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微点突破7 子数列与增减项问题 ▶ 对应学生用书P50
【考情分析】 子数列问题(包括数列中的奇偶数项、公共项以及分段数列)与数列的增减项问题是近几年高考的重点和热点,一般方法是构造新数列,利用新数列的特征(等差、等比或其他特征)求解原数列.
重点1 奇偶项问题
已知为公差不为零的等差数列,bn=记Sn,Tn分别为数列,的前n项和,S3=T3,a3a5=S5.
(1)求的通项公式;
(2)求的前n项和Tn.
解:(1)设数列的公差为d,由
则
即解得
所以an=a1+(n-1)d=n.
(2)由bn=可知,
当n为偶数时,Tn=+(b2+b4+…+bn)=+2=3(a1+a3+…+an-1)==.
当n为奇数时,Tn=Tn+1-bn+1=(n+1)2-2bn=·(n+1)2-2n=.
综上所述,Tn=
[规律方法] (1)数列中的奇偶数项问题的常见题型
①数列中连续两项和或积的问题(an+an+1=f(n)或an·an+1=f(n));
②含有(-1)n的类型;
③含有{},{a2n-1}的类型.
(2)对于通项公式分奇、偶不同的数列{an}求Sn时,我们可以分别求出奇数项的和与偶数项的和,也可以把+看作一项,求出,再求=-.
对点练1.已知等差数列满足an,an+1是关于x的方程x2-4nx+bn=0的两个根.
(1)求a1和a2;
(2)求an和bn;
(3)设cn=+an,求数列的前2n项和S2n.
解:(1)设等差数列的公差为d.
当n=1时,a1,a2是方程x2-4x+b1=0的两根,
由韦达定理得a1+a2=2a1+d=4,①
当n=2时,a2,a3是方程x2-8x+b2=0的两根,由韦达定理得a2+a3=2a1+3d=8,②
由①②,解得a1=1,d=2,所以a2=3.
(2)由(1)知a1=1,d=2,所以an=a1+(n-1)d=2n-1,
则an+1=2n+1,对于方程x2-4nx+bn=0,
由韦达定理得anan+1=bn,即bn=(2n-1)(2n+1).
(3)cn=+(-1)nan=+(-1)n·(2n-1)=(-1)n·(2n-1)+-),
所以S2n=-1+3-5+7-…+(-1)2n·(4n-1)+(1-+-+…+-)=2n+(1-)=2n-+.
重点2 公共项问题
已知等差数列的前n项和为Sn,且S4=S5=-20.
(1)求数列的通项公式;
(2)已知数列是以4为首项,4为公比的等比数列,若数列与的公共项为am,记m由小到大构成数列,求的前n项和Tn.
解:(1)设等差数列的公差为d,因为S4=S5=-20,所以a5=S5-S4=0.
因为S5=5a3=-20,所以a3=-4,所以d==2,
所以an=a5+d=2n-10.
(2)由题意知bn=4×4n-1=4n,
因为am=2m-10,所以2m-10=4n,即m=,
因此cn==+5,
所以Tn=+5++5++5+…++5=×+5n=×4n+5n-.
[规律方法] 两个等差数列的公共项是等差数列,且公差是两等差数列公差的最小公倍数;两个等比数列的公共项是等比数列,公比是两个等比数列公比的最小公倍数;等差数列与等比数列的公共项所构成的新数列,一般仍为等比数列.
对点练2.已知等差数列的前n项为Sn,满足a2=3,S5=25.
(1)求数列的通项公式;
(2)若数列由与的公共项按从小到大的顺序排列而成,求数列落在区间(0,2 023)内的项的个数.
解:(1)由题意,设等差数列{an}的公差为d,
则即解得则an=2n-1.
(2)因为Sn==n2,所以表示所有正整数的完全平方数从小到大组成的数列,
而表示全体正奇数从小到大组成的数列,所以表示全体正奇数的平方从小到大组成的数列,
因为432<2 023<452,所以落在区间内的项的个数为22项.
重点3 增减项问题
已知各项均为正数的数列中,a1=1且满足-2an+1=+2an,数列的前n项和为Sn,满足2Sn+1=3bn.
(1)求数列,的通项公式;
(2)若在bk与bk+1之间依次插入数列中的k项构成新数列:b1,a1,b2,a2,a3,b3,a4,a5,a6,b4,…,求数列中前40项的和T40.
解:(1)由题设得=2,
∵an+1+an>0,则an+1-an=2,故是首项a1=1,公差为2的等差数列,
∴an=2n-1,
当n=1时,2S1+1=3b1得b1=1,
当n≥2,由2Sn+1=3bn ①,2Sn-1+1=3bn-1 ②,
由①-②整理得bn=3bn-1,b1=1≠0,∴bn-1≠0,故=3,
∴数列是首项为1,公比为3的等比数列,故bn=3n-1.
(2)依题意知新数列中,bk+1(含bk+1)前面共有+=项,
由≤40,(k∈N*)得k≤7,
∴新数列的前40项中含有数列的前8项b1,b2,…,b8,
含有数列的前32项a1,a2,a3,…,a32;
∴T40=+=4 304.
[反思感悟] 解决此类问题的关键是理解题意,要弄清楚增加了(减少了)多少项,增加(减少)的项有什么特征,在求新数列的和时,一般采用分组求和法,即把原数列部分和增加(减少)部分分别求和,再相加(相减)即可.
对点练3.已知等差数列的前n项和为Sn,数列为等比数列,满足a1=b2=2,S5=30,b4+2是b3与b5的等差中项.
(1)求数列,的通项公式;
(2)从数列中去掉数列的项后余下的项按原来的顺序组成数列,设数列的前n项和为Tn,求T60.
解:(1)设等差数列的公差为d,等比数列的公比为q,
∵a1=2,∴S5=10+d=30,∴d=2,
∴an=2+2(n-1)=2n,
∵b4+2是b3与b5的等差中项,∴2=b3+b5,
又b2=2,∴2=2q+2q3,解得q=2,∴bn=2n-1.
(2)∵a60=120,∴数列前60项中与数列的公共项共有6项,且最大公共项为b7=26=64,
又a66=132,b8=27=128,
∴T60=S67-=134+×2-=4 556-254=4 302.
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