内容正文:
第3讲 数列的递推关系
【考情分析】 数列的递推关系是高考考查的重点内容,此类问题常利用累加法、累乘法或构造等差、等比数列求数列的通项公式,题型既有小题也有解答题,难度中等.
考点一 an与Sn的关系
【例1】 (1)已知数列{an}的前n项和为Sn,若满足Sn=4an-3,则Sn=( )
A.4[( )n-1] B.4[( )n-1]
C.3[( )n-1] D.4(3n-1)
(2)(2025·天津高考6题)已知数列{an}的前n项和Sn=-n2+8n,则{|an|}的前12项和为( )
A.48 B.112
C.80 D.144
听课记录
【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{an}的通项公式,表面上看应该消去Sn,但这会导致解题陷入困境,此时需要先消去an,求出Sn,然后利用an=Sn-(n≥2)求出an(n≥2).
【训练1】 (1)(2025·湖南常德一模)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,且an+1=a1+a2+…+an(n∈N*),则( )
A.a2=2 B.a4=8
C.S2=3 D.S5=16
(2)(2025·四川绵阳模拟预测)数列{an}的前n项和为Sn,满足Sn=+n,an>0,则S100= .
考点二 构造辅助数列
【例2】 (1)已知数列{an}满足a1=4,且an+1=2an-3,则a211=( )
A.2210-3 B.2211-1
C.2210+3 D.2211+1
(2)(2025·福建宁德期末)已知数列{an}的首项a1=,且满足an+1=(n∈N*),则a20的值为( )
A. B.
C. D.
(3)记数列{an}的前n项和为Sn,若a1=2,2an+1-3an=2n,则= .
听课记录
【规律方法】 (1)形如an+1=(p,q≠0)的数列,取倒数构造等差数列求通项;
(2)若数列{an}满足an+1=pan+q(p≠0,1;q≠0),构造an+1+λ=p(an+λ);
(3)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)].
【训练2】 (1)已知数列{an}满足an+1+2an=3且a1=2,其前n项和为Sn,则满足不等式|Sn-n-|≥100的最小整数n为 ;
(2)数列{an}的前n项和为Sn,满足Sn+1-2Sn=1-n,且S1=3,则{an}的通项公式是 .
突破点 “不动点法”求数列通项
【例3】 (1)数列{an}中,若a1=1,an+1=2an+3 (n≥1),则该数列的通项an= ;
(2)已知数列{an}满足a1=2,an+1=,则an= .
听课记录
【规律方法】 不动点法求通项公式的解题策略
(1)常见模型:an+1=Aan+B型和an+1=型;
(2)利用不动点求通项公式的步骤
第一步,令f(x)=x,求出f(x)的不动点x0;
第二步,原等式两端同时减去x0,化简使得左右两侧结构一致;
第三步,构造数列求通项.
【训练3】 已知数列{an}满足a1=2,an+1=-,则an= .
真题体验
1.(2021·浙江高考10题)已知数列{an}满足a1=1,an+1=(n∈N*),记数列{an}的前n项和为Sn,则( )
A.<S100<3 B.3<S100<4
C.4<S100< D.<S100<5
2.(2019·上海高考8题)已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足Sn+an=2,则S5= .
3.(2022·北京高考15题)已知数列{an}的各项均为正数,其前n项和Sn满足an·Sn=9(n=1,2,…).给出下列四个结论:
①{an}的第2项小于3;
②{an}为等比数列;
③{an}为递减数列;
④{an}中存在小于的项.
其中所有正确结论的序号是 .
提示:完成课后作业 专题二 第3讲
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第3讲 数列的递推关系
【例1】 (1)C (2)C 解析:(1)当n=1时,S1=4a1-3,S1=4S1-3,得S1=1,当n≥2时,Sn=4(Sn-Sn-1)-3,3Sn=4Sn-1+3,Sn=Sn-1+1,Sn+3=(Sn-1+3),又S1+3=4,所以{Sn+3}是首项为4,公比为的等比数列,所以Sn+3=4×( )n-1,Sn=4×( )n-1-3=3[( )n-1].故选C.
(2)当n=1时,a1=S1=-1+8=7,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=-n2+8n-[-(n-1)2+8(n-1)]=-2n+9,显然a1=7也符合该式,所以an=-2n+9,所以|an|=所以{|an|}的前12项和为+=80.故选C.
【训练1】 (1)D (2)10 100
解析:(1)由an+1=a1+a2+…+an=Sn,当n=1时,a2=S1=1,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=an+1-an,所以an+1=2an,所以数列{an}从第二项开始是以a2=1为首项,2为公比的等比数列,所以an=Sn=所以a2=1,a4=4,S2=2,S5=16,故A、B、C错误,D正确.故选D.
(2)当n=1时,a1=S1=+1,解得a1=2,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=+n-[+(n-1)],即-4an+4-=0,则(an-2)2-=0,即(an-an-1-2)(an+an-1-2)=0,所以an+an-1=2或an-an-1=2,当an+an-1=2时,a1=2,则a2=0与an>0矛盾,舍去,所以an-an-1=2,即数列{an}是首项a1=2,公差d=2的等差数列,即an=a1+(n-1)d=2n,所以数列{an}的前n项和Sn==n(n+1),即S100=100×101=10 100.
【例2】 (1)C (2)A (3)
解析:(1)因为an+1=2an-3,所以an+1-3=2(an-3).因为a1-3=1,所以数列{an-3}是首项为1,公比为2的等比数列,所以an-3=2n-1,所以an=2n-1+3,故a211=2210+3.故选C.
(2)因为a1=,an+1=(n∈N*),易知an≠0,所以==4+,即-=4,又a1=,所以=3,故{}是以3为首项,4为公差的等差数列,则=3+4(n-1)=4n-1,故an=,所以a20==.故选A.
(3)由2an+1-3an=2n,得=×+1,则-4=( -4),又-4=0,所以=4,则an=2n,故a8=28,S8==29-2,==.
【训练2】 (1)9 (2)an= 解析:(1)因为an+1+2an=3,所以an+1-1=-2(an-1),且a1-1=1,所以数列{an-1}是首项为1,公比为-2的等比数列,则an-1=(-2)n-1,所以an=1+(-2)n-1,所以Sn=n+=n+-(-2)n,因此不等式|Sn-n-|≥100,即|-(-2)n|≥100,即2n≥300,因为28=256<300<29=512,故满足不等式|Sn-n-|≥100的最小整数n为9.
(2)∵Sn+1-2Sn=1-n,∴Sn+1-(n+1)=2(Sn-n),且S1-1=2≠0,∴=2,∴{Sn-n}是以2为首项,2为公比的等比数列.∴Sn-n=2·2n-1=2n,Sn=n+2n.∴n≥2时,an=Sn-Sn-1=n+2n-(n-1+2n-1)=2n-1+1,又a1=3不满足上式,∴an=
【例3】 (1)2n+1-3 (2)
解析:(1)法一(待定系数) 因为an+1=2an+3,所以an+1+3=2(an+3),即{an+3}是等比数列,公比为2,首项为a1+3=4,所以an+3=4·2n-1,即an=2n+1-3.
法二(不动点) 设f(x)=2x+3,令f(x)=x得2x+3=x,所以x=-3,an+1-(-3)=2an+3-(-3),所以an+1+3=2(an+3),因为a1+3=4,所以{an+3}是首项为4,公比为2的等比数列,从而an+3=4×2n-1,故an=2n+1-3.
(2)设f(x)=,令f(x)=x得=x,解得x=±1,则an+1-1=-1,化简得an+1-1= ①,an+1-(-1)=-(-1),化简得an+1+1= ②,得==·,又=,所以数列{}是首项为,公比为的等比数列,所以=×( )n-1=( )n,故an=.
【训练3】 解析:设f(x)=-,令f(x)=x得:-=x,解得x=-1,an+1-(-1)=--(-1),化简得an+1+1=,所以===1+,从而-=1,又=,所以{}是首项为,公差为1的等差数列,故=+(n-1)×1=n-,所以an=.
真题体验
1.A 因为a1=1,an+1=,所以an>0,a2=,所以S100>.==+=-.所以<,两边同时开方可得<+,则<+,…,<+,由累加法可得<+=1+,所以<1+=,所以>,所以an+1=<=an,即<,则<,…,<,由累乘法可得当n≥2时,an=<×××…××==6( -),所以S100<1+6( -+-+…+-)=1+6( -)<1+2=3,故选A.
2. 解析:n=1时,S1+a1=2,∴a1=1.n≥2时,由Sn+an=2得Sn-1+an-1=2,两式相减得an=an-1(n≥2),∴{an}是以1为首项,为公比的等比数列,∴S5==.
3.①③④ 解析:因为an·Sn=9,所以a1·S1=9,又an>0,所以a1=3,a2·S2=a2(a1+a2)=9,即+3a2-9=0,得a2==<3,所以①正确;当n≥2时,由Sn=,得Sn-1=,两式作差可得an=-(n≥2),即an=(n≥2),整理得=(n≥2),若数列{an}为等比数列,则当n≥2时,为常数,即数列{an}从第2项起各项均为同一个常数,易知当n=3时不成立,所以②不正确;因为an·Sn=an+1·Sn+1=9,所以=,由数列{an}的各项均为正数,得>1,所以an>an+1>0,所以③正确;对于④,若数列{an}的所有项均大于等于,取n>90 000,由an≥且an>an+1>0,得Sn>nan>900,所以an·Sn>9,与已知矛盾,所以④正确.综上,所有正确结论的序号是①③④.
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