内容正文:
第四节 数列的通项公式
高中总复习·数学
课标要求
1. 掌握等差、等比数列的通项公式.
2. 掌握特殊的非等差、等比数列的几种常见的求通项公式的方法.
目 录
CONTENTS
考点·分类突破
01.
课时·跟踪检测
02.
PART 01
考点·分类突破
精选考点 | 课堂演练
目 录
累加法求通项公式(师生共研过关)
已知数列{an}的前n项和为Sn,若a1=1,a2=3,且Sn+1+Sn-1=2n
+2Sn(n≥2),则数列{an}的通项公式an=( )
A. 1-2n B. 2n
C. 2n-1 D. 2
√
解析: 由Sn+1+Sn-1=2n+2Sn可得Sn+1-Sn=2n+Sn-Sn-1,即an+1
-an=2n(n≥2).因为a2-a1=21,所以an+1-an=2n(n∈N*),于
是an-an-1=2n-1,an-1-an-2=2n-2,…,a2-a1=21,累加得an-a1
=21+22+…+2n-1,故an=1+21+…+2n-1= =2n-1.
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解题技法
如果数列{an}的递推公式满足an+1-an=f(n)的形式,且f(n)
可求和,那么就可以运用累加法an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+
(an-2-an-3)+…+(a2-a1)+a1(n≥2),并验证a1,求出数列
{an}的通项公式.
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已知数列{an}中,a1=1, - =n+1,则数列{an}的通项公式an
= .
解析:由题意得, - =2, - =3, - =4,…, - =
n(n≥2),累加得, - =2+3+4+…+n,又a1=1,所以 =1
+2+3+4+…+n= ,所以an= .
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累乘法求通项公式(师生共研过关)
已知数列{an}满足a1= ,an+1= an(n∈N*),则an=
( )
A. B.
C. n D. 4n
√
解析: 由a1= ,an+1= an,得 = ,即 = ,
因此当n≥2时,累乘得an=a1· · ·…· = ×( × )×( × )
×…×( × )= .又a1= 也满足上式,故an= .
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解题技法
如果数列{an}的递推公式满足 =f(n)(an≠0)的形式,且f
(n)可求积,那么就可以运用累乘法an= · · ·…· ·a1
(n≥2),并验证a1,求出数列{an}的通项公式.
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高中总复习·数学
数列{an}中,n(an+1-an)=an(n∈N*),且a3=π,则an= .
解析:由题意可知 = ⇒ = ⇒ = (n≥2),显然
有 =2, = ⇒a2= ,a1= ,由累乘法可得 × × ×
×…× = × × × ×…× ,则 =n,an= (n≥2),当
n=1时,a1= 适合上式,所以an= (n∈N*).
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构造法求通项公式(定向精析突破)
考向1 形如an+1=can+d(c≠0,d≠0且c≠1)型
设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=1,Sn+1-2Sn=1
(n∈N*),则通项公式an=( )
A. 2n B. 2n-1
C. 2n+1 D. 2n
√
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解析: 因为Sn+1-2Sn=1,所以Sn+1=2Sn+1,因此Sn+1+1=2(Sn
+1).因为a1=S1=1,S1+1=2,所以{Sn+1}是首项为2,公比为2的等
比数列.所以Sn+1=2n,Sn=2n-1.当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n-1,
a1=1也满足此式,所以an=2n-1(n∈N*).
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解题技法
求解递推公式形如an+1=can+d(c≠0,d≠0且c≠1)的数列{an}
的通项公式的关键:一是利用待定系数法构造an+1+λ=c(an+λ)的
形式;二是证明{an+λ}为等比数列(其中 λ= ).
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考向2 形如an+1=can+f(n)(c≠0)型
在数列{an}中,a1=1,且满足an+1=6an+3n,则an=
.
解析:将an+1=6an+3n的两边同乘以 ,得 =2· + ,令bn=
,则bn+1=2bn+ ,∴bn+1+ =2(bn+ ).又b1+ = ,∴bn+
= ·2n-1,∴bn= - ,则an= -3n-1.
-3n-
1
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解题技法
an+1=can+f(n)(c≠0)型数列的求解策略
(2)当f(n)=rpn(p,r≠0)时,即an+1=can+rpn:①将原递推式
化为an+1+λpn+1=c(an+λpn),比较系数,用待定系数法求得λ;
②将原递推公式两边同时除以pn+1,得 = · + ,引入辅助数列
{bn}(其中bn= ),得bn+1= bn+ ,再用待定系数法求解.
(1)当f(n)=an+b(a≠0)时,即an+1=can+an+b,可利用待
定系数法构造等比数列,即令an+1+x(n+1)+y=c(an+xn+y),
与已知递推式比较,解出x,y,从而转化为{an+xn+y}是公比为c的等
比数列,进而求解;
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考向3 形如an+1= (r,p,c为常数,r>0,p,c,an≠0)型
在数列{bn}中,b1=-1,bn+1= ,n∈N*,则通项公式bn=
( )
A. B.
C. D.
√
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解析: 递推式bn+1= 两边同时取倒数,得 = ,即
=2· +3,因此 +3=2( +3),又 +3=2,故{ +3}是以2为
首项,2为公比的等比数列,所以 +3=2n,可得bn= .
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解题技法
形如an+1= (r,p,c为常数,r>0,p,c,an≠0)型数列
的求解方法是等式两边同时取倒数变形构造出线性递推式 = +B
(A,B是常数),进而求解.
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1. 在数列{an}中,a1=1,an= an-1+2(n≥2),则数列{an}的通项公
式为 .
an=-3( )n-1+4
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解析:法一 由an= an-1+2(n≥2)得an-1= an-2+2(n≥3),所以
an-an-1= (an-1-an-2)(n≥3).因为a1=1,a2= a1+2= ,所
以a2-a1= ,所以an-an-1= ( )n-2(n≥2),所以由累加法可得
an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1= ·
+1=-3( )n-1+4(n≥2),又a1=1满足上式,所以数列{an}的通项
公式为an=-3( )n-1+4.
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法二 设an+λ= (an-1+λ),即an= an-1- λ,所以- λ=2,即
λ=-4,所以an-4= (an-1-4).又a1-4=-3,所以an-4=(-3)
( )n-1,故数列{an}的通项公式为an=-3( )n-1+4.
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2. 数列{an}满足an+1=5an+3×5n+1,a1=6,则数列{an}的通项公式
为 .
解析:因为an+1=5an+3×5n+1,所以 = +3,即 - =3,所
以{ }是等差数列,而 = ,所以 = +3(n-1)=3n- ,所以
an=(3n- )·5n.
an=(3n- )·5n
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3. 已知在数列{an}中,a1=5,a2=2,an=2an-1+3an-2(n≥3),则
这个数列的通项公式为 .
解析:∵an=2an-1+3an-2,∴an+an-1=3(an-1+an-2),又a1+a2=
7,∴{an+an-1}是首项为7,公比为3的等比数列,则an+an-1=7×3n-2
①,又an-3an-1=-(an-1-3an-2),a2-3a1=-13,∴{an-3an-1}
是首项为-13,公比为-1的等比数列,则an-3an-1=(-13)·(-1)n
-2②,由①×3+②得,4an=7×3n-1+13·(-1)n-1,∴an= ×3n-1
+ (-1)n-1.
an= ×3n-1+ (-1)n-1
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PART 02
课时·跟踪检测
关键能力 | 课后练习
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1. 数列0.4,0.44,0.444,0.444 4,…的一个通项公式是an=( )
A. (10n-1) B. (10n-1)
C. (1- ) D. (10n-1)
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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18
19
20
20
22
23
24
25
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解析: 因为数列9,99,999,9 999,…的一个通项公式为10n-1,则
数列0.9,0.99,0.999,0.999 9,…的一个通项公式为 (10n-1)=1
- ,而数列0.4,0.44,0.444,0.444 4,…的每一项都是上面数列对
应项的 ,所以数列0.4,0.44,0.444,0.444 4,…的一个通项公式为an
= (1- ),故选C.
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2. 在数列{an}中,a1=3,an+1=an+ ,则通项公式an=
( )
A. 4- B. 4+
C. 4+n D. 4-n
解析: ∵an+1-an= = - ,∴当n≥2时,an-an-1=
- ,an-1-an-2= - ,…,a2-a1=1- ,∴以上各式相加
得an-a1=1- ,∴an=4- ,a1=3适合上式,∴an=4- .
√
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3. 已知数列{an}满足:a1=1,且an+1-2an=n-1,其中n∈N*,则数列
{an}的通项公式为( )
A. an=2n-n B. an=2n+n
C. an=3n-1 D. an=3n+1
解析: 由题设,an+1+(n+1)=2(an+n),而a1+1=2,∴{an
+n}是首项、公比均为2的等比数列,故an+n=2n,即an=2n-n.
√
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4. 在数列{an}中,若a1=3,an+1= ,则an=( )
A. 2n-1 B. 3n-1
C. D.
解析: 由a1=3,an+1= 知an>0,对an+1= 两边取以3为底的对
数得,log3an+1=2log3an,则数列{log3an}是以log3a1=1为首项,2为公比
的等比数列,则log3an=1·2n-1=2n-1,即an= .
√
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5. 在数列{an}中,a1=5,且满足 -2= ,则数列{an}的通项公
式an=( )
A. 2n-3 B. 2n-7
C. (2n-3)(2n-7) D. 2n-5
解析: 因为 -2= ,所以 - =2,又 =-1,所以
数列{ }是以-1为首项,公差为2的等差数列,所以 =-1+2(n
-1)=2n-3,所以an=(2n-3)(2n-7).
√
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6. 〔多选〕已知数列{an}的前n项和为Sn,a2=3,且an+1=3Sn+2
(n∈N*),则下列说法正确的有( )
A. a1= B. S4=
C. {an}是等比数列 D. {Sn+ }是等比数列
√
√
√
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解析: 由题意,数列{an}的前n项和为Sn,a2=3,且an+1=3Sn
+2,则a2=3S1+2=3a1+2,所以a1= ,故A正确;因为an+1=3Sn+
2 ①,所以当n≥2时,an=3Sn-1+2 ②,①-②得,an+1-an=
3an,即an+1=4an,当n=1时,a1= ,不满足a2=4a1,故数列{an}不
是等比数列,故C错误;当n≥2时,an+1=4an,则a3=4a2=12,a4=
4a3=48,故S4= +3+12+48= ,故B正确;
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由an+1=3Sn+2,得Sn+1-Sn=3Sn+2,所以Sn+1=4Sn+2,令Sn+1+
λ=4(Sn+λ),则Sn+1=4Sn+3λ,所以3λ=2,即λ= ,所以Sn
+1+ =4(Sn+ ),即 =4,故{Sn+ }是首项为S1+ =a1+
=1,公比为4的等比数列,故D正确.
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7. 已知a1=2,an+1=2nan,则数列{an}的通项公式an= .
解析:因为 =2n,所以当n≥2时, =2n-1, =2n-2,…,
=22, =2,以上各式累乘得an= · ·…· · ·a1=2n-1·2n-
2·…·22·2·2=21+2+3+…+(n-1)·2= = ,且a1=2也适合
上式,所以an= .
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8. 已知数列{an}中,a2=a(a为非零常数),其前n项和Sn满足:Sn=
(n∈N*),数列{an}的通项公式为 .
解析:由已知得a1=S1= =0,∴Sn= ,则有Sn+1=
,∴2(Sn+1-Sn)=(n+1)an+1-nan,即(n-1)an+1
=nan(n∈N*),∴nan+2=(n+1)an+1,两式相减得2an+1=an+2+
an(n∈N*),即an+2-an+1=an+1-an(n∈N*),故数列{an}是等差
数列.又a1=0,a2=a,∴公差d=a,an=(n-1)a.
an=(n-1)a
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9. 设各项均为正数的数列{an}的前n项和为Sn,且Sn满足 -(n2+n-
3)Sn-3(n2+n)=0,n∈N*.
(1)求a1的值;
解: 令n=1,得 -(-1)S1-3×2=0,
即 +S1-6=0,∴(S1+3)(S1-2)=0.
又S1>0,∴S1=2,即a1=2.
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(2)求数列{an}的通项公式.
解: 由 -(n2+n-3)Sn-3(n2+n)=0,得(Sn+3)·[Sn-
(n2+n)]=0.
∵an>0(n∈N*),∴Sn>0,∴Sn+3>0,∴Sn=n2+n,
当n≥2时,
an=Sn-Sn-1=n2+n-[(n-1)2+(n-1)]=2n.
又a1=2满足上式,∴an=2n(n∈N*).
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10. 〔多选〕已知数列{an}满足a1=1,an+1= (n∈N*),则
( )
A. { }为等比数列
B. {an}的通项公式为an=
C. {an}为单调递减数列
D. { }的前n项和Tn=
√
√
√
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解析: 对于选项A,因为 = = +3,则 - =3,
所以数列{ }是以 =1为首项,3为公差的等差数列,故选项A错误;对
于选项B, =1+3(n-1)=3n-2,即an= ,故选项B正确;对
于选项C,根据函数y= 在[1,+∞)上单调递减,又an= ,
n∈N*,则数列{an}为单调递减数列,故选项C正确;对于选项D,数列
{ }的前n项和Tn=n×1+ ×3= ,故选项D正确,故选
B、C、D.
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11. 若x=1是函数f(x)=an+1x4-anx3-an+2x+1(n∈N*)的极值
点,数列{an}满足a1=1,a2=3,则数列{an}的通项公式an= .
解析:f'(x)=4an+1x3-3anx2-an+2,∴f'(1)=4an+1-3an-an+2=
0,即an+2-an+1=3(an+1-an),∴数列{an+1-an}是首项为2,公比
为3的等比数列,∴an+1-an=2×3n-1,则an=an-an-1+an-1-an-2
+…+a2-a1+a1=2×3n-2+…+2×30+1=3n-1.
3n-1
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12. 设Sn为数列{an}的前n项和,Sn=(-1)nan- ,n∈N*,则数列
{an}的通项公式为 .
an=
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解析:因为Sn=(-1)nan- ,n∈N*,所以当n为奇数时,Sn=-an
- ,Sn+1=an+1- ,两式相减得an+1=an+1+an+ ,所以an=
- (n为奇数);当n为偶数时,Sn=an- ,Sn+1=-an+1-
,两式相减可得an+1=-an+1-an+ ,即2an+1=-an+ ,所
以2×(- )=-an+ ,解得an= .因此,所求数列{an}的通项
公式为an=
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13. 已知f1(x)= ,fn+1(x)=f1[fn(x)],an= ,
n∈N*,数列{an}的通项公式an= .
解析:an+1= = = = =-
× =- an,所以数列{an}是以- 为公比的等比数列,f1(0)
= =2,a1= = ,an= (- )n-1=(- )n+1.
(- )n+1
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14. (2025·八省联考)已知数列{an}中,a1=3,an+1= .
(1)证明:数列{1- }为等比数列;
解: 证明:由an+1= 得 = = + ,
则1- = - = (1- ),
所以数列{1- }是首项为1- = ,公比为 的等比数列.
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(2)求{an}的通项公式;
解: 由(1)得1- = ×( )n-1=( )n,
即an= = .
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(3)令bn= ,证明:bn<bn+1<1.
解:证明:法一 由(2)知,bn= = · =
= =1- ,
因为bn-bn+1=(1- )-(1- )
=- <0,
所以bn<bn+1,又n∈N*,所以bn+1=1- <1,
所以bn<bn+1<1.
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法二 由(2)知,bn= = · = = =
=1- .
令f(n)=3·( )n-2,n∈[1,+∞),
因为f(n)=3·( )n-2在n∈[1,+∞)上单调递增,
则f(n)≥f(1)=3× -2= >0,
从而数列{bn}在n∈N*上单调递增,且bn<1,
故得bn<bn+1<1.
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15. (新定义)对于一个给定的数列{an},令bn= ,则数列{bn}称为
数列{an}的一阶商数列,再令cn= ,则数列{cn}是数列{an}的二阶商
数列.已知数列{An}为1,2,8,64,1 024,…,且它的二阶商数列是常数
列,则An=( )
A. 2n(n-1) B. ( )n(n+1)
C. D. 2n+(n-1)
√
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解析: 设数列{An}的一阶商数列为{bn},二阶商数列为{cn},则b1=
=2,b2= =4,c1= =2.又数列{An}的二阶商数列{cn}是常数列,所
以cn=c1=2,则{bn}满足 =cn=2,所以数列{bn}是以2为首项,2为
公比的等比数列,则bn=2·2n-1=2n,所以 =2n.当n≥2时, =
2n-1, =2n-2, =2n-3,…, =22, =21,将这n-1个式子
相乘可得 =2n-1·2n-2·2n-3·…·22×21=2(n-1)+(n-2)+(n-3)+…+2+1=
= (n≥2),又A1=1,所以An= ·A1
= .故选C.
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