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素能培优(七)
数列中的构造问题
考情分析!数列中的构造问题是高考的核心命题点之一,选填题、解答题均可出现。其
总的思想是根据数列的递推公式,利用待定系数、配凑、取倒数等构造方法转化为特殊的数
列(等差、等比或可用累加、累乘求解的数列)进行求解。
核心考向
考向一形如a+1=pa,十m)型多角度探完突破
角度1a+1=pa,十qp≠0,1,q≠0,其中a=a)
例口(多选)2025广东珠海模拟)数列{a,}是首项为1的正项数列,a+1=2a,+3,S,是数列
{a}的前n项和,则下列结论正确的是()
A.a3=13
B.数列a,十3}是等比数列
C.an=4n-3
D.Sn=2"+1-n-2
答案:AB
解析:a.+1=2an+3,∴am+1+3=2(au+3),又a1+3=4≠0,,数列{an+3}是等比数列,
∴.an+3=4×2-,,∴an=2+-3,∴.a=13,.Sn=-3n=2+2-3n-4故选AB
答题启示先把a+1=pa,+4p≠0,1,g≠0)转化为a+1+M=p(a+M,再利用待定系
数法求出M的值,最后用换元法转化为等比数列求解
目对点训练,某牧场今年年初牛的存栏数为1200,预计以后每年存栏数的增长率为
10%,且在每年年底卖出100头牛,牧场从今年起每年年初的计划存栏数构成数列{cn},即
c=1200,则co大约为(
(参考数据:1.1≈2.144,1.1≈2.358,1.10≈2.594,1.1≈2.853)
A.1429
B.1472
C.1519
D.1571
答案:B
解析:由题意可知cn=(1+10%)c.-1-100=1.1cm1-100,设c,+k=1.1(cw·1+),解得k=
-1000,即cm-1000=1.1(cw-1-1000),故数列{cm-1000}是首项为c-1000=200,公比为
1.1的等比数列,所以cm-1000=200×1.1·',则cm=200×1.1·'+1000,所以c10=
200×1.19+1000≈200×2.358+1000≈1472.故选B.
角度2an+1=pa十qn十c(p≠0,1,9≠0)
例2(2025广东广州联考)在数列{a}中,a1=3,且a+1=3a+4n一6n∈N),则{a,}的通
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项公式为
答案:an=3-2(n-1)
解析:因为aw+1=3a.+4n-6(n∈N门,设a+1+pn+1)+q=3(an+pn+q,其中p,geR,
整理可得an+1=3an+2pn+2g-p,所以解得所以am+1+2(n+1)-2=3(an+2n-2),且a1+
2×1-2=a1=3,所以数列{a。+2n-2}是首项为3,公比为3的等比数列,所以am+2n-2
=3×3-1=3",解得an=3"-2(n-1).
【答题启示!与角度1构造方法很相似,在构造时我们也保持跟题干一样的结构,加一项
pn再构造等比数列就可以,即令a+1+p(n+1)+g=A(an+pn+q),然后与已知递推公式各
项的系数对应相等,解得p,g,从而得到数列{a+pn+q}是公比为A的等比数列
目对点训练·
(2025·重庆模拟)已知a1=1,当n≥2时,an=am-1十2n-1,则an=
答案:十4n一6
解析:设an+pn+q=[am-1+p(n-1)+q小,即an=am-1~pn-p~g,与原式比较,得解得a
-4+6=3,所以{an-4n+6}是以3为首项,为公比的等比数列,所以an-4n+6=3×,所
以an=+4n-6.
角度3aa+1=pa,十q(p≠0,1,q≠0,1)
例3(2025山西大同模拟)已知数列{a}满足a,=3,a+1=3a,十23*1,n∈N,则数列{a
的通项公式为
答案:an=(2n一1)3
解析:由an+1=3an+23*,得=+2,∴.-=2,即数列是首项为1,公差为2的等差数列
∴.=2n-1,故an=(2n-1)3
答题启示】形如a+1=pa,+g的数列,一般等式两边同除以,转化为b+1=仙,+
m(k≠0,1)的形式,利用角度1的方法求解
对点训练·
在数列{am}中,a=l,ae+1=an十(n∈N门,则aa
是这个数列的
第
项
答案:7
解析:由题意得an=a-1+(n≥2),3"an=3"-la.1+1(n≥2),即3"am-3-1aa1=1(n≥2).
又a=1,∴3'a,=3,数列{3"a}是以3为首项,1为公差的等差数列,3"am=3+(n-
1)X1=n+2,an=(n∈N.由=,得n=7.
考向二相邻项的差为特殊数列(形如aw+i=pa。十qa-)
例4已知数列{a}满足a,=1,a=2,且a+1=2a,十3a。-1n≥2,n∈N),求数列{a,}的通
项公式
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解:解法一:因为aa+1=2am+3aa-i(n≥2,n∈N,
设bn=an+1+an
所以===3,
又因为b1=a2+a=3,
所以数列b}是首项为3,公比为3的等比数列
所以bn=am+1+an=3X3"-1=3,
从而+·=,
不妨令Cn=,即cm+1+Cn=,
故Cm+1-=-,
即=·,
又因为c-=-=,
所以数列是首项为,公比为·的等比数列,
故cn·=X=-,
从而an=,
解法二:由题意可得该数列的特征方程为x2=2x+3,因为方程2=2x+3的两根为-1,3,
故可设an=c(-1)y°1+c3',
由a1=1,a2=2,解得c1=,c3=,
所以an=.
1答题启示(1)形如a1=pa,+qaip,g为常数)的数列可以化为a+1~x1a,=a,~xa
),其中x,x是方程x2-px-g=0的两个根,若1是方程的根,则直接构造数列{a-a。
},若1不是方程的根,则需要构造两个数列,采取消元的方法求数列{}的通项。
(2)形如a。+1=pa.+gai(p,q为常数)的二阶递推数列也可以用特征根法求通项a,其特征
方程为x2=px+q,若特征方程有两异根a,B,则可令am=c1-·+c'(C,c2为待定常数);
若特征方程有两重根a=B,则可令an=(c1+nc)d~'(c,c为待定常数),然后利用已知条件
中a,a2的值求得c,c,进而求得通项an
目对点训练已知数列{a,}满足at2=4a+1一4a.(n∈N,且a1=4,a=12,证明{aw一
2an}是等比数列,并求{am}的通项公式.
解:解法一:由an+=4am+1-4a
得an+2-2am+1=2(an+1-2an,
,a1=4,a2=12,,∴.a2-2a1=12-8=4,
.=2,
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则数列{am+1-2an}是首项为4,公比为2的等比数列,
an+1-2an=4X2m-1=2m+,
-=1,
即数列是首项为2,公差为1的等差数列,
∴.=2+1×(n-1)=n+1,
则a。=(n+1)2
解法二:由题意可得该数列的特征方程为x2=4x-4,
即x2-4x+4=0,因为该特征方程有两重根2,
故可设an=(e1+nc2"-,
由a1=4,a2=12,得
解得
故a。=(2+2n)21=(m+1)2
考向三倒数为特殊数列(形如a+1=型)
例5(12025-广东湛江模拟)在数列{a.}中,a=1,a+1=,则a4=
答案
解析:因为a=1,a+:=,所以==3+,即-=3,所以是以1为首项,3为公差的等差数
列,所以=1+3(n-1)=3n-2,则an=,所以a4==.
(2)(2025云南昆明一中模拟)在数列b.}中,b,=一1,b.+1=,n∈N°,则数列{b}的通项公
式为bn=
答案:
解析:递推公式b.+1=两边同时取倒数,得=,即=2:+3,因此+3=2·,又+3=2,故数
列是以2为首项,2为公比的等比数列,所以+3=2”,可得b.=,
答题启示先将a1=两边同时取倒数转化为=·+的形式,即考向一中角度1的类型,
进而求出的通项公式,得到{a;的通项公式,
目对点训练(2025八省联考改编)已知数列{a}中,a=3,a+=,则数列{a}的通项公
式为aw=
答案:
解析:由a+1=,a1=3,可知an≠0,所以==·+,则1-=-·=,又1-=,所以数列是
首项为,公比为的等比数列,所以1·=×=,所以4。==.
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