 2 2(2m +1)(2m +1)= 1 8 .这就证明了结论. 3.(1)当n = 1时,4S1 = 4a1 = 3a1 + 4,解得a1 = 4. 当n≥2时,4Sn - 1 = 3an - 1 + 4,所以4Sn - 4Sn - 1 = 4an = 3an - 3an - 1即an = - 3an - 1, 而a1 = 4≠0,故an≠0,故anan - 1 = - 3, 所以数列{an}是以4为首项,- 3为公比的等比数列,所以an = 4·(- 3)n - 1 . (2)bn =(- 1)n - 1·n·4·(- 3)n - 1 = 4n·3n - 1, 所以Tn = b1 + b2 + b3 +…+ bn = 4·30 + 8·31 + 12·32 +…+ 4n·3n - 1, 故3Tn = 4·31 + 8·32 + 12·33 +…+ 4n·3n, 所以-2Tn =4 +4·31 +4·32 +…+4·3n -1 - 4n·3n = 4 + 4· 3(1 - 3n - 1) 1 - 3 - 4n·3 n = 4 + 2·3·(3n - 1 - 1)- 4n·3n =(2 - 4n)·3n - 2,∴ Tn =(2n - 1)·3n + 1. 4.(1)因为2Sn = 3an + 1 - 3,故2Sn - 1 = 3an - 3, 所以2an = 3an + 1 - 3an(n≥2)即5an = 3an + 1,故等比数列的公 比为q = 53 , 故2a1 = 3a2 - 3 = 3a1 × 53 - 3 = 5a1 - 3,故a1 = 1,故an = ( )53 n - 1 . (2)由等比数列求和公式得Sn = 1 × 1 - ( )53[ ] n 1 - 53 = 32 ( )53 n - 32 . 5.(1)∵ 3a2 = 3a1 + a3,∴ 3d = a1 + 2d,解得a1 = d,∴ S3 = 3a2 = 3(a1 + d)= 6d. 又T3 = b1 + b2 + b3 = 2d + 6 2d + 12 3d = 9 d ,∴ S3 + T3 = 6d + 9 d = 21, 即2d2 - 7d + 3 = 0,解得d = 3或d = 12 (舍去),∴ an = a1 +(n - 1)·d = 3n. (2)∵ {bn}为等差数列,∴ 2b2 = b1 + b3,即12a2 = 2 a1 + 12a3 , ∴ 6 1a2 - 1a( )3 = 6da2a3 = 1 a1 ,即a21 - 3a1d + 2d2 = 0,解得a1 = d 或a1 = 2d, ∵ d > 1,∴ an > 0,又S99 - T99 = 99,由等差数列性质知,99a50 - 99b50 = 99,即a50 - b50 = 1, ∴ a50 - 2 550 a50 = 1,即a250 - a50 - 2 550 = 0,解得a50 = 51或a50 = - 50(舍去), 当a1 = 2d时,a50 = a1 + 49d = 51d = 51,解得d = 1,与d > 1矛 盾,无解; 当a1 = d时,a50 = a1 + 49d = 50d = 51,解得d = 5150 .综上d = 5150 . 6.(1)因为2Sn = nan, 当n = 1时,2a1 = a1,即a1 = 0;当n = 3时,2(1 + a3)= 3a3,即 a3 = 2, 当n≥2时,2Sn - 1 =(n - 1)an - 1,所以2(Sn - Sn - 1)= nan -(n - 1)an - 1 = 2an, 化简得(n - 2)an =(n - 1)an - 1,当n≥3时,ann - 1 = an - 1 n - 2 =… = a3 2 = 1,即an = n - 1, 当n = 1,2,3时都满足上式,所以an = n - 1(n∈N). (2)因为an + 1 2n = n 2n ,所以Tn = 1 × ( )12 1 + 2 × ( )12 2 + 3 × ( )12 3 +…+ n × ( )12 n , 1 2 Tn = 1 × ( )12 2 + 2 × ( )12 3 +…+ (n - 1)× ( )12 n + n × ( )12 n + 1 , 两式相减得12 Tn = ( )12 1 + ( )12 2 + ( )12 3 +…+ ( )12 n -                                                                      n —972— × ( )12 n + 1 = 1 2 × 1 - ( )12[ ] n 1 - 12 - n × ( )12 n + 1 = 1 - 1 + n( )2 ( )12 n ,即Tn = 2 -(2 + n)( )12 n ,n∈N . 7. (1 )证明:设数列{an }的公差为d,所 以a1 + d - 2b1 = a1 + 2d - 4b1, a1 + d - 2b1 = 8b1 -(a1 + 3d{ ), 即可解得,b1 = a1 = d2 ,所以原命题得证. (2)由(1)知,b1 = a1 = d2 ,所以bk = am + a1b1 × 2 k - 1 = a1 +(m - 1)d + a1,即2k - 1 = 2m,亦即m = 2k - 2∈[1,500],解 得2≤k≤10,所以满足等式的解k = 2,3,4,…,10,故集合 {k | bk = am + a1,1≤m≤500}中的元素个数为10 - 2 + 1 = 9. 8.(1)证明:因为2Snn + n = 2an + 1,即2Sn + n 2 = 2nan + n①, 当n≥2时,2Sn - 1 +(n - 1)2 = 2(n - 1)an - 1 +(n - 1)②, ① -②得,2Sn + n2 - 2Sn - 1 - (n - 1)2 = 2nan + n - 2(n - 1)an - 1 -(n - 1), 即2an + 2n - 1 = 2nan - 2(n - 1)an - 1 + 1,即2(n - 1)an - 2(n - 1)an - 1 = 2(n - 1), 所以an - an - 1 = 1,n≥2且n∈N,所以{an}是以1为公差的 等差数列. (2)由(1)可得a4 = a1 + 3,a7 = a1 + 6,a9 = a1 + 8, 又a4,a7,a9成等比数列,所以a27 = a4·a9,即(a1 + 6)2 =(a1 + 3)·(a1 + 8),解得a1 = - 12, 所以an = n - 13,所以Sn = - 12n + n(n - 1)2 = 1 2 n 2 - 252 n = 1 2 n - 25( )2 2 - 6258 , 所以,当n = 12或n = 13时(Sn)min = - 78. 9.(1)∵ a1 = 1,∴ S1 = a1 = 1,∴ S1a1 = 1, 又∵ Sn a{ }n 是公差为13的等差数列,∴ Sn an = 1 + 13 (n - 1)= n + 2 3 ,∴ Sn = (n + 2)an 3 , ∴当n≥2时,Sn - 1 =(n + 1)an - 13 ,∴ an = Sn - Sn - 1 = (n + 2)an 3 - (n + 1)an - 1 3 , 整理得(n - 1)an =(n + 1)an - 1,即anan - 1 = n + 1 n - 1, ∴ an = a1 × a2 a1 × a3 a2 ×…× an - 1an - 2 × an an - 1 = 1 × 32 × 4 3 ×…× n n - 2 × n + 1 n - 1 = n(n + 1) 2 ,显然对于n = 1也成立, ∴ {an}的通项公式an = n(n + 1)2 . (2)证明:1an = 2 n(n + 1)= 2 1 n - 1 n( )+ 1 , ∴ 1a1 + 1a2 +…+ 1an [= 2 1 -( )12 + 12 -( )13 +…+ 1 n - 1 n( ) ]+ 1 = 2 1 - 1n( )+ 1 < 2. 考点突破提能力 考点一 典例研析 1.(1)C  (2)B  (3)C  (4)C  (5)B  (1)由an + 1 - ann = 2得 an + 1 - an = 2n, 所以an - an - 1 = 2(n - 1),an - 1 - an - 2 = 2(n - 2),an - 2 - an - 3 = 2(n - 3),…,a3 - a2 = 2 × 2,a2 - a1 = 2 × 1, 累加上述式子得an - a1 = 2[(n -1)+(n -2)+(n -3)+…+2 +1]= n(n -1), 所以an = n2 - n + 10(n≥2), 检验已知n = 1时,an = n2 - n + 10满足. 故an = n2 - n + 10,ann = n + 10 n - 1, 由于函数f(x)= x + 10x - 1在区间(0,槡10)上单调递减,在 (槡10,+ !)上单调递增, 又因为x∈N,当n = 3时,ann = 3 + 10 3 - 1 = 16 3 ,当n = 4时, an n = 4 + 10 4 - 1 = 11 2 , 所以ann的最小值为 16 3 .故选C. (2)由Sn = n + 23 an得Sn - 1 = n - 1 + 2 3 an - 1,n≥2,n∈N , 两式相减得Sn - Sn - 1 = n + 23 an - n + 1 3 an - 1, 即an = n + 23 an - n + 1 3 an - 1,即 n - 1 3 an = n + 1 3 an - 1,即 an an - 1 = n + 1 n - 1,n≥2,n∈N  . 所以a2a1 = 3 1 , a3 a2 = 42 , a4 a3 = 53 ,…, an an - 1 = n + 1n - 1. 相乘得a2a1· a3 a2 ·a4a3·…· an an - 1 = 31· 4 2· 5 3·…· n + 1 n - 1, 即ana1 = n·(n + 1) 1·2 ,因为a1 = 1,所以an = n(n + 1) 2 ,n≥2, n∈N . 当n = 1时,a1 = 1 ×(1 + 1)2 = 1,所以an = n(n + 1) 2 ,n≥1, n∈N .故选B. (3)已知数列{an}满足a1 = 1,an + 1 = an2an + 1,则 1 an + 1 - 1an = 2, 又1a1 = 1, 即数列1a{ }n 是以1为首项,2为公差的等差数列, 即1a5 = 1 + 4 × 2 = 9,则a5 = 1 9 .故选C. (4)因为数列{an}满足1an + 1 = 1 3· 1 an + 23 ,a2 = 3 4 , 所以1a2 = 1 3 × 1 a1 + 23 = 4 3 ,所以a1 = 1 2 , 令bn = 1an,则bn + 1 = 1 3 bn + 2 3 ,b1 = 2,即bn + 1 - 1 = 1 3 (bn - 1                                                                       ), —082— 所以数列{bn - 1}是以1为首项,以13为公比的等比数列, 所以bn - 1 = ( )13 n - 1 ,即bn = 1 + ( )13 n - 1 ,所以an = 1 1 + ( )13 n - 1, 则a1 011 = 1 1 + ( )13 1 010 = 31 010 1 + 31 010 .故选C. (5 ) 由 an + 1 - 1 6·4 n + 1 an - 1 6·4 n = 4n - 2an - 1 6·4 n + 1 an - 1 6·4 n = 1 3·4 n - 2an - 16·4 n - a( )n = - 2, 由于a1 - 23 ≠0,可得数列an - 4n{ }6 是首项为a1 - 23 ,公比 为- 2的等比数列,则an = 16·4 n + a1 -( )23 ·(- 2)n - 1,因 为数列{an}是递增数列,可得an + 1 > an, 即16·4 n +1 + a1 -( )23 ·(-2)n > 16·4n + a1 -( )23 ·(-2)n -1 对任意的正整数n都成立. 当n为偶数时,a1 > 23 - 1 3·2 n恒成立,由23 - 1 3·2{ }n 递 减,可得23 - 1 3·2 n≤ 23 - 4 3 = - 2 3 ,则a1 > - 2 3 ; 当n为奇数时,a1 < 23 + 1 3·2 n恒成立, 由23 + 1 3·2{ }n 递增,可得23 + 13·2n≥ 23 + 23 = 43 ,则 a1 < 4 3 , 则a1的取值范围是- 23 ,( )23 ∪ 23 ,( )43 .故选B. 跟踪训练 1. C  依题意an + 1 - an = 1n(n + 2)= 1 2 1 n - 1 n( )+ 2 , 所以a5 =(a5 - a4)+(a4 - a3)+(a3 - a2)+(a2 - a1)+ a1 = (12 1 - 13 + 12 - 14 + 13 - 15 + 14 - )16 + 1 = (12 1 + 12 - 15 - )16 + 1 = 4730 .故选C. 2. ACD  an + 1 - an = n + 1, ∴ a20 =(a20 - a19)+(a19 - a18)+…+(a2 - a1)+ a1 = 20 + 19 + 18 +…+ 2 + 2 = 211,故A正确; ∵ an + 1 = 2an + 3,∴ an + 1 + 3 = 2(an + 3), ∴ {an + 3}是以a1 + 3 = 4为首项,2为公比的等比数列, ∴ an + 3 = 4·2n - 1 = 2n + 1,故an = 2n + 1 - 3,故B错误; ∵ an + 1 = an 1 + 3an ,∴ 1an + 1 = 1 + 3an an = 1an + 3,∴ 1an + 1 - 1 an = 3, ∴ 1a{ }n 是以1a1 = 1为首项,3为公差的等差数列, ∴ 1an = 1 +(n - 1)× 3 = 3n - 2,∴ an = 13n - 2,故C正确; 2(n + 1)an - nan + 1 = 0,∴ an + 1n + 1 = 2an n , ∴ an{ }n 是以a11 = 2为首项,2为公比的等比数列, ∴ an n = 2·2 n - 1 = 2n,∴ an = n·2n,故D正确. 3. an = n·2n + 1   当n≥2时,因为an = 2an - 1 + 2n + 1,所以an2n + 1 = an - 1 2n + 1,又a1 21 + 1 = 44 = 1, 所以数列an 2n{ }+ 1 是首项为1,公差为1的等差数列, 所以an 2n + 1 = 1 +(n - 1)× 1 = n,则an = n·2n + 1 . 考点二 典例研析 2.(1)方法一:由题意知当n≥2时,Sn + Sn - 1 = nan, ∴ Sn + Sn - 1 = n(Sn - Sn - 1),整理得Sn = n + 1n - 1Sn - 1, 由S1 = a1 = 3,∴ Sn = n + 1n - 1 × n n - 2 × n - 1 n - 3 × n - 2 n - 4 ×…× 4 2 × 3 1 × 3 = 3 2 (n 2 + n), 经检验S1 = 3也符合Sn = 32 (n 2 + n). ∴当n≥2时,an = Sn - Sn - 1 = 32 (n 2 + n)- 32 [(n - 1) 2 +(n - 1)]= 3n. a1 = 3也满足an = 3n, ∴数列{an}的通项公式为an = 3n. 方法二:由题意知当n≥2时,Sn + Sn - 1 = nan, ∴当n≥3时,Sn - 1 + Sn - 2 =(n - 1)an - 1, 两式相减得an + an - 1 = nan -(n - 1)an - 1(n≥3),即(n - 1)an = nan - 1, ∴ an n = an - 1 n - 1(n≥3),∴当n≥3时, an{ }n 为常数列, 又由S2 + S1 = 2a2得a2 = 6,同理可得a3 = 9, ∴ a3 3 = a1 2 = a1 1 = 3,∴ an n = a1 1 = 3,即an = 3n, ∴数列{an}的通项公式为an = 3n. (2)由(1)得bn = 1 - 9a2n = 1 - 1 n2 = n 2 - 1 n2 = n - 1n × n + 1 n , ∴ b2·b3·…·bn = 12 × 3 2 × 2 3 × 4 3 × 3 4 × 5 4 ×…× n - 1 n × n + 1n = n + 1 2n . 由n + 12n = 89 176,得n = 88. 跟踪训练 4. 56   由题意,当n = 1时,a1 = 2 3 , 当n≥2时,由a1 + 3a2 + 9a3 +…+ 3n - 1an = n + 13 , 可得a1 + 3a2 + 9a3 +…+ 3n - 2an - 1 = n3 , 两式相减,可得3n - 1an = n + 13 - n 3 = 1 3 ,解得an = 1 3n                                                                       , —182— ∵当n = 1时,a1 = 23不满足上式, ∴ an = 2 3 ,n = 1, 1 3n ,n≥2{ ,则当n = 1时,S1 = a1 = 23 , 当n≥2时,Sn = a1 + a2 + a3 +…+ an = 23 + 1 32 + 1 33 +…+ 1 3n = 23 + 1 32 - 1 3n + 1 1 - 13 = 56 - 1 2·3n, ∵当n = 1时,S1 = 23也满足上式,∴ Sn = 5 6 - 1 2·3n,n∈N , ∵ Sn = 5 6 - 1 2·3n < 5 6 ,且Sn < k对任意n∈N 恒成立, ∴ k≥ 56 ,即实数k的最小值为 5 6 . 5.(1)由a2 = 3且Sn槡+ 1 = S槡n + S槡1, 可得S槡2 = 2 S槡1,即a1槡+ 3 = 2 a槡1,解得a1 = 1, 即有Sn槡+ 1 - S槡n = 1, 可得数列{ S槡n}是首项和公差均为1的等差数列, 则S槡n = n,即Sn = n2, 当n≥2时,an = Sn - Sn - 1 = n2 -(n - 1)2 = 2n - 1,对n = 1也 成立, 则{an}的通项公式为an = 2n - 1. (2)bn = 4Snanan +1 = 4n2 (2n -1)(2n +1)= 1 + 1 (2n -1)(2n +1)= 1 + 1 2 1 2n -1 - 1 2n( )+1 , 则数列{bn}的前n项和 Tn = n + 1 2 1 - 1 3 + 1 3 - 1 5 +…+ 1 2n - 1 - 1 2n( )+ 1 = n + 1 2 1 - 1 2n( )+ 1 = n + n2n + 1. 考点三 典例研析 角度1 3. B  ∵ 1 + 2 + 22 +…+ 2n - 1 = 1 ×(1 - 2 n) 1 - 2 = 2 n - 1, ∴数列1,1 + 2,1 + 2 + 22,…,1 + 2 + 22 +…+ 2n - 1,…的前n 项和 Sn = 2 1 - 1 + 22 - 1 +…+ 2n - 1 =(21 + 22 +…+ 2n)- n = 2 ×(1 - 2 n) 1 - 2 - n = 2 n + 1 - n - 2.故选B. 跟踪训练 6.(1)当n = 1时,S1 = 2a1 - 1,所以a1 = 1, 当n≥2时,Sn - 1 = 2an - 1 - 1,所以an = 2an - 2an - 1,即an = 2an - 1, 因为a1 = 1≠0,所以an≠0,所以anan - 1 = 2, 所以{an}是以1为首项,2为公比的等比数列,所以an = a1q n - 1 = 2n - 1 . (2)bn = 4n - 1 + n - 1, Tn =(40 + 41 + 42 +…4n - 1)+[0 + 1 + 2 +…+(n - 1)] = 1 ×(1 - 4 n) 1 - 4 + n(0 + n - 1) 2 = 4n - 1 3 + n(n - 1) 2 . 角度2 4.(1)由已知{an}为等差数列,记其公差为d. ①当n≥2时, an + 1 = 2an - n, an = 2an - 1 -(n - 1{ ),两式相减可得d = 2d - 1, 解得d = 1, ②当n = 1时,a2 = 2a1 - 1,所以a1 = 2,所以an = 2 +(n - 1)× 1 = n + 1. (2)由(1)知bn =(- 1)nan =(- 1)n(n + 1), ∑ 2n i = 1 bi = b1 + b2 +…+ b2n - 1 + b2n = - 2 + 3 - 4 + 5 -…- 2n + 2n + 1 =(- 2 + 3)+(- 4 + 5)+…+(- 2n + 2n + 1)= n. 跟踪训练 7.(1)由2Sn = 2a2n + an - 1,①得2Sn + 1 = 2a2n + 1 + an + 1 - 1,② ② - ①得2an + 1 = 2Sn + 1 - 2Sn = 2a2n + 1 + an + 1 - 2a2n - an = 2(an + 1 - an)(an + 1 + an)+ (an + 1 - an),所以2(an + 1 - an) (an + 1 + an)-(an + 1 + an)= 0, 即(an + 1 + an)(2an + 1 - 2an - 1)= 0, 因为an > 0,所以2an + 1 - 2an - 1 = 0,即an + 1 - an = 12 , 又a1 = 1,所以数列{an}是以1为首项,12 为公差的等差 数列, 所以数列{an}的通项公式为an = n + 12 . (2)因为bn =(- 1)n - 1an,所以b1 + b2 = a1 - a2 = - 12 ,b3 + b4 = a3 - a4 = - 1 2 ,…, b99 + b100 = a99 - a100 = - 1 2 , 所以{bn}的前100项的和为b1 + b2 + b3 +…+ b99 + b100 =(a1 - a2)+(a3 - a4)+…+(a99 - a100)= - 12 × 50 = - 25. 角度3 5.(1)当n = 1时,2S1 = a1 + 1,解得a1 = 1, 又∵ a2 = 32 a1,∴ a2 = 3 2 , 当n≥2时,由2Sn = n(an + 1), 2Sn + 1 =(n + 1)(an + 1 + 1{ ), 两式相减得(n - 1)an + 1 - nan + 1 = 0, 两边同除以n(n - 1)可得an + 1n - an n - 1 = 1 n - 1 n - 1(n≥2), 上述等式可列累加法得ann -1 - an -1 n -2 +…+ a3 2 - a2 1 = 1 n -1 - 1 n -2 +…+ 12 -1(n≥3), ∴ an n - 1 - a2 = 1 n - 1 - 1,∴ an -(n - 1)a2 = 1 -(n - 1), ∵ a2 = 3 2 ,化简得an = n + 1 2 (n≥3), 当n = 1时,a1 = 1; n = 2时,a2 = 32都满足an = n + 1 2 ,因此an = n + 1 2                                                                      . —282— (2)由(1)可知,bn = n + 12n + 1,则Tn = 2 22 + 3 23 + 4 24 +…+ n + 1 2n + 1 ①, ∴ 12 Tn = 2 23 + 3 24 +…+ n 2n + 1 + n + 1 2n + 2 ②, 两式相减得12 Tn = 2 22 + 1 23 +…+ 1 2n + 1 - n + 1 2n + 2 = 1 22 + 1 22 1 - ( )12[ ] n 1 - 12 - n + 1 2n + 2 = 34 - n + 3 2n + 2 ,化简得Tn = 32 - n + 3 2n + 1 . 跟踪训练 8.(1)因为数列{an}满足a1 = 2,an + 1an = n + 1 n , 所以an = anan -1· an -1 an -2 ·an -2an -3·…· a2 a1 ·a1 = nn -1· n -1 n -2· n -2 n -3·…· 2 1·2 =2n, 即{an}的通项公式为an = 2n. (2)记数列an 2{ }n 的前n 项和为Sn,因为an2an = 2n22n = 2n × ( )14 n , 所以Sn = 2 × 14 + 2 × 2 × ( )14 2 + 2 × 3 × ( )14 3 +…+ 2n × ( )14 n , 所以14 Sn = 2 × ( )14 2 + 2 × 2 × ( )14 3 + 2 × 3 × ( )14 4 +…+ 2(n - 1)× ( )14 n + 2n × ( )14 n + 1 , 两式相减得 3 4 Sn = 1 2 + 2 ( )14 2 + ( )14 3 + ( )14 4 +…+ ( )14[ ] n - 2n × ( )14 n + 1 = 12 + 2 × ( )14 2 1 - ( )14 n[ ]- 1 1 - 14 - 2n × ( )14 n + 1 = 2 3 - 3n + 4 6 × 22n ,故Sn = 89 - 3n + 4 9 × 22n - 1 , 即数列an 2a{ }n 的前n项和为Sn = 89 - 3n + 49 × 22n - 1 . 角度4 6.(1)因为Sn = 1 - 2 - n, 当n≥2时,an = Sn - Sn - 1 = 1 - 2 - n -(1 - 2 - n + 1)= 12n, 又因为n = 1时,a1 = S1 = 12也满足上式,所以an = 1 2n ,bn = n. (2)由bn = n,所以1bnbn + 1 = 1 n(n + 1)= 1 n - 1 n + 1, Tn = 1 b1b2 + 1b2b3 + 1b3b4 +…+ 1bn -1bn = 1 1 - 1 2 + 1 2 - 1 3 +…+ 1 n - 1 n +1 =1 - 1 n +1, 则Sn - Tn = 1 - 12( )n - 1 - 1n( )+ 1 = 1n + 1 - 12n = 2 n -(n + 1) (n + 1)2n , 当n = 1时,2n = n + 1, 当n≥2时,2n =(1 + 1)n = C0n + C1n +…+ Cnn = 1 + n + C2n +… + Cnn > n + 1, 所以Sn > Tn, 综上所述:当n = 1时,Sn = Tn,当n≥2时,Sn > Tn .故Sn≥Tn . 跟踪训练 9.(1)证明:因为3Sn = 4an - 2, 所以3Sn - 1 = 4an - 1 - 2(n≥2), 当n≥2时,两式相减得3an = 4an - 4an - 1,即an = 4an - 1,n≥2, 则anan - 1 = 4, 因为3S1 = 4a1 - 2,即a1 = 2, 所以数列{an}是以2为首项,以4为公比的等比数列, 所以an = 2·4n - 1 = 22n - 1 . (2)∵ bn = log222n - 1 = 2n - 1, 1 bn·bn + 1 = 1 (2n - 1)(2n + 1)= 1 2 1 2n - 1 - 1 2n( )+ 1 , 所以Tn = 12 1 - 1 3 + 1 3 - 1 5 +…+ 1 2n - 1 - 1 2n( )+ 1 = 1 2 1 - 1 2n( )+ 1 = n2n + 1. 考点四 典例研析 7.(1)由题意可知,a1 = 1,an + 1 = - SnSn + 1, 所以当n≥2时,an = - Sn - 1Sn,an = Sn - Sn - 1, 所以Sn - Sn - 1 = - Sn - 1Sn,即1Sn - 1 Sn - 1 = 1, 故数列1S{ }n 是首项为1S1 = 1 a1 = 1,公差为1的等差数列, 所以1Sn = 1 +(n - 1)× 1 = n,即Sn = 1 n , 当n = 1时成立.所以Sn = 1n . 所以an + 1 = - SnSn + 1 = - 1n × 1 n + 1 = - 1 n(n + 1), 所以数列{an}的通项公式为an = 1,n = 1, - 1(n - 1)n,n≥2{ . (2)由(1)知,Sn = 1n , 令bn = SnSn + 1 = 1n(n + 1)= 1 n - 1 n + 1, 所以Tn = 1 -( )12 + 12 -( )13 +…+ 1n - 1n( )+ 1 = 1 - 1 n + 1 = n n + 1, 又因为存在正整数n,使得(n - 8)Tn≤λ2 + 133 λ, 所以存在正整数n使得λ2 + 133 λ≥ n2 - 8n n + 1 =(n + 1)+ 9 n + 1 - 10成立, 故λ2 + 133 λ≥[(n + 1)+ 9 n + 1 - 10]min, 又因为(n + 1)+ 9n + 1 - 10≥2 (n + 1)× 9 n槡 + 1 - 10 = - 4                                                                       , —382— 当且仅当n + 1 = 9n + 1,即n = 2时取等号, 所以λ2 + 133 λ≥ - 4,解得λ≤ - 3或λ≥ - 4 3 , 所以实数λ {的取值范围为λ λ≤ - 3或λ≥ - }43 . 跟踪训练 10.(1)由已知等差数列{an}, 得S3 + S6 = 63, a27 = a2a22{ ,得 a1 + 2d = 7, 3d2 = 2a1d, d≠0 { , 解得a1 = 3,d = 2{ , 所以an = a1 +(n - 1)d = 3 + 2(n - 1)= 2n + 1. (2)bn = 2n - 1an =(2n + 1)·2n - 1, Tn = 3 + 5 × 2 + 7 × 2 2 +…+(2n + 1)·2n - 1,① 2Tn = 3 × 2 + 5 × 2 2 + 7 × 23 +…+(2n - 1)·2n - 1 +(2n + 1) ·2n,② 所以① -②得 - Tn = 3 + 2 × 2 + 2 × 2 2 + 2 × 23 +…+ 2 × 2n - 1 -(2n + 1) ·2n, 所以- Tn = 1 - 2 n + 1 1 - 2 -(2n + 1)·2 n =(1 - 2n)·2n - 1, 得Tn =(2n - 1)·2n + 1. 又由(1)中等差数列{an}满足 a1 = 3, d = 2{ ,知,Sn = 3n + n(n - 1)2 × 2 = n2 + 2n, 不等式(Tn - 1)λ + 2Sn - 11n + 3≤0对一切n∈N恒成立, 且(2n - 1)·2n > 0, 即λ≤ - 2n 2 + 7n - 3 (2n - 1)2n = 3 - n 2n 对一切n∈N恒成立, 令f(n)= 3 - n 2n (n∈N),只需保证不等式f(n)min≥λ成立 即可, 因为f(n + 1)- f(n)= 2 - n 2n + 1 - 3 - n 2n = n - 4 2n + 1 , 当1≤n≤3时,f(n + 1)- f(n)< 0,当n = 4时,f(n + 1)= f(n),当n≥5时,f(n + 1)- f(n)> 0, 即f(1)> f(2)> f(3)= 0 > f(4)= f(5)= - 116 < f(6)<…, 得f(n)min = f(4)= f(5)= - 116, 所以λ的最大值为- 116 . 微专题  数列与传统文化、创新应用 题型选讲 题型一 典例研析 1. C  因为an能被3除余2且被7除余2, 所以an - 2既是3的倍数,又是7的倍数,即是21的倍数,且 an > 0, 所以an - 2 = 21(n - 1),即an = 21n - 19, 所以a6 = 21 × 6 - 19 = 107.故选C. 2. A  由题意得:天干可看作公差为10的等差数列,地支可看作 公差为12的等差数列, 由于100 ÷ 10 = 10,余数为0,故100年后天干为壬, 由于100 ÷ 12 = 8……4,余数为4,故100年后地支为午, 综上:100年后的2122年为壬午年.故选A. 3. B  由题意知,A点处里程碑刻着数字54,B点处里程碑刻着 数字96, 里程碑上的数字成等差数列,公差为3, 则从A到B的所有里程碑个数为n = 96 - 543 + 1 = 15, 所以从A到B的所有里程碑上的数字之和为15 ×54 +15 ×142 ×3 =1 125.故选B. 跟踪训练 1. B  设数列为{an},首项为a1,公差为d, 则a1 + a4 + a7 = 3a1 + 9d = 31. 5, S9 = 9a1 + 36d = 85. 5,解得a1 = 13. 5,d = - 1, ∴芒种日影长为a12 = a1 + 11d = 2. 5.故选B. 2. C  由题意设此人第一天走步a1 里,第二天走步a2 里,第n 天走步an里,{an}是等差数列,已知S9 = 1 260,要求a5, S9 = 9(a1 + a9) 2 = 9 × 2a5 2 = 9a5 = 1 260,∴ a5 = 140.故选C. 3. A  根据题意可知,每次挖去的三角形面积是被挖三角形面积 的13 , 所以每一次操作之后所得图形的面积是上一次三角形面积 的23 , 由此可得,第n 次操作之后所得图形的面积是Sn = 1 × ( )23 n , 即经过4次操作之后所得图形的面积是S4 = 1 × ( )23 4 = 1681 . 故选A. 题型二 典例研析 角度1 4. AB  数列{an}为等差数列,则an + 1 - an = d,即an + 1 = an + d, 满足“线性数列”的定义,故A正确; 数列{an}为等比数列,则an +1an = q,即an +1 = qan,满足“线性数列” 的定义,故B正确; 设an + 1 - k = p(an - k),k∈R,则k - pk = q,解出k = q1 - p, 则an - q1 - p = p n - 1 a1 - q 1 -( )p , 因此an = q(1 - p n) 1 - p ,故C错误; 若p = 0且q≠0,则an = q,数列{qpn - 1}的前n项和为0,显然 D错误.故选AB. 角度2 5. 2 - 13 × 2 n   2  若λ = 0,μ = - 2,则an + 1 = 2(an - 1), 即为an + 1 - 2 = 2(an - 2), 可得数列{an - 2}是首项为a1 - 2 = - 23 ,公比为2的等比 数列                                                                      , —482—

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第一篇 专题三 第2讲 数列求和及其综合应用-【衡中学案】2025年高考数学二轮总复习学案
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