内容正文:
书
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第五章 数列
5. 1 数列基础
5. 1. 1 数列的概念
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课程目标
1.理解数列的概念,了解数列的几种分类.(数学抽象)
2.理解数列通项公式的概念及意义.(数学抽象)
3.了解数列与函数的关系.(逻辑推理)
4.能够利用通项公式求数列的项,能够根据数列的已知项,求数列的通项公式.(数学运算)
学法指导
1.通过身边的具体案例感受数列的相关概念.
2.通过具体的数列,结合函数的概念理解数列的概念及其函数特征.
3.类比函数的表示方法体会数列的表示方法,理解函数解析式与数列的通项公式的关系.
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数列
1.数列的概念
按照 一定次序排列的一列数称为数列.数
列中的每一个数都称为这个数列的 项.
2.数列按项的个数分类
类别 含义
有穷数列 项数有限的数列
无穷数列 项数无限的数列
知识解读:数列中的项与集合中的元素的
对比
(1)确定性:一个数是或不是某一数列中的
项是确定的,集合中的元素也具有确定性.
(2)可重复性:数列中的数可以重复,而集合
中的元素不能重复出现(即互异性).
(3)有序性:一个数列不仅与构成数列的
“数”有关,而且与这些数的排列顺序有关,而集
合中的元素没有顺序(即无序性).
(4)数列中的每一项都是数,而集合中的元
素还可以代表除数字外的其他事物.
数列的通项
1.通项公式
一般地,如果数列的第n项an与n之间的关
系可以用 an = f(n)来表示,其中f(n)是关于n
的不含其他未知数的表达式,
则称上述关系式为
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这个数列的一个通项公式.
2.对数列通项公式的两点说明
(1)并非所有的数列都有通项公式;
(2)有的数列的通项公式在形式上不一定是
唯一的.
知识解读:数列的通项公式an = f(n)揭示了
数列{an}的第n项an与n之间的函数关系,体现
了数列的本质,即数列项与序号之间的对应关系,
一旦知道了数列的通项公式,便可写出数列中的
任一项,从而确定数列的取值特点.
数列与函数的关系
1.数列的本质
数列{an}可以看成定义域为正整数集的子集
的函数,数列中的数就是自变量从小到大依次取
正整数值时对应的函数值,而数列的通项公式也
就是相应函数的解析式.
2.数列按函数特性分类
类别 含义
递增数列 从第2项起,每一项都 大于它的前一项的数列
递减数列 从第2项起,每一项都 小于它的前一项的数列
常数数列(简
称为常数列) 各项都 相等的数列
摆动数列 从第2项起,有些项大于它的前一项,有些项小于它的前一项的数列
知识解读:数列是一种特殊的函数,因此,我
们可以借用函数的研究方法来研究数列,但也要
时刻注意两者之间的区别:一般函数的定义域为
连续区间[a,b],而数列的定义域则为离散的正整
数集的子集
.
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题型探究
题型一 数列的概念及分类
1.(1)已知下列数列:
①2 015,2 016,2 017,2 018,2 019,2 020;
②1,12,
1
4,…,
1
2n - 1
,…;
③1,- 23,
3
5,…,
(-1)n - 1·n
2n -1 ,…;
④1,0,-1,…,sin nπ2 ,…;
⑤2,4,8,16,32,…;
⑥ -1,-1,-1,-1.
其中,有穷数列是 ,无穷数列是
,递增数列是 ,递减数列是
,常数列是 ,摆动数列是
.(填序号)
(2)下列四个数列中,既是无穷数列又是递
增数列的是 (C )
A. 1,12,
1
3,
1
4,…
B. sin π7,sin
2π
7 ,sin
3π
7 ,…
C. - 1,- 12,-
1
4,-
1
8,…
D. 1,槡2,槡3,…,槡21
[规律方法] 解答数列概念题要紧扣相关定
义,观察数列的项数特征,确定是有穷数列还是无
穷数列,观察项的特点、变化规律确定增减性、周期
性,也可以借助函数的单调性判断数列的增减.
对点训练? (1)下列有关数列的说法正
确的是 (D )
①同一数列的任意两项均不可能相同;
②数列-1,0,1与数列1,0,-1是同一个数列;
③数列中的每一项都与它的序号有关.
A.①② B.①③
C.②③ D.③
(2)已知下列数列:
①2,22,222,2 222;
②0,12,
2
3,…,
n -1
n ,…;
③1,13,
1
9,…,
1
3n - 1
,…;
④ -1,0,-1,0,…,(-1)
n -1
2 ,…;
⑤a,a,a,a,….
其中,有穷数列是 ① ,无穷数列是
②③④⑤,递增数列是 ①②,递减数列是
③,常数列为 ⑤.(将正确的序号填在横线上
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题型二根据数列的前n项写出数列的一个通项公式
2.写出下面各数列{an}的一个通项公式:
(1)9,99,999,9 999,…;
(2)1,-3,5,-7,9,…;
(3)12,2,
9
2,8,
25
2 ,…;
(4)3,5,9,17,33,….
[分析] 观察给出的前几项,归纳、猜想出
通项公式.
[尝试作答
]
[规律方法] 根据数列的前n项写出其一个
通项公式的方法
首先从下面4个角度观察数列的前几项:
(1)各项的符号特征;(2)各项能否分拆;(3)分式
的分子、分母的特征;(4)相邻项的变化规律.
其次寻找各项与对应的项的序号之间的规
律,一般方法为:(1)熟记一些特殊数列的通项公
式,如an = 10
n -1
9 ,an = n,an = 2n - 1,an = 2
n,an =
n2等,熟悉它们的变化规律,并灵活运用;
(2)将数列的各项分拆成若干个常见数列的
“和”“差”“积”“商”,如分式形式的数列,可将分
子、分母分别求通项;
(3)当一个数列各项的符号出现“+”“-”相
间时,应把符号分离列出,可用(- 1)n 或
(-1)n + 1来实现;
(4)当数列的奇偶项分别呈现各自的规律
时,可以考虑用分段的形式给出,也可以将给出的
各项统一化成某种形式.
对点训练? (1)写出数列- 12 × 1,
1
2 × 2,
- 12 × 3,
1
2 × 4的一个通项公式 .
(2)根据下面数列的前几项的值,写出数列
的一个通项公式:
①3,5,7,9,11,13,…;
② 23,
4
15,
6
35,
8
63,
10
99,…;
③0,1,0,1,0,1,…;
④1,3,3,5,5,7,7,9,9,…;
⑤2,-6,12,-20,30,-42,….
题型三 数列中的项的求解与判断
3.已知数列{an}的通项公式为an =
3n2 - 28n.
(1)写出数列的第4项和第6项;
(2)- 49是否为该数列的一项?如果是,是
哪一项?68是否为该数列的一项呢?
(3)数列{an}中有多少个负数项?
[分析] (1)分别将n = 4,n = 6代入通项公
式,即可求得a4,a6;(2)令an = -49,an =68,分别
求得n的值,若n∈N,则是数列的项,否则不是
该数列的项;(3)令an < 0,求出n的范围,范围内
正整数的个数即数列{an}中负数项的个数.
[尝试作答
]
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[规律方法] 判断某数是否为数列中的项
的方法及步骤
(1)将所给项代入通项公式中.
(2)解关于n的方程.
(3)若n为正整数,说明某数是该数列的项;
若n不是正整数,则不是该数列的项.
对点训练? (1)已知数列{an}的通项公
式为an = n2 - n,则下列各数中不是数列中的项的
是 (B )
A. 2 B. 40
C. 56 D. 90
(2)已知数列{an}的通项公式为an =
4
n2 + 3n
.
①写出数列的第4项和第6项;
②试问110是该数列的项吗?若是,是第几项?
若不是,请说明理由.
题型四 数列中的最值问题
4.已知数列{an}的通项公式是an =(n +1)·
10( )11
n
,该数列{an}有没有最大项?若有,求出最大
项和最大项的序号;若没有,请说明理由.
[分析] 探求数列的最大项可以通过作差
或不等式组解决.
[尝试作答
]
[规律方法] 1.利用数列(函数)的单调性
可以求数列中的最大(最小)项.
一般常用方法为:
当an≥an + 1,
an≥an{ - 1 时,an 是数列中的最大项;当
an≤an + 1,
an≤an{ - 1 时,an是数列中的最小项.
2.数列是一种特殊的函数,因此在解决数列
问题时,可利用函数的知识、函数的观点、函数的
思想方法来解题.
对点训练? 数列{(25 - 2n)2n - 1}的最
大项所在的项数为 .
易错警示
忽视数列中n的取值范围致误
5.已知数列{an}的通项公式为an = n - 7,则
数列{nan}的最小项为第 3或4项.
[错解] 72
[正解
]
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1.(2024·山东荣成六中高二月考)数列- 1,3,
-5,7,-9,…的一个通项公式为 (C )
A. an =2n -1
B. an =(-1)n(1 - 2n)
C. an =(-1)n(2n -1)
D. an =(-1)n + 1(2n -1)
2.有下列命题:
①数列23,
3
4,
4
5,
5
6,…的一个通项公式是
an =
n
n +1;
②数列的图像是一群孤立的点;
③数列1,-1,1,-1,…与数列-1,1,-1,1,…
是同一数列;
④数列12,
1
4,…,
1
2n是递增数列.
其中正确命题的个数为 (A )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 0
3.若数列an = 1n +1 +
1
n +2 +…+
1
2n,则a5 - a4 =
(C )
A. 110 B. -
1
10 C.
1
90 D.
19
90
4.已知数列{an}中,an = - 2n2 + 31n + 9(n∈
N +),则{an}中的最大项为 .
5.已知数列{an}的通项公式为an = n(n + 1),判
断419和420是否为数列中的项?若是,是数
列中的第几项?
请同学们认真完成练案[1
]
5. 1. 2 数列中的递推
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课程目标
1.逐步体会递推公式是数列的一种表示方法.(数学抽象)
2.理解递推公式的概念及含义,能够根据递推公式写出数列的前几项.(数学运算)
3.掌握由一些简单的递推公式求数列的通项公式的方法.(数学运算)
4.理解数列的前n项和,会根据数列的前n项和Sn求通项an.(数学运算)
学法指导
与通项公式类似,递推公式也是给出数列的一种方式.
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书
学案及练案部分 参考答案
[学案部分]
第五章 数列
5. 1 数列基础
5. 1. 1 数列的概念
必备知识·探新知
知识点1 1.一定次序 项
知识点2 1. an = f(n)
知识点3 2.大于 小于 相等
关键能力·攻重难
例1:(1)①⑥ ②③④⑤ ①⑤ ② ⑥ ③④ ①为有
穷数列且为递增数列;②为无穷、递减数列;③为无穷、摆动数
列;④是摆动数列,是无穷数列,也是周期为4的周期数列;⑤为
递增数列,也是无穷数列;⑥为有穷数列,也是常数列.
(2)C D是有穷数列,A是递减数列,B是摆动数列,
故选C.
对点训练1:(1)D ①是错误的,例如无穷个3构成的常数
列3,3,3,…的各项都是3;②是错误的,数列- 1,0,1与数列1,
0,- 1各项的顺序不同,即表示不同的数列;③是正确的,
故选D.
(2)① ②③④⑤ ①② ③ ⑤ ①是有穷递增数列,
②是无穷递增数列,③是无穷递减数列,④是无穷数列,也是摆
动数列;⑤是无穷数列,也是常数列.
例2:(1)各项加1后,变为10,100,1 000,10 000,…,新数
列{bn}的通项公式为bn = 10n,可得原数列{an}的一个通项公式
为an = 10n - 1.
(2)数列各项的绝对值为1,3,5,7,9,…,是连续的正奇数,
记为数列{bn},则数列{bn}的通项公式为bn = 2n - 1,考虑到
(- 1)n + 1具有转换正负号的作用,所以原数列{an}的一个通项
公式为an =(- 1)n + 1(2n - 1).
(3)数列的项有的是分数,有的是整数,可将各项统一成分
数再观察,各项变为12 ,
4
2 ,
9
2 ,
16
2 ,
25
2 ,…,所以数列{an}的一
个通项公式为an = n
2
2 .
(4)3可看作21 + 1,5可看作22 + 1,9可看作23 + 1,17可
看作24 + 1,33可看作25 + 1,…,所以数列{an}的一个通项公式
为an = 2n + 1.
对点训练2:(1)an =(- 1)n·12n 数列各项负正相间,选
用符号选择器(-1)n,分子均为1,分母是序号的2倍,所以an =
(-1)n·12n .
(2)①从3开始的奇数列,an = 2n + 1.
②分子为偶数,分母为相邻两奇数的积
an =
2n
(2n - 1)(2n + 1).
③an =
1 +(- 1)n
2 或an = | sin
n - 1
2 π | .
④将数列变形为1 + 0,2 + 1,3 + 0,4 + 1,5 + 0,6 + 1,7 + 0,
8 + 1,…,
所以an = n + 1 +(- 1)
n
2 .
⑤将数列变形为1 × 2,- 2 × 3,3 × 4,- 4 × 5,5 × 6,…,
所以an =(- 1)n + 1n(n + 1).
例3:(1)a4 = 3 × 16 - 28 × 4 = - 64,a6 = 3 × 36 - 28 × 6 =
- 60.
(2)令3n2 - 28n = - 49,解得n = 7或n = 73 (舍去),
所以n = 7,即- 49是该数列的第7项.
令3n2 - 28n = 68,解得n = 343或n = - 2.
因为343 N
,- 2N,所以68不是该数列的项.
(3)an = n(3n - 28),令an < 0,又n∈N,解得n = 1,2,3,4,
5,6,7,8,9,即数列{an}中有9个负数项.
对点训练3:(1)B 由题意令an = n2 - n = 2,可得n = 2(负
值舍去),为正整数,即2是{an}的项;同理令an = n2 - n = 40,可
得n不为正整数,即40不是{an}的项;令an = n2 - n =56,可得n =8
(负值舍去),为正整数,即56是{an}的项;令an = n2 - n =90,可得n
=10(负值舍去),是正整数,即90是{an}的项.故选B.
(2)①因为an = 4n2 + 3n,
所以a4 = 442 + 3 × 4 =
1
7 ,
a6 =
4
62 + 3 × 6
= 227 .
②令4
n2 + 3n
= 110,则n
2 + 3n - 40 = 0,解得n = 5或n = - 8,
注意到n∈N,
故将n = - 8舍去,所以110是该数列的第5项.
例4:解法一:an + 1 - an =(n + 2) 10( )11
n + 1
-(n + 1)·10( )11
n
= 10( )11
n
× 9 - n11 ,则
当n < 9时,an + 1 - an > 0,即an + 1 > an;
当n = 9时,an + 1 - an = 0,即an + 1 = an;
当n > 9时,an + 1 - an < 0,即an + 1 < an .
∴ a1 < a2 < a3 <…< a9 = a10 > a11 > a12 >…,
∴该数列中有最大项,为第9,第10项,且a9 = a10 = 10
× 10( )11
9
.
解法二:根据题意,令an - 1≤an,
an≥an + 1{ ,
即
n × 10( )11
n - 1
≤(n + 1) 10( )11
n
,
(n + 1) 10( )11
n
≥(n + 2) 10( )11
n + 1{ ,
解得9≤n≤10.又n∈N +,∴ n = 9或n = 10.
∴该数列中有最大项,为第9,第10项,
即a9 = a10 = 10 × 10( )11
9
.
—125—
对点训练4:11 令an =(25 - 2n)2n - 1,当n≥2时,设an为
最大项,则an≥an - 1,
an≥an + 1{ ,
即(25 - 2n)2
n - 1≥(27 - 2n)2n - 2,
(25 - 2n)2n - 1≥(23 - 2n)2n{ ,解得212 ≤n≤ 232 .因为
n∈N,所以n = 11,又当n = 1时,有a1 = 23 < a2 = 42,所以数列
{(25 - 2n)2n - 1}的最大项所在的项数为11.
例5:3或4 nan = n(n - 7)= n2 - 7n = n -( )72
2
- 494 .
因为n∈N,所以n = 3或n = 4时,数列{nan}的项最小.
课堂检测·固双基
1. C 选项A、B、D中,a1 = 1不满足,排除A、B、D,故选C.
2. A ②正确,其余均不对.
3. C 依题意知,a5 - a4 = 15 + 1 +
1
5 + 2 +…+
1( )2 × 5 -
1
4 + 1 +
1
4 + 2 +…+
1( )2 × 4 = 19 + 110 - 15 = 190 .故选C.
4. 129 ∵ an = - 2n
2 + 31n + 9 = - 2 n - 31( )4
2
+ 1 0338 (n∈
N +),
又7 < 314 < 8,
∴ a7 = 128,a8 = 129,a7 < a8,
∴数列{an}中的最大项为129.
5.令n(n + 1)= 419,
∴ n2 + n - 419 = 0,
此方程无正整数解,故419不是数列中的项.
令n(n + 1)= 420,
∴ n2 + n - 420 = 0,
∴ (n - 20)(n + 21)= 0,
∵ n∈N +,∴ n = 20.
故420是数列中的第20项.
5. 1. 2 数列中的递推
必备知识·探新知
知识点1 首项(或前几项) 递推关系
知识点2 1. Sn = a1 + a2 + a3 +…+ an
2.
S1,n = 1,
Sn - Sn - 1,n≥2{ .
关键能力·攻重难
例1:(1)C 因为数列{an}满足a1 = 1,an + 1 = 2an +
1(n∈N),所以a2 = 2a1 + 1 = 2 + 1 = 3,a3 = 2a2 + 1 = 6 + 1 = 7,
a4 = 2a3 + 1 = 14 + 1 = 15.
(2)①∵ an = an - 1 + an - 2(n≥3),且a1 = 1,a2 = 2,
∴ a3 = a2 + a1 = 3,a4 = a3 + a2 = 3 + 2 = 5,
a5 = a4 + a3 = 5 + 3 = 8.
故数列{an}的前5项依次为a1 = 1,a2 = 2,a3 = 3,
a4 = 5,a5 = 8.
②∵ bn =
an
an + 1
,且a1 = 1,a2 = 2,a3 = 3,a4 = 5,a5 = 8,
∴ b1 =
a1
a2
= 12 ,b2 =
a2
a3
= 23 ,b3 =
a3
a4
= 35 ,b4 =
a4
a5
= 58 .
故{bn}的前4项依次为b1 = 12 ,b2 =
2
3 ,b3 =
3
5 ,
b4 =
5
8 .
对点训练1:①因为a1 = 0,a2 = 1,a3 = 4,a4 = 9,a5 = 16,所
以an =(n - 1)2 .
②因为a1 = 1,a2 = 23 ,a3 =
1
2 =
2
4 ,
a4 =
2
5 ,a5 =
1
3 =
2
6 ,所以an =
2
n + 1.
例2:因为a1 = 1,
an = 1 -
1( )n an - 1(n≥2),
所以anan - 1 =
n - 1
n ,an =
an
an - 1
·an - 1an - 2·
an - 2
an - 3
·…·a3a2·
a2
a1
·a1
= n - 1n ·
n - 2
n - 1·
n - 3
n - 2·…·
2
3·
1
2·1 =
1
n .
又因为n = 1时,a1 = 1,
符合上式,所以an = 1n .
对点训练2:(1)C 由题意得an + 1n + 1 -
an
n = ln(n + 1)- ln n,
令n分别为1,2,3,…,n - 1,累加得ann -
a1
1 = ln n - ln 1 = ln n,
an
n = 2 + ln n,∴ an =(ln n + 2)n,故选C.
(2)C 由nan + 1 =(n + 1)an可得an + 1an =
n + 1
n ,
∴
a2
a1
·a3a2·…·
an
an - 1
= 21 ×
3
2 ×…×
n
n - 1.
即ana1 =
n
1 .又a1 = 1,∴ an = n.
例3:(1)
13
2 ,n =1,
2n - 12 ,n≥2{ . 当n = 1时,a1 = S1 = 132 .当n > 2
时,an = Sn - Sn -1 = n2 + 12 n +5 - (n -1)
2 + 12 (n -1)[ ]+5 =2n -
1
2 ,当n =1时,上式不成立.
∴ an =
13
2 ,n = 1,
2n - 12 ,n≥2{ .
(2)当n = 1时,a1 = S1 = 4;
当n≥2时,an = Sn - Sn - 1 = (5n - 1)- (5n - 1 - 1)= 4
× 5n - 1 .
对n = 1时,上式也成立.
所以数列{an}的通项公式为an = 4 × 5n - 1 .(n≥1)
对点训练3:an = 3,n = 1,2n,n≥2{ . 由条件得Sn = 2n + 1 - 1.
当n = 1时,a1 = S1 = 22 - 1 = 3;
当n≥2时,an = Sn - Sn - 1 =(2n + 1 - 1)-(2n - 1)= 2n .
而21 = 2≠a1,故an = 3,n = 1,2n,n≥2{ .
例4:[3,+ ∞) 当n = 1时,a1 = 1;当n≥2时,an = Sn -
Sn - 1 = 2
n - 1 - 2n - 1 + 1 = 2n - 1,a1适合上式.
所以数列{an}的通项公式为an = 2n - 1,
λan≥4n - 2,即λ≥4n - 22n - 1 对一切n∈N +恒成立,
∴ λ≥
4n - 2
2n( )- 1 max,令f(n)= 4n - 22n - 1 ,f(1)= 2,
当n≥2时,f(n + 1)- f(n)= 4(n + 1)- 2
2n
- 4n - 2
2n - 1
=
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