内容正文:
第六章 数列
第1节 数列的概念与简单表示法
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核心知识库:重难考点总结,梳理必背知识、归纳重点
考点1 数列的定义 ★★☆☆☆
考点2 数列的分类 ★★★☆☆
考点3 数列的通项公式 ★★★☆☆
考点4 数列的通项公式 ★★★☆☆
考点5 数列的递推公式 ★★★☆☆
【知识拓展】斐波那契数列 ★★★☆☆
(星级越高,重要程度越高)
限时【变式【变式训练】】挑战场:感知真题,检验成果,考点追溯
【知识梳理】
1.数列的定义★★☆☆☆
按照确定的顺序排列的一列数称为数列,数列中的每一个数叫做这个数列的项.
2.数列的分类★★★☆☆
分类标准
类型
满足条件
项数
有穷数列
项数有限
无穷数列
项数无限
项与项
间的大
小关系
递增数列
an+1>an
其中n∈N*
递减数列
an+1<an
常数列
an+1=an
摆动数列
从第二项起,有些项大于它的前一项,有些项小于它的前一项的数列
3.数列的表示法★★★☆☆
数列有三种表示法,它们分别是表格法、图象法和解析式法.
4.数列的通项公式★★★☆☆
如果数列{an}的第n项an与它的序号n之间的对应关系可以用一个式子来表示,那么这个式子叫做这个数列的通项公式.
5.数列的递推公式★★★☆☆
如果一个数列的相邻两项或多项之间的关系可以用一个式子来表示,那么这个式子叫做这个数列的递推公式.
【考法归纳】
1.若数列{an}的前n项和为Sn,通项公式为an,则an=
2.在数列{an}中,若an最大,则
若an最小,则
【教材回归】概念思考辨析+教材经典改编
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)相同的一组数按不同顺序排列时都表示同一个数列.( )
(2)1,1,1,1,…,不能构成一个数列.( )
(3)任何一个数列不是递增数列,就是递减数列.( )
(4)如果数列{an}的前n项和为Sn,则对任意n∈N*,都有an+1=Sn+1-Sn.( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)√
【解析】(1)数列:1,2,3和数列:3,2,1是不同的数列.
(2)数列中的数是可以重复的,可以构成数列.
(3)数列可以是常数列或摆动数列.
2.(北师大选修二P4T2改编)已知数列{an}的通项公式为an=9+12n,则在下列各数中,不是{an}的项的是( )
A.21 B.33
C.152 D.153
【答案】C
【解析】由数列的通项公式得,a1=21,a2=33,a12=153.
3.(人教B选修三P13【典例】3改编)已知数列{an}的前n项和Sn=n2+n,那么它的通项公式an等于( )
A.n B.2n
C.2n+1 D.n+1
【答案】B
【解析】∵a1=S1=1+1=2,
an=Sn-Sn-1=(n2+n)-[(n-1)2+(n-1)]=2n(n≥2),
当n=1时,2n=2=a1,
∴an=2n.
4.(人教A选修二P8练习T3改编)已知数列{an}满足a1=2,an=2-(n≥2),则a5= ,猜想an= .
【答案】
【解析】由题意知a2=2-=,a3=2-=,a4=2-=,a5=2-=,
猜想an=.
【考向核心题型】
考点一 由an与Sn的关系求通项
【典例】1 (1)(2025·太原调研)已知数列{an}满足a1+3a2+5a3+…+(2n-1)an=(n+1)2,n∈N*,则{an}的通项公式an= .
【答案】
【解析】因为a1+3a2+5a3+…+(2n-1)an=(n+1)2,①
所以a1=22=4,
当n≥2时,
a1+3a2+5a3+…+(2n-3)an-1=n2,②
由①-②,可得(2n-1)an=2n+1,
所以an=(n≥2,n∈N*),
当n=1时,不满足上式,
所以数列{an}的通项公式是an=
(2)已知数列{an}中,Sn是其前n项和,且Sn=2an+1,则数列的通项公式an= .
【答案】-2n-1
【解析】当n=1时,a1=S1=2a1+1,∴a1=-1.
当n≥2时,Sn=2an+1,①
Sn-1=2an-1+1.②
①-②得Sn-Sn-1=2an-2an-1,
即an=2an-2an-1,即an=2an-1(n≥2),
∴{an}是首项为a1=-1,公比为q=2的等比数列.
∴an=a1·qn-1=-2n-1.
【思维建模】
1.已知Sn求an的常用方法是利用an=转化为关于an的关系式,再求通项公式.
2.Sn与an关系问题的求解思路
方向1:利用an=Sn-Sn-1(n≥2)转化为只含Sn,Sn-1的关系式,再求解.
方向2:利用Sn-Sn-1=an(n≥2)转化为只含an,an-1的关系式,再求解.
【变式训练】1 (1)(2025·济南质检)已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=n2+2n+1,则{an}的通项公式为 .
【答案】
【解析】当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n+1,
又当n=1时,a1=S1=4,不满足上式,
故an=
(2)设Sn是数列{an}的前n项和,且a1=-1,an+1=SnSn+1,则Sn= .
【答案】-
【解析】因为an+1=Sn+1-Sn,an+1=SnSn+1,
所以由两式联立得Sn+1-Sn=SnSn+1.
因为Sn≠0,所以-=1,
即-=-1.
又=-1,所以数列是首项为-1,公差为-1的等差数列.
所以=-1+(n-1)×(-1)=-n,
所以Sn=-.
考点二 由数列的递推关系求通项公式
角度1 累加法——形如an+1-an=f(n),求an
【典例】2 (2025·苏锡常镇调研)围棋起源于我国,至今已有4 000多年的历史.在围棋中,对于一些复杂的死活问题,比如在判断自己单个眼内的气数是否满足需求时,可利用数列有关知识来计算.假设大小为n的眼有an口气,大小为(n+1)的眼有an+1口气,且a1=1,a2=2,an+1-n=an-1(n≥2,n∈N*),则an的通项公式为 .
【答案】an=
【解析】根据题意,an+1=an+n-1,
即an+1-an=n-1,
当n≥2时,可得an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a3-a2)+(a2-a1)+a1,
即an=(n-2)+(n-3)+…+1+1+1
=+2=.
又当n=1时,
a1=1不满足an=,
故an=
角度2 累乘法——形如=f(n),求an
【典例】3 (2025·湖州质检)若数列{an}满足(n-1)an=(n+1)an-1(n≥2),a1=2,则使不等式an<930成立的最大正整数n为( )
A.28 B.29
C.30 D.31
【答案】B
【解析】依题意,数列{an}满足(n-1)an=(n+1)an-1(n≥2),a1=2,
则=(n≥2),所以当n≥2时,
an=a1···…··=2××××…××=n(n+1),
a1也符合上式,所以an=n(n+1),n∈N*,
且{an}是递增数列,
由an=n(n+1)<930得(n+31)(n-30)<0,解得-31<n<30,
所以正整数n的最大值为29.
【思维建模】
1.形如an+1=an+f(n)的递推关系式,可利用累加法求和,特别注意能消去多少项,保留多少项.
2.形如an+1=an·f(n)的递推关系式可化为=f(n)的形式,可用累乘法,也可用an=··…··a1代入求出通项.
【变式训练】2 (1)在数列{an}中,a1=2,an+1=an+ln,则an等于( )
A.2+ln n B.2+(n-1)ln n
C.2+nln n D.1+n+ln n
【答案】A
【解析】因为an+1-an=ln =ln(n+1)-ln n,
所以a2-a1=ln 2-ln 1,
a3-a2=ln 3-ln 2,
a4-a3=ln 4-ln 3,
…
an-an-1=ln n-ln(n-1)(n≥2),
把以上各式相加得an-a1=ln n-ln 1,
则an=2+ln n(n≥2),且a1=2也满足此式,
因此an=2+ln n(n∈N*).
(2)已知在数列{an}中,a1=1,=,则an= .
【答案】n·2n-1
【解析】an=···…···a1
=×××…××
×1=2n-1·n,
又n=1时,a1=1适合上式,所以an=n·2n-1.
考点三 数列的性质
角度1 数列的周期性与斐波那契数列
【典例】4 (1)(2025·淄博模拟)数列{an}满足a1=,an+1=(n∈N*),则a2 026=( )
A. B.3
C.-2 D.-
【答案】B
【解析】因为数列{an}满足a1=,
an+1=(n∈N*),
所以a2==3,a3==-2,
a4==-,a5==,
则{an}是以4为周期的周期数列,
所以a2 026=a506×4+2=a2=3.
(2)(2024·新高考Ⅰ卷)已知函数f(x)的定义域为R,f(x)>f(x-1)+f(x-2),且当x<3时,f(x)=x,则下列结论中一定正确的是( )
A.f(10)>100 B.f(20)>1 000
C.f(10)<1 000 D.f(20)<10 000
【答案】B
【解析】因为当x<3时,f(x)=x,
所以f(1)=1,f(2)=2.
对于f(x)>f(x-1)+f(x-2),
令x=3,得f(3)>f(2)+f(1)=2+1=3;
令x=4,得f(4)>f(3)+f(2)>3+2=5;
令x=5,得f(5)>f(4)+f(3)>5+3=8;
不等式右侧恰好是裴波那契数列从第3项起的各项:
3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,987,1597,…,
显然f(16)>1 000,所以f(20)>1 000,故选B.
【知识拓展】斐波那契数列
1.教材母题 (人教A选修二P10阅读与思考)斐波那契数列的定义:若一个数列,首两项等于1,而从第三项起,每一项是之前两项之和,则称该数列为斐波那契数列.【典例】:1,1,2,3,5,8,13,……
2.斐波那契数列的递推公式
3.斐波那契数列的通项公式
an=
4.斐波那契数列的性质
(1)++…+=Fn×Fn+1;
(2)a1+a3+a5+…+a2n-1=a2n;
(3)a2+a4+a6+…+a2n=a2n+1-1;
(4)a1+a2+a3+a4+…+an=Sn=an+2-1.
(Sn为斐波那契数列的前n项和)
【典例】 (多选)若数列{an}满足a1=a2=1,an=an-1+an-2(n≥3,n∈N*),则称该数列为斐波那契数列.如图所示的“黄金螺旋线”是根据斐波那契数列画出来的曲线.图中的长方形由以斐波那契数为边长的正方形拼接而成,在每个正方形中作圆心角为90°的扇形,连接起来的曲线就是“黄金螺旋线”.记以an为边长的正方形中的扇形面积为bn,数列{bn}的前n项和为Sn.下列结论正确的是( )
A.a9=34
B.a2 026是奇数
C.a2+a4+a6+…+a2 026=a2 027
D.=
【答案】ABD
【解析】该数列为1,1,2,3,5,8,13,21,34,…,所以a9=34,A正确;
由斐波那契数列得每三个数中,前两个为奇数,后一个为偶数,
且2 026=3×675+1,
所以a2 026是奇数,B正确;
由an-1=an-an-2,得a2=a3-a1,a4=a5-a3,…,a2 026=a2 027-a2 025,
累加得a2+a4+…+a2 026=a2 027-a1,C错误;
由an=an-1+an-2(n≥3),得+++…+
=a1a2+++…+
=a2(a1+a2)++…+
=a2a3++…+
=a3(a2+a3)+…+=a3a4+…+=…=a2 025a2 026,
所以S2 025=(+++…+)
=a2 025a2 026,
所以=,D正确.
角度2 数列的单调性
【典例】5 (多选)(2025·武汉调研)已知数列{an}满足a1=1,=an+,则下列说法正确的是( )
A.an+1≥2an
B.是递增数列
C.{an+1-4an}是递增数列
D.an≥n2-2n+2
【答案】ABD
【解析】对于A,法一 由=an+,
得an+1=+1≥1.
又a1=1,所以an≥1,
所以=an+≥2=2,
所以an+1≥2an,当且仅当an=,
即an=1时取等号,故A正确.
法二 由于=an+,
所以an+1=+1,
所以an+1-2an=+1-2an=(an-1)2≥0,
所以an+1≥2an,故A正确.
对于B,由于an+1≥2an,得an+1>an,
所以{an}为递增数列,
由a1=1,y=x+在[1,+∞)上单调递增,可得为递增数列,故B正确.
对于C,由an+1=+1,a1=1,
得a2=2,a3=5,
所以a2-4a1=-2,a3-4a2=-3,
所以数列{an+1-4an}不是递增数列,故C错误.
对于D,因为an≥1,
所以an+1-=1≤an+1-an,
所以an+1=(an+1-an)+(an-an-1)+…+(a3-a2)+(a2-a1)+a1≥n+1,
所以an≥n,所以an+1=+1≥n2+1,
则an≥(n-1)2+1=n2-2n+2,故D正确.
角度3 数列的最值
【典例】6 (2025·湘东九校联考)设Tn为数列{an}的前n项积,若an+2an+1=0,n∈N*,且a3-a4=-96,当Tn取得最大值时,n=( )
A.6 B.8
C.9 D.10
【答案】B
【解析】由题易知an≠0.
∵an+2an+1=0,∴=-,
故{an}是公比为-的等比数列.
∵a3-a4=-96,∴a1-a1=-96,
故a1=-256,
∴an=-256×,
∴Tn=(-256)n×
=(-1)n
=(-1·,
要使Tn取得最大值,则为偶数,
且取最小值,
由二次函数知识知,当n=8或n=9时,
取最小值,但只有n=8时,使得为偶数,符合要求.
【思维建模】
1.解决数列单调性问题的三种方法
(1)用作差比较法,根据an+1-an的符号判断数列{an}是递增数列、递减数列或常数列.
(2)用作商比较法,根据(an>0或an<0)与“1”的大小关系进行判断.
(3)结合相应函数的图象直观判断.
2.求数列的最大项或最小项的常用方法
(1)函数法,利用函数的单调性求最值.
(2)利用(n≥2)确定最大项,利用(n≥2)确定最小项.
(3)解决数列周期性问题的方法
先根据已知条件求出数列的前几项,确定数列的周期,再根据周期性求值.
【变式训练】3 (1)(2025·南昌测试)若数列{an}满足a2=11,an+1=,则a2 026=( )
A. B.11
C.- D.
【答案】D
【解析】因为an+3==
===an,
所以数列{an}是周期为3的数列,
所以a2 026=a3×675+1=a1,
因为a2=11,所以11=,
解得a1=,故a2 026=a1=.
(2)(2025·宁波模拟)已知数列{an}满足an=λn2-n,对任意n∈{1,2,3}都有an>an+1,且对任意n∈{n|n≥7,n∈N}都有an<an+1,则实数λ的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由题意得λ>0.
∀n∈{1,2,3},an>an+1⇒>⇒λ<;
∀n≥7,an<an+1⇒<⇒λ>,
∴<λ<.
(3)已知数列{an}的通项an=,n∈N*,则数列{an}前20项中的最大项与最小项分别为 .
【答案】3,-1
【解析】an===1+,
当n≥11时,>0,且数列{an}单调递减;
当1≤n≤10时,<0,且数列{an}单调递减.
因此数列{an}前20项中的最大项与最小项分别为第11项,第10项.a11=3,a10=-1.
【限时训练】(限时:60分钟)
一、单选题
1.已知an=,那么数列{an}是( )
A.递减数列 B.递增数列
C.常数列 D.摆数列
【答案】B
【解析】an=1-,将an看作关于n的函数,n∈N*,易知数列{an}是递增数列.
2.数列{an}的前几项为,3,,8,,…,则此数列的通项可能是( )
A.an= B.an=
C.an= D.an=
【答案】A
【解析】数列为,,,,,…,其分母为2,
分子可表示为1+5(n-1)=5n-4,
因此通项公式可能为an=.
3.(2025·南通调研)已知数列{an},a1=1,an+1-an=2n,则a10等于( )
A.511 B.1 022
C.1 023 D.2 047
【答案】C
【解析】因为an+1-an=2n,
所以a2-a1=2,a3-a2=22,
a4-a3=23,
a5-a4=24,…,a10-a9=29,
累加可得a10-a1=2+22+23+…+29==210-2,
所以a10=210-1=1 023.
4.(2025·成都诊断)设Sn是数列{an}的前n项和,已知a1=1且an+1=2Sn+1,则a5=( )
A.101 B.81
C.32 D.16
【答案】B
【解析】当n=1时,a2=2S1+1=3,
当n≥2时,an+1=2Sn+1,①
an=2Sn-1+1,②
由①-②得an+1-an=2an,an+1=3an(n≥2),
且当n=1时上式也成立,故{an}是首项为1,公比为3的等比数列,
a5=1×34=81.
5.(2025·哈尔滨模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,若a1=a2=3,且∀n≥2,n∈N*都有4(Sn-Sn-1)-Sn+1=0,则( )
A.{Sn-2Sn-1}是等比数列
B.an=
C.an=
D.S5=48
【答案】D
【解析】依题意,因为4(Sn-Sn-1)-Sn+1=0,
所以Sn+1-2Sn=2Sn-4Sn-1=2(Sn-2Sn-1),n≥2,
又S2-2S1=(a1+a2)-2×3=0,
所以Sn=2Sn-1,n≥2,又S1=a1=3,
所以数列{Sn}是以3为首项,2为公比的等比数列,
所以Sn=3×2n-1.
n≥2时,an=Sn-Sn-1=3×2n-2,
n=1时,a1=S1=3,不符合上式,
所以an=
S5=a1+a2+a3+a4+a5
=3+3+6+12+24=48.
6.(2025·青岛模拟)在数列{an}中,a1=,前n项和Sn=n(2n-1)an,则数列{an}的通项公式为( )
A.an= B.an=
C.an=2- D.an=2-
【答案】A
【解析】∵Sn=n(2n-1)an,
∴当n≥2时,Sn-1=(n-1)(2n-3)an-1,
两式相减可得an=n(2n-1)an-(n-1)(2n-3)an-1,
∴(2n+1)an=(2n-3)an-1,
∴=,
因此an=a1××××…×
=×××…××
=,
当n=1时,也满足上式,
∴an=,n∈N*.
7.若数列{an}的前n项积bn=1-n,则an的最大值与最小值之和为( )
A.- B.
C.2 D.
【答案】C
【解析】∵数列{an}的前n项积bn=1-n,
当n=1时,a1=;
当n≥2时,bn-1=1-(n-1),
an====1+,
当n=1时也适合上式,
∴an=1+,
∴当n≤4时,数列{an}单调递减,且an<1;
当n≥5时,数列{an}单调递减,且an>1,
故an的最大值为a5=3,最小值为a4=-1,
∴an的最大值与最小值之和为2.
8.(2025·福州调研)数列{an}满足a1=8,an+1=(n∈N*),bn=·,若数列{bn}是递减数列,则实数λ的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】an+1=两边取倒数得==+n,
所以-=1,-=2,…,-=n-1,
由累加法可得-=1+2+…+(n-1)=,
因为a1=8,所以=+=,
所以bn=
=,
因为数列{bn}是递减数列,所以bn<bn-1,
即<,
整理可得
λ>=,
因为n≥2,n∈N*,
所以==,故λ∈.
二、多选题
9.已知数列{an}的通项公式为an=(n+2)·,则下列说法正确的是( )
A.a1是数列{an}的最小项
B.a4是数列{an}的最大项
C.a5是数列{an}的最大项
D.当n≥5时,数列{an}递减
【答案】BCD
【解析】假设第n项为{an}的最大项,
则
即
所以
又n∈N*,所以n=4或n=5,
故数列{an}中a4与a5均为最大项,
且a4=a5=,
当n≥5时,数列{an}递减.
10.“斐波那契数列”由十三世纪意大利数学家列昂纳多·斐波那契发现.因为斐波那契以兔子繁殖为【典例】子而引入,故又称该数列为“兔子数列”.“斐波那契数列”{an}满足a1=1,a2=1,an=+(n≥3,n∈N*),记其前n项和为Sn,则下列结论正确的是( )
A.S7=33
B.S2 026+S2 025-S2 024-S2 023=a2 028
C.a1+a3+a5+…+a2 027=a2 028
D.+++…+=a2 025a2 026
【答案】ABC
【解析】A项,S7=a1+a2+a3+…+a7
=1+1+2+3+5+8+13=33,A正确;
B项,S2 026+S2 025-S2 024-S2 023=a2 025+a2 026+a2 024+a2 025=a2 027+a2 026=a2 028,B正确;
C项,a1+a3+a5+…+a2 027=a2+a3+a5+…+a2 027=a4+a5+…+a2 027=a6+…+a2 027=a2 026+a2 027=a2 028,C正确;
D项,=a2a1,=a2(a3-a1)=a2a3-a1a2,=a3a4-a2a3,=a4a5-a3a4,…,=a2 025a2 026-
a2 024a2025,=a2 026a2 027-a2 025a2 026,
所以+++…+=a2 026a2 027,D错误.
11.(2025·池州模拟)已知数列{an}满足a1=1,an+1=,则下列说法正确的是( )
A.a2 026>a2 025 B.为递增数列
C.4-1=4an+1an D.<1 014
【答案】ACD
【解析】因为an+1-an=-an=>0,
即an+1>an,所以数列{an}为递增数列,
则a2 026>a2 025,A正确;
因为数列{an}为递增数列且an≥1>0,
所以为递减数列,B错误;
由an+1=,
可得2an+1-an=,
两边平方整理得4-1=4an+1an,C正确;
将4-1=4an+1an两边都除以4an+1得an=an+1-,
两边平方得=+->-,即-<,
可得-<,
-<,…,-<,
累加可得-<×(2 026-1)=1 012.5,
即-1<1 012.5,
所以<1 013.5<1 014,D正确.
三、填空题
12.已知数列{an}的前n项和Sn=an+,则{an}的通项公式an= .
【答案】
【解析】当n=1时,a1=S1=a1+,
所以a1=1;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=an-an-1,
所以=-,
所以数列{an}是以1为首项,-为公比的等比数列,
故an=.
13.(2025·广州模拟)已知数列{an}的前n项和Sn=n2+n,当取最小值时,n= .
【答案】3
【解析】n=1时,a1=S1=2,
n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n,
n=1时也满足上式,
∴an=2n,n∈N*,
则==
=+≥,
当且仅当n=3时取“=”.
14.(2025·杭州模拟)两千多年前,古希腊毕达哥拉斯学派的数学家在沙滩上研究数学问题.他们在沙滩上画点或用小石子来表示数,按照点或小石子排列的形状对数进行分类.如图中的实心点个数1,5,12,22,…,被称为五角形数,其中第1个五角形数记作a1=1,第2个五角形数记作a2=5,第3个五角形数记作a3=12,第4个五角形数记作a4=22,……,若按此规律继续下去,则a5= ,若an=145,则n= .
【答案】35 10
【解析】由题意知,第1个五角形数记作a1=1=3×1-2,
第2个五角形数记作a2=5=a1+3×2-2,
第3个五角形数记作a3=12=a2+3×3-2,
第4个五角形数记作a4=22=a3+3×4-2,
第5个五角形数记作a5=a4+3×5-2=35,
……
第n个五角形数记作an=an-1+3×n-2,
即an-an-1=3n-2,
则an=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1)
=1+3(2+3+…+n)-2(n-1)=1+3×-2(n-1)=+1,
由an=145,即+1=145,
解得n=10.
四、解答题
15.求下列数列{an}的通项公式.
(1)a1=1,an+1=an+3n;
(2)a1=1,an+1=2nan.
【解析】(1)由an+1=an+3n得an+1-an=3n,
当n≥2时,an=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+(a4-a3)+…+(an-an-1)
=1+31+32+33+…+3n-1
==,
当n=1时,a1=1=,满足上式,
∴an=(n∈N*).
(2)由an+1=2nan,得=2n,
当n≥2时,an=a1××××…×=1×2×22×23×…×2n-1=21+2+3+…+(n-1)=.
当n=1时,a1=1满足上式,
∴an=(n∈N*).
16.已知数列{an}中,a1=1,其前n项和为Sn,且满足2Sn=(n+1)an(n∈N*).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)记bn=3n-λ,若数列{bn}为递增数列,求λ的取值范围.
【解析】(1)∵2Sn=(n+1)an,
∴2Sn+1=(n+2)an+1,
∴2an+1=(n+2)an+1-(n+1)an,
即nan+1=(n+1)an,
∴=,∴==…==1,
∴an=n(n∈N*).
(2)bn=3n-λn2,
bn+1-bn=3n+1-λ(n+1)2-(3n-λn2)
=2·3n-λ(2n+1).
∵数列{bn}为递增数列,
∴2·3n-λ(2n+1)>0,即λ<.
令cn=,
即=·=
=1+>1,
∴{cn}为递增数列,∴λ<c1=2,
即λ的取值范围为(-∞,2).
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第六章 数列
第1节 数列的概念与简单表示法
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核心知识库:重难考点总结,梳理必背知识、归纳重点
考点1 数列的定义 ★★☆☆☆
考点2 数列的分类 ★★★☆☆
考点3 数列的通项公式 ★★★☆☆
考点4 数列的通项公式 ★★★☆☆
考点5 数列的递推公式 ★★★☆☆
【知识拓展】斐波那契数列 ★★★☆☆
(星级越高,重要程度越高)
限时【变式【变式训练】】挑战场:感知真题,检验成果,考点追溯
【知识梳理】
1.数列的定义★★☆☆☆
按照确定的顺序排列的一列数称为数列,数列中的每一个数叫做这个数列的项.
2.数列的分类★★★☆☆
分类标准
类型
满足条件
项数
有穷数列
项数有限
无穷数列
项数无限
项与项
间的大
小关系
递增数列
an+1>an
其中n∈N*
递减数列
an+1<an
常数列
an+1=an
摆动数列
从第二项起,有些项大于它的前一项,有些项小于它的前一项的数列
3.数列的表示法★★★☆☆
数列有三种表示法,它们分别是表格法、图象法和解析式法.
4.数列的通项公式★★★☆☆
如果数列{an}的第n项an与它的序号n之间的对应关系可以用一个式子来表示,那么这个式子叫做这个数列的通项公式.
5.数列的递推公式★★★☆☆
如果一个数列的相邻两项或多项之间的关系可以用一个式子来表示,那么这个式子叫做这个数列的递推公式.
【考法归纳】
1.若数列{an}的前n项和为Sn,通项公式为an,则an=
2.在数列{an}中,若an最大,则
若an最小,则
【教材回归】概念思考辨析+教材经典改编
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)相同的一组数按不同顺序排列时都表示同一个数列.( )
(2)1,1,1,1,…,不能构成一个数列.( )
(3)任何一个数列不是递增数列,就是递减数列.( )
(4)如果数列{an}的前n项和为Sn,则对任意n∈N*,都有an+1=Sn+1-Sn.( )
2.(北师大选修二P4T2改编)已知数列{an}的通项公式为an=9+12n,则在下列各数中,不是{an}的项的是( )
A.21 B.33
C.152 D.153
3.(人教B选修三P13【典例】3改编)已知数列{an}的前n项和Sn=n2+n,那么它的通项公式an等于( )
A.n B.2n
C.2n+1 D.n+1
4.(人教A选修二P8练习T3改编)已知数列{an}满足a1=2,an=2-(n≥2),则a5= ,猜想an= .
【考向核心题型】
考点一 由an与Sn的关系求通项
【典例】1 (1)(2025·太原调研)已知数列{an}满足a1+3a2+5a3+…+(2n-1)an=(n+1)2,n∈N*,则{an}的通项公式an= .
(2)已知数列{an}中,Sn是其前n项和,且Sn=2an+1,则数列的通项公式an= .
【变式训练】1 (1)(2025·济南质检)已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=n2+2n+1,则{an}的通项公式为 .
(2)设Sn是数列{an}的前n项和,且a1=-1,an+1=SnSn+1,则Sn= .
考点二 由数列的递推关系求通项公式
角度1 累加法——形如an+1-an=f(n),求an
【典例】2 (2025·苏锡常镇调研)围棋起源于我国,至今已有4 000多年的历史.在围棋中,对于一些复杂的死活问题,比如在判断自己单个眼内的气数是否满足需求时,可利用数列有关知识来计算.假设大小为n的眼有an口气,大小为(n+1)的眼有an+1口气,且a1=1,a2=2,an+1-n=an-1(n≥2,n∈N*),则an的通项公式为 .
角度2 累乘法——形如=f(n),求an
【典例】3 (2025·湖州质检)若数列{an}满足(n-1)an=(n+1)an-1(n≥2),a1=2,则使不等式an<930成立的最大正整数n为( )
A.28 B.29
C.30 D.31
【变式训练】2 (1)在数列{an}中,a1=2,an+1=an+ln,则an等于( )
A.2+ln n B.2+(n-1)ln n
C.2+nln n D.1+n+ln n
(2)已知在数列{an}中,a1=1,=,则an= .
考点三 数列的性质
角度1 数列的周期性与斐波那契数列
【典例】4 (1)(2025·淄博模拟)数列{an}满足a1=,an+1=(n∈N*),则a2 026=( )
A. B.3
C.-2 D.-
(2)(2024·新高考Ⅰ卷)已知函数f(x)的定义域为R,f(x)>f(x-1)+f(x-2),且当x<3时,f(x)=x,则下列结论中一定正确的是( )
A.f(10)>100 B.f(20)>1 000
C.f(10)<1 000 D.f(20)<10 000
【知识拓展】斐波那契数列
1.教材母题 (人教A选修二P10阅读与思考)斐波那契数列的定义:若一个数列,首两项等于1,而从第三项起,每一项是之前两项之和,则称该数列为斐波那契数列.【典例】:1,1,2,3,5,8,13,……
2.斐波那契数列的递推公式
3.斐波那契数列的通项公式
an=
4.斐波那契数列的性质
(1)++…+=Fn×Fn+1;
(2)a1+a3+a5+…+a2n-1=a2n;
(3)a2+a4+a6+…+a2n=a2n+1-1;
(4)a1+a2+a3+a4+…+an=Sn=an+2-1.
(Sn为斐波那契数列的前n项和)
【典例】 (多选)若数列{an}满足a1=a2=1,an=an-1+an-2(n≥3,n∈N*),则称该数列为斐波那契数列.如图所示的“黄金螺旋线”是根据斐波那契数列画出来的曲线.图中的长方形由以斐波那契数为边长的正方形拼接而成,在每个正方形中作圆心角为90°的扇形,连接起来的曲线就是“黄金螺旋线”.记以an为边长的正方形中的扇形面积为bn,数列{bn}的前n项和为Sn.下列结论正确的是( )
A.a9=34
B.a2 026是奇数
C.a2+a4+a6+…+a2 026=a2 027
D.=
角度2 数列的单调性
【典例】5 (多选)(2025·武汉调研)已知数列{an}满足a1=1,=an+,则下列说法正确的是( )
A.an+1≥2an
B.是递增数列
C.{an+1-4an}是递增数列
D.an≥n2-2n+2
角度3 数列的最值
【典例】6 (2025·湘东九校联考)设Tn为数列{an}的前n项积,若an+2an+1=0,n∈N*,且a3-a4=-96,当Tn取得最大值时,n=( )
A.6 B.8
C.9 D.10
【变式训练】3 (1)(2025·南昌测试)若数列{an}满足a2=11,an+1=,则a2 026=( )
A. B.11
C.- D.
(2)(2025·宁波模拟)已知数列{an}满足an=λn2-n,对任意n∈{1,2,3}都有an>an+1,且对任意n∈{n|n≥7,n∈N}都有an<an+1,则实数λ的取值范围是( )
A. B.
C. D.
(3)已知数列{an}的通项an=,n∈N*,则数列{an}前20项中的最大项与最小项分别为 .
【限时训练】(限时:60分钟)
一、单选题
1.已知an=,那么数列{an}是( )
A.递减数列 B.递增数列
C.常数列 D.摆数列
2.数列{an}的前几项为,3,,8,,…,则此数列的通项可能是( )
A.an= B.an=
C.an= D.an=
3.(2025·南通调研)已知数列{an},a1=1,an+1-an=2n,则a10等于( )
A.511 B.1 022
C.1 023 D.2 047
4.(2025·成都诊断)设Sn是数列{an}的前n项和,已知a1=1且an+1=2Sn+1,则a5=( )
A.101 B.81
C.32 D.16
5.(2025·哈尔滨模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,若a1=a2=3,且∀n≥2,n∈N*都有4(Sn-Sn-1)-Sn+1=0,则( )
A.{Sn-2Sn-1}是等比数列
B.an=
C.an=
D.S5=48
6.(2025·青岛模拟)在数列{an}中,a1=,前n项和Sn=n(2n-1)an,则数列{an}的通项公式为( )
A.an= B.an=
C.an=2- D.an=2-
7.若数列{an}的前n项积bn=1-n,则an的最大值与最小值之和为( )
A.- B.
C.2 D.
8.(2025·福州调研)数列{an}满足a1=8,an+1=(n∈N*),bn=·,若数列{bn}是递减数列,则实数λ的取值范围是( )
A. B.
C. D.
二、多选题
9.已知数列{an}的通项公式为an=(n+2)·,则下列说法正确的是( )
A.a1是数列{an}的最小项
B.a4是数列{an}的最大项
C.a5是数列{an}的最大项
D.当n≥5时,数列{an}递减
10.“斐波那契数列”由十三世纪意大利数学家列昂纳多·斐波那契发现.因为斐波那契以兔子繁殖为【典例】子而引入,故又称该数列为“兔子数列”.“斐波那契数列”{an}满足a1=1,a2=1,an=+(n≥3,n∈N*),记其前n项和为Sn,则下列结论正确的是( )
A.S7=33
B.S2 026+S2 025-S2 024-S2 023=a2 028
C.a1+a3+a5+…+a2 027=a2 028
D.+++…+=a2 025a2 026
11.(2025·池州模拟)已知数列{an}满足a1=1,an+1=,则下列说法正确的是( )
A.a2 026>a2 025 B.为递增数列
C.4-1=4an+1an D.<1 014
三、填空题
12.已知数列{an}的前n项和Sn=an+,则{an}的通项公式an= .
13.(2025·广州模拟)已知数列{an}的前n项和Sn=n2+n,当取最小值时,n= .
14.(2025·杭州模拟)两千多年前,古希腊毕达哥拉斯学派的数学家在沙滩上研究数学问题.他们在沙滩上画点或用小石子来表示数,按照点或小石子排列的形状对数进行分类.如图中的实心点个数1,5,12,22,…,被称为五角形数,其中第1个五角形数记作a1=1,第2个五角形数记作a2=5,第3个五角形数记作a3=12,第4个五角形数记作a4=22,……,若按此规律继续下去,则a5= ,若an=145,则n= .
四、解答题
15.求下列数列{an}的通项公式.
(1)a1=1,an+1=an+3n;
(2)a1=1,an+1=2nan.
16.已知数列{an}中,a1=1,其前n项和为Sn,且满足2Sn=(n+1)an(n∈N*).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)记bn=3n-λ,若数列{bn}为递增数列,求λ的取值范围.
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