6.4 数列求和-【创新教程】2026年高考数学总复习大一轮讲义(人教A版2019)

2025-09-09
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§6.4 数列求和 ★[考试要求] 1.掌握等差、等比数列的前n项和公式.2.掌握特殊的非等差、等比数列的几种常见的求和方法.         学生用书 P104 1.公式法 (1)等差数列的前n项和公式 Sn= n(a1+an) 2 =na1+ n(n-1) 2 d ; (2)等比数列的前n项和公式 Sn= na1,q=1, a1(1-qn) 1-q = a1-anq 1-q ,q≠1. ì î í ïï ï 2.几种数列求和的常用方法 (1)分组求和法:一个数列的通项公式是由若干个等 差或等比或可求和的数列组成的,则求和时可用 分组求和法,分别求和后相加、减. (2)裂项相消法:把数列的通项拆成两项之差,在求和 时中间的一些项可以相互抵消(注意消项规律), 从而求得前n项和. (3)错位相减法: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 求这个数列的前n项和即可用错位相减法求解. (4)倒序相加法:如果一个数列{an}与首末两端等“距 离”的两项的和相等或等于同一个常数,那么求这 个数列的前n项和即可用倒序相加法求解. (5)并项求和法:一个数列的前n项和中,可两两结合 求解,则称之为并项求和.形如an=(-1)nf(n)类 型,可采用两项合并求解. 一些常见数列的前n项和公式 1.1+2+3+4+􀆺+n=n (n+1) 2 . 2.12+22+􀆺+n2=n (n+1)(2n+1) 6 . 3.裂项求和常用的三种变形 (1) 1n(n+1)= 1 n- 1 n+1. (2) 1(2n-1)(2n+1)= 1 2 1 2n-1- 1 2n+1 æ è ç ö ø ÷. (3) 1 n+ n+1 = n+1- n. 4.在应用错位相减法求和时,若等比数列的公比为参 数,应分公比等于1和不等于1两种情况求解. 1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或 “×”) (1)若数列{an}为等比数列,且公比不等于1,则其前 n项和Sn= a1-an+1 1-q . (√) (2)当n≥2时, 1 n2-1 =12 1 n-1- 1 n+1 æ è ç ö ø ÷. (√) (3)求Sn=a+2a2+3a3+􀆺+nan 时,只要把上式等 号两边同时乘a即可根据错位相减法求得.(×) (4)求数列 12n +2n+3{ }的前n项和可用分组转化法 求和. (√) 2.数列{an}的前n项和为Sn,若an= 1 n(n+1) ,则S5 等于 (  ) A.1 B.56 C. 1 6 D. 1 30 解析:B [∵an= 1 n(n+1)= 1 n- 1 n+1 ,∴S5=a1+ a2+􀆺+a5=1- 1 2+ 1 2- 1 3+ 􀆺+15- 1 6= 5 6. ] 3.已知数列{an}的前n项和为Sn 且an=n􀅰2n,则Sn = (  ) A.(n-1)2n+1+2 B.(n+1)2n+1-2 C.2n+1-2 D.n2n+1-2 解析:A [Sn=1×2+2×22+3×23+􀆺+n× 2n,① 所以2Sn=1×22+2×23+3×24+􀆺+n×2n+1,② ①-②得-Sn=2+22+23+􀆺+2n-n×2n+1= 2×(1-2n) 1-2 -n×2 n+1, 所以Sn=(n-1)2n+1+2.] 4.若数列{an}的通项公式为an=2n+2n-1,则数列 {an}的前n项和为    . 解析:Sn = 2(1-2n) 1-2 + n(1+2n-1) 2 =2 n+1 -2 +n2. 答案:2n+1-2+n2 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰751􀅰 第六章 数列         学生用书 P105    分组求和与并项求和 [例1] 已知数列{an}满足a1=1,且对任意正整数n 都有an+1=an+n+1,n∈N∗ . (1)求数列{an}的通项公式; (2)设数列 {bn}的前n 项和为Tn,bn =n- (- 1)nan,求T2n. [解] (1)因为数列{an}满足a1=1,且对任意正整 数n都有an+1=an+n+1,n∈N∗ , 则an+1-an=n+1, 所以,a2-a1=2,a3-a2=3,a4-a3=4,􀆺,an+1- an=n+1, 上述n个等式全加得an+1-a1=2+3+4+􀆺+(n +1)=n (2+n+1) 2 = n2+3n 2 , 所以,an+1=1+ n2+3n 2 = n2+3n+2 2 = (n+1)(n+2) 2 , 故当 n≥2 时,an = n(n+1) 2 ,a1 =1 也 满 足 an =n (n+1) 2 , 故对任意的n∈N∗ ,an= n(n+1) 2 . (2)因为bn=n-(-1)nan=n-(-1)n􀅰 n(n+1) 2 , 对 任 意 的 k∈ N∗ ,b2k-1 +b2k = (2k-1)+ 2k(2k-1) 2 +2k- 2k(2k+1) 2 =4k-1-2k=2k-1 , 所以,T2n=(b1+b2)+(b3+b4)+(b5+b6)+􀆺+ (b2n-1+b2n) =1+3+5+􀆺+(2n-1)=n (1+2n-1) 2 =n 2. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋    1.分组转化求和通法 若一个数列能分解转化为几个能求和的新数列 的和或差,可借助求和公式求得原数列的和.求 解时应通过对数列通项结构特点进行分析研究, 将数列的通项合理分解转化. 2.分组转化求和的常见类型 (1)若an=bn±cn,且{bn},{cn}为等差或等比数列, 可采用分组求和法求{an}的前n项和. (2)若an= bn,n为奇数, cn,n为偶数,{ 且数列{bn},{cn}是等比 数列或等差数列,可采用分组求和法求和. 已知数列{an}满足a1=1,an+1+2an=3n-5,n ∈N∗ . (1)设bn=an-n+2,证明:{bn}是等比数列; (2)求数列{an}的前n项和Sn. 解:(1)因为an+1+2an=3n-5,n∈N∗ , 所以an+1-(n+1)+2=-2an+2n-4, 即an+1-(n+1)+2=-2(an-n+2),所以bn+1= -2bn, 又b1=a1-1+2=2≠0,则 bn+1 bn =-2. 所以{bn}是以2为首项,-2为公比的等比数列. (2)由(1)可知,bn=b1􀅰(-2)n-1=2×(-2)n-1, 由于an=bn+n-2,所以an=2×(-2)n-1+n-2, 所以Sn=a1+a2+a3+􀆺+an =2×(-2)0+(-1)+2×(-2)1+0+2×(-2)2 +1+􀆺+2×(-2)n-1+n-2 =2×(-2)0+2×(-2)1+2×(-2)2+􀆺+2× (-2)n-1+[(-1)+0+1+􀆺+(n-2)] =2×[(-2)0+(-2)1+(-2)2+􀆺+(-2)n-1] +[(-1)+0+1+􀆺+(n-2)] =2×1- (-2)n 1-(-2)+ n[(-1)+(n-2)] 2 =23- 2×(-2)n 3 + n(n-3) 2 .    裂项相消法求和 [例2] (2022􀅰新高考Ⅰ卷)记Sn 为数列{an}的前 n项和,已知a1=1, Sn an{ }是公差为 1 3 的等差数列. (1)求{an}的通项公式; (2)证明:1a1 +1a2 +􀆺+1an <2. [解] (1)∵a1=1,∴S1=a1=1,∴ S1 a1 =1, 又∵ Snan{ }是公差为 1 3 的等差数列, ∴ Sn an =1+13 (n-1)=n+23 ,∴Sn= (n+2)an 3 , ∴当n≥2时,Sn-1= (n+1)an-1 3 , ∴an=Sn-Sn-1= (n+2)an 3 - (n+1)an-1 3 , 整理得:(n-1)an=(n+1)an-1, 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰851􀅰 高考总复习 数学 A版 即 an an-1 =n+1n-1 , ∴an=a1× a2 a1 × a3 a2 ×􀆺× an-1 an-2 × an an-1 =1×32× 4 3× 􀆺× nn-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)1an = 2n(n+1)=2 1 n- 1 n+1 æ è ç ö ø ÷, ∴1a1 +1a2 +􀆺+1an =2 1-12 æ è ç ö ø ÷+ 12- 1 3 æ è ç ö ø ÷+􀆺 1n- 1 n+1 æ è ç ö ø ÷[ ] =21- 1n+1 æ è ç ö ø ÷<2 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋    破解裂项相消求和的关键点 (1)定通项:根据已知条件求出数列的通项公式; (2)巧裂项:根据通项公式的特征进行准确裂项,把 数列的每一项,表示为两项之差的形式; (3)消项求和:通过累加抵消掉中间的项,达到消项 的目的,准确求和. [注意] ①裂项原则:一般是前边裂几项,后边就 裂几项,直到发现被消去项的规律为止. ②消项规律:消项后前边剩几项,后边就剩几项,前 边剩第几项,后边就剩倒数第几项. (2024􀅰天津卷)已知数列{an}是等比数列,公比大 于0.其前n项和为Sn.若a1=1,S2=a3-1. (1)求数列{an}的前n项和Sn; (2)设bn= k,n=ak bn-1+2k,ak<n<ak+1{ ,k∈N ∗ . (ⅰ)当k≥2,n=ak+1时,求证:bn-1≥ak􀅰bn; (ⅱ)求∑      Sn i=1 bi. 解:(1)设等比数列{an}的公比为q>0, 因为a1=1,S2=a3-1,即a1+a2=a3-1, 可得1+q=q2-1,整理得q2-q-2=0, 解得q=2或q=-1(舍去), 所以Sn= 1-2n 1-2=2 n-1. (2)(i)由(1)可知an=2n-1,且k∈N∗ ,k≥2, 当n=ak+1=2k≥4时, 则 ak=2k-1<2k-1=n-1 n-1=ak+1-1<ak+1{ ,即ak<n-1<ak+1 可知ak=2k-1,bn=k+1, bn-1=bak+(ak+1-ak-1)􀅰2k=k+2k(2 k-1-1) =k(2k-1), 可得bn-1-ak􀅰bn=k(2k-1)-(k+1)2k-1 =(k-1)2k-1-k≥2(k-1)-k=k-2≥0, 当且仅当k=2时,等号成立, 所以bn-1≥ak􀅰bn; (i)由(1)可知:Sn=2n-1=an+1-1, 若n=1,则S1=1,b1=1; 若n≥2,则ak+1-ak=2k-1, 当2k-1<i≤2k-1时,bi-bi-1=2k,可知{bi}为等 差数列, 可得 ∑ 2k-1 i=2k-1 bi=k􀅰2k-1+2k 2k-1(2k-1-1) 2 =k 􀅰4k-1 =19 [(3k-1)4k-(3k-4)4k-1], 所以∑ Sn i=1 bi=1+ 1 9 [5×42-2×4+8×43-5×42+ 􀆺+(3n-1)4n-(3n-4)4n-1]= (3n-1)4n+1 9 , 且n=1符合上式,综上所述: ∑ Sn i=1 bi= (3n-1)4n+1 9 .    错位相减法求和 [例3] 已知数列an 是公比q>1的等比数列,前三 项和为13,且a1,a2+2,a3 恰好分别是等差数列 {bn}的第一项,第三项,第五项. (1)求{an}和{bn}的通项公式; (2)已 知 k ∈ N∗ ,数 列 {cn }满 足 cn = 1 bnbn+2 ,n=2k-1 anbn,n=2k ì î í ïï ï ,求数列{cn}的前2n项和S2n. [解] (1)由 a1+a2+a3=13 2(a2+2)=a1+a3{ , 得 a1(1+q+q2)=13 a1(1-2q+q2)=4{ 解得 a1=1 q=3{ 或 a1=9 q=13 ì î í ïï ï , 又∵q>1,则 a1=1 q=3{ ,∴an=3 n-1(n∈N∗). 设等差数列{bn}的公差为d,由题意得,b1=a1=1, b3=a2+2=3+2=5 即 b1=1 b1+2d=5{ 解得 b1=1 d=2{ ,所以bn=2n-1(n∈N ∗). 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰951􀅰 第六章 数列 (2)n =2k -1 时,cn =c2k-1 = 1 b2k-1b2k+1 = 1 (4k-3)(4k+1)= 1 4 1 4k-3- 1 4k+1 æ è ç ö ø ÷, ∴S奇 =c1+c3+c5+􀆺+c2n-1 =14 1 1- 1 5 æ è ç ö ø ÷+14 1 5- 1 9 æ è ç ö ø ÷+14 1 9- 1 13 æ è ç ö ø ÷+􀆺+ 1 4 1 4n-3- 1 4n+1 æ è ç ö ø ÷= 1 4 1 1- 1 5 æ è ç ö ø ÷+ 15- 1 9 æ è ç ö ø ÷+ 19- 1 13 æ è ç ö ø ÷[ +􀆺+ 14n-3- 1 4n+1 æ è ç ö ø ÷ ] =14 1- 1 4n+1 æ è ç ö ø ÷= n4n+1. n=2k时,cn=c2k=a2kb2k=(4k-1)×32k-1 ∴S偶 =c2+c4+c6+􀆺+c2n S偶 =3×31+7×33+11×35+􀆺+(4n-1)× 32n-1,① 9S偶 =3×33+7×35+􀆺+(4n-5)×32n-1+(4n- 1)×32n+1,② 由①-②可得, -8S偶 =3×31+4×33+4×35+􀆺+4×32n-1- (4n-1)×32n+1 =9+4×3 3-4×32n-1×9 1-9 - (4n-1)􀅰32n+1 ∴S偶 = (8n-3)􀅰32n+1+9 16 ∴S2n =S奇 +S偶 = n 4n+1+ (8n-3)􀅰32n+1+9 16 (n∈N∗ ). 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋    (1)如果数列{an}是等差数列,{bn}是等比数列,求数 列{an􀅰bn}的前n项和时,常采用错位相减法. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋(2)错位相减法求和时,应注意: ①在写出“Sn”与“qSn”的表达式时应特别注意 将两式“错项对齐”,以便于下一步准确地写出 “Sn-qSn”的表达式. ②应用等比数列求和公式时必须注意公比q是 否等于1,如果q=1,应用公式Sn=na1. 在数列{an}中,a1+2a2+3a3+􀆺+nan=3n-1. (1)求{an}的通项公式; (2)若bn= n(n+1)an 2 ,求数列{bn}的前n项和Sn. 解:(1)当n=1时,a1=31-1=2, 当n≥2时,则a1+2a2+3a3+􀆺+nan=3n-1,得 a1+2a2+3a3+􀆺+(n-1)an-1=3n-1-1, 两式相减得,nan=3n-1-3n-1+1=2×3n-1,所以 an= 2×3n-1 n , 因为a1=2满足上式,所以an= 2×3n-1 n . (2)由(1)得bn= n(n+1)an 2 = n(n+1) 2 􀅰2×3 n-1 n =(n+1)×3n-1, 所以Sn=2×30+3×31+4×32+􀆺+n×3n-2+ (n+1)×3n-1, 所以3Sn=2×31+3×32+4×33+􀆺+n×3n-1+ (n+1)×3n, 所以-2Sn=2+31+32+33+􀆺+3n-1-(n+1)×3n =1+1-3 n 1-3- (n+1)×3n=12- 2n+1 2 ×3 n, 所以Sn= 2n+1 4 ×3 n-14= (2n+1)3n-1 4 . 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 §6.5 数列中的综合问题 ★[考试要求]   数列是高中数学的重要内容,是学习高等数学的基础,也是高考的重点考查内容之一.高考数列命题主要 有以下三方面:(1)考查数列本身的有关知识,要求能用等差或等比数列的概念、性质、通项公式和求和公式求 解;(2)数列与其他知识的结合,如数列与函数、方程、不等式、几何等的结合;(3)数列的实际应用问题.         学生用书 P108    等差数列、等比数列的综合运算 [例1] 已知数列{an}的奇数项成等差数列,偶数 项成等比数列,且公差和公比都是2,若对满足 m+n≤5的任意正整数m,n,均有am+an=am+n 成立. (1)求数列{an}的通项公式; (2)令bn= a2n-1 a2n ,求数列{bn}的前n项和Tn. [解] (1)由题意,令m=n=1,则a1+a1=a2, 即a2=2a1, 令m=1,n=2,得a1+a2=a3, 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰061􀅰 高考总复习 数学 A版

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6.4 数列求和-【创新教程】2026年高考数学总复习大一轮讲义(人教A版2019)
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