内容正文:
微专题 数列的奇偶项问题
考情分析:高考中的题型分布:客观题以中档题为主,侧重奇偶项通项求解、局部和计算;解答题可能作为第二问,结合函数、不等式综合考查,难度中档。
基础知识必备:
1. 等差、等比数列的通项公式与前 n 项和公式,这是处理奇偶项的核心依据。
2.(1)隔项等差、等比数列型求通项公式常用的方法:用2k-1或2k替代n,求出a2k-1,a2k的通项;
(2)求数列的前n项和常用的方法有:方法一:分别求出S奇,S偶,利用Sn=S奇+S偶,这种思路本质上是分组求和;方法二:把a2k-1+a2k看作一项,求出S2k,再利用S2k-1=S2k-a2k求出S2k-1,这种思路本质上是并项求和。
典型例题
类型一 an= 型
【核心归纳】
识别特征:题目明确给出n为奇数/偶数时的不同递推关系或通项公式
核心方法:
1.分类求解法:按n的奇偶性分别求通项与前n项和 2.统一表达式法(判断)
操作要点:求和时需区分n为奇数/偶数时的项数分布
例1.(多选)大衍数列是中国古代数学中的数列,该数列在现代通信编码领域中得到应用.已知大衍数列满足,,则正确的有( )
A. B. C. D.数列的前20项和为110
【答案】ABD
【难度】0.65
【知识点】根据数列递推公式写出数列的项、由递推关系式求通项公式、分组(并项)法求和
【详解】对于A,由题意可得,,,
,故A正确;
对于B,因为为偶数,所以,
因为为奇数,所以,
所以,故B正确;
对于C,因为为偶数,所以,
又因为为奇数,,
所以,所以,
所以
,故C错误;
对于D,数列的前项的和为,
所以
,故D正确.
训练1: (2021·新高考Ⅰ卷改编)已知数列{an}满足a1=1,an+1=
(1)记bn=a2n,写出b1,b2,证明数列{bn}是等差数列,并求数列{bn}的通项公式; (2)求{an}的前20项和.
解 (1)因为bn=a2n,且a1=1,an+1=
所以b1=a2=a1+1=2,b2=a4=a3+1=a2+2+1=5.因为bn=a2n,
所以bn+1=a2n+2=a2n+1+1=a2n+1+1=a2n+2+1=a2n+3,所以bn+1-bn=a2n+3-a2n=3,
所以数列{bn}是以2为首项,3为公差的等差数列,所以bn=2+3(n-1)=3n-1,n∈N*.
(2)因为an+1=所以k∈N*时,a2k=a2k-1+1=a2k-1+1,
即a2k=a2k-1+1,①a2k+1=a2k+2,②a2k+2=a2k+1+1=a2k+1+1,
即a2k+2=a2k+1+1,③所以①+②得a2k+1=a2k-1+3,即a2k+1-a2k-1=3,
所以数列{an}的奇数项是以1为首项,3为公差的等差数列;
②+③得a2k+2=a2k+3,即a2k+2-a2k=3,
又a2=2,所以数列{an}的偶数项是以2为首项,3为公差的等差数列.
所以数列{an}的前20项和S20=(a1+a3+a5+…+a19)+(a2+a4+a6+…+a20)=10+×3+20+×3=300.
类型二 an+1+an=f(n)或an+1·an=f(n)型
【核心归纳】
识别特征:递推式为或,相邻奇偶项存在明确关联
核心方法:
1.递推相减法(和型):当为常数或等差数列时,用替换n得新递推式,两式相减消去偶/奇数项
2.递推相除法(积型):当为等比数列时,两式相除消去偶/奇数项,转化为隔项递推问题
操作要点:注意递推式的适用范围(n≥1或n≥2),避免首项遗漏
例2(2025·江苏苏州·三模)已知数列的前项和为,,,则 .
【答案】24
【分析】先依题意计算,判断和均是等差数列,求得通项公式,再利用等差数列的求和公式分类计算即可.
【详解】因为,,所以,即.
又①,
则②,
由②-①,得,
所以是以3为首项,2为公差的等差数列,是以为首项,2为公差的等差数列,
所以,,
所以,,
所以
.
故答案为:24.
训练2 (2025·唐山调研)在数列{an}中,已知a1=1,an·an+1=,记Sn为{an}的前n项和,bn=a2n+a2n-1.
(1)判断数列{bn}是否为等比数列,并写出其通项公式;(2)求数列{an}的通项公式; (3)求Sn.
解 (1)∵an·an+1=,
∴an+1·an+2=,
∴=,即an+2=an,
∴===.
∵a1=1,a1·a2=,∴a2=,
∵b1=a2+a1=+1=,
∴数列{bn}是以为首项,为公比的等比数列,
∴bn=·=.
(2)由(1)可知an+2=an,且a1=1,a2=,
∴数列{a2n}是以为首项,为公比的等比数列,数列{a2n-1}是以1为首项,为公比的等比数列,
∴当n为奇数时,an=;
当n为偶数时,an=,
∴an=
(3)当n为偶数时,
Sn=(a1+a2)+(a3+a4)+…+(an-1+an)=3-3·,
当n为奇数时,n-1为偶数,
Sn=Sn-1+=3-3+=3-2,∴Sn=
类型三 通项公式中含有(-1)n型
【核心归纳】
识别特征:通项含或,符号周期为2
核心方法:
1.相邻两项配对法:n为偶数时,将相邻两项合并为一组,每组结果为常数或有规律的表达式
2.分奇偶讨论法:n为奇数时,先求前n-1项和(偶数项),再加第n项
操作要点:注意区分n为奇数/偶数时的项数与分组方式,避免项数计算错误
例3 (2025·广州质检)已知数列{an}的首项为a1=,且满足an+1+4an+1an-an=0.
(1)证明:数列为等差数列;(2)求数列的前n项和为Sn; (3)求数列{(-1)nSn}的前n项和.
(1)证明 因为an+1+4an+1an-an=0,a1=,
若an+1an=0,则an=an+1=0,
与a1=矛盾,所以an+1an≠0,
所以an-an+1=4anan+1,所以-=4,
因为a1=,所以=2,
所以数列是以首项为2,公差为4的等差数列.
(2)解 由(1)知=2+(n-1)·4=4n-2,
数列的前n项和为Sn==2n2.
(3)解 因为(-1)nSn=2·(-1)nn2,
设数列{(-1)nSn}的前n项和为Tn,
当n为偶数时,Tn=2[-12+22-32+…-(n-1)2+n2],
因为n2-(n-1)2=2n-1,
所以Tn=2[3+7+…+(2n-1)]
=2··
=n(n+1)=n2+n,
当n为奇数时,n-1为偶数.
Tn=Tn-1+2·(-1)nn2
=(n-1)n-2n2=-n2-n,
所以Tn=
训练3 (2025·西安调研)已知数列{an}的前n项和Sn=,n∈N*.
(1)求数列{an}的通项公式; (2)设bn=+(-1)nan,求数列{bn}的前n项和Tn.
解 (1)当n=1时,a1=S1=1;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=-=n.
a1也满足an=n,
故数列{an}的通项公式为an=n.
(2)当n为偶数时,
Tn=(21+22+…+2n)+[-1+2-3+4+…-(n-1)+n]=+=2n+1-2+.
当n为奇数时,
Tn=(21+22+…+2n)+[-1+2-3+4+…-(n-2)+(n-1)-n]
=2n+1-2+-n=2n+1-.
综上,Tn=
规律方法 通项中含有(-1)n的常见类型
(1)等差数列的通项公式乘以(-1)n,可用并项求和法求数列前n项的和,
如an=(-1)n(2n-1),前20项的和 a1+a2+…+a20=(-1+3)+(-5+7)+…+(-37+39).
(2)等比数列的通项乘以(-1)n,若求其前n项和的最值可写成分段形式,
如等比数列{an}的通项公式为an=(-1)n-1·,则其前n项和Sn=1-,求Tn=Sn-的取值范围时,n分奇偶讨论,求Tn的最值.
(3)裂项相消法求和如an=(-1)n=(-1)n,求和时通过(-1)n实现正负交替.
当堂检测
1.(24-25高三上·辽宁·期末)已知数列满足且,,记的前项和为,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据递推公式可得数列奇数项和偶数项的特征,分别求和即可求得结果.
【详解】当为偶数时,,又,的偶数项是以为首项,为公差的等差数列;
当为奇数时,,又,的奇数项是以为首项,为公比的等比数列;
.
故选:B.
2.(2025·吉林·二模)已知等差数列的首项为1,且成等比数列,则数列的前项和为( )
A. B. C.505 D.1013
【答案】A
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】等比数列通项公式的基本量计算、分组(并项)法求和
【分析】利用给定条件结合分类讨论确定公差,再将目标数列求出,利用并项求和法求和即可.
【详解】设公差为,因为成等比数列,
所以,则,
解得或,当时,,
此时与成等比数列矛盾,故排除,
当时,,此时令,
而其前项和为,
,故A正确.
故选:A
3.(2025·福建三明·三模)若数列满足,,则( )
A.155 B.156 C.203 D.204
【答案】A
【分析】由,可以得到奇数项成等差数列,偶数项成等差数列,再由,利用合并项求出
【详解】由,则,
故奇数项成等差数列,偶数项成等差数列,
由,则,,
则,
故
.
故选:A
4.(2024·全国·模拟预测)在等比数列中,,若,且的前项和为,则满足的最小正整数的值为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
【答案】B
【分析】根据等比数列性质及分组求和法,利用等比数列的前项和及数列的单调性即可求解.
【详解】由可得,
故,设的公比为,则,即,
故,
则.
由于时,,
故随着的增大而增大,而,,
故满足的最小正整数的值为6.
故选:B.
课后作业:
1.(25-26高三上·福建厦门·期中)已知数列满足,数列满足,其中,则数列的前2025项和为( )
A.2025 B.2023 C. D.0
【答案】A
【分析】由的规律,从而得到的规律,则数列四项之和为,即可求解.
【详解】因为,所以,,
,,,
所以,
所以,,,,,,
,所以数列四项之和为,
故数列的前项和为.
故选:A
2.(2025·成都诊断)已知数列{an}满足an+1+an=4n-3(n∈N*).
(1)若数列{an}是等差数列,求a1的值;(2)当a1=2时,求数列{an}的前n项和Sn.
解 (1)若数列{an}是等差数列,则
an=a1+(n-1)d,an+1=a1+nd.
由an+1+an=4n-3,
得a1+nd+a1+(n-1)d=4n-3,
即2d=4,2a1-d=-3,
解得d=2,a1=-.
(2)法一 由an+1+an=4n-3(n∈N*),
得an+2+an+1=4n+1(n∈N*).
两式相减,得an+2-an=4,
由a2+a1=1,a1=2,得a2=-1,
所以数列{a2n-1}是首项为a1=2,公差为4的等差数列;数列{a2n}是首项为a2=-1,公差为4的等差数列,
所以an=
当n为奇数时,an=2n,an-1=2n-7.
Sn=a1+a2+a3+…+an=(a1+a3+…+an)+(a2+a4+…+an-1)=+=;
当n为偶数时,an=2n-5,an-1=2n-2,
Sn=a1+a2+a3+…+an=(a1+a3+…+an-1)+(a2+a4+…+an)=+=.
综上,Sn=
法二 由于an+1+an=4n-3,
于是S2n=(a1+a2)+(a3+a4)+…+(a2n-1+a2n)
=1+9+…+(8n-7)==4n2-3n,
由此可得当n为偶数时,Sn=,
而当n为奇数时,n+1为偶数,
于是Sn=Sn+1-an+1=-(2n-3)=.
综上,Sn=
3.(2023新高考Ⅱ,18)已知{an}为等差数列,bn=记Sn,Tn分别为数列{an},{bn}的前n项和,S4=32,T3=16.
(1)求{an}的通项公式; (2)证明:当n>5时,Tn>Sn.
(1)解 设等差数列{an}的公差为d.
由bn=得b1=a1-6,b2=2a2=2(a1+d),b3=a3-6=a1+2d-6.则由S4=32,T3=16,得解得
所以an=a1+(n-1)d=2n+3.
(2)证明 由(1)可得Sn==n2+4n.
当n为奇数时,Tn=a1-6+2a2+a3-6+2a4+a5-6+2a6+…+an-2-6+2an-1+an-6=(-1+14)+(3+22)+(7+30)+…+[(2n-7)+(4n+2)]+2n-3=[-1+3+…+(2n-7)+(2n-3)]+[14+22+…+(4n+2)]=
当n>5时,Tn-Sn=-(n2+4n)=>0,所以Tn>Sn.
当n为偶数时,Tn=a1-6+2a2+a3-6+2a4+a5-6+2a6+…+an-1-6+2an=(-1+14)+(3+22)+(7+30)+…+[(2n-5)+(4n+6)]=[-1+3+…+(2n-5)]+[14+22+…+(4n+6)]=
当n>5时,Tn-Sn=-(n2+4n)=>0,所以Tn>Sn.
综上可知,当n>5时,Tn>Sn.
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微专题 数列的奇偶项问题
考情分析:高考中的题型分布:客观题以中档题为主,侧重奇偶项通项求解、局部和计算;解答题可能作为第二问,结合函数、不等式综合考查,难度中档。
基础知识必备:
1. 等差、等比数列的通项公式与前 n 项和公式,这是处理奇偶项的核心依据。
2.(1)隔项等差、等比数列型求通项公式常用的方法:用2k-1或2k替代n,求出a2k-1,a2k的通项;
(2)求数列的前n项和常用的方法有:方法一:分别求出S奇,S偶,利用Sn=S奇+S偶,这种思路本质上是分组求和;方法二:把a2k-1+a2k看作一项,求出S2k,再利用S2k-1=S2k-a2k求出S2k-1,这种思路本质上是并项求和。
典型例题
类型一 an= 型
【核心归纳】
识别特征:题目明确给出n为奇数/偶数时的不同递推关系或通项公式
核心方法:
1.分类求解法:按n的奇偶性分别求通项与前n项和 2.统一表达式法(判断)
操作要点:求和时需区分n为奇数/偶数时的项数分布
例1.(多选)大衍数列是中国古代数学中的数列,该数列在现代通信编码领域中得到应用.已知大衍数列满足,,则正确的有( )
A. B. C. D.数列的前20项和为110
训练1: (2021·新高考Ⅰ卷改编)已知数列{an}满足a1=1,an+1=
(1)记bn=a2n,写出b1,b2,证明数列{bn}是等差数列,并求数列{bn}的通项公式; (2)求{an}的前20项和.
类型二 an+1+an=f(n)或an+1·an=f(n)型
【核心归纳】
识别特征:递推式为或,相邻奇偶项存在明确关联
核心方法:
1.递推相减法(和型):当为常数或等差数列时,用替换n得新递推式,两式相减消去偶/奇数项
2.递推相除法(积型):当为等比数列时,两式相除消去偶/奇数项,转化为隔项递推问题
操作要点:注意递推式的适用范围(n≥1或n≥2),避免首项遗漏
例2(2025·江苏苏州·三模)已知数列的前项和为,,,则 .
训练2 (2025·唐山调研)在数列{an}中,已知a1=1,an·an+1=,记Sn为{an}的前n项和
(1)求数列{an}的通项公式; (2)求Sn.
类型三 通项公式中含有(-1)n型
【核心归纳】
识别特征:通项含或,符号周期为2
核心方法:
1.相邻两项配对法:n为偶数时,将相邻两项合并为一组,每组结果为常数或有规律的表达式
2.分奇偶讨论法:n为奇数时,先求前n-1项和(偶数项),再加第n项
操作要点:注意区分n为奇数/偶数时的项数与分组方式,避免项数计算错误
例3 (2025·广州质检)已知数列{an}的首项为a1=,且满足an+1+4an+1an-an=0.
(1)证明:数列为等差数列;(2)求数列的前n项和为Sn; (3)求数列{(-1)nSn}的前n项和.
训练3 (2025·西安调研)已知数列{an}的前n项和Sn=,n∈N*.
(1)求数列{an}的通项公式; (2)设bn=+(-1)nan,求数列{bn}的前n项和Tn.
规律方法 通项中含有(-1)n的常见类型
(1)等差数列的通项公式乘以(-1)n,可用并项求和法求数列前n项的和,
如an=(-1)n(2n-1),前20项的和 a1+a2+…+a20=(-1+3)+(-5+7)+…+(-37+39).
(2)等比数列的通项乘以(-1)n,若求其前n项和的最值可写成分段形式,
如等比数列{an}的通项公式为an=(-1)n-1·,则其前n项和Sn=1-,求Tn=Sn-的取值范围时,n分奇偶讨论,求Tn的最值.
(3)裂项相消法求和如an=(-1)n=(-1)n,求和时通过(-1)n实现正负交替.
当堂检测
1.(24-25高三上·辽宁·期末)已知数列满足且,,记的前项和为,则( )
A. B. C. D.
2.(2025·吉林·二模)已知等差数列的首项为1,且成等比数列,则数列的前项和为( )
A. B. C.505 D.1013
3.(2025·福建三明·三模)若数列满足,,则( )
A.155 B.156 C.203 D.204
4.(2024·全国·模拟预测)在等比数列中,,若,且的前项和为,则满足的最小正整数的值为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
课后作业:
1.(25-26高三上·福建厦门·期中)已知数列满足,数列满足,其中,则数列的前2025项和为( )
A.2025 B.2023 C. D.0
2.(2025·成都诊断)已知数列{an}满足an+1+an=4n-3(n∈N*).
(1)若数列{an}是等差数列,求a1的值;(2)当a1=2时,求数列{an}的前n项和Sn.
3.(2023新高考Ⅱ,18)已知{an}为等差数列,bn=记Sn,Tn分别为数列{an},{bn}的前n项和,S4=32,T3=16.
(1)求{an}的通项公式; (2)证明:当n>5时,Tn>Sn.
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