内容正文:
回顾3 数 列
1.等差数列、等比数列
等差数列
等比数列
通项公式
an=a1+(n-1)d
an=a1qn-1(q≠0)
前n项和公式
Sn==na1+d
(1)q≠1,Sn==;
(2)q=1,Sn=na1
2.判断或证明一个数列是等差(等比)数列的方法
判断一个数列为等差(等比)数列的方法有:定义法、中项公式法、通项公式法、前n项和公式法;证明一个数列为等差(等比)数列的方法只有定义法、中项公式法.
3.等差数列、等比数列{an}的常用性质
等差数列
等比数列
性质
①若m,n,p,q∈N*,
且m+n=p+q,
则am+an=ap+aq;
②an=am+(n-m)d;
③Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…仍成等差数列
①若m,n,s,t∈N*,
且m+n=s+t,
则am·an=as·at;
②an=am·qn-m;
③Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…仍成等比数列(m为偶数且q=-1除外)
4.数列求和的方法
(1)公式法:等差数列或等比数列的求和,直接利用公式求和.
(2)错位相减法:形如{an·bn}(其中{an}为等差数列,{bn}为等比数列)的数列,利用错位相减法求和.
(3)裂项相消法:通项公式形如an=(其中a,b1,b2,c为常数)用裂项相消法求和.
(4)并项求和法:先将某些项放在一起求和,然后再求Sn.通项公式形如an=(-1)n·n或an=a·(-1)n(其中a为常数,n∈N*)等正负项交叉的数列求和一般用并项法.并项时应注意分n为奇数、偶数两种情况讨论.
(5)分组求和法:分组求和法是解决通项公式可以写成cn=an±bn形式的数列求和问题的方法,其中{an}与{bn}是等差(等比)数列或一些可以直接求和的数列.
1.等差数列的重要结论
设Sn为等差数列{an}的前n项和,则
(1)an能写成an=dn+a的形式,Sn能写成Sn=An2+Bn的形式,其中a≠0.
(2)=n+是关于n的一次函数或常数函数,数列也是等差数列.
(3)Sn====….
(4)若等差数列{an}的项数为偶数2m,公差为d,所有奇数项之和为S奇,所有偶数项之和为S偶,则所有项之和S2m=m(am+am+1),S偶-S奇=md=.
(5)若等差数列{an}的项数为奇数2m-1,所有奇数项之和为S奇,所有偶数项之和为S偶,则所有项之和S2m-1=(2m-1)am,S奇-S偶=am=.
2.等比数列的重要结论
(1)an=kqn-1为指数型函数,Sn=A·qn-A.
(2){an},{bn}成等比数列⇒{anbn}成等比数列.
(3)连续m项的和(如Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…)仍然成等比数列(注意:这连续m项的和必须非零才能成立).
(4)若等比数列有2n项,公比为q,奇数项之和为S奇,偶数项之和为S偶,则=q.
(5)等比数列前n项和有:①Sm+n=Sm+qmSn;
②=(q≠±1).
1.(2024·兰州模拟)等差数列{an}的公差是2,若a1,a4,a13成等比数列,则{an}的前n项和Sn等于( )
A.n(n+2) B.n(n+1)
C.n2 D.n(n-1)
答案 A
解析 由已知得=a1·a13,
又因为{an}是公差为2的等差数列,设公差为d,
故(a1+3d)2=a1·(a1+12d),即(a1+6)2=a1·(a1+24),解得a1=3,
所以an=a1+(n-1)d=2n+1,故Sn==n(n+2).
2.(2024·长沙模拟)若数列{an}满足-=0,则称{an}为“梦想数列”,已知正项数列为“梦想数列”,且b1+b2+b3=1,则b6+b7+b8等于( )
A.16 B.32 C.64 D.128
答案 B
解析 由题意可知,若数列{an}为“梦想数列”,
则-=0,可得=
所以“梦想数列”{an}是公比为的等比数列,
若正项数列为“梦想数列”,
则=所以=2,
即正项数列{bn}是公比为2的等比数列,
因为b1+b2+b3=1,
所以b6+b7+b8=25(b1+b2+b3)=32.
3.(2024·杭州模拟)如图,战国时期楚国标准度量衡器——木衡铜环权1954年出土于湖南长沙,“木衡”杆长27厘米,铜盘直径4厘米.“环权”类似于砝码,用于测量物体质量,九枚“环权”重量最小的为1铢,最大的为半斤(我国古代1两=24铢,1斤=16两),从小到大排列后前3项为等差数列,后7项为等比数列,公比为2,若铜盘一侧某物体为2两13铢,则另一侧需要放置的“环权”枚数为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
答案 B
解析 设“环权”的重量构成数列{an},可得a1=1,a9=192,
由a3,a4,…,a9构成等比数列,公比为2,则an=a3·2n-3,n≥3,n∈N*,将a9=192代入,
可得a3=3,因为a1,a2,a3构成等差数列,可得d==1,所以an=n,n≤3,n∈N*,
所以2两13铢需要放置一枚2两,一枚12铢,一枚1铢的“环权”,可得需要3枚.
4.(2024·大庆模拟)等差数列{an}和{bn}的前n项和分别为Sn和Tn,如果=(n∈N*),那么的值是( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 由等差数列的性质知====
又=(n∈N*),
所以==.
5.(多选)(2024·鞍山模拟)下列命题正确的有( )
A.若等差数列{an}的前n项和为Sn,则S3,S6,S9成等差数列
B.若{an}为等比数列,且a2a7+a3a6=6,则a1a2a3·…·a8=81
C.若等差数列{an}的前n项和为Sn,且S14>0,S15<0,则Sn的最大值是S7
D.若bn=(-1)n(4n-1),则数列{bn}的前2 024项和为4 048
答案 BCD
解析 对于A,等差数列{an}的前n项和为Sn,令an=2n-1,则S3=9,S6=36,S9=81,
显然S3+S9≠2S6,即S3,S6,S9不成等差数列,故A错误;
对于B,{an}为等比数列,且a2a7+a3a6=2a3a6=6,则a3a6=a1a8=3,
所以a1a2a3·…·a8=(a1a8)4=81,故B正确;
对于C,因为S14==7(a7+a8)>0,则a7+a8>0,
S15==15a8<0,则a8<0,所以a7>0,d=a8-a7<0,
所以{an}为递减的等差数列,且a1>a2>…>a7>0>a8>a9>…,
所以数列的前7项和最大,故C正确;
对于D,因为bn=(-1)n(4n-1),所以数列{bn}的前2 024项和S2 024=(-3+7)+(-11+15)+…+[-(4×2 023-1)+(4×2 024-1)]=1 012×4=4 048,故D正确.
6.(多选)已知等差数列{an}的首项a1=1,公差d=6,在{an}中每相邻两项之间都插入k个数,使它们和原数列的数一起构成一个新的等差数列{bn},下列说法正确的有( )
A.an=6n-5
B.当k=2时,bn=2n-1
C.当k=2时,b19不是数列{an}中的项
D.若b8是数列{an}中的项,则k的值可能为6
答案 ABD
解析 对于A,因为an=1+6=6n-5,故A正确;
对于B,C,当k=2时,可知{bn}的公差d1=2,
所以bn=1+2=2n-1,故B正确;
对于C,b19=2×19-1=37,令an=6n-5=37,解得n=7,
所以b19是数列{an}中的项,故C错误;
对于D,当k=6时,可知{bn}的公差d2=
则b8=1+×7=7,又a2=1+6=7,即b8=a2,
所以若b8是数列{an}中的项,则k的值可能为6,故D正确.
7.(2024·广州模拟)若数列{an}对任意正整数n,有an+m=anq(其中m∈N*,q为常数,q≠0,q≠1),则称数列{an}是以m为周期,q为周期公比的“类周期性等比数列”.若“类周期性等比数列”的前4项为1,1,2,3,周期为4,周期公比为3,则数列{an}的前21项和为 .
答案 1 090
解析 由题意可知m=4,q=3,且an+4=3an,
故S21=(a1+a5+a9+a13+a17+a21)+(a2+a6+a10+a14+a18)+(a3+a7+a11+a15+a19)+(a4+a8+a12+a16+a20)
=+++
=364+121+242+363=1 090.
8.设Sn为数列{an}的前n项和,满足Sn=n2+n,n∈N*,数列{bn}的前n项和为Tn,满足bn=则T2 024= .
答案
解析 因为Sn为数列{an}的前n项和,
满足Sn=n2+n,n∈N*,
所以当n=1时,a1=S1=1,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2+n-=n,
因为当n=1时也满足an=n,所以an=n,
所以bn===
=
所以Tn=
==
所以T2 024=.
9.(2024·重庆模拟)已知Sn是等差数列{an}的前n项和,S5=a11=20,数列{bn}是公比大于1的等比数列,且=b6,b4-b2=12.
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
(2)设cn=求当cn取得最大值时n的值.
解 (1)设等差数列{an}的公差为d,
则解得a1=0,d=2,
所以an=2n-2,
设等比数列{bn}的公比为q(q>1),
则解得
所以bn=2n.
(2)由(1)得Sn==n(n-1),
则cn==
cn+1-cn=-=
当n=1,2时,c1<c2<c3,
当n=3时,c3=c4,
当n≥4,n∈N*时,c4>c5>…>cn,
所以当n=3或4时,cn取得最大值.
10.(2024·杭州模拟)已知等比数列{an}和等差数列{bn},满足an+1>an,a1=b1=1,a2=b2,3a3=4b3.
(1)求数列{an},{bn}的通项公式;
(2)记数列{anbn}的前n项和为Tn,数列的前n项和为Pn.证明:Pn<-1.
(1)解 等比数列{an}满足an+1>an,a1=1,所以{an}是递增数列,
设{an}的公比为q(q>1),等差数列{bn}的公差为d,依题意可得
解得或(舍去),
所以an=2n-1,bn=n.
(2)证明 由(1)可得anbn=n·2n-1,
所以Tn=1×20+2×21+3×22+…+n·2n-1,
2Tn=1×21+2×22+…+(n-1)·2n-1+n·2n,
所以Tn=-(20+21+22+…+2n-1)+n·2n
=-+n·2n=(n-1)·2n+1,
故==+
又=-=-
即=-+-
所以Pn=-+-+-+-+…+-+-
=+
=-2+1-=-1-<-1.
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回顾3
数 列
必考知识
常用结论
内容索引
经典重温
必考知识
PART ONE
1.等差数列、等比数列
等差数列 等比数列
通项公式 an=_________ an=______(q≠0)
前n项和公式 Sn=_________=____________ (1)q≠1,Sn=_______=_______;
(2)q=1,Sn=_____
a1+(n-1)d
a1qn-1
na1+d
na1
2.判断或证明一个数列是等差(等比)数列的方法
判断一个数列为等差(等比)数列的方法有:定义法、中项公式法、通项公式法、前n项和公式法;证明一个数列为等差(等比)数列的方法只有定义法、中项公式法.
3.等差数列、等比数列{an}的常用性质
等差数列 等比数列
性质 ①若m,n,p,q∈N*,
且m+n=p+q,
则___________;
②an=am+_____d;
③Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…仍成等差数列 ①若m,n,s,t∈N*,
且m+n=s+t,
则__________;
②an=am·_____;
③Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…仍成等比数列(m为偶数且q=-1除外)
am+an=ap+aq
(n-m)
am·an=as·at
qn-m
4.数列求和的方法
(1)公式法:等差数列或等比数列的求和,直接利用公式求和.
(2)错位相减法:形如{an·bn}(其中{an}为等差数列,{bn}为等比数列)的数列,利用错位相减法求和.
(3)裂项相消法:通项公式形如an=(其中a,b1,b2,c为常数)用裂项相消法求和.
(4)并项求和法:先将某些项放在一起求和,然后再求Sn.通项公式形如an=(-1)n·n或an=a·(-1)n(其中a为常数,n∈N*)等正负项交叉的数列求和一般用并项法.并项时应注意分n为奇数、偶数两种情况讨论.
(5)分组求和法:分组求和法是解决通项公式可以写成cn=an±bn形式的数列求和问题的方法,其中{an}与{bn}是等差(等比)数列或一些可以直接求和的数列.
常用结论
PART TWO
1.等差数列的重要结论
设Sn为等差数列{an}的前n项和,则
(1)an能写成an=dn+a的形式,Sn能写成Sn=An2+Bn的形式,其中a≠0.
(2)=n+是关于n的一次函数或常数函数,数列也是等差数列.
(3)Sn====….
(4)若等差数列{an}的项数为偶数2m,公差为d,所有奇数项之和为S奇,所有偶数项之和为S偶,则所有项之和S2m=m(am+am+1),S偶-S奇=md= .
(5)若等差数列{an}的项数为奇数2m-1,所有奇数项之和为S奇,所有偶数项之和为S偶,则所有项之和S2m-1=(2m-1)am,S奇-S偶=am=.
2.等比数列的重要结论
(1)an=kqn-1为指数型函数,Sn=A·qn-A.
(2){an},{bn}成等比数列⇒{anbn}成等比数列.
(3)连续m项的和(如Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…)仍然成等比数列(注意:这连续m项的和必须非零才能成立).
(4)若等比数列有2n项,公比为q,奇数项之和为S奇,偶数项之和为S偶,则=q.
(5)等比数列前n项和有:①Sm+n=Sm+qmSn;
②=(q≠±1).
经典重温
PART THREE
1.(2024·兰州模拟)等差数列{an}的公差是2,若a1,a4,a13成等比数列,则{an}的前n项和Sn等于
A.n(n+2) B.n(n+1) C.n2 D.n(n-1)
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
由已知得=a1·a13,
又因为{an}是公差为2的等差数列,设公差为d,
故(a1+3d)2=a1·(a1+12d),即(a1+6)2=a1·(a1+24),解得a1=3,
所以an=a1+(n-1)d=2n+1,故Sn==n(n+2).
2.(2024·长沙模拟)若数列{an}满足-=0,则称{an}为“梦想数列”,已知正项数列为“梦想数列”,且b1+b2+b3=1,则b6+b7+b8等于
A.16 B.32 C.64 D.128
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
由题意可知,若数列{an}为“梦想数列”,
则-=0,可得=
所以“梦想数列”{an}是公比为的等比数列,
若正项数列为“梦想数列”,
则=所以=2,
即正项数列{bn}是公比为2的等比数列,
因为b1+b2+b3=1,所以b6+b7+b8=25(b1+b2+b3)=32.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
3.(2024·杭州模拟)如图,战国时期楚国标准度量衡器——木衡铜环权1954年出土于湖南长沙,“木衡”杆长27厘米,铜盘直径4厘米.“环权”类似于砝码,用于测量物体质量,九枚“环权”重量最小的为1铢,最大的为半斤(我国古代1两=24铢,1斤=16两),从小到大排列后前3项为等差数列,后7项为等比数列,公比为2,若铜盘一侧某物体为2两13铢,则另一侧需要放置的“环权”枚数为
A.2 B.3
C.4 D.5
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
设“环权”的重量构成数列{an},可得a1=1,a9=192,
由a3,a4,…,a9构成等比数列,公比为2,
则an=a3·2n-3,n≥3,n∈N*,将a9=192代入,
可得a3=3,因为a1,a2,a3构成等差数列,
可得d==1,所以an=n,n≤3,n∈N*,
所以2两13铢需要放置一枚2两,一枚12铢,一枚1铢的“环权”,可得需要3枚.
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2
3
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7
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4.(2024·大庆模拟)等差数列{an}和{bn}的前n项和分别为Sn和Tn,如果= (n∈N*),那么的值是
A. B. C. D.
√
由等差数列的性质知====
又=(n∈N*),
所以==.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5.(多选)(2024·鞍山模拟)下列命题正确的有
A.若等差数列{an}的前n项和为Sn,则S3,S6,S9成等差数列
B.若{an}为等比数列,且a2a7+a3a6=6,则a1a2a3·…·a8=81
C.若等差数列{an}的前n项和为Sn,且S14>0,S15<0,则Sn的最大值是S7
D.若bn=(-1)n(4n-1),则数列{bn}的前2 024项和为4 048
√
1
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√
√
对于A,等差数列{an}的前n项和为Sn,令an=2n-1,则S3=9,S6=36,S9=81,
显然S3+S9≠2S6,即S3,S6,S9不成等差数列,故A错误;
对于B,{an}为等比数列,且a2a7+a3a6=2a3a6=6,则a3a6=a1a8=3,
所以a1a2a3·…·a8=(a1a8)4=81,故B正确;
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2
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对于C,因为S14==7(a7+a8)>0,则a7+a8>0,
S15==15a8<0,则a8<0,所以a7>0,d=a8-a7<0,
所以{an}为递减的等差数列,且a1>a2>…>a7>0>a8>a9>…,
所以数列的前7项和最大,故C正确;
对于D,因为bn=(-1)n(4n-1),
所以数列{bn}的前2 024项和S2 024=(-3+7)+(-11+15)+…+[-(4×2 023-1)+
(4×2 024-1)]=1 012×4=4 048,故D正确.
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6.(多选)已知等差数列{an}的首项a1=1,公差d=6,在{an}中每相邻两项之间都插入k个数,使它们和原数列的数一起构成一个新的等差数列{bn},下列说法正确的有
A.an=6n-5
B.当k=2时,bn=2n-1
C.当k=2时,b19不是数列{an}中的项
D.若b8是数列{an}中的项,则k的值可能为6
√
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√
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对于A,因为an=1+6=6n-5,故A正确;
对于B,C,当k=2时,可知{bn}的公差d1=2,
所以bn=1+2=2n-1,故B正确;
对于C,b19=2×19-1=37,令an=6n-5=37,解得n=7,
所以b19是数列{an}中的项,故C错误;
对于D,当k=6时,可知{bn}的公差d2=
则b8=1+×7=7,又a2=1+6=7,即b8=a2,
所以若b8是数列{an}中的项,则k的值可能为6,故D正确.
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10
7.(2024·广州模拟)若数列{an}对任意正整数n,有an+m=anq(其中m∈N*,q为常数,q≠0,q≠1),则称数列{an}是以m为周期,q为周期公比的“类周期性等比数列”.若“类周期性等比数列”的前4项为1,1,2,3,周期为4,周期公比为3,则数列{an}的前21项和为 .
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10
1 090
由题意可知m=4,q=3,且an+4=3an,
故S21=(a1+a5+a9+a13+a17+a21)+(a2+a6+a10+a14+a18)+(a3+a7+a11+a15+a19)
+(a4+a8+a12+a16+a20)=+++
=364+121+242+363=1 090.
8.设Sn为数列{an}的前n项和,满足Sn=n2+n,n∈N*,数列{bn}的前n项
和为Tn,满足bn=则T2 024= .
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
因为Sn为数列{an}的前n项和,满足Sn=n2+n,n∈N*,
所以当n=1时,a1=S1=1,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2+n-=n,
因为当n=1时也满足an=n,所以an=n,
所以bn====
所以Tn===
所以T2 024=.
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2
3
4
5
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8
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9.(2024·重庆模拟)已知Sn是等差数列{an}的前n项和,S5=a11=20,数列{bn}是公比大于1的等比数列,且=b6,b4-b2=12.
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
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10
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2
3
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10
设等差数列{an}的公差为d,
则解得a1=0,d=2,
所以an=2n-2,
设等比数列{bn}的公比为q(q>1),
则
所以bn=2n.
(2)设cn=求当cn取得最大值时n的值.
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由(1)得Sn==n(n-1),
则cn==cn+1-cn=-=
当n=1,2时,c1<c2<c3,
当n=3时,c3=c4,
当n≥4,n∈N*时,c4>c5>…>cn,
所以当n=3或4时,cn取得最大值.
10.(2024·杭州模拟)已知等比数列{an}和等差数列{bn},满足an+1>an,a1=b1=1,a2=b2,3a3=4b3.
(1)求数列{an},{bn}的通项公式;
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等比数列{an}满足an+1>an,a1=1,所以{an}是递增数列,
设{an}的公比为q(q>1),等差数列{bn}的公差为d,
依题意可得
解得(舍去),
所以an=2n-1,bn=n.
(2)记数列{anbn}的前n项和为Tn,数列的前n项和为Pn.证明:Pn<-1.
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由(1)可得anbn=n·2n-1,
所以Tn=1×20+2×21+3×22+…+n·2n-1,
2Tn=1×21+2×22+…+(n-1)·2n-1+n·2n,
所以Tn=-(20+21+22+…+2n-1)+n·2n=-+n·2n=(n-1)·2n+1,
故==+
又=-=-
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即=-+-
所以Pn=-+-+-+-+…+-+-
=+
=-2+1-=-1-<-1.
$$