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微专题(四) 数列的递推关系
数列的递推关系是高考重点考查内容,作为两类特殊数列——等差数列、等比数列,可直接根据它们的通项公式求解,但也有一些数列要通过构造转化为等差数列或等比数列,再利用公式求解,体现化归思想在数列中的应用.
构造辅助数列
(1)(多选)已知数列{an},下列结论正确的是( )
A.若a1=2,an+1=an+n+1,则a20=211
B.若a1=1,an+1=2an+3,则an=2n-1-3
C.若a1=1,an+1=,则an=
D.若a1=2,2(n+1)an-nan+1=0,则an=n·2n
【解析】 A项,an+1-an=n+1,∴a20=(a20-a19)+(a19-a18)+…+(a2-a1)+a1=20+19+18+…+2+2=211,故A正确;B项,∵an+1=2an+3,∴an+1+3=2(an+3),∴{an+3}是以a1+3=4为首项,2为公比的等比数列,∴an+3=4·2n-1=2n+1,故an=2n+1-3,故B错误;C项,∵an+1=,
∴==+3,
∴-=3,∴是以=1为首项,3为公差的等差数列,∴=1+(n-1)×3=3n-2,
∴an=,故C正确;D项,2(n+1)an-nan+1=0,
∴=,
∴是以=2为首项,2为公比的等比数列,
∴=2·2n-1=2n,
∴an=n·2n,故D正确.
【答案】 ACD
(2)( 2025·吕梁模拟)已知Sn为数列{an}的前n项和,且a1=1,an+1+an=3×2n,则S100等于( )
A.2100-3 B.2100-2
C.2101-3 D.2101-2
【解析】 由an+1+an=3×2n得,
an+1-2n+1=-(an-2n).
又a1-21=-1,
所以{an-2n}是首项为-1,公比为-1的等比数列,所以an-2n=(-1)n,
即an=2n+(-1)n,
所以S100=21+22+…+299+2100+(-1)+(-1)2+…+(-1)99+(-1)100
=+0=2101-2.
【答案】 D
【规律方法】 (1)形如an+1-an=f(n)的数列,利用累加法,即利用公式an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1(n≥2),即可求数列{an}的通项公式.
(2)形如=f(n)的数列,常令n分别为1,2,3,…,n-1,代入=f(n),再把所得的(n-1)个等式相乘,利用an=a1···…·(n≥2)即可求数列{an}的通项公式.
(3)形如an+1=(p,q≠0)的数列,取倒数可得=+,即-=,构造等差数列求通项公式.
(4)若数列{an}满足an+1=pan+q(p≠0,1,q≠0),构造an+1+λ=p(an+λ).
(5)若数列{an}满足an+1=pan+f(n)(p≠0,1),构造an+1+g(n+1)=p[an+g(n)].
[跟踪训练]
1.(1)已知数列{an}满足a2=,a1=1,且a-a=2an-2an-1+1(n≥2),则a-2a2 022的值为( B )
A.2 021 B.2 022
C.2 023 D.2 024
(2)(多选)已知数列{an}满足a1=1,an-3an+1=2an·an+1(n∈N*),则下列结论正确的是( AB )
A.为等比数列
B.{an}的通项公式为an=
C.{an}为递增数列
D.的前n项和Tn=3n-n
解析:(1)由a-a=2an-2an-1+1(n≥2)得,当n≥2时,(a-2an)-(a-2an-1)=1,且由a2=,a1=1,得a-2a1=1,所以{a-2an}构成以1为首项,1为公差的等差数列,所以a-2an=n,所以a-2a2 022=2 022.
(2)因为an-3an+1=2an·an+1,所以+1=3(+1),又+1=2≠0,
所以是以2为首项,3为公比的等比数列,所以+1=2×3n-1,即an=,所以{an}为递减数列,的前n项和Tn=(2×30-1)+(2×31-1)+…+(2×3n-1-1)=2(30+31+…+3n-1)-n=2×-n=3n-n-1.
利用an与Sn的关系
已知Sn是数列{an}的前n项和,a1=3,且当n≥2时,Sn,,Sn-1成等差数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设数列{bn}满足bn=1-,若b2·b3·…·bn=,求正整数n的值.
【解】 (1)方法一 由题意知当n≥2时,
Sn+Sn-1=nan,∴Sn+Sn-1=n(Sn-Sn-1),
整理得Sn=Sn-1,
由S1=a1=3,
∴Sn=××××…×××3=(n2+n),
经检验S1=3也符合Sn=(n2+n).
∴当n≥2时,an=Sn-Sn-1
=(n2+n)-[(n-1)2+(n-1)]=3n.
a1=3也满足an=3n,
∴数列{an}的通项公式为an=3n.
方法二 由题意知当n≥2时,Sn+Sn-1=nan,
∴当n≥3时,Sn-1+Sn-2=(n-1)an-1,
两式相减得an+an-1=nan-(n-1)an-1(n≥3),即(n-1)an=nan-1,
∴=(n≥3),∴当n≥3时,为常数列,
又由S2+S1=2a2得a2=6,
同理可得a3=9,
∴===3,
∴==3,即an=3n,
∴数列{an}的通项公式为an=3n.
(2)由(1)得bn=1-=1-
==×,
∴b2·b3·…·bn=××××××…××=.
由=,得n=88.
【规律方法】 在处理Sn,an的式子时,一般情况下,如果要证明f(an)为等差(等比)数列,就消去Sn,如果要证明f(Sn)为等差(等比)数列,就消去an;但有些题目要求求{an}的通项公式,表面上看应该消去Sn,但这会导致解题陷入死胡同,这时需要反其道而行之,先消去an,求出Sn,然后利用an=Sn-Sn-1(n≥2)求出an(n≥2).
[跟踪训练]
2.(1)已知数列{an}的前n项和为Sn,且a1=2,an+1=Sn(n∈N*),则an=__(n+1)·2n-1__.
(2)已知数列{an}满足a1+3a2+5a3+…+(2n-1)an=2n+3(n∈N*),数列{2anan+1}的前n项和为Sn,则Sn= 8- .
解析:(1)因为an+1=Sn,
则Sn=,
当n≥2时,Sn-1=,
因此an=-,
化简整理得=2·,
而a1=2,a2=3S1=3a1=6,
有=2·,
即当n∈N*时,=2·,
因此数列是以=1为首项,2为公比的等比数列,则=2n-1,
即an=(n+1)·2n-1.
(2)因为a1+3a2+5a3+…+(2n-1)an=2n+3(n∈N*),
所以a1+3a2+5a3+…+(2n-3)an-1=2n+1(n≥2),
两式相减,可得(2n-1)an=2,
即an=(n≥2),
又当n=1时,a1=5,不满足an=,
所以an=
所以当n≥2时,2anan+1=
=4,
当n=1时,2a1a2=,
所以Sn=+
4=+4
=8-.
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