内容正文:
专题6.1 数列的概念与简单表示法(举一反三讲义)
【全国通用】
【题型1 由an与Sn的关系求通项或项】 4
【题型2 累加法求通项公式】 5
【题型3 累乘法求通项公式】 7
【题型4 构造法求通项公式】 9
【题型5 数列的周期性】 11
【题型6 数列的单调性】 12
【题型7 数列的最大(小)项】 14
【题型8 数列中的规律问题】 17
【题型9 递推数列问题】 20
1、数列的概念与简单表示法
考点要求
真题统计
考情分析
(1)了解数列的概念和几种简单的表示方法(列表、图象、通项公式)
(2)了解数列是自变量为正整数的一类特殊函数
2023年北京卷:第10题,4分
数列是高考的热点内容,属于高考的必考内容.从近几年的高考情况来看,高考中对数列的概念的考查相对较少,考查题型以选择题、填空题为主,难度不大,重点是考查数列的单调性、周期性与最值等内容.
知识点1 数列的概念与基本知识
1.数列的定义
一般地,把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,数列的第一个位置上的数叫做这个数列的第1项,常用符号a1表示,第二个位置上的数叫做这个数列的第2项,用a2表示第n个位置上的数叫做这个数列的第n项,用an表示.其中第1项也叫做首项.
2.数列的分类
分类标准
名称
含义
举例
按项的个数
有穷数列
项数有限的数列
1,2,3,…,n
无穷数列
项数无限的数列
1,0,1,0,1,0,…
按项的变化趋势
递增数列
从第2项起,每一项都大于它的前一
项的数列
3,4,5,6,…,n+2
递减数列
从第2项起,每一项都小于它的前一
项的数列
-1,-2,-3,…,-n
常数列
各项相等的数列
0,0,0,0,…
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
1,-2,3,-4,…
3.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.
4.数列的递推公式
(1)递推公式的概念
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,那么这个式子就叫做这个数列的递推公式.
(2)对数列递推公式的理解
①与“不一定所有数列都有通项公式”一样,并不是所有的数列都有递推公式.
②递推公式是给出数列的一种方法.事实上,递推公式和通项公式一样,都是关于项的序号n的恒等式.如果用符合要求的正整数依次去替换n,就可以求出数列的各项.
③用递推公式求出一个数列,必须给出:
基础——数列{an}的第1项(或前几项);
递推关系——数列{an}的任意一项an与它的前一项an-1 ()(或前几项)间的关系,并且这个关系可以用等式来表示.
5.数列表示方法及其比较
优点
缺点
通项公式法
便于求出数列中任意指定的一项,利于对数列性质进行研究
一些数列用通项公式表示比较困难
列表法
内容具体、方法简单,给定项的序号,易得相应项
确切表示一个无穷数列或项数比较多的有穷数列时比较困难
图象法
能直观形象地表示出随着序号的变化,相应项的变化趋势
数列项数较多时用图象表示比较困难
递推公式法
可以揭示数列的一些性质,如前后几项之间的关系
不容易了解数列的全貌,计算也不方便
6.数列的前n项和
数列{an}从第1项起到第n项止的各项之和,称为数列{an}的前n项和,记作,即.
如果数列{an}的前n项和Sn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前n项和公式.
=.
知识点2 数列的通项公式的求解策略
1.由an与Sn的关系求通项:
(1)已知Sn求an的常用方法是利用=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.
2.由数列的递推关系求通项公式:
(1)累加法:形如an+1=an+f(n)的递推关系式利用累加法求和,特别注意能消去多少项,保留多少项.
(2)累乘法:形如an+1=an·f(n)的递推关系式可化为的形式,可用累乘法,也可用代入求出通项.
(3)构造法:
①形如an+1=pan+q的递推关系式可以化为(an+1+x)=p(an+x)的形式,构成新的等比数列,求出通项公式,求变量x是关键.
②形如(A,B,C为常数)的数列,可通过两边同时取倒数的方法构造新数列求解.
知识点3 数列的性质有关问题的解题策略
1.数列周期性问题的解题策略:
解决数列周期性问题,根据给出的关系式求出数列的若干项,通过观察归纳出数列的周期,进而求出有关项的值或前n项和.
2.求数列最大项与最小项的常用方法
(1)函数法:利用相关的函数求最值.若借助通项的表达式观察出单调性,直接确定最大 (小)项,否则,利用作差法.
(2)利用确定最大项,利用确定最小项.
【方法技巧与总结】
1.若数列{an}的前n项和为Sn,通项公式为an,则.
2.在数列{an}中,若an最大,则;若an最小,则.
【题型1 由an与Sn的关系求通项或项】
【例1】(2025·北京丰台·二模)已知数列的前项和为,且满足,则( )
A. B.0 C.1 D.2
【答案】B
【解题思路】根据题设与的递推关系式推导出,再根据求出,逐项求出即可.
【解答过程】由题意,,则当时,有,
两式相减可得,即.
当时,,因为,所以,
所以.
故选:B.
【变式1-1】(2025·浙江宁波·三模)已知数列中,,记为的前项和,,则的值为( )
A.2023 B.2024 C.2025 D.2026
【答案】B
【解题思路】根据题意,利用与的关系,推得,结合累乘法,即可求得的值,得到答案.
【解答过程】数列中,满足,当时,可得,
两式相减,可得,即,所以,
又由,则.
故选:B.
【变式1-2】(2025·贵州遵义·二模)已知数列的前项和,则( )
A.16 B.17 C.18 D.19
【答案】D
【解题思路】根据给定条件,利用求出,即可计算即得.
【解答过程】依题意,,,
所以.
故选:D.
【变式1-3】(2024·福建漳州·一模)已知各项均不为0的数列的前项和为,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解题思路】根据与之间的关系分析可得,令即可得结果.
【解答过程】因为,则,
两式相减可得:,即,
令,可得,
且,所以.
故选:A.
【题型2 累加法求通项公式】
【例2】(2025高三·全国·专题练习)已知数列满足,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】根据题意利用递推关系式由累加法计算可求得.
【解答过程】因为,所以,
所以当时,,,…,,
累加可得,
因为,所以,当时,,满足上式,
所以,
故选:B.
【变式2-1】(24-25高二上·山东枣庄·阶段练习)已知数列满足,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】由,利用累加法可求通项公式.
【解答过程】由题意可得,
所以,,…,,
上式累加可得
,
又,所以.
故选:B.
【变式2-2】(2025·天津和平·三模)定义新运算:,已知数列满足,,则( )
A.239 B.225 C.211 D.261
【答案】C
【解题思路】根据题可得,即可利用累加法求解通项得解.
【解答过程】由可得,
故
累加可得,
故,
故选:C.
【变式2-3】(24-25高二上·江苏连云港·期中)如图的形状出现在南宋数学家杨辉所著的《详解九章算法商功》中,后人称为“三角垛”“三角垛”的最上层有个球,第二层有个球,第三层有个球,,设各层球数构成一个数列,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】根据累加法求解出的通项公式,由此可求的值.
【解答过程】由题意可知,
所以,
所以,
所以,所以,
当时,符合的情况,
所以,所以,
故选:D.
【题型3 累乘法求通项公式】
【例3】(24-25高二下·广东深圳·阶段练习)在数列中,,,则数列的通项公式为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解题思路】根据所给数列递推式,利用累乘法(迭代法)即可求得数列通项.
【解答过程】因,则
,
当时,符合题意,故数列的通项公式为.
故选:C.
【变式3-1】(24-25高二下·河南南阳·阶段练习)已知数列的项满足,而,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】依题意可得,利用累乘法计算可得.
【解答过程】因为,所以,
则,,,,,,
累乘可得,
所以,又,所以,
经检验时也成立,
所以.
故选:B.
【变式3-2】(24-25高二上·重庆九龙坡·期末)已知,,则数列的通项公式是( )
A.n B. C.2n D.
【答案】C
【解题思路】根据题意可得,再利用累乘法计算可得;
【解答过程】解:由,得,
即,
则,,,…,,
由累乘法可得,因为,所以,
故选:C.
【变式3-3】(24-25高二上·河南鹤壁·阶段练习)设数列的前n项和为,且为常数列,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】由条件可得,然后可得,然后用累乘法求出答案即可.
【解答过程】因为数列是常数列,所以,
因为,所以,即,
所以当时 ,
时也满足上式,所以.
故选:B.
【题型4 构造法求通项公式】
【例4】(2024·广东茂名·一模)已知为正项数列的前项的乘积,且,则( )
A.16 B.32 C.64 D.128
【答案】B
【解题思路】利用给定的递推公式,结合对数运算变形,再构造常数列求出通项即可得解.
【解答过程】由,得,于是,则,
两边取对数得,因此,数列是常数列,
则,即,所以,.
故选:B.
【变式4-1】(2025高二·全国·专题练习)已知数列满足,且,则的通项公式为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解题思路】给两边同时加一个数,构造成等比数列,然后利用等比数列的通项公式求解的通项公式即可.
【解答过程】设,即,
所以,解得,
所以,
所以是首项为,公比为的等比数列,
所以,
所以.
故选:C.
【变式4-2】(24-25高二上·陕西西安·期中)已知数列满足,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】取倒数法求通项,将变形可得数列为等差数列,计算即可得.
【解答过程】,即,
可得,又,
即有数列是首项为1,公差为4的等差数列,
可得,
即.
故选:D.
【变式4-3】(24-25高二下·山西晋中·阶段练习)若数列的首项,且满足,则数列的通项公式为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解题思路】利用构造法可得数列是以为首项,以为公比的等比数列,根据等比数列的通项公式可得结果.
【解答过程】∵,
∴,即,
∴数列是以为首项,以为公比的等比数列,
∴,
∴.
故选:A.
【题型5 数列的周期性】
【例5】(2025·河南·模拟预测)已知数列满足,,且对任意,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】首先令求出m的值,再求出数列的周期,结合周期即可求得,则答案可求.
【解答过程】令可得,
代入数据得:,解得,
所以,
令,解得,令,解得,令,解得,,
可得数列的周期为3,则,
故选:D.
【变式5-1】(2025·天津南开·二模)若数列满足,且则的前2025项的和为( )
A.1350 B.1352 C.2025 D.2026
【答案】B
【解题思路】由数列的递推公式可得数列可以看作以为一个周期的数列,然后代入计算,即可得到结果.
【解答过程】由题意可得,
因为,所以,
因为,所以,
因为,所以,
因为,所以,,
所以数列从第二项起是以1,1,0为周期的数列,
则 .
故选:B.
【变式5-2】(2025·湖南·模拟预测)在数列中,,且,则( )
A.3 B.-2 C. D.
【答案】A
【解题思路】由递推关系求前几项的值,判断出数列是以4为周期的数列,利用周期性求出.
【解答过程】数列中,,且,
则,,,,,,
所以,即数列是以4为周期的数列,
所以 ,
故选:A.
【变式5-3】(2025·湖北·二模)若数列满足,,则该数列的前2 025项的乘积是( )
A. B.
C.2 D.1
【答案】C
【解题思路】求出该数列的周期和一周期内的乘积即可得到答案.
【解答过程】因为数列满足,,所以,
同理可得,所以数列{an}的周期为4,即,
且,而,
所以该数列的前2 025项的乘积是.
故选:C.
【题型6 数列的单调性】
【例6】(2025·天津·二模)已知是一个无穷数列,“”是“为递增数列”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【解题思路】根据递增数列的概念及充分、必要条件的定义判断即可.
【解答过程】递增数列是指一个数列从第二项起,每一项都大于它的前一项,即.
若是摆动数列,可能有,但是不是递增数列,则仅不能推出为递增数列,但为递增数列可以推出.
所以“”是“为递增数列”的必要不充分条件.
故选:B.
【变式6-1】(2024·贵州·模拟预测)已知数列满足,则“数列是递增数列”的充要条件是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】根据条件,利用递增数列满足,即可求解.
【解答过程】因为,所以
由,得到,所以“数列是递增数列”的充要条件是,
故选:B.
【变式6-2】(2025·湖南永州·模拟预测)已知数列满足,则下列说法正确的是( )
A.若,则所有项恒大于等于 B.若,则是单调递增数列
C.若是常数列,则 D.若,则是单调递增数列
【答案】C
【解题思路】由值不定即可判断A;由题设求出和即可判断B;由求出即可求出判断C;由和即可判断D.
【解答过程】对于A,当时,,当且仅当即时等号成立,
所以,但值不定,
所以若,则所有项不一定恒大于等于,故A错误;
对于B,若时,,,而,故B错;
对于C,若是常数列,则,即,
所以,故C正确;
对于D,由题,
因为,所以由递推关系可知,且,,
所以,.故D错误.
故选:C.
【变式6-3】(2024·天津南开·二模)设数列的通项公式为,若数列是单调递增数列,则实数b的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解题思路】由递增数列定义可得,代入计算即可得解.
【解答过程】由题意可得恒成立,即,
即,又,,故.
故选:A.
【题型7 数列的最大(小)项】
【例7】(2025·云南昭通·模拟预测)已知数列的通项公式为,若是中唯一的最小项,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】当时,解,得出单调性,判断出在时,取最小值:;当,利用二次函数的对称性和最值,建立关于的不等式组求解.
【解答过程】当时,,令,得:,
解得:或,因此可知:;
又当时,,当时,,所以在时,取最小值:.
当时,,则该代数式对应函数对称轴为直线,
因为是中唯一的最小项,所以,且,
解得,且,
即.
故选:B.
【变式7-1】(2025·上海·三模)已知数列的通项公式为,,则关于数列的最值叙述正确的是()
A.既有最大项也有最小项 B.只有最大项没有最小项
C.没有最大项只有最小项 D.没有最大项也没有最小项
【答案】A
【解题思路】把数列的通项公式看作函数解析式,令,换元后是二次函数解析式,结合二次函数的性质判断即可.
【解答过程】令,因为,所以当时,
而,
所以当时,即时,取最大值;
因为,且,,因为,所以距离最近,
所以当,即时,取最小值;
所以该数列既有最大项又有最小项,
故选:A.
【变式7-2】(2025·四川绵阳·二模)已知数列的前n项和为,且,则下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】根据条件先求解出的通项公式,A:根据的通项公式结合指数函数的单调性进行判断;B:根据的结果进行判断;C:根据的通项公式结合的表达式进行分类讨论再判断;D:判断的单调性,然后分析的取值范围.
【解答过程】当时,,
当时,,
所以不满足的情况,
所以,
对于A:当时,由指数函数单调性可知:,所以,故A错误;
对于B:因为,所以,故B错误;
对于C:当时,,满足;
当时,,不满足,
故不恒成立,故C错误;
对于D:当时,,满足;
当时,由指数函数的单调性可知为递减数列,此时,
且恒成立,所以,也满足;
所以,故D正确;
故选:D.
【变式7-3】(2024·北京海淀·三模)已知数列的通项公式为,前n项和为,前n项积为.则下列结论正确的个数为( )
①既有最小值,又有最大值,
②满足的n的值共有6个;
③使取得最小值的n为7;
④有最小值,无最大值;
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【解题思路】化简为,利用数列的单调性,结合选项,逐项判定,即可求解.
【解答过程】对于①中,由数列的通项公式为,
可得,当时,数列的各项小于1,且是单调递减数列;
当时,数列的各项大于1,且是单调递减数列,
所以,数列的最小项为,最大项为,所以①正确;
对于②中,当时,满足;
当时,满足;当时,,
所以,满足时,,共有4个值,所以②不正确;
对于③中,当时,,随着的增大而增大,且;
当时,,随着n的增大而减小,
且,
当时,为正数,所以,
综上所述,使得取得最小值的为7,所以③正确;
对于④中,由上述中的讨论,可得在中,只有为负数,且,
所以存在最小值或,
从第8项开始,为正数,结合,可知随着的增大而增大,所以无最大值,
所以④正确.
故选:C.
【题型8 数列中的规律问题】
【例8】(2024·辽宁·二模)大衍数列,来源于《乾坤谱》中对易传“大衍之数五十”的推论,主要用于解释中国传统文化中的太极衍生原理,数列中的每一项,都代表太极衍生过程中,曾经经历过的两仪数量总和,是中国传统文化中隐藏着的世界数学史上第一道数列题.大衍数列的前10项依次是0,2,4,8,12,18,24,32,40,50,则此数列的第30项为( )
A.366 B.422 C.450 D.600
【答案】C
【解题思路】根据题意,得到数列的偶数项的通项公式为,即可求解.
【解答过程】由题意,大衍数列的偶数项为,
可得该数列的偶数项的通项公式为,
所以此数列的第30项为.
故选:C.
【变式8-1】(2025·吉林·三模)以“冰雪同梦亚洲同心”为主题的第九届亚冬会于2025年2月7日在哈尔滨盛大开幕,场馆上方悬挂的120万朵小雪花片装置,让观众仿佛置身于冰雪童话之中.理论上,一片雪花的周长可以无限长,围成雪花的曲线称作“雪花曲线”,又称“科赫曲线”.它可以这样画:如图,画一个边长为1的正三角形,第一步,把每一边三等分;第二步,取三等分后的一边中间的一段,以此为边向外作正三角形,并把这中间的一段擦掉,形成雪花曲线;重复上述两步,形成雪花曲线,记雪花曲线的周长为,则数列的最大项为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】首先需要根据雪花曲线的构造规律求出其周长的通项公式,再据此得出数列的通项公式,最后通过分析该数列的单调性来确定最大项.
【解答过程】对于初始的正三角形,边长,周长,
由构造规则可知,从到,每一条边都变为原来的倍.
因为有3条边,的边数是条,且每条边长度为,所以.
从到,同样每一条边变为原来的倍,的边数是条,每条边长度为,所以.
以此类推,可得,代入可得:
,
令,则,
则,
令,解得,
令,解得.
所以,.
故选:B.
【变式8-2】(2024·全国·模拟预测)据中国古代数学名著《周髀算经》记载:“勾股各自乘,并而开方除之(得弦).”意即“勾”、“股”与“弦”之间的关系为(其中).当时,有如下勾股弦数组序列:,,则在这个序列中,第10个勾股弦数组中的“弦”等于( )
A.145 B.181 C.221 D.265
【答案】C
【解题思路】由给定的勾股弦数组序列中,,,得,由 ,得.
【解答过程】因为,所以.
在给定的勾股弦数组序列中,,所以.
易得勾股弦数组序列中“勾”的通项公式为,
所以,
故“弦”的通项公式为 .
所以第10个勾股弦数组中的“弦”等于.
故选:C.
【变式8-3】(2025·全国·模拟预测)公元前6世纪,希腊的毕达哥拉斯学派研究数的概念时,常常把数描绘成沙滩上的小石子,用它们进行各式各样的排列和分类,叫作“形数”.用3颗石子可以摆成一个正三角形,同样用6颗石子或者10颗石子可以摆成更大的三角形.毕达哥拉斯学派把1,等叫作“三角数”或“三角形数”.同时他们还摆出了正方形数、五边形数、六边形数和其他多边形数.如图所示即摆出的六边形数,那么第20个六边形数为( )
A.778 B.779 C.780 D.781
【答案】C
【解题思路】根据给定图形信息,利用归纳法求出六边形数形成数列的通项公式,即可求出要求的项.
【解答过程】六边形数从小到大排成一列,形成数列,
依题意,,归纳得,
所以.
故选:C.
【题型9 递推数列问题】
【例9】(2025·江苏苏州·三模)已知数列满足,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解题思路】根据给定的递推公式,变形计算判断AB;裂项,结合累加法求通推理判断CD.
【解答过程】对于A,由,得,,则,A错误;
对于B,由,得,当时,,B错误;
对于CD,由,得,则,
即,则当时,,
,因此,,,
,而,C正确,D错误.
故选:C.
【变式9-1】(2025·北京昌平·二模)在数列中,,则( )
A.当时,对于任意的正整数
B.当时,存在正整数,当时,
C.当时,对于任意的正整数
D.当时,存在正整数,当时,
【答案】C
【解题思路】对A,当时,可得,得解;对B,由,结合递推关系可得,得解;对C,当时,通过递推关系分,,讨论求解;对D,当时,通过递推关系可得递增,得解.
【解答过程】对于A,当时,有,递推可得,不满足,故A错误;
对于B,当时,,,,
则,不满足存在正整数,当时,,故B错误;
对于C,当时,则,,故,
因为,
若,则,
若,则,
若,则,
综上,当时,对于任意的正整数,,故正确;
对于D,当时,则,
若,则,故递增,故D错误.
故选:C.
【变式9-2】(2024·湖南长沙·三模)已知数列中,,(其中表示的整数部分,表示的小数部分),则( )
A.2024 B.2025 C.4046 D.4047
【答案】D
【解题思路】由题意,求出,进而归纳出,即可求出.
【解答过程】由题意知,,
则,
,
,
,
以此类推,,
所以,则.
故选:D.
【变式9-3】(2024·上海嘉定·一模)已知数列满足,给出以下四个结论:
①当时,存在有限个,使得对任意正整数,都有
②当时,存在和正整数,当时,
③当时,存在和正整数,当时,
④当时,不存在,使得对任意正整数,且,都有
其中正确结论是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
【答案】B
【解题思路】对于①②,利用作差法可得一元二次不等式,求得数列中的项的取值范围,可得其正误;
对于③④,根据递推公式,利用赋值法求得当数列为常数列时所取的数值,进而求得首项,结合举例,可得答案.
【解答过程】对于①,当时,,,解得,
当时,恒成立,故①错误;
对于②,当时,,,解得或,
易知,由①可知,当时,数列单调递增,,
所以一定存在,当时,,故②正确;
对于③,当时,,令,可得,解得或,
令,解得或,
当时,可得当时,,故③正确;
对于④,当时,,令,则,解得或,
令,可得,解得或,
令,可得,解得,
当时,当时,,故④错误.
故选:B.
一、单选题
1.(2025·湖北十堰·模拟预测)已知数列的前项和,则( )
A.153 B.161 C.163 D.238
【答案】B
【解题思路】应用计算求解.
【解答过程】因为,则 .
故选:B.
2.(2025·重庆沙坪坝·模拟预测)已知数列满足,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】根据递推关系计算发现规律即可求出.
【解答过程】由题意得,,,,
故数列是以为一个循环的周期数列,
故.
故选:D.
3.(2025·湖北黄冈·三模)已知数列{}的前n项和满足:,且=2,那么=( )
A.2 B.10 C.11 D.56
【答案】A
【解题思路】令 ,可得,再利用求解即可.
【解答过程】中,令,
即,
所以 ,
故选:A.
4.(2025·四川乐山·三模)已知数列的通项公式为,则下列不是数列的项的是( )
A.2 B.13 C.39 D.49
【答案】C
【解题思路】特值法可判断ABD;分为偶数和偶数,令,求出可判断C.
【解答过程】对于A,令,,故A错误;
对于B,令,,故B错误;
对于C,当为偶数,令,解得:,
当为奇数,令,解得:,
故39不是数列的项,故C正确;
对于D,令,,故D错误.
故选:C.
5.(2025·贵州黔南·三模)数列满足,若数列单调递增,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】依题意可得,解得即可.
【解答过程】因为单调递增,所以,解得,
即实数的取值范围为.
故选:D.
6.(2025·新疆喀什·模拟预测)已知数列中,,则( )
A. B. C. D.无法判断大小
【答案】B
【解题思路】利用递推关系可得,又可得,进而可得,可求.
【解答过程】因为,所以,
由,可得,
又,
所以,
所以.
故选:B.
7.(2025·福建南平·三模)已知数列的前项和为,若,且对任意的,都有成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】根据恒成立,再结合二次函数的单调性列式计算求参.
【解答过程】因为,且对任意的,都有成立,
所以,所以.
故选:D.
8.(2025·江西·模拟预测)若数列满足且,则称数列为“对数底数列”.已知正项数列是“对数2底数列”且,则当且时,( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解题思路】根据定义,即,再利用累乘,平方后再由根据递推关系可得答案.
【解答过程】因为正项数列是“对数2底数列”,所以,所以,
所以 且,
以上式子相乘得,所以,
所以,得,
即,得,因为,所以;
同理,,所以,所以,
所以.故.
故选:C.
二、多选题
9.(2025·甘肃白银·模拟预测)已知为数列的前项和,且满足,则下列结论正确的有( )
A. B.当为偶数时,
C.当为奇数时, D.
【答案】BC
【解题思路】令,求出,判断A;当时,求得,分为偶数和为奇数讨论求,判断B和C;由代入求值,判断D.
【解答过程】由,
当时,,解得,故A错误;
当时,,
当为偶数时,,,
,为正奇数,故C正确;
当为奇数时,,即,
,为正偶数,故B正确;
,故D错误.
故选:BC.
10.(2025·陕西宝鸡·二模)近年来,宝鸡市教育局致力于构建“学好上、上好学、学得好”的“宝鸡好教育”品牌体系.在关注学生身体健康的同时,也高度重视学生的心理健康,为此特别推出了“和风计划”.某校积极响应“和风计划”,为了缓解学生的学习压力,面向1630名高三学生开展了团建活动.如果将所有参加活动的学生依次按照1,2,3,4,5,6,7,…编上号,并按图所示的顺序排队,我们将2,3,5,7,10,…位置称为“拐角”,因为指向它的箭头与离开它时的箭头方向发生了改变,那么下面说法正确的有( )
A.站在第20拐角的学生是111号 B.站在第23拐角的学生是137号
C.第133号同学站在拐角位置 D.站在拐角位置的同学共有79名
【答案】ACD
【解题思路】由前几个拐角的编号,找到规律,即可逐项判断;
【解答过程】观察给出的前几个拐角位置对应的编号:2,3,5,7,10,13,17,21,26
将奇数项的拐角即为,易得:;
偶数序号的拐角即为,由规律可得:
第20拐角的学生编号为:正确;
站在第23拐角的学生编号为:错误;
由,解得,也即第133号同学站在第22拐角位置;
由,可得,
由,可得,
所以拐角总序号可到第79个,所以站在拐角位置的同学共有79名,正确;
故选:ACD.
11.(2025·辽宁·三模)已知数列满足,则( )
A.当时, B.当时,
C.当时, D.当时,
【答案】AD
【解题思路】由已知得数列单调递增,再分类讨论的值,当时,得出进而判断AB;当时,得出进而判断C;当时,得出,即可判断D.
【解答过程】因为,所以数列单调递增,进而,
当时,因为,
所以,所以,
所以,
从而,
所以有,故选项A对,选项B错.
当时,,
所以,选项C错;
同理,当时,,选项D对.
故选:AD.
三、填空题
12.(2025·安徽·模拟预测)已知数列满足,,则 .
【答案】
【解题思路】利用递推赋值,即可求得结果.
【解答过程】由,所以,
故答案为:.
13.(2025·宁夏银川·模拟预测)已知数列满足,则数列的通项公式为 .
【答案】
【解题思路】,当时,,两式相减即可得解,注意验证是否成立即可.
【解答过程】由题意,
当时,,两式相减得,
,解得,
在中,令,可得,故也满足,
综上所述,所求即为.
故答案为:.
14.(2025·黑龙江大庆·模拟预测)已知各项均不为零的数列,其前项和是,且.若为递增数列,,则的取值范围是 .
【答案】
【解题思路】利用关系得,且得,结合数列的单调性求参数范围.
【解答过程】由题设,
又各项均不为零,则,
由,则,
又为递增数列,则,
而,即,则,
综上,,即的取值范围是.
故答案为:.
四、解答题
15.(2025高二·全国·专题练习)写出下列数列的一个通项公式,使它的前4项分别是下列各数:
(1),,,;
(2),,,;
(3),,,;
(4),,,.
【答案】(1)
(2)
(3) .
(4)
【解题思路】(1)(2)(3)(4)根据前四项数列形式,总结规律即可得到其通项.
【解答过程】(1)从数列的前4项,,,中发现规律,
其通项公式是.
(2)从数列的前4项,,,中发现规律,其每一项的符号按照的规律变化,
并且每一项的绝对值都比前一项大6,
因此该数列的通项公式为.
(3)从该数列的前4项,,,中发现规律,
由,,,,,
可以联想常见数列,,,,,
它的通项公式为,
因此该数列的通项公式为 .
(4)从该数列的前4项,,,中发现规律,
其通项公式为 .
16.(2025·云南红河·三模)已知为数列的前项和,.
(1)求的通项公式;
(2)若,求取得最大值时的值.
【答案】(1)
(2)或
【解题思路】(1)根据与的关系即可求解;
(2)由(1)得,通过作差法比较与的大小,从而得到数列的单调性,即可求解.
【解答过程】(1)当时,,解得;
当时,,即.
因为也满足,所以.
(2)由(1)得,所以,
所以当时,,即;
当时,,即;
当时,,即,
所以,
故当或时,取得最大值.
17.(2025·山西朔州·模拟预测)已知数列的前项和满足.
(1)求的通项公式;
(2)若,恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1);
(2).
【解题思路】(1)利用数列前项和与第项的关系求出通项公式.
(2)由(1)得,再分离参数并构造新数列,并求出数列的最小项即可.
【解答过程】(1)在数列中,,当时,,
而,不满足上式,
所以数列的通项公式为.
(2)由(1)知,,不等式,
依题意,,不等式恒成立,令,
,由,得;由,得;
由,得,
因此,则当或时,,,
所以实数的取值范围是.
18.(2025·全国·一模)设数列满足.
(1)求并证明:;
(2)证明:
【答案】(1);证明见解析
(2)证明见解析
【解题思路】(1)根据已知递推公式得出是常数列,再计算化简证明;
(2)根据单调性结合累加法计算证明即可.
【解答过程】(1)因为数列满足,
所以,,
所以,
所以是常数列,所以,
所以;
(2)因为,所以,所以,
因为都大于零,所以可逐步推出,
所以,所以是单调递增数列,
所以,
所以,,
即,
以上个式子累加计算得,所以,
所以,,
所以,所以.
19.(2025·广东佛山·二模)对于数列,若,使得,都有成立,则称为“三和定值数列”.已知为“三和定值数列”,且,,.
(1)求,,;
(2)已知为数列的前项和,求.
【答案】(1),,;
(2)
【解题思路】(1)由题意可得,依次代入,即可求解;
(2)设,由题意可得,从而得,再根据数列的通项公式求出,即可得答案.
【解答过程】(1)解:因为,,,
所以,
所以,解得;
又,解得;
又,解得;
所以,,;
(2)解:因为,
设,则有,
所以,则,
又因为,
所以,
即,
又,
,
,
,
,
所以,
所以,
所以
.
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专题6.1 数列的概念与简单表示法(举一反三讲义)
【全国通用】
【题型1 由an与Sn的关系求通项或项】 4
【题型2 累加法求通项公式】 4
【题型3 累乘法求通项公式】 5
【题型4 构造法求通项公式】 5
【题型5 数列的周期性】 6
【题型6 数列的单调性】 6
【题型7 数列的最大(小)项】 7
【题型8 数列中的规律问题】 7
【题型9 递推数列问题】 9
1、数列的概念与简单表示法
考点要求
真题统计
考情分析
(1)了解数列的概念和几种简单的表示方法(列表、图象、通项公式)
(2)了解数列是自变量为正整数的一类特殊函数
2023年北京卷:第10题,4分
数列是高考的热点内容,属于高考的必考内容.从近几年的高考情况来看,高考中对数列的概念的考查相对较少,考查题型以选择题、填空题为主,难度不大,重点是考查数列的单调性、周期性与最值等内容.
知识点1 数列的概念与基本知识
1.数列的定义
一般地,把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,数列的第一个位置上的数叫做这个数列的第1项,常用符号a1表示,第二个位置上的数叫做这个数列的第2项,用a2表示第n个位置上的数叫做这个数列的第n项,用an表示.其中第1项也叫做首项.
2.数列的分类
分类标准
名称
含义
举例
按项的个数
有穷数列
项数有限的数列
1,2,3,…,n
无穷数列
项数无限的数列
1,0,1,0,1,0,…
按项的变化趋势
递增数列
从第2项起,每一项都大于它的前一
项的数列
3,4,5,6,…,n+2
递减数列
从第2项起,每一项都小于它的前一
项的数列
-1,-2,-3,…,-n
常数列
各项相等的数列
0,0,0,0,…
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
1,-2,3,-4,…
3.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.
4.数列的递推公式
(1)递推公式的概念
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,那么这个式子就叫做这个数列的递推公式.
(2)对数列递推公式的理解
①与“不一定所有数列都有通项公式”一样,并不是所有的数列都有递推公式.
②递推公式是给出数列的一种方法.事实上,递推公式和通项公式一样,都是关于项的序号n的恒等式.如果用符合要求的正整数依次去替换n,就可以求出数列的各项.
③用递推公式求出一个数列,必须给出:
基础——数列{an}的第1项(或前几项);
递推关系——数列{an}的任意一项an与它的前一项an-1 ()(或前几项)间的关系,并且这个关系可以用等式来表示.
5.数列表示方法及其比较
优点
缺点
通项公式法
便于求出数列中任意指定的一项,利于对数列性质进行研究
一些数列用通项公式表示比较困难
列表法
内容具体、方法简单,给定项的序号,易得相应项
确切表示一个无穷数列或项数比较多的有穷数列时比较困难
图象法
能直观形象地表示出随着序号的变化,相应项的变化趋势
数列项数较多时用图象表示比较困难
递推公式法
可以揭示数列的一些性质,如前后几项之间的关系
不容易了解数列的全貌,计算也不方便
6.数列的前n项和
数列{an}从第1项起到第n项止的各项之和,称为数列{an}的前n项和,记作,即.
如果数列{an}的前n项和Sn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前n项和公式.
=.
知识点2 数列的通项公式的求解策略
1.由an与Sn的关系求通项:
(1)已知Sn求an的常用方法是利用=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.
2.由数列的递推关系求通项公式:
(1)累加法:形如an+1=an+f(n)的递推关系式利用累加法求和,特别注意能消去多少项,保留多少项.
(2)累乘法:形如an+1=an·f(n)的递推关系式可化为的形式,可用累乘法,也可用代入求出通项.
(3)构造法:
①形如an+1=pan+q的递推关系式可以化为(an+1+x)=p(an+x)的形式,构成新的等比数列,求出通项公式,求变量x是关键.
②形如(A,B,C为常数)的数列,可通过两边同时取倒数的方法构造新数列求解.
知识点3 数列的性质有关问题的解题策略
1.数列周期性问题的解题策略:
解决数列周期性问题,根据给出的关系式求出数列的若干项,通过观察归纳出数列的周期,进而求出有关项的值或前n项和.
2.求数列最大项与最小项的常用方法
(1)函数法:利用相关的函数求最值.若借助通项的表达式观察出单调性,直接确定最大 (小)项,否则,利用作差法.
(2)利用确定最大项,利用确定最小项.
【方法技巧与总结】
1.若数列{an}的前n项和为Sn,通项公式为an,则.
2.在数列{an}中,若an最大,则;若an最小,则.
【题型1 由an与Sn的关系求通项或项】
【例1】(2025·北京丰台·二模)已知数列的前项和为,且满足,则( )
A. B.0 C.1 D.2
【变式1-1】(2025·浙江宁波·三模)已知数列中,,记为的前项和,,则的值为( )
A.2023 B.2024 C.2025 D.2026
【变式1-2】(2025·贵州遵义·二模)已知数列的前项和,则( )
A.16 B.17 C.18 D.19
【变式1-3】(2024·福建漳州·一模)已知各项均不为0的数列的前项和为,若,则( )
A. B. C. D.
【题型2 累加法求通项公式】
【例2】(2025高三·全国·专题练习)已知数列满足,,则( )
A. B. C. D.
【变式2-1】(24-25高二上·山东枣庄·阶段练习)已知数列满足,,则( )
A. B. C. D.
【变式2-2】(2025·天津和平·三模)定义新运算:,已知数列满足,,则( )
A.239 B.225 C.211 D.261
【变式2-3】(24-25高二上·江苏连云港·期中)如图的形状出现在南宋数学家杨辉所著的《详解九章算法商功》中,后人称为“三角垛”“三角垛”的最上层有个球,第二层有个球,第三层有个球,,设各层球数构成一个数列,则( )
A. B. C. D.
【题型3 累乘法求通项公式】
【例3】(24-25高二下·广东深圳·阶段练习)在数列中,,,则数列的通项公式为( )
A. B. C. D.
【变式3-1】(24-25高二下·河南南阳·阶段练习)已知数列的项满足,而,则( )
A. B. C. D.
【变式3-2】(24-25高二上·重庆九龙坡·期末)已知,,则数列的通项公式是( )
A.n B. C.2n D.
【变式3-3】(24-25高二上·河南鹤壁·阶段练习)设数列的前n项和为,且为常数列,则( )
A. B. C. D.
【题型4 构造法求通项公式】
【例4】(2024·广东茂名·一模)已知为正项数列的前项的乘积,且,则( )
A.16 B.32 C.64 D.128
【变式4-1】(2025高二·全国·专题练习)已知数列满足,且,则的通项公式为( )
A. B.
C. D.
【变式4-2】(24-25高二上·陕西西安·期中)已知数列满足,,,则( )
A. B. C. D.
【变式4-3】(24-25高二下·山西晋中·阶段练习)若数列的首项,且满足,则数列的通项公式为( )
A. B.
C. D.
【题型5 数列的周期性】
【例5】(2025·河南·模拟预测)已知数列满足,,且对任意,,则( )
A. B. C. D.
【变式5-1】(2025·天津南开·二模)若数列满足,且则的前2025项的和为( )
A.1350 B.1352 C.2025 D.2026
【变式5-2】(2025·湖南·模拟预测)在数列中,,且,则( )
A.3 B.-2 C. D.
【变式5-3】(2025·湖北·二模)若数列满足,,则该数列的前2 025项的乘积是( )
A. B.
C.2 D.1
【题型6 数列的单调性】
【例6】(2025·天津·二模)已知是一个无穷数列,“”是“为递增数列”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【变式6-1】(2024·贵州·模拟预测)已知数列满足,则“数列是递增数列”的充要条件是( )
A. B. C. D.
【变式6-2】(2025·湖南永州·模拟预测)已知数列满足,则下列说法正确的是( )
A.若,则所有项恒大于等于 B.若,则是单调递增数列
C.若是常数列,则 D.若,则是单调递增数列
【变式6-3】(2024·天津南开·二模)设数列的通项公式为,若数列是单调递增数列,则实数b的取值范围为( )
A. B. C. D.
【题型7 数列的最大(小)项】
【例7】(2025·云南昭通·模拟预测)已知数列的通项公式为,若是中唯一的最小项,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式7-1】(2025·上海·三模)已知数列的通项公式为,,则关于数列的最值叙述正确的是()
A.既有最大项也有最小项 B.只有最大项没有最小项
C.没有最大项只有最小项 D.没有最大项也没有最小项
【变式7-2】(2025·四川绵阳·二模)已知数列的前n项和为,且,则下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【变式7-3】(2024·北京海淀·三模)已知数列的通项公式为,前n项和为,前n项积为.则下列结论正确的个数为( )
①既有最小值,又有最大值,
②满足的n的值共有6个;
③使取得最小值的n为7;
④有最小值,无最大值;
A.1 B.2 C.3 D.4
【题型8 数列中的规律问题】
【例8】(2024·辽宁·二模)大衍数列,来源于《乾坤谱》中对易传“大衍之数五十”的推论,主要用于解释中国传统文化中的太极衍生原理,数列中的每一项,都代表太极衍生过程中,曾经经历过的两仪数量总和,是中国传统文化中隐藏着的世界数学史上第一道数列题.大衍数列的前10项依次是0,2,4,8,12,18,24,32,40,50,则此数列的第30项为( )
A.366 B.422 C.450 D.600
【变式8-1】(2025·吉林·三模)以“冰雪同梦亚洲同心”为主题的第九届亚冬会于2025年2月7日在哈尔滨盛大开幕,场馆上方悬挂的120万朵小雪花片装置,让观众仿佛置身于冰雪童话之中.理论上,一片雪花的周长可以无限长,围成雪花的曲线称作“雪花曲线”,又称“科赫曲线”.它可以这样画:如图,画一个边长为1的正三角形,第一步,把每一边三等分;第二步,取三等分后的一边中间的一段,以此为边向外作正三角形,并把这中间的一段擦掉,形成雪花曲线;重复上述两步,形成雪花曲线,记雪花曲线的周长为,则数列的最大项为( )
A. B. C. D.
【变式8-2】(2024·全国·模拟预测)据中国古代数学名著《周髀算经》记载:“勾股各自乘,并而开方除之(得弦).”意即“勾”、“股”与“弦”之间的关系为(其中).当时,有如下勾股弦数组序列:,,则在这个序列中,第10个勾股弦数组中的“弦”等于( )
A.145 B.181 C.221 D.265
【变式8-3】(2025·全国·模拟预测)公元前6世纪,希腊的毕达哥拉斯学派研究数的概念时,常常把数描绘成沙滩上的小石子,用它们进行各式各样的排列和分类,叫作“形数”.用3颗石子可以摆成一个正三角形,同样用6颗石子或者10颗石子可以摆成更大的三角形.毕达哥拉斯学派把1,等叫作“三角数”或“三角形数”.同时他们还摆出了正方形数、五边形数、六边形数和其他多边形数.如图所示即摆出的六边形数,那么第20个六边形数为( )
A.778 B.779 C.780 D.781
【题型9 递推数列问题】
【例9】(2025·江苏苏州·三模)已知数列满足,则( )
A. B.
C. D.
【变式9-1】(2025·北京昌平·二模)在数列中,,则( )
A.当时,对于任意的正整数
B.当时,存在正整数,当时,
C.当时,对于任意的正整数
D.当时,存在正整数,当时,
【变式9-2】(2024·湖南长沙·三模)已知数列中,,(其中表示的整数部分,表示的小数部分),则( )
A.2024 B.2025 C.4046 D.4047
【变式9-3】(2024·上海嘉定·一模)已知数列满足,给出以下四个结论:
①当时,存在有限个,使得对任意正整数,都有
②当时,存在和正整数,当时,
③当时,存在和正整数,当时,
④当时,不存在,使得对任意正整数,且,都有
其中正确结论是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
一、单选题
1.(2025·湖北十堰·模拟预测)已知数列的前项和,则( )
A.153 B.161 C.163 D.238
2.(2025·重庆沙坪坝·模拟预测)已知数列满足,,则( )
A. B. C. D.
3.(2025·湖北黄冈·三模)已知数列{}的前n项和满足:,且=2,那么=( )
A.2 B.10 C.11 D.56
4.(2025·四川乐山·三模)已知数列的通项公式为,则下列不是数列的项的是( )
A.2 B.13 C.39 D.49
5.(2025·贵州黔南·三模)数列满足,若数列单调递增,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
6.(2025·新疆喀什·模拟预测)已知数列中,,则( )
A. B. C. D.无法判断大小
7.(2025·福建南平·三模)已知数列的前项和为,若,且对任意的,都有成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
8.(2025·江西·模拟预测)若数列满足且,则称数列为“对数底数列”.已知正项数列是“对数2底数列”且,则当且时,( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.(2025·甘肃白银·模拟预测)已知为数列的前项和,且满足,则下列结论正确的有( )
A. B.当为偶数时,
C.当为奇数时, D.
10.(2025·陕西宝鸡·二模)近年来,宝鸡市教育局致力于构建“学好上、上好学、学得好”的“宝鸡好教育”品牌体系.在关注学生身体健康的同时,也高度重视学生的心理健康,为此特别推出了“和风计划”.某校积极响应“和风计划”,为了缓解学生的学习压力,面向1630名高三学生开展了团建活动.如果将所有参加活动的学生依次按照1,2,3,4,5,6,7,…编上号,并按图所示的顺序排队,我们将2,3,5,7,10,…位置称为“拐角”,因为指向它的箭头与离开它时的箭头方向发生了改变,那么下面说法正确的有( )
A.站在第20拐角的学生是111号 B.站在第23拐角的学生是137号
C.第133号同学站在拐角位置 D.站在拐角位置的同学共有79名
11.(2025·辽宁·三模)已知数列满足,则( )
A.当时, B.当时,
C.当时, D.当时,
三、填空题
12.(2025·安徽·模拟预测)已知数列满足,,则 .
13.(2025·宁夏银川·模拟预测)已知数列满足,则数列的通项公式为 .
14.(2025·黑龙江大庆·模拟预测)已知各项均不为零的数列,其前项和是,且.若为递增数列,,则的取值范围是 .
四、解答题
15.(2025高二·全国·专题练习)写出下列数列的一个通项公式,使它的前4项分别是下列各数:
(1),,,;
(2),,,;
(3),,,;
(4),,,.
16.(2025·云南红河·三模)已知为数列的前项和,.
(1)求的通项公式;
(2)若,求取得最大值时的值.
17.(2025·山西朔州·模拟预测)已知数列的前项和满足.
(1)求的通项公式;
(2)若,恒成立,求实数的取值范围.
18.(2025·全国·一模)设数列满足.
(1)求并证明:;
(2)证明:
19.(2025·广东佛山·二模)对于数列,若,使得,都有成立,则称为“三和定值数列”.已知为“三和定值数列”,且,,.
(1)求,,;
(2)已知为数列的前项和,求.
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