内容正文:
第6章 数列
第31讲 数列的概念
2027届高考一轮复习
数学
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【课标要求】
1.了解数列的概念和几种简单的表示方法(列表、图象、通项公式).
2.了解数列是自变量为正整数的一类函数.
3.会利用已知数列的通项公式或递推关系式求数列的某项.
4.会用数列的递推关系求其通项公式.
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【知识要点】
1.数列的有关概念
概念 含义
数列 按照确定顺序排列的一列数
数列的项 数列中的每一个数
数列的通项 数列{an}的第n项an
通项公式 如果数列{an}的第n项与序号n之间的对应关系可以用一个式子来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式
前n项和 数列{an}中,Sn=a1+a2+…+an叫做数列的前n项和
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2.数列的表示方法
列表法 列表格表示与 的对应关系
图象法 把点 画在平面直角坐标系中
公式法 通项公式 把数列的通项使用公式表示的方法
递推公式 使用初始值和或, 和
等表示数列的方法
3.<m></m>与<m></m>的关系
若数列<m></m>的前<m></m>项和为<m></m>,
则<m></m>
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4.数列的分类
单调性 递增数列 ,
递减数列 ,
常数列 ,
摆动数列 从第2项起,有些项大于它的前一项,有些项小于它
的前一项的数列
周期性 周期数列 存在正整数常数,使得,
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【基础检测】
概念辨析
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)相同的一组数按不同顺序排列时都表示同一个数列.( )
(2)数列的项与项数是同一个概念.( )
(3)若数列用图象表示,则从图象上看是一群孤立的点.( )
(4)任何一个数列不是递增数列,就是递减数列.( )
(5)如果数列{an}的前n项和为Sn,则∀n∈N*,都有an+1=Sn+1-Sn.( )
×
×
√
×
√
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教材改编
2.[选择性必修2p9T3(4)]数列,…的一个通项公式为( )
A.an=
B.an=
C.an=
D.an=
B
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3.[选择性必修2p6例5]在数列{an}中,a1=1,an=1+(n≥2),则a5= .
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4.[选择性必修2p8T3]已知数列{an}满足a1=2,an=2-(n≥2),则a3= ,猜想an= .
[解析] 由题意知a2=2-=,a3=2-=,a4=2-=,a5=2-=,猜想an=.
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5.[选择性必修2p24T4]已知数列{an}的前n项和Sn=n2+n+3.则这个数列的通项公
式为 .
an=
[解析] 当n=1时,a1=S1=++3=,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2+n+3-(n-1)2-(n-1)-3=n+,
因为a1=≠+=,所以an=
考点1 由与 的关系求通项
例1 (1)(2025·山西朔州·模拟预测)已知数列{an}的前n项和Sn满足Sn=2n+1+1.
则{an}的通项公式为 .
an=
[解析] 在数列{an}中,Sn=2n+1+1,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n+1-2n=2n,而a1=S1=5,不满足上式,所以数列{an}的通项公式为an=
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(2)数列{an}的前n项和为Sn,若a1=1,an+1=3Sn(n∈N*),则an= .
[解析] 由an+1=3Sn得Sn+1-Sn=3Sn,
∴Sn+1=4Sn,又S1=a1=1≠0,
∴{Sn}是首项为1,公比为4的等比数列,
∴Sn=4n-1.
∴当n≥2时,an=3Sn-1=3×4n-2,
又n=1时,不满足上式,∴an=
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[小结](1)Sn与an的关系问题的求解思路
根据所求结果的不同要求,将问题向不同的两个方向转化.
①利用Sn-Sn-1=an(n≥2)转化为只含an,an-1的关系式,再求解.
②利用an=Sn-Sn-1(n≥2)转化为只含Sn,Sn-1的关系式,再求解.
(2)应用公式an=求数列通项公式时,应注意验证a1是否符合一般规律.
1.已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2n2+n+1,则an= .
[解析] 当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n2+n+1-[2(n-1)2+(n-1)+1]=4n-1,
当n=1时,a1=S1=4不满足上式,
则an=
巩固训练
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2.(2025·四川·三模)已知数列{an}满足2a1+22a2+23a3+…+2nan=n·2n,则{an}的
通项公式为 .
an=
[解析] 当n=1时,有2a1=1×21,所以a1=1,
当n≥2时,由2a1+22a2+23a3+…+2nan=n·2n,2a1+22a2+23a3+…+2n-1an-1=(n-1)·2n-1,
两式相减得2nan=n·2n-(n-1)·2n-1
=(n+1)2n-1,即an=,a1=1也满足,
所以{an}的通项公式为an=.
3.已知正项数列{an}的前n项和为Sn,且满足Sn=,则an= .
-
[解析] 正项数列{an}的前n项和为Sn,且满足Sn=,当n=1时,a1=>0,解得:S1=a1=1,
当n≥2时,Sn=,整理可得:-=1,
所以数列{}是首项为1,公差为1的等差数列,则=n,则Sn=,
所以当n≥2时,an=Sn-Sn-1=-,
又a1=1=-,所以an=-.
考点2 数列的性质及其应用
角度1.周期性
例2 已知数列{an}满足a1=2,an+1=则a2025=( )
A.-1 B.1 C.2 D.4
C
[解析] 由题设a2=3-a1=1,a3=3+a2=4,a4=3-a3=-1,a5=3+a4=2,…,
所以数列{an}的周期为4,所以a2025=a4×506+1=a1=2.故选C.
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[小结]解决数列周期性问题,根据给出的关系式求出数列的前若干项,通过观察归纳出数列的周期,进而求出有关项的值或前n项和.
角度2.单调性
例3 (2025·云南昭通·模拟预测)已知数列{an}的通项公式为an=若a7是{an}中唯一的最小项,则实数a的取值范围是( )
A.(14,16) B.(15,16)
C.[15,16) D.(14,16]
B
[解析] 当n≤5时,an=,令an+1-an<0,
得-=<0,解得:n≤2或n≥4,因此可知:a1>a2>a3,a4>a5;
又当n=1,2,3时,an<0,当n=4,5时,an>0,
所以{an}在n=3时,取最小值a3=-7.
当n≥6时,an=n2-(a-1)n,则其对应二次函数图象对称轴为直线n=,
因为a7是{an}中唯一的最小项,所以<<,且a7=8-a<-7,
解得14<a<16,且a>15,即15<a<16.故选B.
[小结]解决数列单调性问题的常用方法
(1)作差比较法,根据an+1-an的符号判断数列{an}是递增数列、递减数列还是常数列.
(2)作商比较法,根据(an>0或an<0)与1的大小关系进行判断.
(3)结合相应函数的图象直观判断.
角度3.最值
例4 数列{an}中,a1=3,an+1=an+2n+2,若∀n∈N*,都有-8n≥0恒成立,则实数λ的最小值为( )
A. B.15×
C.17× D.19×
C
[解析] 因为an+1=an+2n+2=an+2(n+1),所以=+2,
所以数列是首项为3,公差为2的等差数列,所以=3+2(n-1)=2n+1,
又因为∀n∈N*,-8n≥0恒成立,
所以∀n∈N*,λ≥×=×(2n+1)恒成立,
令bn=×(2n+1),则bn+1=×(2n+3),
所以bn+1-bn=×(2n+3)-×(2n+1)=×,
所以当n≤7(n∈N*)时,bn+1-bn>0,bn+1>bn;
当n≥8(n∈N*)时,bn+1-bn<0,bn+1<bn;
所以在数列{bn}中,第8项最大,且b8=×17,所以λ≥×17,
故λ的最小值为×17.
[小结]求数列的最大项或最小项的常用方法
(1)函数法,利用函数的单调性求最值.
(2)若通项公式符合二次函数,则利用(n≥2)确定最大项,利用(n≥2)确定最小项.
4.(2025·陕西榆林·二模)已知数列{an}满足an+1=1+anan+1,a1=2,则此数列前100项的和为( )
A. B. C.50 D.
D
[解析] 由an+1=1+anan+1,得an+1=,所以an+2===1-,an+3===an,故数列{an}是以3为周期的周期数列,又a2==-1,a3==,且100=3×33+1,则此数列前100项的和S100=(a1+a2+a3)×33+a1=×33+2=.故选D.
巩固训练
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5.(24-25高三上·上海宝山·开学考试)已知数列{an},an=n2-tn+2,若{an}在[2,+∞)上是递增数列,则实数t的取值范围是 .
(-∞, 5)
[解析] 因为数列{an}在[2,+∞)上是递增数列,
所以an+1>an,n≥2,且n∈N*,
即(n+1)2-t(n+1)+2>n2-tn+2,
所以t<2n+1,即t<(2n+1)min,
又(2n+1)min=2×2+1=5,所以t<5.
6.(2025·四川雅安·模拟预测)已知数列{an}满足an+2=3an+1-2an,a1=λ,a2=2,{an}单调递增,则λ的取值范围为 .
(-∞,2)
[解析] 因为an+2=3an+1-2an,所以an+2-an+1=2(an+1-an),
又因为{an}单调递增,所以an+1-an>0,
所以数列是以a2-a1=2-λ为首项,2为公比的等比数列,
所以an+1-an=(2-λ)·2n-1,所以(2-λ)·2n-1>0
即2-λ>0⇒λ<2,则λ的取值范围为(-∞,2).
7.已知数列{an}的通项公式为an=n,则数列{an}中的最大项的值为( )
A. B. C. D.
A
[解析] an+1-an=(n+1)·-n·=·,
当n<2时,an+1-an>0,即an+1>an;
当n=2时,an+1-an=0,即an+1=an;
当n>2时,an+1-an<0,即an+1<an.
所以a1<a2=a3,a3>a4>a5>…>an ,
所以数列{an}中的最大项为a2 或a3 ,且a2=a3=2×=.故选A.
8.(2025·重庆·二模)记正项数列{an}的前n项和为Sn,若Sn=,n∈N*,则+的最小值为 .
[解析] 当n=1时,a1=S1=,则a1=1或a1=0(舍去),
当n≥2时,由Sn=,得Sn-1=,
两式相减得2an=+an--an-1,
得(an+an-1)(an-an-1-1)=0,
因为an>0,所以an-an-1=1,
所以数列{an}是等差数列,则an=n,Sn=,
令f(x)=x2+,x>0,
则f'(x)=2x-=,
当x∈(0,4)时,f'(x)<0,当x∈(4,+∞)时,
f'(x)>0,所以f(x)在(0,4)上单调递减,在(4,+∞)上单调递增,
由Sn=随n的增大而增大,S2==3,S3==6,
则+=9+=,+=36+=,
所以+的最小值为.
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走进高考
1.(2025·天津)设Sn为数列{an}的前n项和,已知Sn=-n2+8n,则数列{|an|}的前12项和为( )
A.112 B.48 C.80 D.64
C
[解析] 因为Sn=-n2+8n,所以当n=1时,a1=S1=-12+8×1=7,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(-n2+8n)-[-(n-1)2+8(n-1)]=-2n+9,
经检验,a1=7满足上式,所以an=-2n+9(n∈N*),
令an=-2n+9≥0⇒n≤4,an=-2n+9≤0⇒n≥5,
设数列{|an|}的前n项和为Tn,则数列{|an|}的前4项和为T4=S4=-42+8×4=16,
数列{|an|}的前12项和为T12=|a1|+|a2|+…+|a12|=a1+a2+a3+a4-a5-a6-…-a12
=2S4-S12=2×16-(-122+8×12)=80.故选C.
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