内容正文:
22 专题逐一通关“阶段整合练”(三)
真题融合卷数列
题号
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(满分:150分 时间:120分钟)
一、选择题:本大题共8个小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.(2019·全国Ⅰ卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和.已知S4=0,a5=5,则( )
A.an=2n-5 B.an=3n-10
C.Sn=2n2-8n D.Sn=n2-2n
√
2
A [法一:设等差数列{an}的公差为d,
因为所以解得
所以an=a1+(n-1)d=-3+2(n-1)=2n-5,
Sn=na1+d=n2-4n.故选A.
题号
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法二:设等差数列{an}的公差为d,因为
所以解得
选项A,a1=2×1-5=-3;选项B,a1=3×1-10=-7,排除B;选项C,a1=S1=2-8=-6,排除C;选项D,a1=S1=-2=,排除D.故选A.]
题号
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2.(2022·全国乙卷)已知等比数列{an}的前3项和为168,a2-a5=42,则a6=( )
A.14
B.12
C.6
D.3
√
题号
1
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5
D [设等比数列{an}的公比为q,q≠0,
若q=1,则a2-a5=0,与题意矛盾,所以q≠1,
则解得
所以a6=a1q5=3.
故选D.]
题号
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3.(2025·全国二卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和.若S3=6,S5=-5,则S6=( )
A.-20 B.-15
C.-10 D.-5
√
题号
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B [根据S3=3a2=6得a2=2,根据S5=5a3=-5得a3=-1,所以{an}的公差d=a3-a2=-3,所以a6=a3+3d=-10,所以S6=S5+a6=-5-10=-15.]
7
4.(2021·全国甲卷)记Sn为等比数列{an}的前n项和.若S2=4,S4=6,则S6=( )
A.7 B.8
C.9 D.10
√
题号
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8
A [法一:因为S2=4,S4=6,且易知公比q≠±1,
所以由等比数列的前n项和公式,得
两式相除,得q2=,所以或
所以S6==7.故选A.
法二:易知S2,S4-S2,S6-S4构成等比数列,由等比中项得S2(S6-S4)=(S4-S2)2,即4(S6-6)=22,所以S6=7.故选A.]
题号
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5.(2020·全国Ⅱ卷)数列{an}中,a1=2,am+n=aman.若ak+1+ak+2+…+ak+10=215-25,则k=( )
A.2 B.3
C.4 D.5
√
题号
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10
C [在等式am+n=aman中,令m=1,可得an+1=ana1=2an,所以=2,
所以数列{an}是以2为首项,以2为公比的等比数列,则an=2×2n-1=2n,所以ak+1+ak+2+…+ak+10===2k+1(210-1)=25(210-1),
所以2k+1=25,则k+1=5,解得k=4.]
题号
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6.(2022·新高考Ⅱ卷)图1是中国古代建筑中的举架结构,AA′,BB′,CC′,DD′是桁,相邻桁的水平距离称为步,垂直距离称为举.图2是某古代建筑屋顶截面的示意图,其中DD1,CC1,BB1,AA1是举,OD1,DC1,CB1,BA1是相等的步,相邻桁的举步之比分别为=0.5,=k1,=k2,=k3.已知k1,k2,k3成公差为0.1的等差数列,且直线OA的斜率为0.725,则k3=( )
题号
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A.0.75 B.0.8
C.0.85 D.0.9
题号
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图1
图2
√
D [如图,连接OA,延长AA1与x轴交于点A2,则OA2=4OD1.因为k1,k2,k3成公差为0.1的等差数列,所以k1=k3-0.2,k2=k3-0.1,所以CC1=DC1(k3-0.2),BB1=CB1(k3-0.1),AA1=k3BA1,即CC1=OD1(k3-0.2),BB1=OD1(k3-0.1),AA1=k3OD1.又=0.5,所以DD1=0.5OD1,所以AA2=0.5OD1+OD1(k3-0.2)+OD1·(k3-0.1)+k3OD1=OD1(3k3+0.2),所以tan ∠AOA2===0.725,解得k3=0.9,故选D.]
题号
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7.(2023·新课标Ⅰ卷)记Sn为数列{an}的前n项和,设甲:{an}为等差数列;乙:为等差数列.则( )
A.甲是乙的充分条件但不是必要条件
B.甲是乙的必要条件但不是充分条件
C.甲是乙的充要条件
D.甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件
√
题号
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C [若{an}为等差数列,设其公差为d,则an=a1+(n-1)d,所以Sn=na1+d,所以=a1+(n-1)·,所以=a1+(n+1-1)·=为常数,所以为等差数列,即甲⇒乙;若为等差数列,设其公差为t,则=+(n-1)t=a1+(n-1)t,所以Sn=na1+n(n-1)t,所以当n≥2时,an=Sn-Sn-1=na1+n(n-1)t-[(n-1)a1+(n-1)(n-2)t]=a1+2(n-1)t,当n=1时,S1=a1也满足上式,所以an=a1+2(n-1)
t(n∈N*),所以an+1-an=a1+2(n+1-1)t-[a1+2(n-1)t]=2t为常数,所以{an}为等差数列,即乙⇒甲.所以甲是乙的充要条件,故选C.]
题号
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8.(2023·全国乙卷)已知等差数列{an}的公差为若S={a,b},则ab=( )
A.-1 B.-
C.0 D.
√
题号
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B [法一:由题意得an=a1+(n-1),cos an+3=cos =cos ==cos =cos an,所以数列{cos an}是以3为周期的周期数列,又cos a2=
cos =-cos a1-cos a3=cos =-cos a1+因为集合S中只有两个元素,所以有三种情况:cos a1=cos a3≠cos a2,cos a2=cos a3≠cos a1.
题号
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下面逐一讨论:
①当cos a1=cos a2≠cos a3时,有cos a1=sin a1,得
tan a1=-,所以ab=cos a1=sina1cos a1====-.
题号
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②当cos a1=cos a3≠cos a2时,有cos a1=sin a1,得
tan a1=,所以ab=cos a1=====-.
题号
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③当cos a2=cos a3≠cos a1时,有-cos a1-sin a1=sin a1,得sin a1=0,所以ab=cos a1==-(1-sin2a1)=-.
综上,ab=-,故选B.
法二:取a1=-,则cos a1=,cos a2==,cos a3=cos =-1,所以S=,ab=,故选B.]
题号
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二、选择题:本大题共3个小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得部分分,有选错的得0分.
9.(2025·全国二卷)记Sn为等比数列{an}的前n项和,q为{an}的公比,q>0.若S3=7,a3=1,则( )
A.q= B.a5=
C.S5=8 D.an+Sn=8
√
题号
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√
22
AD [根据S3=a1+a2+a3=+a3=+1=7,得6q2-q-1=0,即(2q-1)(3q+1)=0,因为q>0,所以q=,故A正确;
a5=a3q2=1×=,故B错误;
因为a1==4,所以S5===,故C错误;
an=a1qn-1=4×==23-n,Sn===8=8-=8-23-n,所以an+Sn=8,故D正确.故选AD.]
题号
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10.(2021·新高考Ⅱ卷)设正整数n=a0×20+a1×21+…+ak-1×2k-1+ak×2k,其中ai∈{0,1},i=0,1,…,k,记ω(n)=a0+a1+…+ak,则( )
A.ω(2n)=ω(n)
B.ω(2n+3)=ω(n)+1
C.ω(8n+5)=ω(4n+3)
D.ω(2n-1)=n
√
题号
1
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√
√
24
ACD [对于A,ω(n)=a0+a1+…+ak,
2n=a0×21+a1×22+…+ak-1×2k+ak×2k+1,
所以ω(2n)=a0+a1+…+ak=ω(n),A正确;
对于B,取n=2知,2n+3=7=1×20+1×21+1×22,所以ω(7)=3,
而2=0×20+1×21,ω(2)=0+1=1,ω(7)=3≠ω(2)+1,B错误;
对于C,8n+5=a0×23+a1×24+…+ak×2k+3+5
=1×20+1×22+a0×23+a1×24+…+ak×2k+3,
题号
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所以ω(8n+5)=1+1+a0+a1+…+ak=a0+a1+…+ak+2,
4n+3=a0×22+a1×23+…+ak×2k+2+3
=1×20+1×21+a0×22+a1×23+…+ak×2k+2,
所以ω(4n+3)=1+1+a0+a1+…+ak=a0+a1+…+ak+2,
所以ω(8n+5)=ω(4n+3),C正确;
对于D,2n-1=20+21+…+2n-1=1×20+1×21+…+1×2n-1,
所以ω(2n-1)=n,D正确.
故选ACD.]
题号
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11.(2022·北京卷改编)已知数列{an}各项均为正数,其前n项和Sn满足an·Sn=9(n=1,2,…).下列四个结论正确的是( )
A.{an}的第2项小于3
B.{an}为等比数列
C.{an}为递减数列
D.{an}中存在小于的项
√
题号
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√
√
27
ACD [由题意可知,∀n∈N*,an>0,
当n=1时=9,可得a1=3;
当n≥2时,由Sn=可得Sn-1=,两式作差可得an=,
所以=-an,则-a2=3,整理可得+3a2-9=0,
因为a2>0,解得a2=<3,A正确;
假设数列{an}为等比数列,设其公比为q,则=a1a3,即=,
所以=S1S3,可得(1+q)2=(1+q+q2),解得q=0,不合乎题意,
题号
1
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故数列{an}不是等比数列,B错误;
当n≥2时,an==>0,可得an<an-1,所以数列{an}为递减数列,C正确;
假设对任意的n∈N*,an≥,则S100 000≥100 000×=1 000,
所以a100 000=<,与假设矛盾,假设不成立,D正确.]
题号
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三、填空题:本大题共3个小题,每小题5分,共15分.
12.(2023·全国乙卷)已知{an}为等比数列,a2a4a5=a3a6,a9a10=-8,则a7=________.
题号
1
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-2 [法一:设数列{an}的公比为q,则由a2a4a5=a3a6,得a1q·a1q3·a1q4=a1q2·a1q5.又a1≠0,且q≠0,所以可得a1q=1.①
又a9a10=a1q8·a1q9=q17=-8,②
所以由①②可得q15=-8,q5=-2,所以a7=a1q6=a1q·q5=-2.
-2
30
法二:设数列{an}的公比为q.因为a4a5=a3a6≠0,所以a2=1.又a9a10=a2q7·a2q8=q15=-8,于是q5=-2,所以a7=a2q5=-2.]
题号
1
3
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13.(2015·全国Ⅱ卷)设Sn是数列{an}的前n项和,且a1=-1,an+1=SnSn+1,则Sn=________.
题号
1
3
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2
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19
- [因为an+1=Sn+1-Sn,an+1=SnSn+1,
所以Sn+1-Sn=SnSn+1.
因为Sn≠0,所以=1,即=-1.
又=-1,所以是首项为-1,公差为-1的等差数列.
所以=-1+(n-1)×(-1)=-n,所以Sn=-.]
-
32
14.(2020·新高考Ⅰ卷)将数列{2n-1}与{3n-2}的公共项从小到大排列得到数列{an},则{an}的前n项和为_____________.
题号
1
3
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19
3n2-2n [由题意可知{2n-1}的项是连续的奇数,所以{2n-1}与{3n-2}的公共项即为{3n-2}中的所有奇数项,
所以当n为奇数时{3n-2}的项为{an},
将k=2n-1代入{3k-2}得{6n-5},
故an=6n-5,n∈N*,
故Sn=×n=3n2-2n.]
3n2-2n
33
四、解答题:本大题共5个小题,共77分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
15.(13分)(2021·新高考Ⅱ卷)记Sn为公差不为0的等差数列{an}的前n项和,若a3=S5,a2a4=S4.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求使得Sn>an的n的最小值.
题号
1
3
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2
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19
34
[解] (1)由等差数列的性质可得S5=5a3,则a3=5a3,所以a3=0,
设等差数列{an}的公差为d,
则a2a4=(a3-d)·(a3+d)=-d2,
S4=a1+a2+a3+a4=(a3-2d)+(a3-d)+a3+(a3+d)=-2d,
即-d2=-2d,由于公差不为零,故d=2,
数列{an}的通项公式为an=a3+(n-3)d=2n-6.
题号
1
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19
(2)由数列的通项公式可得,a1=2-6=-4,则Sn=n×(-4)+×2=n2-5n,
则不等式Sn>an,即n2-5n>2n-6,整理可得(n-1)(n-6)>0,
解得n<1或n>6,又n为正整数,故n的最小值为7.
题号
1
3
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2
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6
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19
16.(15分)(2023·全国乙卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和,已知a2=11,S10=40.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求数列{|an|}的前n项和Tn.
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
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14
15
16
17
18
19
[解] (1)设{an}的公差为d,
则解得a1=13,d=-2.
所以{an}的通项公式为an=13+(n-1)·(-2)=15-2n.
(2)由(1)得|an|=
当n≤7时,Tn=13n+×(-2)=14n-n2,
当n≥8时,Tn=T7+1+3+5+…+(2n-15)=T7+1+3+5+…+[2(n-7)-1]=14×7-72+=98-14n+n2.
综上,Tn=
题号
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17.(15分)(2022·新高考Ⅰ卷)记Sn为数列{an}的前n项和,已知a1=1,是公差为的等差数列.
(1)求{an}的通项公式;
(2)证明:<2.
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[解] (1)因为a1=1,所以S1=a1=1,所以=1,
又因为是公差为的等差数列,
所以=1+(n-1)=,所以Sn=,
所以当n≥2时,Sn-1=,
所以an=Sn-Sn-1=,
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整理得(n-1)an=(n+1)an-1,
即=,
所以an=a1×
=1×=,
显然对于n=1也成立,
所以{an}的通项公式为an=.
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(2)证明:==2,
所以
=2×
=2×<2.
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18.(17分)(2016·北京卷)已知{an}是等差数列,{bn}是等比数列,且b2=3,b3=9,a1=b1,a14=b4.
(1)求{an}的通项公式;
(2)设cn=an+bn,求数列{cn}的前n项和Sn.
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[解] (1)设等比数列{bn}的公比为q,则q===3,
所以b1==1,b4=b3q=27,所以bn=3n-1(n=1,2,3,…).
设等差数列{an}的公差为d.
因为a1=b1=1,a14=b4=27,所以1+13d=27,即d=2.
所以an=2n-1(n=1,2,3,…).
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(2)由(1)知an=2n-1,bn=3n-1,
因此cn=an+bn=2n-1+3n-1.
从而数列{cn}的前n项和
Sn=1+3+…+(2n-1)+1+3+…+3n-1
==n2+.
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19.(17分)(2025·全国一卷)已知数列{an}中,a1=3,=.
(1)证明:数列{nan}是等差数列;
(2)给定正整数m,设函数f (x)=a1x+a2x2+…+amxm,求f ′(-2).
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[解] (1)证明:=两边同时乘n(n+1),得(n+1)an+1=nan+1,
又1×a1=3,所以{nan}是首项为3,公差为1的等差数列.
(2)由(1)知数列{nan}的通项公式为nan=3+(n-1)×1=n+2,
又f ′(x)=a1+2a2x+…+mamxm-1,
故f ′(-2)=3+4×(-2)+…+(m+2)·(-2)m-1,①
所以-2f ′(-2)=3×(-2)+4×(-2)2+…+(m+2)×(-2)m.②
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①-②,得3f ′(-2)=3+(-2)+(-2)2+…+(-2)m-1-(m+2)×
(-2)m=×(-2)m,
所以f ′(-2)=(-2)m.
[教材链接] 本题源自人教A版选择性必修第二册第40页习题4.3第3(2)题.
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