内容正文:
2025年高考数学全国I卷第16题
参赛人:景维龙
所在单位:新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 乌鲁木齐市第二十三中学
一、试题呈现
设数列 满足 ,
(1)证明: 为等差数列;
(2)设 ,求 。
二、题目与解题方法分析
第一问考查数列的递推与等差数列的证明:
可以利用综合法解决,通过递推公式变形构造新数列,即要证明 是等差数列,首先整理递推式得到 ,再构造新数列令 ,根据等差数列的定义可知 是以 为公差的等差数列,即 为等差数列;
也可以利用分析法,直接从要证的结果出发,令 ,只需证明数列 为等差数列,此时变形得 ,代入原式可得 ,即数列 为等差数列。
该小问对数列递推关系的变形能力要求较高,并注重于数列基本性质的理解,体现了数学的转化和化归思想,其把原数列转化为一个新的数列解决问题。
二、题目与解题方法分析
第二小问主要考查导数与数列求和相结合的综合应用,从多项式函数求导出发,考查等差数列乘以等比数列的求和,
即求 在 时多项式值的问题。
二、题目与解题方法分析
思路一:可以给等式两边同乘以等比数列的公比 ,利用错位相减法解决;
二、题目与解题方法分析
思路二:将类指数型数列通项公式 进行裂项分解,其目的是求和时相邻项可以进行加减抵消;
思路三:根据 的和式的结构可以将其和设为 ,根据初始值 和 可求得 即可;
二、题目与解题方法分析
思路四:采用导数的逆运算可以找出一个原函数对其进行求和,即 ,给等式两边关于自变量 求导再将 代入即可。
该小问考查了导数的运算以及数列求和技巧的灵活应用,对考生的代数运算能力的要求较高,体现了函数与方程思想、也渗透了转化与化归的数学思想。
二、题目与解题方法分析
二、题目与解题方法分析总结思维导图
三、试题解答
【第一问解法一-----综合法构造新数列】:
由题意证明如下,因为 ,在数列 中, ,
, ,即 ,∴ 是以 为首项,为公差的等差数列.
【第一问解法二-----分析法构造新数列】:
令 ,则 ,所以 ,所以 ,即 ,所以 是以 为首项, 为公差的等差数列.
【第二问解法一------错位相减法】:
由题意及(1)得, ,在数列 中,首项为 ,公差为 ,∴ ,即 ,再由 知,
, 给等式两边同时乘以 ,有 ,当 且 时,两式相减利用错位相减法可得:
化简可得 ,所以 。
【第二问解法二------裂项相消法】:
由于 , , 因此要求得的 , 根据 通项公式的结构特征,将指数式分解为两项差的结构,即我们可以设 ,比较对应项系数 , ,解得: ,因此
,所以
【第二问解解法三-------待定系数法】:
由于数列 ,利用错位相减法经计算其和的形式为 ,其中 , ,因此设 因为 ,所以由 ; ,解得: ,即 。
【第二问解法四------导数逆用法】
因为 ,给恒等式两边关于自变量 求导可知: ,等式两边同除以 ,再令 ,可得 。
四、回溯教材
1、选择性必修第二册第13页,给出等差数列的概念;
、选择性必修第二册第25页,体现了新数列的构造;
四、回溯教材
3、选择性必修第二册第35页,错位相减思想的渗透;
四、回溯教材
4、选择性必修第二册第40页,体现等差等比数列的加减乘除后构成新数列的解题方法
五、回溯高考真题
(1)(2023年全国甲卷·理17)设 为数列 的前 项和,已知 ,
(I).求 的通项公式; (II).求数列 的前 项和 .
(2)(2020年全国III卷·理17)设数列 满足 , .
(I).计算 , ,猜想 的通项公式并加以证明;
(II).求数列 的前项和 .
(3)(2021年全国乙卷·文19)设 是首项为 的等比数列,数列 满足
已知 , , 成等差数列.
(I).求 和 的通项公式;
(II).记 和 分别为 和 的前 项和.证明: .
六、变式拓展
【变式一】:设
(1)当 时, 数列 前 项和,求数列 的通项公式;
(2)设 是 的导函数,求 。
六、变式拓展 【变式一解析】
解析:(1) ,当 时, ,
当 时, ,所以
(2)由于 ,
(1)
(2)
由(1)-(2)可得
所以 .
六、变式拓展
【变式二】:设数列 满足 ,且 ,
(1)求证: 是等差数列;
(2)给定正整数 , ,
求 的值。
六、变式拓展 【变式二解析】
解析:(1)证明:给等式两边同时乘以 可得 ,因此
数列是以 为公差的等差数列。
(2)由(1)知 数列是以 为公差,是以 为首项的等差数列,其通项公式 ,所以 , 而
所以
,而 ,因此
利用错位相减法可解得
。
七、教学启示
(1)重视数列导数的结合问题,更要注重学科内的综合问题;
(2)认真研究教材定义、定理、回归课本、深挖教材;
(3)回归基础、夯实基础、打好基础;
(4)做好高考真题的研究,发展核心素养。
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