内容正文:
素能培优(八) 数列中的奇数项、偶数项问题
高考总复习
2027
求解数列中的奇、偶项问题,可以把一个数列分成两个新数列进行单独研究,利用新数列的特征(等差、等比数列或其他特征)求解原数列.
数列中奇、偶项问题的常见题型有:
(1)通项中含有(-1)n的类型;
(2)数列中连续两项和或积的问题(an+an+1=f(n)或an·an+1=f(n));
(3)含有{a2n},{a2n-1}的类型;
(4)已知条件明确的奇、偶项问题.
题型一 通项中含有(-1)n的数列问题
例1 (1)(2026·福建宁德模拟)已知数列{an}满足a1=2,a2=4,an+2-an=(-1)n+3,则数列{an}的前20项和为 .
330
解析 由题意,当n为奇数时,an+2-an=(-1)+3=2,又a1=2,所以数列{a2n-1}是公差为2,首项为2的等差数列,所以a2n-1=2+2(n-1)=2n.当n为偶数时,an+2-an =1+3=4,又a2=4,所以数列{a2n}是公差为4,首项为4的等差数列,所以a2n=4+4(n-1)=4n,所以S20=a1+a2+…+a20=(a1+a3+…+a19)+(a2+a4+…+a20)
=(2+4+…+20)+(4+8+…+40)=330.
题型一
题型二
题型三
(2)(2026·四川成都开学考试)数列{an}满足an+1=(-1)nan+n(n∈N*),则{an}的前100项和为 .
2 500
解析 因为an+1=(-1)nan+n,即an+1+(-1)n+1an=n.
当n=1时,a2+a1=1,当n=3时,a4+a3=3,当n=5时,a6+a5=5,当n=7时, a8+a7=7,…,当n=99时,a100+a99=99,
所以a1+a2+…+a100=1+3+5+…+99==2 500.
题型一
题型二
题型三
规律方法 当数列的通项公式或递推公式中含有(-1)n时,一种方法是对n分奇数和偶数两种情况分别讨论,得到数列的奇数项与偶数项的规律,然后写出通项公式,再解决其他问题;当涉及求和问题时,另一种方法是根据求和的式子,对通项公式或递推公式中的n进行赋值,通过并项转化的方法解决求和问题.
题型一
题型二
题型三
[对点训练1](多选题)(2025·辽宁锦州模拟)在数列{an}中,a1=1,an+2+(-1)nan =2,前n项的和为Sn,则( )
A.a2a4的最大值为1
B.数列{a2n-1}是等差数列
C.数列{a2n}是等差数列
D.S25=181
ABD
题型一
题型二
题型三
解析 对于A,当n=2时,有a4+a2=2,若a4>0,a2>0时,由基本不等式可得2=a4+a2≥2(当且仅当a4=a2=1时取等号),所以a2a4≤1;若a2,a4中有一个为0或负值时,a2a4≤0;若a4<0,a2<0时,a4+a2=2不可能成立,故a2a4的最大值为1,故A正确.对于B,当n为奇数时,有an+2-an=2,所以数列{a2n-1}是等差数列,故B正确.对于C,当n为偶数时,有an+2+an=2,只有an+2=an=1时,数列{a2n}是等差数列,否则数列{a2n}不是等差数列,故C错误.对于D, S25=(a1+a3+…+a25)+(a2+a4+…+a24)=13×1++6×2=181,故D正确.故选ABD.
题型一
题型二
题型三
题型二 已知数列中连续两项的和(积) an+an+1=f(n)(或anan+1=f(n))
例2 (2025·河南许昌模拟)已知数列{an}满足an+an+1=3n+1(n∈N*),前n项和为Sn.
(1)若a1=2,求{an}的通项公式;
(2)求S100;
(3)当a1取何值时{an}为等差数列?求此时{an}的通项公式.
题型一
题型二
题型三
解 (1)因为an+an+1=3n+1,
所以an+1+an+2=3n+4,
两式相减得an+2-an=3.
所以数列{an}的奇数项和偶数项均构成公差为3的等差数列.
又a1=2,a1+a2=4,所以a2=2.
因此当n为奇数时,an=2+(-1)×3=,
当n为偶数时,an=2+(-1)×3=.
故数列{an}的通项公式为an=
题型一
题型二
题型三
(2)令bn=an+an+1=3n+1,则{bn}是首项为4,公差为3的等差数列,
所以S100=(a1+a2)+(a3+a4)+(a5+a6)+…+(a99+a100)=b1+b3+b5+…+b99
=50×4+×6=7 550.
题型一
题型二
题型三
(3)由(1)知,数列{an}的奇数项是首项为a1,公差为3的等差数列,所以a3=a1+3;
偶数项是首项为a2=4-a1,公差为3的等差数列.
如果{an}为等差数列,则有a1+a3=2a2,即a1+(a1+3)=2(4-a1),解得a1=,
经检验,当a1=时,{an}为等差数列.
此时{an}的公差为d=,
所以an=+(n-1)×n-.
题型一
题型二
题型三
规律方法 当已知数列中连续两项的和(积)an+an+1=f(n)(或anan+1=f(n))时,可通过赋值,令n取n+1,再写出一个式子,然后将两式相减(相除),得到an与an+2的关系式,从而确定数列奇数项与偶数项的规律,即可得到数列的通项公式,解决相关问题.
题型一
题型二
题型三
[对点训练2](2026·河北石家庄模拟)已知正项数列{an}满足anan+1=((n∈N*).
(1)若a1=,求{an}的通项公式;
(2)若{an}为等比数列,求{an}的通项公式.
题型一
题型二
题型三
解 (1)因为anan+1=(,所以an+1an+2=(,
两式相除得,
所以{an}的奇数项和偶数项均构成公比为的等比数列.
又a1=,a1a2=,所以a2=.
因此当n为奇数时,an=×(×(,
当n为偶数时,an=×(=(.
故{an}的通项公式为an=
题型一
题型二
题型三
(2)由(1)知,数列{an}的奇数项是首项为a1,公比为的等比数列,所以a3=a1,
又a1a2=(,所以a2=,即偶数项是首项为a2=,公比为的等比数列.
如果{an}为等比数列,则有a1a3=,
即a1×a1=()2,解得a1=(a1=-舍去),
经检验,当a1=时,{an}为等比数列.
此时{an}的公比为q=,
所以an=×()n-1=(.
题型一
题型二
题型三
题型三 奇、偶项通项公式不同的数列求和
例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.
题型一
题型二
题型三
(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.
题型一
题型二
题型三
(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.
题型一
题型二
题型三
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.
题型一
题型二
题型三
规律方法 对于奇、偶项通项公式不同的数列{an},求其前n项和Sn时,我们可以分别求出奇数项的和与偶数项的和,也可以先求出S2k,再利用S2k-1= S2k-a2k,求S2k-1.
题型一
题型二
题型三
[对点训练3]已知数列{an}满足a1+a3=2a2,an+1=数列{cn}满足cn=a2n-1.
(1)求数列{cn}和{an}的通项公式;
(2)求数列{an}的前n项和Sn.
题型一
题型二
题型三
解 (1)由an+1=得a2=3a1,a3=a2+2=3a1+2.
a1+a3=2a2,即a1+3a1+2=6a1,解得a1=1.由cn=a2n-1,得c1=a1=1,cn+1=a2n+1.
又a2k=3a2k-1,a2k+1=a2k+2,k∈N*,故a2k+1=3a2k-1+2,
所以ck+1=3ck+2,即cn+1=3cn+2,
所以cn+1+1=3(cn+1).
又c1+1=2,所以数列{cn+1}是以2为首项,3为公比的等比数列,所以cn+1=2·3n-1,所以cn=2·3n-1-1.
又a2n-1=2·3n-1-1,故a2n=3a2n-1=2·3n-3,
所以an=
题型一
题型二
题型三
(2)当n为偶数时,Sn=(a1+a3+…+an-1)+(a2+a4+…+an)=4(a1+a3+…+an-1)
=4(c1+c2+…+)=4×[]=4·-2n-4;
当n为奇数时,Sn=Sn+1-an+1=4·-2(n+1)-4-(2·-3)=2·-2n-3.
综上所述,Sn=
题型一
题型二
题型三
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