内容正文:
冲刺“双一流”考生选用
(板块三 数列的“4点”培优)
因材施教
1
2
培优点1 不动点法与特征根法求通项
培优点2 衍生数列
3
4
培优点3 数列的放缩问题
培优点4 错位相减法与“万能公式”法
CONTENTS
目录
不动点法与特征根法求通项
培优点1
3
类型(一) 不动点法求通项
对于函数y=f(x),我们称方程f(x)=x的根为函数f(x)的不动点.
当我们遇到an+1=f(an),且f(an)是一个关于an的多项式(或分式多项式)这种类型的递推公式时,可以采用不动点法来求an,
形如an+1=(m≠0,mq-pt≠0)解题步骤.
第一步,构造函数f(x)=,并令f(x)=x,求出f(x)的不动点;
4
第二步,若f(x)有2个不动点,则用an+1=的两端分别减去两个不动点,得到两个式子,两式相除可以产生优良结构,进而构造数列求通项;若f(x)只有1个不动点,则用an+1=的两端减去该不动点,再取倒数,化简可以产生优良结构,进而构造数列求通项.
5
[例1] 已知数列{an}满足a1=2,an+1=,则an=_______.
|方|法|例|析|
第一步,求不动点 设f(x)=,令f(x)=x,得=x,
解得x=±1.
第二步,减不动点 由an+1-1=-1,化简得an+1-1= ①,
由an+1-(-1)=-(-1),
6
化简得an+1+1= ②,
用①式除以②式可得==·.
又=,所以是首项和公比均为的等比数列,
所以=×=,故an=.
7
[例2] (2025·贵阳模拟)已知数列{an}中,a1=2,an+1=.求数列{an}的通项公式.
|方|法|例|析|
第一步,求不动点 设f(x)=,令f(x)=x,得=x,
解得x=1或x=-2.
第二步,减不动点 an+1-1= ①,
an+1+2= ②,
8
用①式除以②式可得=·.
又=,所以是首项和公比均为的等比数列,=×=,故an=.
9
类型(二) 特征根法求通项
当我们遇到an+2=pan+1+qan这种类型的二阶线性递推公式时,可以用特征根法来求通项.
第一步,构造特征方程x2=px+q,并求出特征方程的根;
第二步,若上一步的特征方程有2个不同的实根α和β,则an=Aαn+Bβn,再利用a1和a2求出系数A和B;若上一步的特征方程有2个相同的实根α,则an=(An+B)αn,再利用a1和a2求出系数A和B.
10
[例3] (2025·济南二模)已知数列{an}满足an+1=3an-2an-1(n≥2,且n∈N*),a1=1,a2=3,则数列{an}的前10项和为_________.
2 036
|方|法|例|析|
特征方程为x2=3x-2,解得x=1或x=2,所以可设an=A·1n+B·2n=
A+B·2n.因为a1=1,a2=3,所以
解得B=1,A=-1,从而an=2n-1.
所以数列{an}的前10项和为(2-1)+(22-1)+…+(210-1)
=(2+22+…+210)-10=-10=211-2-10=2 036.
11
[例4] 已知数列{an}中,a1=3,a2=9,且an+2=6an+1-9an(n∈N*),则an=_______.
|方|法|例|析|
特征方程为x2=6x-9,解得x=3,所以可设an=(An+B)·3n.
因为a1=3,a2=9,所以解得A=0,B=1,
从而an=3n.
3n
12
1.设{an}满足a1=1,an+1=,n∈N*,则an=__________.
应用体验
解析:设函数f(x)=,令f(x)=x,
解得不动点p=2,q=-1,于是==-·,
逐次迭代得=·=,由此解得an=.
13
2.已知数列{an}满足a1=2,an+1=,则an=________.
解析:第一步,求不动点:设f(x)=,令f(x)=x,得=x,解得x=-1.
第二步,减不动点:由an+1-(-1)=-(-1),化简得an+1+1
=,所以===+,故-=.
又=,所以是首项和公差均为的等差数列,
从而=+(n-1)×=,故an=-1.
-1
14
3.已知数列{an}满足a1=1,a2=2,4an+2=4an+1-an(n∈N*),求数列{an}的通项公式.
解:其特征方程为4x2=4x-1,解得x1=x2=.令an=(c1+nc2),
由得∴an=.
15
4.函数f(x)=x2-2x-3,定义数列{xn}如下:x1=2,xn+1是过两点P(4,5),Qn(xn,f(xn))的直线PQn与x轴交点的横坐标,求数列{xn}的通项公式.
解:由题意,得直线PQn的斜率为==xn+2,所以直线PQn的方程为y-5=(xn+2)(x-4),令y=0,得x=4-=.
由题意知,xn+1=.设g(x)=,令g(x)=x,可得=x,
解得x=3或x=-1,从而xn+1-3=-3,整理得xn+1-3= ①,
16
xn+1+1=+1,整理得xn+1+1= ②,
用①式除以②式可得=·.又=-,
所以是首项为-,公比为的等比数列,
从而=-×,故xn=3-.
17
5.在平面直角坐标系内,将函数f(x)=2-及
g(x)=在第一象限内的图象分别记作C1,C2,
点Pn(an,f(an))(n∈N*)在C1上.过点Pn作
平行于x轴的直线,与C2交于点Qn,过点Qn作平
行于y轴的直线,与C1交于点Pn+1,如图所示.
(1)若a1=,请写出a2,a3的值;
解:当a1=时,f(a1)=,得P1,所以Q1,
所以P2,所以Q2,所以a2=,a3=.
18
(2)若0<a1<,求证:是等比数列.
解:证明:法一 依题意,由Pn(an,f(an))可得Qn(an+1,
f(an)),因为点Qn在C2上,所以f(an)=.又f(an)=2-,
所以2-=,整理可得an+1=+,所以an+1-= ①,
且an+1+= ②,易知an≠-,则①÷②得=-·.
又0<a1<,所以<0,所以数列是以为首项,-为公比的等比数列.
19
法二 x=+为数列的特征方程,
即6x2-x-1=0,特征根为x1=,x2=-,
即可得=-·.后同法一.
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衍生数列
培优点2
21
衍生数列是指由已知数列通过插项、去项得到新数列,或由已知的两个数列的公共项得到新数列,解决此类问题要弄清楚衍生数列与已知数列的关系,确定衍生数列的特征,以此来解决问题.
22
类型(一) 数列中的插项、去项问题
解决插项、去项问题的关键是要弄清楚插入或去掉的项数,同时还要分析这些项的特征,以及这些项与原数列各项之间的关系,然后利用分组或并项法求和.
23
1.(2025·广州一模)在数列{an}中的相邻两项an与an+1(n∈N*)之间分别插入一个首项为an-,公差为-的等差数列的前n项,记构成的新数列为{bn},若an=,则{bn}的前65项的和为( )
A.- B.-13
C.- D.-14
A
24
解析:依题意知数列{bn}为a1,a1-1,a2,a2-,a2-1,a3,a3-,
a3-,a3-1,…,an,an-,an-,an-,…,an-,an-1,an+1,…,
设an及其后面插入n项的和为Sn,则Sn=(n+1)an-×=2-
=(3-n),所以数列{Sn}是以1为首项,-为公差的等差数列.
所以{bn}的前65项({an}中的前10项与插入的55项)的和为S1+S2+…+S10==-.
25
2.记等差数列{an}的前n项和为Sn,公差为d,等比数列{bn}的公比为
q(q>0),已知a1=b2=4,q=d,S9=9b4.
(1)求{an},{bn}的通项公式;
解:由S9=9b4,得9a1+d=9×b2q2,因为a1=b2=4,所以1+d=q2.
结合q=d,可得1+q=q2,(2q+1)(q-2)=0,由q>0,解得q=2,则d=3,所以数列{an}的通项公式为an=4+3(n-1)=3n+1,
数列{bn}的通项公式为bn=4×2n-2=2n.
26
(2)将{an},{bn}中相同的项剔除后,两个数列中余下的项按从小到大的顺序排列,构成数列{cn},求{cn}的前100项和.
解:由(1)可知,当n=100时,a100=301.因为bn=2n,所以b1=2,b2=4,b3=8,b4=16,b5=32,b6=64,b7=128,b8=256,b9=512>301.
令2=3n+1,解得n=,令4=3n+1,解得n=1,
令8=3n+1,解得n=,令16=3n+1,解得n=5,
令32=3n+1,解得n=,令64=3n+1,解得n=21,
令128=3n+1,解得n=,令256=3n+1,解得n=85,
27
所以数列{an}的前100项中与数列{bn}中相同的项共有4项,即4,16,64,256,即为{bn}的前8项中的偶数项.将{an},{bn}中相同的项剔除后,两个数列中余下的项按从小到大的顺序排列构成数列{cn},则{cn}的前100项为数列{an}的前100项中剔除与数列{bn}相同的4项后剩余的96项与{bn}的前8项中剔除与数列{an}相同的4项后剩余的4项,所以{cn}的前100项和为+-2×(4+16+64+256)=15 080.
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类型(二) 数列中的公共项问题
数列公共项问题是指在给定数列中,找出满足特定条件的公共项或通项.解决数列公共项问题的关键是观察数列的规律.在找到数列规律后,可以利用相应的数学公式进行计算.
29
3.(2025·哈尔滨模拟)已知数列{an}的前n项积为Tn=,数列{bn}满足b1=1,-=1(n≥2,n∈N*).
(1)求数列{an},{bn}的通项公式;
解:Tn==a1a2·…·an,ln a1+ln a2+…+ln an=·ln 3,
当n=1时,a1=T1=30=1,当n≥2,n∈N*时,ln an=·
ln 3=(n-1)·ln 3=ln 3n-1,即an=3n-1.又a1=31-1=30=1,所以数列{an}的通项公式为an=3n-1.若数列{bn}满足b1=1,-=1(n≥2,n∈N*),
则=+(n-1)·1=n,所以数列{bn}的通项公式为bn=n2.
30
(2)将数列{an},{bn}中的公共项从小到大排列构成新数列{cn},求数列{cn}的通项公式.
解:设{cn}中的第n项即为数列{an}中的第k项与数列{bn}中的第m项,
则cn=ak=bm,所以3k-1=m2(k,m∈N*),解得m=∈N*,这表明∈N,从而只能k=2n-1(n∈N*),所以数列{cn}的通项公式为cn=ak=3k-1=32n-1-1=(3n-1)2=9n-1.
解题结论:两个等差数列的公共项还是等差数列,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还是等比数列,公比是两个等比数列公比的最小公倍数.
31
4.设Sn为等差数列{an}的前n项和,且a1=4,S5=50,数列{bn}满足b1=4,bn+1=4bn,n∈N*.
(1)求{an}和{bn}的通项公式;
解:设等差数列{an}的公差为d,由题意,得
解得d=3,所以由等差数列的通项公式可得an=a1+(n-1)d=4+(n-1)3=3n+1.由b1=4≠0,bn+1=4bn,得数列{bn}是首项为4,公比为4的等比数列,所以由等比数列的通项公式可得bn=b1qn-1=4×4n-1=4n.
32
(2)若将数列{an}和{bn}的公共项按从小到大的顺序组成一个新的数列{cn},求数列{cn}的前n项和Tn.
解:令=,则可得3n1+1=,所以n1==
==++…+∈N*,
即对于数列{bn}中的任意一项,都在数列{an}中存在公共项,所以数列{bn}是数列{an}的子数列,从而可得cn=4n,所以Tn==.
33
数列的放缩问题
培优点3
34
通项放缩常见结论
(1)>=-;
(2)<=-(n≥2);
(3)<=(n≥2);
数列放缩是高考重点考查的内容之一,数列与不等式结合的试题将稳定在中等偏难的程度,其核心技能是放缩技巧的应用.
35
(4)=<=2;
(5)Tr+1=·=·<<=-(r≥2);
(6)<1+1+++…+<3(n≥2);
(7)=<=2(-+)(n≥2);
(8)=>=2(-+);
36
(9)=<=
=(-+);
(10)=<
==-(n≥2);
37
(11)=<==
=-(n≥2);
(12)=<==-;
(13)<=-(n≥2).
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题型(一) 先求和后放缩
[例1] 已知数列{an}满足a1=2,an+1=2an-n+1.记bn=an-n.
(1)求证:数列{bn}为等比数列;
|方|法|例|析|
证明:由an+1=2an-n+1,得an+1-(n+1)=2(an-n),而a1=2,
则a1-1=1.又bn=an-n,因此bn+1=2bn,b1=1,
所以数列{bn}是以1为首项,2为公比的等比数列.
39
(2)求数列的前n项和Sn;
|方|法|例|析|
由(1)得,bn=2n-1,则==1+,令数列的前n项和为An,
则An=+++…++,An=++…+++,
两式相减得An=1+++…++-=2-,则An=4-,
所以Sn=n+An=n+4-.
40
(3)若cn=,数列{cn}的前n项和为Tn,求证:Tn<.
|方|法|例|析|
证明:由(2)知cn===-,
Tn=-+-+…+-=-,
而>0,所以Tn<.
41
|反|思|领|悟|
先求和后放缩方法是一种处理数列不等式问题的有效策略.其核心思路在于首先通过求和将数列的项合并,简化问题形式;接着在求和的基础上进行适当的放缩,即利用不等式的性质对求和结果进行放大或缩小,从而更便于进行后续的比较和推导.
42
题型(二) 裂项放缩
[例2] 数列{an}中,a1=1,an+1=2an-n2+3n(n∈N*).
(1)试求λ,μ的值,使得数列{an+λn2+μn}为等比数列;
|方|法|例|析|
若{an+λn2+μn}为等比数列,
则存在q≠0,使an+1+λ(n+1)2+μ(n+1)=q(an+λn2+μn)
对∀n∈N*成立.由已知an+1=2an-n2+3n,代入上式,
43
整理得(q-2)an+(λq-λ+1)n2+(μq-2λ-μ-3)n-λ-μ=0 ①,
因为①式对∀n∈N*成立,
所以解得
所以当λ=-1,μ=1时,数列{an+λn2+μn}是公比为2的等比数列.
44
(2)设数列{bn}满足bn=,Sn为数列{bn}的前n项和,求证:当n≥2时,<Sn<.
|方|法|例|析|
证明:由(1)得an-n2+n=(a1-12+1)·2n-1,又a1=1,
所以an=2n-1+n2-n,所以bn==.因为bn=<=-,
所以当n≥2时,Sn=b1+b2+…+bn<1+2+2+…+
=1+-<,②
45
现证:Sn>(n≥2),
当n≥2时,n(n+1)(2n+1)Sn=(12+22+32+…+n2)>(1+1+1+…+1)2=n2,
所以Sn>,③
根据②③可知>Sn>对于n≥2,n∈N*都成立.
46
|反|思|领|悟|
裂项放缩方法是一种处理数列求和及不等式证明的技巧.其核心在于将数列的通项进行裂项,即将其拆分为两部分或多部分,以便更容易地观察其规律或进行放缩.
在裂项后,我们可以根据不等式的需要,对拆分后的项进行适当的放大或缩小.这种放缩通常基于数列的单调性、有界性或其他已知性质.
裂项放缩方法的关键在于准确裂项和合理放缩,它能够帮助我们简化问题,揭示数列的内在规律,从而更轻松地证明数列不等式.
47
题型(三) 等比放缩
[例3] 已知数列{an}和{bn}满足anan+1=an+2,a1=,=bn-.
(1)求证:{bn}是等比数列;
|方|法|例|析|
证明:由题意知an+1=,bn=+,
所以+=+=+=-1+=-2,即bn+1=-2bn.又b1=+=-2,所以{bn}是首项为-2,公比为-2的等比数列.
48
(2)设xn=,求数列{xn}的前n项和Sn;
|方|法|例|析|
由(1)知bn=(-2)n,
所以xn===4,
所以Sn=x1+x2+…+xn=4+4+…+4
=4=4=.
49
(3)求证:(-1)a1+(-1)2a2+(-1)3a3+…+(-1)nan<1.
|方|法|例|析|
证明:由(1)知bn=+=(-2)n,所以an=2+.
当n为偶数时,(-1)n-1an-1+(-1)nan=
-2++2+=+=<=+.
50
所以(-1)a1+(-1)2a2+(-1)3a3+…+(-1)nan<++…+
==1-<1.当n为奇数时,(-1)a1+(-1)2a2+(-1)3a3+…+(-1)nan<1+(-1)nan=1-an,而an=2+=2->0,
所以1-an<1.综上可知,原命题成立.
51
|反|思|领|悟|
等比放缩方法是一种处理数列不等式问题的有效技巧.其核心思想在于,通过观察数列的项与项之间的关系,发现其等比规律,并利用这一规律对数列的项进行适当的放大或缩小.
在具体应用时,我们可以根据数列的等比性质,选择一个合适的等比数列作为放缩的基准,然后对原数列的每一项都按照这个等比数列进行放缩.这种方法的关键在于准确把握等比数列的性质,以及合理确定放缩的倍数,从而确保放缩后的不等式仍然成立.
52
题型(四) 利用递推关系进行放缩
[例4] (2025·重庆期末)已知正项数列{an}满足an+1=(n∈N*).
(1)求a1的范围,使得an+1<an恒成立;
|方|法|例|析|
由an+1=,得an+1-an=.
因为an+1<an,即-an<0,所以an>1或an<-1(舍去),
所以当a1>1时,an+1<an恒成立.
53
(2)若a1=,求证:an<1+(n∈N*,n≥2);
|方|法|例|析|
证明:若a1=,则1<a2=<1+ ,现假设ak<1+(k∈N,k>2).
构造函数f(x)=,易知f(x)在(1,+∞)上单调递增,
所以ak+1=f(ak)<f=++<1+,
即ak+1<1+,由以上归纳可知an<1+(n∈N*,n≥2).
54
(3)若a1=,求证:+++…+-n<+1.
|方|法|例|析|
证明:由an+1=,得-1==,
所以an=an+1+,所以-1==,
构造函数g(x)=,g(x)在(1,+∞)上单调递增,
55
所以-1=<=<< ,
所以+++…+-n=++…+<+
++…+=<=+1.
56
|反|思|领|悟|
利用递推关系进行放缩时,我们首先要明确数列的递推公式,然后根据这个公式对数列的项进行适当的放大或缩小.关键在于保持放缩后的不等式方向不变,同时确保放缩后的数列更容易处理.这种方法能够帮助我们揭示数列的深层结构,从而更有效地解决数列不等式问题.
57
1.(2025·吉林模拟)已知递减的等比数列{an}的前n项和为Sn,且满足a1=2,a1+a2=6a3,若N≤Sn-≤M恒成立,则M-N的最小值为( )
A. B.
C.2 D.
应用体验
D
58
解析:由题可设等比数列{an}的公比为q,0<q<1,因为a1=2,a1+a2=6a3,所以2(1+q)=12q2,解得q=-(舍去)或q=,
所以an=2×=,Sn==4,
所以Sn=4为递增数列,=为递减数列,
所以f(n)=Sn-递增,故=2-≤f(n)<4-=,
故若N≤Sn-≤M恒成立,则M-N的最小值为-=.
59
2.(2025·武汉一模)已知数列{an}的首项为2,前n项和为Sn,且Sn+1+2=an+3n+Sn.
(1)求数列{an}的通项公式;
解:由已知Sn+1+2=an+3n+Sn,则an+1=Sn+1-Sn=an+3n-2,
即an+1-an=3n-2,则an-an-1=3n-5,an-1-an-2=3n-8,…,a2-a1=1,
等式左、右分别相加可得an-a1=(3n-5)+(3n-8)+…+1==,则an=+a1=.
60
(2)求满足an>的n的最小值;
解:由(1)得an=,且an>,即>,
化简可得(3n-1)(n-3)>0.又n∈N*,即n>3,
所以满足an>的n的最小值为4.
61
(3)已知bn=,记数列{bn}的前n项和为Tn,求证:-≤Tn<-.
解:证明:依题意,得bn===
=,则Tn=
==--.又n∈N*,所以∈,
所以Tn=--∈,即-≤Tn<-.
62
3.(2025·天津三模)已知数列{an}和{bn}满足a1=4,b1=2,an+1=2an+bn
+2,bn+1=2bn+an-2.
(1)求a4+b4的值;
解:已知an+1=2an+bn+2,bn+1=2bn+an-2,
将两式相加可得an+1+bn+1=2an+bn+2+2bn+an-2=3(an+bn).
又a1+b1=4+2=6≠0,=3,
所以数列{an+bn}是以6为首项,3为公比的等比数列.根据等比数列通项公式可得an+bn=6×3n-1=2×3n,所以a4+b4=2×34=2×81=162.
63
64
65
错位相减法与“万能公式”法
培优点4
66
在数列求和问题中,你一定经常见到这样的通项形式“an=2n·3n”,如2025全国Ⅰ卷T16的“f(x)=a1x+a2x2+…+amxm”,2024全国甲卷T18的“bn=(-1)n-1nan=4n·3n-1”,2023全国甲卷T17的“数列”,这是典型的“差比数列”结构,一般使用错位相减法求解.但在实际解题过程中我们发现错位相减法耗时又易错,因此在选、填题中,万能公式法反而更胜一筹,在解答题中,万能公式也能帮助我们快速检验结果.
67
[典例] 已知数列{an}的前n项和为Sn,且an=(n∈N*).若Sn≤k恒成立,则k的最小值是( )
A. B.4 C. D.5
B
|方|法|例|析|
法一:万能公式法 令cn=(an+b)qn-1,则A=,B=.
Sn=(An+B)qn-B,令a=,b=1,q=,则an==·,
即A=-1,B=-4,Sn=-+4.因为>0,所以4-<4,
即Sn<4恒成立,故k≥4.故选B.
68
法二:错位相减法 Sn=+++…+ ①,
Sn=+++…+ ②,
①-②得Sn=++++…+-=+-=2-,
所以Sn=4-.因为>0,所以4-<4,
即Sn<4恒成立,故k≥4.故选B.
69
1.已知数列{an}的前n项和为Sn,满足a1=2,an+1=an,若∀n∈N*,Sn≤(αn+β)×2n+2恒成立,则α+β的最小值为( )
A.-1 B.0
C.1 D.4
应用体验
B
解析:由题意可知an=··…··a1=··…·×2
=n·2n,n≥2.又a1=2符合上式,所以an=n·2n.
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法一:万能公式法 令cn=(an+b)qn-1,则A=,B=,Sn=(An+B)qn-B,令a=2,b=0,q=2,则an=n·2n=2n·2n-1,即A=2,
B=-2,Sn=(2n-2)2n+2.若∀n∈N*,Sn≤(αn+β)×2n+2恒成立,
即2(n-1)≤αn+β对∀n∈N*恒成立,所以(α-2)n+β+2≥0对任意n∈N*恒成立,所以所以α+β≥0.故选B.
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法二:错位相减法 由an=n·2n得Sn=1×21+2×22+3×23+…+n×2n ①,
2Sn=1×22+2×23+3×24+…+n×2n+1 ②,
①-②得-Sn=21+22+23+…+2n-n×2n+1=-n·2n+1=(1-n)·2n+1-2,
所以Sn=(n-1)·2n+1+2.后同法一.
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2.i为虚数单位,i+2i2+3i3+…+2 025i2 025=_____________.
解析:法一:万能公式法 记an=n·in,Sn为数列{an}的前n项和.
令cn=(an+b)qn-1,则A=,B=,Sn=(An+B)qn-B,令a=i,b=0,q=i,则an=n·in=ni·in-1,即A=,B=,Sn=in-.
所以S2 025=i2 025-=1 012+1 013i.
1 012+1 013i
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法二:错位相减法 由题意可设S=i+2i2+3i3+…+2 025i2 025,
则iS=i2+2i3+3i4+…+2 025i2 026,
两式相减得(1-i)S=i+i2+i3+…+i2 025-2 025i2 026=-2 025i2 026
=+2 025=i+2 025,
故S===1 012+1 013i.
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3.数列,,,…,,…的前n项和为_________.
解析:法一:万能公式法 令cn=(an+b)qn-1,则A=,
B=,Sn=(An+B)qn-B,令a=1,b=0,q=,
则an=2n·=n·,即A=-2,B=-4,Sn=(-2n-4)+4=4-.
4-
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法二:错位相减法 设Sn=+++…+,即Sn=2×+4×+6×+…
+2n× ①,(根据通项的形式可知本题宜用错位相减法求解,本题中数列的通项是商的形式,可以先化成积的形式,这样在计算过程中更容易避免因除法导致的计算错误)则Sn=2×+4×+…+(2n-2)×+
2n× ②,①-②得Sn=2×-2n×=2×
-2n×=2-2n×=2-,所以Sn=4-.
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4.已知数列{an}的前n项和为Sn,且点(an,Sn)总在直线y=2x-1上,则数列{nan}的前n项和Tn=____________.
解析:因为数列{an}的前n项和为Sn,且点(an,Sn)总在直线
y=2x-1上,所以Sn=2an-1.当n≥2时,Sn-1=2an-1-1,两式相减得an=
2an-1.由S1=2a1-1,得a1=1,所以数列{an}是以1为首项,2为公比的
等比数列,所以an=2n-1,所以nan=n×2n-1.
法一:万能公式法 令cn=(an+b)qn-1,则A=,B=,
Sn=(An+B)qn-B,令a=1,b=0,q=2,则nan=n·2n-1,即A=1,
B=-1,Sn=(n-1)2n+1,即Tn=(n-1)2n+1.
(n-1)2n+1
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法二:错位相减法 由nan=n×2n-1得Tn=1×20+2×21+3×22+…+n×2n-1,
所以2Tn=1×21+2×22+…+(n-1)×2n-1+n×2n,
(在等式两边同乘公比这一步,上、下两个式子书写时,指数相同的项对齐,这样可以在相减时避免漏项或看错项)
两式相减得-Tn=20+21+22+…+2n-1-n×2n=2n-1-n×2n,所以Tn=(n-1)2n+1.所以数列{nan}的前n项和Tn=(n-1)2n+1.
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本课结束
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(2)若数列{cn}满足对于∀n∈N*,bn<cn<an,求证:∃m∈N*,使得>2 025.
解:证明:因为bn<cn<an,所以>.
由an+bn=2×3n,an-bn=4n-2,得bn=3n-2n+1,an=3n+2n-1.
则==>==-.
>=-,
设Tm==+++…+ ①,则Tm=++…++ ②,
①-②得Tm=+2-
=+2×-=+-
=-,所以Tm=1-.则>-=+.
当m足够大时,会大于2 025,
所以∃m∈N*,使得>2 025.
$