内容正文:
微突破1 数列的重组问题
考情分析
重组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重组数列与已知数列的关系,确定重组数列的特征,以此来解决问题.
【例】 (2025·江苏南京期末)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,数列
{bn}是公比为2的等比数列,且a1=b2=4,S3=21.
(1)求数列{an}和数列{bn}的通项公式;
解: 因为数列{bn}为等比数列,且b2=4,q=2,
所以bn=b2×qn-2=4×2n-2=2n.
又因为S3=a1+a2+a3=3a2=21,所以a2=7,
又a1=4,则d=3,
故等差数列{an}的通项公式为an=4+(n-1)×3=3n+1.
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①将数列{an}中的项去掉数列{bn}中的项,按原来的顺序构成新数列
{cn};
②数列{an}与{bn}中的所有项分别构成集合A与B,将集合A∪B中的所
有元素从小到大依次排列构成一个新数列{cn};
(2)现由数列{an}与{bn}按照下列方式构造成新的数列{cn}:
在以上两个条件中任选一个作为已知条件,求数列{cn}的前30项和.
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解: 因为an=3n+1,bn=2n,
所以b1=2,b2=4,b3=8,b4=16,b5=32,b6=64,b7=128,
而a30=91,a31=94,a32=97,a33=100<b7=128.
若选①,
因为b2,b4,b6在数列{an}前30项内,b1,b3,b5不在数列{an}前30项
内,
则数列{cn}前30项和为:S33-b2-b4-b6=33×4+ ×3-(4+16+
64)=1 632.
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【易错提醒】 解答去项问题的易错之处是不能准确确定数列中去掉的项
数,或求和时不会采取原数列和减去去掉各项和的方法
若选②,
因为b2,b4,b6在数列{an}前30项内,b1,b3,b5不在数列{an}前30项
内,
则数列{cn}前30项和为:S27+b1+b3+b5=27×4+ ×3+(2+8+
32)=1 203.
【点拨】 为确定两个数列中各有多少项作为新数列的项,求
解时可利用解不等式法或试探法
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【变式】 〔创新考法〕已知数列{an}是等差数列,a1=1,且a1,a2,a5
-1成等比数列.给定k∈N*,记集合{n|k≤an≤2k,n∈N*}的元素个数
为bk.
(1)求b1,b2的值;
解: 设等差数列{an}的公差为d,由a1,a2,a5-1成等比数列,得
a1(a5-1)= ,即1×(1+4d-1)=(1+d)2,解得d=1,
所以an=n.
当k=1时,集合{n|1≤n≤2,n∈N*}中元素个数为b1=2,
当k=2时,集合{n|2≤n≤4,n∈N*}中元素个数为b2=3.
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(2)求最小自然数n的值,使得b1+b2+…+bn>2 025.
解: 由(1)知bk=2k-k+1,所以b1+b2+…+bn= -
+n=2(2n-1)- + ,
记Tn=b1+b2+…+bn,显然数列{Tn}是递增数列,
当n=10时,2(2n-1)- + =2 001<2 025,
当n=11时,2(2n-1)- + =4 039>2 025,
故所求n的最小值是11.
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【规律方法】 数列的重组问题的解题思路
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【训练】 (2025·陕西西安二模)已知数列{an}是等差数列,且a2=4,
2a4-a5=7.
(1)求数列{an}的通项公式;
解: 因为数列{an}是等差数列,设首项为a1,公差为d,
依题意,a2=4,2a4-a5=7,
即 解得
所以等差数列{an}的通项公式为an=1+3(n-1)=3n-2.
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(2)在ak和ak+1(k∈N*)之间插入k个相同的数(-1)k+1·k,构成一
个新数列{bn}:a1,1,a2,-2,-2,a3,3,3,3,a4,…,求{bn}的
前100项和T100.
解: 设ak和插入的k个数(-1)k+1·k构成一组数,
则前k组共有k+(1+2+…+k)=k+ = 个数,
令 ≤100,又k∈N*,解得k≤12,
当k=12时, =90<100,
所以{bn}的前100项中包含前12组数和第13组数的前10个,
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则T100=(a1+1)+(a2-22)+(a3+32)+…+(a11+112)+(a12
-122)+(a13+13×9)
=(a1+a2+…+a13)+(1-22+32-42+…+112-122)+117
= -(1+2+3+…+12)+117=247- +
117=247-78+117=286.
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模拟演练
1. 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 .
解析:设bn=2n-1,cn=3n-2,bn=cm,则2n-1=3m-2,得n=
= = +1,于是m-1=2k,k∈N,所以m=2k+
1,k∈N,则ak=3(2k+1)-2=6k+1,k∈N,得an=6n-5,
n∈N*.故Sn= ×n=3n2-2n.
3n2-2n
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2. 已知等比数列{an}的公比q>1,a1+a2+a3=14,a2+1是a1,a3的等
差中项.等差数列{bn}满足2b1=a2,b4=a3.
(1)cn= (n∈N*),求数列{cn}的前n项和;
解:依题有 即
因为q>1,解得 所以an=2n.
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因为数列{bn}是等差数列,设其公差为d, 解得
所以bn=2n.
数列{cn}的前n项和记为Sn,
因为cn= = ,所以Sn= + +…+ , Sn= + +…+ ,
两式相减有 Sn=1+ + +…+ - = - =2- ,
所以Sn=4- .
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(2)将数列{an}与{bn}的所有项按照从小到大的顺序排列成一个新的数
列,求此数列的前2n项和.
解: 设新数列为{en},因为an=2n,bn=2n,
所以数列{an}与数列{bn}都是递增数列,
且an= =2n,an+1= =2n+1,
又因为(2n-n)-2n-1=2n-1-n≥0,
所以数列{en}的前2n项由{an}中的前n项和{bn}中的前2n-n项构成,
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所以 ei=e1+e2+…+ =(a1+a2+…+an)+(b1+b2+…+
)
=(2+4+8+…+2n)+(2+4+…+2n+1-2n)
= +
=2n+1-2+4n-n×2n+1+n2+2n-n
=4n-(2n-3)·2n+n2-n-2.
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课时作业
(时间:45分钟,满分:60分)
1. (13分)(2025·内蒙古呼和浩特一模)已知Sn为等差数列{an}的前n
项和,满足S5=25,a4=7,数列{bn}满足bn= .
(1)求{an},{bn}的通项公式;
解: 在等差数列{an}中,S5= =5a3=25,解得a3=5,
而a4=7,
则数列{an}的公差d=a4-a3=2,an=a3+(n-3)d=2n-1,由bn=
,得bn=2n,
所以数列{an},{bn}的通项公式分别为an=2n-1,bn=2n.
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(2)将{an}和{bn}的项由小到大进行排列组成数列{cn},设{cn}的前n项
和为Tn,求T100.
解: 由(1)知,a100=199,b7=128,b8=256,而数列{an},{bn}
都是递增数列,
则数列{cn}的前100项由数列{an}的前93项和数列{bn}的前7项组成,
所以T100=S93+ bi=93+ ×2+ =8 903.
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2. (15分)(2025·安徽安庆模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=
2,an+1=2Sn+2(n∈N*).
(1)求数列{an}的通项公式;
解: 当n≥2时,由an+1=2Sn+2可得an=2Sn-1+2,
上述两个等式作差可得an+1-an=2an,即an+1=3an,
又a1=2,a2=2S1+2=2a1+2=6,满足 =3,
所以数列{an}是以2为首项,3为公比的等比数列,故an=2×3n-1.
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解: 由题意可得dn= = = ,
则 = ,所以Tn= + + +…+ ,
则 Tn= + +…+ + ,
上述两个等式作差得 Tn= +( + +…+ )- = +
- = - ,
因此,Tn= - .
(2)在an与an+1之间插入n个数,使这n+2个数组成一个公差为dn的等
差数列.设Tn= + + +…+ (n∈N*),求Tn.
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3. (15分)已知公差为d的等差数列{an}和公比q<0的等比数列{bn}
中,a1=b1=1,a2+b3=3,a3+b2=2.
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
解: 由题意, 整理得2q2-q-3=0,解得q= 或
q=-1,
因为公比q<0,所以q=-1,则d=1,
所以an=1+(n-1)=n,bn=(-1)n-1.
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解: 由(1)可得cn= · =3n,
当n=2k(k∈N*)时,Sn=t1+t2+t3+…+t2k=c1+c2+c4+c5+…+
c3k-2+c3k-1=(c1+c4+…+c3k-2)+(c2+c5+…+c3k-1)=(31+34+…+33k-2)+(32+35+…+33k-1)= + = = ,
(2)令cn= · (n∈N*),抽去数列{cn}的第3项、第6项、第9
项、……、第3n项、……余下的项的顺序不变,构成一个新数列{tn},求
数列{tn}的前n项和Sn.
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当n=2k-1(k∈N*)时,Sn=S2k-1
=S2k-33k-1= -33k-1
= = ,
综上,Sn=
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4. (17分)(2025·天津河东二模)设{an}是公差为d的等差数列,{bn}
是公比为q的等比数列,d∈N*,q∈N*,2a3+a2=b3,a3-a2=b1,a1
=b1+1.
(1)求数列{an}与{bn}的通项公式及 ai;
解: 设an=a1+(n-1)d,bn=b1qn-1,d∈N*,q∈N*,
由已知d=a3-a2=b1,a1=b1+1,
所以an=a1+(n-1)d=b1+1+(n-1)b1=nb1+1,
所以2a3+a2=2(3b1+1)+2b1+1=8b1+3,又b3=b1q2,
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所以8b1+3=b1q2,b1=d∈N*,即b1≥1>0,所以q2=8+ ,
又因为d=b1∈N*,q∈N*,
所以b1=3,所以q=3,
所以an=3n+1,bn=3n,
所以 ai= ai=( )×19=19a18=19×55=1 045.
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(2){an}落在区间(bk,bk+1)之内的项的个数为{ck},k∈N*.
①求c1,c2及数列{ck}的通项公式;
②求 aici.
解:①由已知(b1,b2)=(3,9),a1=4,a2=7在此区间内,所以c1=2,
因为(b2,b3)=(9,27),所以b2<an<b3即9<3n+1<27,解得3≤n≤8.所以c2=8-3+1=6.
因为(bk,bk+1)=(3k,3k+1),
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所以bk<an<bk+1即为3k<3n+1<3k+1,3k-1<3n<3k+1-1,
3k≤3n≤3k+1-3,
所以3k-1≤n≤3k-1,所以ck=3k-1-3k-1+1=3k-3k-1=2×3k-1,
所以数列{ck}的通项公式为ck=2×3k-1.
②记An= aici= 2(3i+1)3i-1,
An=8×30+14×31+…+(6n-4)×3n-2+(6n+2)×3n-1,
3An=8×31+14×32+…+(6n-4)×3n-1+(6n+2)×3n,
两式作差可得-2An=8+6(31+32+…+3n-1)-(6n+2)×3n=8+
6×3× -(6n+2)×3n,
An= - ×3n+1+(3n+1)×3n= +( 3n- )×3n.
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THANKS
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