摘要:
**基本信息**
以9大考点系统构建数列求和方法体系,从基础公式到综合应用层层递进,通过典例与跟踪训练培养数学思维与创新意识。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|公式法求和|1典例+6训练|等差等比求和公式应用|基础公式推导与直接应用|
|分组转化求和|1典例+5训练|通项拆分与分段求和|等差等比组合的分解转化|
|裂项相消求和|1典例+6训练|通项拆项抵消技巧|分式型数列的裂项模型构建|
|错位相减求和|1典例+7训练|等差×等比错位相减步骤|含参数等比数列求和运算|
|倒序相加求和|1典例+7训练|首尾配对求和原理|函数性质与数列求和结合|
|奇偶并项求和|1典例+6训练|(-1)^n型相邻项合并|分类讨论与并项化简|
|求和与不等式证明|1典例+5训练|放缩法转化可求和数列|数列放缩与不等式逻辑推理|
|求和恒成立/有解|1典例+8训练|最值分析与参数范围确定|数列单调性与不等式应用|
|绝对值求和|1典例+8训练|正负项分界点讨论|等差数列绝对值分段求和|
内容正文:
考点培优练03 数列求和与数列综合培优归类9大考点
考点预览
目录
考点01 公式法求和 1
考点02 分组转化求和 4
考点03 裂项相消求和 6
考点04 错位相减求和 8
考点05 倒序相加法求和 11
考点06 形如an=(-1)nf(n) 的奇偶并项求和 13
考点07 数列求和与不等式证明 15
考点08 数列求和中的恒成立或者有解问题 17
考点09 数列绝对值求和 20
考点通关
考点01 公式法求和
(1)等差数列的前n项和公式
Sn==na1+d.
(2)等比数列的前n项和公式
①当q=1时,Sn=na1;
②当q≠1时,Sn==.
【典例1】(25-26高三下·四川广安·期末)已知数列满足,,.
(1)求证:是等比数列;
(2)求数列的通项公式;
(3)求数列的前n项和.
【跟踪训练】1.(2026·山西晋中·模拟预测)已知数列是等差数列,是正项等比数列,且,,,对任意的,都有.
(1)求数列和的通项公式;
(2)记数列的前项和为,求满足的最大正整数.
2.(2026·山东泰安·三模)已知数列的前n项和为,.
(1)求数列的通项公式;
(2)数列满足求数列的前2n项和.
3.(2026·浙江·三模)已知数列满足,.
(1)证明:数列是等差数列;
(2)若数列满足,求数列的前n项和.
4.(25-26高三上·宁夏固原·开学考试)已知等比数列的前项和为,且.
(1)求的通项公式;
(2)求数列的前项和.
5.(2026高三·全国·专题练习)是无穷等比数列的前项和,且公比,已知1是和的等差中项,6是与的等比中项.求:
(1)和;
(2)数列的通项公式;
(3)数列的前项和.
6.(25-26高三下·黑龙江哈尔滨·阶段检测)已知数列满足,且,.
(1)证明数列是等比数列,并求数列的通项公式;
(2)求数列的前项和.
考点02 分组转化求和
1.适用条件:数列的通项可拆分成若干个等差、等比或常见求和公式形式的子项之和(或之差),即 ,其中 、 分别为可求和的数列。
2.常见分组类型:
等差 等比:,分别用等差、等比求和公式;
等比 常数:,分别求和后合并;
多段组合:,各项分别求和后相加。
3.分组求和与通项拆分的灵活运用:有些通项需先对原式进行变形(如展开、拆分分式)才能分组,如 ,直接分组为等差数列与等比数列之和。
【典例2】(2026·江苏南京·三模)已知数列中,其前项和记为,且.
(1)数列满足对于恒成立,则称数列是等差数列.证明:数列是等差数列;
(2)若,记,求的前20项的和.
【跟踪训练】1.(2026·全国二卷·高考真题)(多选)设等比数列的公比, ,,记其前项和为,则( )
A. B.
C. D.
2.(2026·安徽六安·模拟预测)(多选)已知数列满足,记数列的前n项和为,则下列说法正确的有( )
A. B.
C. D.
3.(25-26高三上·宁夏固原·开学考试)已知等比数列的前项和为,且.
(1)求的通项公式;
(2)求数列的前项和.
4.(2026·山东烟台·模拟预测)在数列中,,.
(1)证明:为等比数列;
(2)设,求数列的前项和.
5.(2026·云南·模拟预测)已知正项数列的前n项和为,且满足.
(1)求的通项公式;
(2)记,求数列的前n项和.
考点03 裂项相消求和
1.核心思想:将数列的通项拆分成两项之差(或两项之和的差),即 (或 ),在求和过程中相邻项相互抵消,简化计算。
2.常见裂项模型:
①;②;③;④(分母有理化);
;⑥(需结合具体形式调整系数)。
3.裂项系数调整:若通项形如 ,先提出 ,再裂项。
【典例3】(2026·江苏徐州·模拟预测)设是等比数列的前项和,已知,.
(1)求和;
(2)设,求数列的前项和.
【跟踪训练】1.(2025高三上·全国·竞赛)问下面和式的值是多少?( )
A. B. C. D. E.1
2.(2026·湖南长沙·三模)符号表示不超过实数的最大整数,如,. 已知数列满足,,. 若,为数列的前项和,则( )
A. B. C. D.
3.(2026·陕西·三模)已知数列的前项和为,,且数列是公差为的等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)若,求数列的前项和.
4.(25-26高二上·江苏泰州·阶段检测)已知等差数列的前项和为,且.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,求数列的前项和;
(3)设,求数列的前100项和.
5.(25-26高三上·广东佛山·阶段检测)已知数列的前项和为,且,,
(1)求证:数列是等比数列;
(2)设,求数列的前项和.
6.(2026高三下·广西·竞赛)已知数列的前项之和为,且点位于直线上.
(1)求数列的通项公式;
(2)设是数列的前项之和,求正整数,使得对任意均有;
(3)设是数列的前项之和,若对任意均有成立,求的最小值.
考点04 错位相减求和
1.适用条件:数列通项为等差数列 等比数列的形式,即 (或 )。
2.标准形式:,其中 ()。
3.运算技巧:
①对齐时,将 和 中 的同次幂项写在竖直方向上,便于观察相消;
②相减后等比数列的项数为 或 ,需仔细判断;
③最终结果应化简为 或类似形式,可通过特殊值(如 )验证。
4.常见易错点:
公比 的判断:若通项为 ,公比为 ;若为 ,公比仍为 (可提出 化为标准形式);
【典例4】(2026·天津红桥·三模)已知数列是正项等比数列,是等差数列,且.
(1)求数列和的通项公式;
(2)设数列的前项和为,求证:;
(3)表示不超过的最大整数,;求.
【跟踪训练】1.(2026高三·全国·专题练习)设是等差数列,是各项都为正数的等比数列,且,,.
(1)求,的通项公式;
(2)求数列的前项和.
2.(2026·天津·高考真题)已知等差数列与等比数列满足:,,,.
(1)求数列,的通项公式;
(2)记,,或,记为中的元素个数.
(i)求;
(ii)求.
3.(2026·山东烟台·模拟预测)在数列中,,.
(1)证明:为等比数列;
(2)设,求数列的前项和.
4.(2026·四川成都·三模)已知等比数列的前项和为,且满足.
(1)求数列的通项公式;
(2)求数列的前项和.
5.(2026·山东济南·模拟预测)已知数列的前项和为,,且.
(1)证明:数列为等差数列;
(2)设;
(ⅰ)求数列的前项和;
(ⅱ)当时,设集合,集合中所有元素的和记为,求数列的通项公式.
6.(25-26高三下·广西南宁·阶段检测)已知数列满足,.
(1)求数列的通项公式;
(2)求数列的前n项和.
7.(2026·安徽芜湖·模拟预测)已知数列满足:
(1)求;
(2)猜想数列的通项公式并给出证明;
(3)设,求数列的前项和.
考点05 倒序相加法求和
等差数列的求和公式,其过程正是利用倒序相加的原理.这类题之所以能够利用倒序相加来求和,是因为其自身具备明显的特征,那就是首项与末项相加为定值.一般题中出现(为常数),(为常数)时,可以采用倒序相加的方法进行求和.
形如的数列求和为,
其中,,
【典例5】(25-26高三上·河南·开学考试)已知函数.
(1)若为奇函数,求a;
(2)求.
【跟踪训练】1.(2026·河南·模拟预测)若函数,则( )
A.6322 B. C.6321 D.
2.(2026·广西桂林·一模)已知函数,则( )
A.2026 B.2025 C.1013 D.
3.(2026·山西临汾·一模)已知,数列满足:,则为( )
A.2025 B.2026 C.4050 D.4052
4.(25-26高三·全国·二轮复习)若,则( )
A. B. C. D.
5.(2026·湖南长沙·模拟预测)已知数列的前n项和,函数对任意的都有,数列满足
(1)求数列,的通项公式;
(2)若数列满足,求数列的前项和.
6.(2026·陕西榆林·模拟预测)已知是数列的前项和,,数列是公差为的等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)若,求数列的前项和.
7.(专项练—函数2)已知函数.
(1)求;
(2)若,,,求;
(3)令,记为数列的前项和,若对一切都成立,试求的取值范围.
考点06 形如an=(-1)nf(n) 的奇偶并项求和
1.适用条件:数列的通项含有 或 因子,或需要按项的奇偶性分别讨论求和。
2.并项求和的基本思路:将相邻两项合并为一项(即 ),构成一个新的数列 ,对新数列求和,最后根据项数 的奇偶性确定是否需要加上剩余项。
3.常见并项模型:
通项为 :相邻两项并项为 ;
通项为 :利用平方差公式并项,化简后累加;
通项为 :并项后转化为 的和。
【典例6】(2026·湖北荆州·模拟预测)已知数列的前n项和为,且,.
(1)求数列的通项公式;
(2)已知,求数列的前项和.
【跟踪训练】1.(26-27高三·全国·一轮复习)(多选)已知数列满足,则( )
A.
B.的前n项和为
C.的前100项和为50
D.的前30项和为357
2.(25-26高三上·山东泰安·模拟)(多选)已知数列满足,设数列的前项和为,则下列结论正确的是( )
A.数列为等差数列 B.
C.数列的前10项和为30 D.数列的前项和为
3.(25-26高三上·江苏南京·期末)(多选)已知数列满足,则下列说法正确的有( )
A.数列的前9项和为295 B.数列为等比数列
C.数列的前12项和为288 D.数列的前项和为
4.(25-26高三上·山东·阶段检测)(多选)已知数列满足,则( )
A.
B.的前项和为
C.的前100项和为
D.的前20项和为284
5.(25-26高三下·黑龙江哈尔滨·期中)已知数列的前n项和为,且对任意正整数n,成立.
(1)求证:数列是等比数列,并求的通项公式;
(2)若,,求数列的前n项和.
6.(2026·福建福州·模拟预测)已知函数,其中.
(1)记,若为的极值点,求证:为偶数.
(2)求
考点07 数列求和与不等式证明
放缩法证明:当通项无法直接求和时,先将通项适当放大或缩小,转化为可求和的数列,再证明放大(缩小)后的和满足目标不等式。
3.常见放缩技巧:
(),用于放缩平方倒数型数列;
,用于下界放缩;
,用于根式型数列放缩;
(),用于指数型数列放缩;
,用于阶乘型放缩。
【典例7】(2026高三·全国·专题练习)已知数列满足,.
(1)求证:数列为等差数列,并求;
(2)设,数列的前n项和为,求证:.
【跟踪训练】1.(2026·河南郑州·模拟预测)在数列中,,,且数列是公差为2的等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)求证:.
2.(25-26高三下·河南·阶段检测)已知数列满足,,且数列是公差为4的等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)求证:.
3.(22-23高三上·广东深圳·阶段检测)记为数列的前项和,已知是公差为2的等差数列.
(1)求的通项公式;
(2)若的前项和为,求证:.
4.(2026·陕西商洛·模拟预测)已知函数,.
(1)当时,试证明函数存在唯一零点,并求出该零点.
(2)当时,设,且数列的前n项和为,求证:
(i);
(ii).
5.(2025·海南省直辖县级单位·模拟预测)已知函数.
(1)证明:当时,恒成立;
(2)求函数的单调区间;
(3)设数列,的前项和为,证明:.
考点08 数列求和中的恒成立或者有解问题
数列求和 恒成立问题:
若 恒成立,先求 的最大值(或上确界),再令最大值 ,解参数范围;
若 恒成立,先求 的最小值(或下确界),再令最小值 ,解参数范围;
求 最值的方法:单调性法(判断 的增减)、配方法( 为二次函数型)、极限法( 有上界或下界)。
数列求和 有解问题:
方程 有解,则 应属于 的值域;
若 单调,则值域为区间,判断 是否在区间内即可。
【典例8】(25-26高三上·黑龙江哈尔滨·期中)已知数列满足,,,的前项和为.
(1)证明:为等比数列,并求数列的通项公式;
(2)若前项和为,且存在,使得对任意,总有成立,求实数的取值范围.
【跟踪训练】1.(2026高三·全国·专题练习)已知数列满足.
(1)求数列的通项公式;
(2)设数列,求证:;
(3)设,数列的前项和为.若对恒成立,求实数的取值范围.
2.(2026·吉林白山·模拟预测)已知数列的前n项和为,满足,为等比数列,首项为1,且公比为2.
(1)若,求数列的前n项和;
(2)若不等式对恒成立,求实数k的取值范围.
3.(2026·陕西·模拟预测)已知函数定义在区间内,时,恒有.
(1)证明:为奇函数;
(2)若数列满足,,.
(i)证明:数列为等比数列,并求出数列的通项公式;
(ii)设,若对恒成立,求的取值范围.
4.(2026·河南郑州·二模)已知是等差数列,其前项和为,是等比数列,已知,,,是和的等比中项.
(1)求和的通项公式;
(2)设数列的前项和①求;
②对于恒成立,求实数的最大值.
5.(25-26高三上·天津滨海新区·阶段检测)已知是等差数列,其前项和为,是等比数列,已知,,,是和的等比中项.
(1)求和的通项公式;
(2)对任意的正整数,设求数列的前项和.
(3)若对于恒成立,求实数的取值范围.
6.(2026高三·全国·专题练习)已知二次函数的图像经过坐标原点,其导函数为,数列的前n项和为,点均在函数的图像上.
(1)求的解析式;
(2)求数列的通项公式;
(3)设,是数列的前n项和,求使得对所有都成立的最小正整数m.
7.(25-26高三下·天津南开·阶段检测)已知数列和中,,,,其中.
(1)证明:数列为等差数列;
(2)求数列的前项和;
(3)证明:存在,使得对任意均成立.
8.(25-26高三上·海南省直辖县级单位·阶段检测)已知函数,数列满足,,
(1)证明:数列为等比数列;
(2)设,求;
(3)对于(2)中的,若存在,使得成立,求实数k的最大值.
考点09 数列绝对值求和
(1)对于首项小于0而公差大于0的等差数列加绝对值后得到的数列求和,设的前项和为 的前项和为,数列的第项小于0而从第项开始大于或等于0,于是有
(2)对于首项大于0而公差小于0的等差数列加绝对值后得到的数列求和,设的前项和为 的前项和为,数列的第项大于0而从第项开始小于或等于0,于是有 。
【典例9】(25-26高三上·云南·阶段检测)已知数列的前项和为,且.
(1)求的通项公式
(2)若,求的前项和.
【跟踪训练】1.(25-26高三下·青海西宁·期末)(多选)已知数列满足,则( )
A. B.
C.的前项和为 D.的前10项和为216
2.(2026高三·全国·专题练习)已知是等比数列的前项和,首项,公比,,,成等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,问从第几项开始数列中的连续20项之和等于102?
3.(25-26高三下·上海浦东新·期末)已知等比数列的公比,,且、、成等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,求数列的前项和.
4.已知各项都为正数的等比数列,.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,求.
5.(2025·湖北·模拟预测)已知等比数列前项和为,且.
(1)求数列的通项公式;
(2)若,求数列的前项和.
6.(2026·海南·模拟预测)已知数列的前项和.
(1)求数列的通项公式;
(2)令,求数列的前项和.
7.(2026·浙江·模拟预测)已知数列的前项和.
(1)求数列的通项公式,并求使的最大正整数;
(2)设,为数列的前项和.
(i)求;
(ii)若对任意正整数,恒成立,求实数的最小值.
8.(2026·四川遂宁·模拟预测)已知是等差数列,是等比数列,且,,.
(1)求和的通项公式;
(2)求数列的前项和.
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考点培优练03 数列求和与数列综合培优归类9大考点
考点预览
目录
考点01 公式法求和 1
考点02 分组转化求和 8
考点03 裂项相消求和 15
考点04 错位相减求和 22
考点05 倒序相加法求和 33
考点06 形如an=(-1)nf(n) 的奇偶并项求和 40
考点07 数列求和与不等式证明 46
考点08 数列求和中的恒成立或者有解问题 53
考点09 数列绝对值求和 67
考点通关
考点01 公式法求和
(1)等差数列的前n项和公式
Sn==na1+d.
(2)等比数列的前n项和公式
①当q=1时,Sn=na1;
②当q≠1时,Sn==.
【典例1】(25-26高三下·四川广安·期末)已知数列满足,,.
(1)求证:是等比数列;
(2)求数列的通项公式;
(3)求数列的前n项和.
【答案】(1)∵,
∴,
,,∴,
∴,
∴,
∴数列是以12为首项,4为公比的等比数列
(2)
(3)
【详解】(1)略
(2)由(1)得,
则,
∴,
又∵,
∴,
∴是以2为首项,为公比的等比数列.
∴ ,
即.
(3),
,
,
,
,
.
【跟踪训练】1.(2026·山西晋中·模拟预测)已知数列是等差数列,是正项等比数列,且,,,对任意的,都有.
(1)求数列和的通项公式;
(2)记数列的前项和为,求满足的最大正整数.
【答案】(1),
(2)8
【分析】(1)先求出,再得出,再利用条件得出数列的首项和公差即可;
(2)利用错位相减法求出,再结合解不等式求出答案.
【详解】(1)因为,
所以,
当时,,两项相除得,
当时,,所以,满足式,
综上所述,,
所以,,
设数列的公差为,
则,解得或,
因为,所以,
所以;
(2)由(1)知,所以单调递增,
因为①,
②,
①-②得,
所以,
因为,,所以,
故满足的最大正整数为8.
2.(2026·山东泰安·三模)已知数列的前n项和为,.
(1)求数列的通项公式;
(2)数列满足求数列的前2n项和.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据的关系及等比数列的定义求解;
(2)数列的奇数项及偶数项分别求和即可得解.
【详解】(1)当时
∴当时,
又
是等比数列,
(2)奇数项共n项,是首项为2,公比为9的等比数列
,
偶数项共n项,是首项为5,公差为6的等差数列,
,
.
3.(2026·浙江·三模)已知数列满足,.
(1)证明:数列是等差数列;
(2)若数列满足,求数列的前n项和.
【答案】(1)证明:由题意:,
所以数列是以为首项,公差为1的等差数列.
(2)
【分析】(1)根据递推关系及等差数列的定义证明即可;
(2)求出等差数列的通项公式可得到,分类讨论求的前n项和即可.
【详解】(1)略
(2)由(1)知:,所以,
所以,
,
记数列的前n项和为,
当时,;
当时,;
综上所述:.
4.(25-26高三上·宁夏固原·开学考试)已知等比数列的前项和为,且.
(1)求的通项公式;
(2)求数列的前项和.
【答案】(1)(或)
(2)设的前项和为,则(或).
【分析】(1)利用与的关系作差推导公比,结合的条件求首项,进而得通项公式.
(2)先求等比数列前项和,再对分组,利用等比数列求和公式计算前项和.
【详解】(1)当时,,由得;
当且时,有,
所以,整理得,即.
当时,联立,解得,
所以数列是以为首项,以为公比的等比数列,
因此其通项公式为.
(2)由(1)得,,则.
设的前项和为,则.
5.(2026高三·全国·专题练习)是无穷等比数列的前项和,且公比,已知1是和的等差中项,6是与的等比中项.求:
(1)和;
(2)数列的通项公式;
(3)数列的前项和.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)根据等差中项与等比中项定义,列方程求解即得;
(2)利用(1)的结论,结合等比数列的求和公式求出,再求的通项公式;
(3)利用分组求和与等比数列的求和公式计算即得.
【详解】(1)依题意得,解得;
(2),则由,可得,
解得,.
;
(3)由(2)得,
则
.
6.(25-26高三下·黑龙江哈尔滨·阶段检测)已知数列满足,且,.
(1)证明数列是等比数列,并求数列的通项公式;
(2)求数列的前项和.
【答案】(1)证明:因为,,
所以,
又,故,
则,所以是首项为,公比为的等比数列,
所以,即.
(2)
【分析】(1)递推公式可变形为,再根据等比数列的定义和通项公式求解即可;
(2)利用等差数列和等比数列的前项和公式,分组求和即可.
【详解】(1)略
(2)由(1)知,的前项和
.
考点02 分组转化求和
1.适用条件:数列的通项可拆分成若干个等差、等比或常见求和公式形式的子项之和(或之差),即 ,其中 、 分别为可求和的数列。
2.常见分组类型:
等差 等比:,分别用等差、等比求和公式;
等比 常数:,分别求和后合并;
多段组合:,各项分别求和后相加。
3.分组求和与通项拆分的灵活运用:有些通项需先对原式进行变形(如展开、拆分分式)才能分组,如 ,直接分组为等差数列与等比数列之和。
【典例2】(2026·江苏南京·三模)已知数列中,其前项和记为,且.
(1)数列满足对于恒成立,则称数列是等差数列.证明:数列是等差数列;
(2)若,记,求的前20项的和.
【答案】(1)当时,,解得,
当时,,,
所以,化简得 ①,
,化简得 ②,
①-②得,化简得,
所以数列是以1为首项的等差数列.
(2)600.
【分析】(1)由与,构造出条件所给出的模型,直接判断等差数列;
(2)由数列所给出的形式判断数列的奇数项和偶数项分别成等差数列,通过分组求和直接求出的前20项的和.
【详解】(1)略
(2)
由(1)可知,数列是以1为首项的等差数列,,公差为2,
所以,
因为,
所以,
所以
.
【跟踪训练】1.(2026·全国二卷·高考真题)(多选)设等比数列的公比, ,,记其前项和为,则( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【分析】设等比数列的公比为,根据条件列出关于的方程,求解可得的值,判断A;利用特值法可判断B;根据等比数列的前n项和公式,求得,,化简可判断C;求出,由的取值情况,结合不等式的性质,判断D.
【详解】由等比数列的公比为,则,即.
因为,所以,即.
因为,所以,所以,即,所以A正确.
因为,则,所以B错误.
,
,所以C正确.
,
当n为奇数时,;
当n为偶数时,因为;所以,
所以,即,所以D正确.
2.(2026·安徽六安·模拟预测)(多选)已知数列满足,记数列的前n项和为,则下列说法正确的有( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【分析】分析数列中项的规律:奇数项构成等差数列,偶数项构成等比数列,通过等差、等比数列的通项公式及分组求和法、等差等比公式求和法可逐一判断.
【详解】因为,
所以当为奇数时,,
即数列的奇数项按先后顺序构成首项为,公差为1的等差数列,
记为数列,则;
当为偶数时,,且,
即数列的偶数项按先后顺序构成首项为,公比为2的等比数列,
记为数列,则.
对于A,因为,,所以是数列的第3项,是数列的第3项,
所以,,所以,故A正确.
对于C,当,时,,,所以;
当,时,,,所以;
综上,,故C正确.
对于B,
,故B错误.
对于D,
,,故D正确.
3.(25-26高三上·宁夏固原·开学考试)已知等比数列的前项和为,且.
(1)求的通项公式;
(2)求数列的前项和.
【答案】(1)(或)
(2)设的前项和为,则(或).
【分析】(1)利用与的关系作差推导公比,结合的条件求首项,进而得通项公式.
(2)先求等比数列前项和,再对分组,利用等比数列求和公式计算前项和.
【详解】(1)当时,,由得;
当且时,有,
所以,整理得,即.
当时,联立,解得,
所以数列是以为首项,以为公比的等比数列,
因此其通项公式为.
(2)由(1)得,,则.
设的前项和为,则.
4.(2026·山东烟台·模拟预测)在数列中,,.
(1)证明:为等比数列;
(2)设,求数列的前项和.
【答案】(1)在数列中,,,则,
所以,即,解得,
,即,解得,,
以此类推可知,对任意的,,所以,即,
所以,所以数列为等比数列,首项为,公比为.
(2)
【分析】(1)将等式变形为,再结合等比数列的定义证明即可;
(2)求出的表达式,利用错位相减法结合分组求和法可求得的表达式.
【详解】(1)略
(2)由(1)可知,所以,
所以,
设数列的前项和为,
则,
①,
②,
①②得
,所以,
故.
5.(2026·云南·模拟预测)已知正项数列的前n项和为,且满足.
(1)求的通项公式;
(2)记,求数列的前n项和.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用,结合等差数列的定义求得.
(2)对进行分类讨论,利用裂项求和法、错位相减求和法求得.
【详解】(1)由,得,当时,,即,
又,所以.当时,,
所以,
即,整理得,
因为,所以,
所以数列是以1为首项,1为公差的等差数列,所以.
(2)由(1)得,
①当n为偶数时,
,
设,则,
令,所以,
两式相减得:,
,
所以,所以;
②当n为奇数时,
,
所以.
考点03 裂项相消求和
1.核心思想:将数列的通项拆分成两项之差(或两项之和的差),即 (或 ),在求和过程中相邻项相互抵消,简化计算。
2.常见裂项模型:
①;②;③;④(分母有理化);
;⑥(需结合具体形式调整系数)。
3.裂项系数调整:若通项形如 ,先提出 ,再裂项。
【典例3】(2026·江苏徐州·模拟预测)设是等比数列的前项和,已知,.
(1)求和;
(2)设,求数列的前项和.
【答案】(1),
(2)
【分析】(1)根据已知条件列出等比数列基本量的方程,求解即得到数列的通项公式和前项和;
(2)化简的表达式,利用裂项相消法求和.
【详解】(1)设的公比为,则,而,得,
已知,所以,
所以,则.
(2),
.
【跟踪训练】1.(2025高三上·全国·竞赛)问下面和式的值是多少?( )
A. B. C. D. E.1
【答案】C
【分析】利用对数运算性质化简分子,再根据裂项相消求和.
【详解】由,
代入原通项得:,
所以
,
代入,可得:
.
2.(2026·湖南长沙·三模)符号表示不超过实数的最大整数,如,. 已知数列满足,,. 若,为数列的前项和,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由已知条件可得数列是首项为,公比为的等比数列,数列为常数列,进而可求出数列的通项公式,从而求出的通项公式,最后再利用裂项相消求和,结合符号的定义,即可求出.
【详解】因为,则,且,
所以数列是首项为,公比为的等比数列,则①,
又由可得,且,
所以数列为常数列,则②,
由①②可得,因为,
,则,
所以,所以,
则,
所以,
化简可得,
因此.
3.(2026·陕西·三模)已知数列的前项和为,,且数列是公差为的等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)若,求数列的前项和.
【答案】(1)
(2)当为偶数时,;当为奇数时,
【分析】(1)由数列是等差数列,求得数列的通项公式,从而求得,再由与的关系求得,即数列的通项公式;
(2)结合(1)的结论,对裂项,并讨论的奇偶,可得数列的前项和.
【详解】(1)由题意知,所以
当时,,
作差得
所以,即;
当时,,,符合上式.
所以数列的通项公式为.
(2)由(1)知,则,
所以,
.
当为偶数时,;
当为奇数时,.
综上,当为偶数时,;当为奇数时,.
4.(25-26高二上·江苏泰州·阶段检测)已知等差数列的前项和为,且.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,求数列的前项和;
(3)设,求数列的前100项和.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)利用等差数列的基本量的计算可求得数列的通项公式;
(2)利用裂项相消法可求得数列的前项和;
(3)利用并项求和法可求得数列的前100项和.
【详解】(1)设等差数列的公差为,由,
得,化简得,解得,
所以数列的通项公式为;
(2)由(1)知,得,
所以
;
(3)因为的最小正周期为,
所以计算一个周期内()的的和,
,,
,
,
所以,
所以
.
5.(25-26高三上·广东佛山·阶段检测)已知数列的前项和为,且,,
(1)求证:数列是等比数列;
(2)设,求数列的前项和.
【答案】(1)证明:因为①,所以,解得,
对任意的,②,
得,即,
则,即,因为,
所以数列是以2为首项,2为公比的等比数列.
(2)
【分析】(1)利用与的关系推得数列递推式,即可证明是等比数列;
(2)先利用对数运算求出,利用裂项相消法求和即可.
【详解】(1)略
(2)由(1)分析可得,即.
因为,
所以.
6.(2026高三下·广西·竞赛)已知数列的前项之和为,且点位于直线上.
(1)求数列的通项公式;
(2)设是数列的前项之和,求正整数,使得对任意均有;
(3)设是数列的前项之和,若对任意均有成立,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
(3).
【分析】(1)利用当时, ,得,然后利用等比数列定义及通项公式求解,注意时是否成立.
(2)先判断数列中,,,,,,且时,,然后有,即可求解.
(3)利用裂项相消法求和得,然后利用指数函数性质及有界性求解恒成立问题.
【详解】(1)因为点位于直线上,所以.
于是,,故.
当时,,故,由此可得,
从而为首项是2,公比是2的等比数列,则,且时也成立.
因此.
(2),
易知,,
,
,
,
事实上,当时,由可知,
当时,数列为一个递减数列,.
因此,当时,.
于是,,即对任意均有.
故.
(3)因为,
所以
.
故单调递增且,所以.
因此,即的最小值为.
考点04 错位相减求和
1.适用条件:数列通项为等差数列 等比数列的形式,即 (或 )。
2.标准形式:,其中 ()。
3.运算技巧:
①对齐时,将 和 中 的同次幂项写在竖直方向上,便于观察相消;
②相减后等比数列的项数为 或 ,需仔细判断;
③最终结果应化简为 或类似形式,可通过特殊值(如 )验证。
4.常见易错点:
公比 的判断:若通项为 ,公比为 ;若为 ,公比仍为 (可提出 化为标准形式);
【典例4】(2026·天津红桥·三模)已知数列是正项等比数列,是等差数列,且.
(1)求数列和的通项公式;
(2)设数列的前项和为,求证:;
(3)表示不超过的最大整数,;求.
【答案】(1),;
(2)证明见解析;
(3).
【分析】(1)利用等差数列和等比数列公式求解通项即可;
(2)利用放缩思想,结合裂项相消法求和即可;
(3)利用分类讨论,求解,然后利用分组求和、错位相减法求和即可.
【详解】(1)设等比数列的公比为,等差数列的公差为,
由,
得,解得或(舍去);
故,;
(2)由(1)知,,,则
所以
则;
(3)因为,
所以,
,
,
所以.
则①,
则②,
由①②得:
,
所以.
【跟踪训练】1.(2026高三·全国·专题练习)设是等差数列,是各项都为正数的等比数列,且,,.
(1)求,的通项公式;
(2)求数列的前项和.
【答案】(1),
(2)
【分析】(1)利用等差数列等比数列公式列出方程组求解.
(2)由(1)求出,再利用错位相减法求和即得.
【详解】(1)设的公差为,的公比为,
则依题意有且
联立解得,,
所以,.
(2)(2),
则有,
.
则
.
2.(2026·天津·高考真题)已知等差数列与等比数列满足:,,,.
(1)求数列,的通项公式;
(2)记,,或,记为中的元素个数.
(i)求;
(ii)求.
【答案】(1)
(2)(i);(ii).
【分析】(1)通过基本量计算即可求得通项公式;
(2)(i)分析和项的特征,结合集合的定义即可得解;(ii)利用分组求和法和错位相减法求和即可.
【详解】(1)设等差数列的公差为,等比数列的公比为,
因为,
所以,即,解得或(公比不能为0,舍去),
所以
(2)(i)由(1)知为偶数,为奇数,所以数列和没有相同项,
根据题意,集合中的元素由数列和中小于等于项组成,
小于的正偶数有个,由得,,
所以数列中小于等于的项有个,中小于等于的项有个,
所以.
(ii)当时,中小于等于的项有个,
又为偶数时,中小于等于的项有个,为奇数时,中小于等于的项有个,
所以,
所以,
从到共有项,
又为奇数时,
所以
,
所以
令①,
则②,
①-②得
,
所以,
所以
3.(2026·山东烟台·模拟预测)在数列中,,.
(1)证明:为等比数列;
(2)设,求数列的前项和.
【答案】(1)在数列中,,,则,
所以,即,解得,
,即,解得,,
以此类推可知,对任意的,,所以,即,
所以,所以数列为等比数列,首项为,公比为.
(2)
【分析】(1)将等式变形为,再结合等比数列的定义证明即可;
(2)求出的表达式,利用错位相减法结合分组求和法可求得的表达式.
【详解】(1)略
(2)由(1)可知,所以,
所以,
设数列的前项和为,
则,
①,
②,
①②得
,所以,
故.
4.(2026·四川成都·三模)已知等比数列的前项和为,且满足.
(1)求数列的通项公式;
(2)求数列的前项和.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据等比数列的定义及的关系求解即可;
(2)利用错位相减法求和即可.
【详解】(1)当时,,
相减可得当,即,.
因为是等比数列,.
当时,,可解得.
数列的通项公式为.
(2)∵
∴,①
①3得,②
由①②得,
即,
化简得.
5.(2026·山东济南·模拟预测)已知数列的前项和为,,且.
(1)证明:数列为等差数列;
(2)设;
(ⅰ)求数列的前项和;
(ⅱ)当时,设集合,集合中所有元素的和记为,求数列的通项公式.
【答案】(1)证明:由,,
则,
所以,故是首项、公差均为1的等差数列;
(2)(i);(ii).
【分析】(1)根据已知递推关系得,结合等差数列的定义即可证;
(2)(i)由(1)得,利用关系求得,根据已知及组合数性质、二项式定理得,若数列的前项和为,再应用错位相减法、等比数列的前n项和公式求;(ii)根据已知得到,再由不等关系有,则,最后应用分组求和求解即可.
【详解】(1)略
(2)(i)由(1)得,
当时,,
显然满足,所以,
所以,
又,,
所以,
所以,
若数列的前项和为,
则,,
所以
,
所以;
(ii)当时,
,
与矛盾,所以,
当时,,
与矛盾,所以,
综上,此时,
所以,可得,即,
所以,则
.
6.(25-26高三下·广西南宁·阶段检测)已知数列满足,.
(1)求数列的通项公式;
(2)求数列的前n项和.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据已知条件可推出是公比为3的等比数列,进而求出的通项公式
(2)利用错位相减法即可求出的前项和.
【详解】(1)已知,即,
所以是以1为首项,公比为3的等比数列,
故,
因此,.
(2),两边同乘3,
可得,
相减得:
,
故.
7.(2026·安徽芜湖·模拟预测)已知数列满足:
(1)求;
(2)猜想数列的通项公式并给出证明;
(3)设,求数列的前项和.
【答案】(1),
(2)通项公式为 ,
由题设,当时,有,
①-②得:,
将替换为,得,
④-③得:,即,
结合,,则,
知数列是首项为,公比为的等比数列,
故通项公式为,得证;
(3)
【分析】(1)将、依次代入列方程求对应项即可;
(2)根据已知等量关系,应用作差法得,即,结合等比数列的定义证明即可;
(3)由题意 ,应用错位相减法求即可.
【详解】(1)已知对任意正整数,有
当时,,
当时, ,代入,得 ,
所以,;
(2)略
(3)已知 ,则 ,
令 ,
用错位相减法:,
,
两式相减得:
所以
所以 ,从而
考点05 倒序相加法求和
等差数列的求和公式,其过程正是利用倒序相加的原理.这类题之所以能够利用倒序相加来求和,是因为其自身具备明显的特征,那就是首项与末项相加为定值.一般题中出现(为常数),(为常数)时,可以采用倒序相加的方法进行求和.
形如的数列求和为,
其中,,
【典例5】(25-26高三上·河南·开学考试)已知函数.
(1)若为奇函数,求a;
(2)求.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用可求的值,再验证此时为奇函数.
(2)先根据函数的奇偶性探索得到,再利用倒序相加法求的值.
【详解】(1)显然的定义域为,又为奇函数,
所以,即,
解得.此时,
因,
即,为上的奇函数,故为所求.
(2)由(1)知.
又,所以,
即.
设,则,
又,
两式左、右两边分别相加,得,
所以.
【跟踪训练】1.(2026·河南·模拟预测)若函数,则( )
A.6322 B. C.6321 D.
【答案】D
【分析】根据题干条件易得首末项自变量之和为常数2,可得,进而利用倒序相加求解即可.
【详解】令,则,
所以,
则,
所以,
令,
则,两式相加得,
所以.
2.(2026·广西桂林·一模)已知函数,则( )
A.2026 B.2025 C.1013 D.
【答案】D
【分析】由已知可得,利用倒序相加求和即得答案.
【详解】因为,
所以
,
即:,
令,
则,
所以,
所以.
3.(2026·山西临汾·一模)已知,数列满足:,则为( )
A.2025 B.2026 C.4050 D.4052
【答案】B
【分析】根据给定函数,得,再利用倒序相加法求和即可.
【详解】由函数,得
,
令,
则,
两式相加得,
所以,解得.
4.(25-26高三·全国·二轮复习)若,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】结合函数解析式得,再利用倒序相加法求和即可.
【详解】由函数,得,
令,
则,
两式相加得,
,解得.
故选:D
5.(2026·湖南长沙·模拟预测)已知数列的前n项和,函数对任意的都有,数列满足
(1)求数列,的通项公式;
(2)若数列满足,求数列的前项和.
【答案】(1),bn
(2)
【分析】(1)需先根据数列前项和公式求的通项公式,再利用函数性质及倒序相加法求的通项公式;
(2)先得出的表达式,再用错位相减法求前项和.
【详解】(1)由题意,当时,,
当时,,
∵当时,也满足上式,
∴,,
对于数列:由,
可得
两式相加,
可得
,.
(2)由(1),可得,
则
两式相减,
可得
∴.
6.(2026·陕西榆林·模拟预测)已知是数列的前项和,,数列是公差为的等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)若,求数列的前项和.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)首先求数列的通项公式,再根据公式,求解数列的递推关系式,通过构造求数列的通项公式;
(2)首先利用倒序相加法求数列的通项公式,再利用错位相减法求和.
【详解】(1)因为,且数列是公差为的等差数列,所以,
所以,
当时,,两式相减,得,
所以,所以,
所以数列是常数列,所以,即.
(2)因为,所以.
又,
两式相加,得.
所以.
所以,
,
两式相减,得
.
所以.
7.(专项练—函数2)已知函数.
(1)求;
(2)若,,,求;
(3)令,记为数列的前项和,若对一切都成立,试求的取值范围.
【答案】(1)1010;
(2);
(3).
【分析】(1)由解析式可得,利用对称性求函数值的和;
(2)首先有,,再应用倒序求和即可得;
(3)由题设,再累加得,进而化为恒成立,即可求.
【详解】(1)根据题意,
所以;
(2)由,,
,
,
相加得
,
故;
(3).
,
,
因为,又因为,当且仅当时,等号成立,
所以,得.
考点06 形如an=(-1)nf(n) 的奇偶并项求和
1.适用条件:数列的通项含有 或 因子,或需要按项的奇偶性分别讨论求和。
2.并项求和的基本思路:将相邻两项合并为一项(即 ),构成一个新的数列 ,对新数列求和,最后根据项数 的奇偶性确定是否需要加上剩余项。
3.常见并项模型:
通项为 :相邻两项并项为 ;
通项为 :利用平方差公式并项,化简后累加;
通项为 :并项后转化为 的和。
【典例6】(2026·湖北荆州·模拟预测)已知数列的前n项和为,且,.
(1)求数列的通项公式;
(2)已知,求数列的前项和.
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)因为,所以,
因为,所以,
即,所以,即,
又,所以数列是首项为,公比为的等比数列,所以.
(2)因为,则.所以
当n为偶数时,
当n为奇数时,
综上所述,
【跟踪训练】1.(26-27高三·全国·一轮复习)(多选)已知数列满足,则( )
A.
B.的前n项和为
C.的前100项和为50
D.的前30项和为357
【答案】ACD
【分析】利用与关系求出,结合等差数列前项和公式依次判断选项即可.
【详解】当时,,
当时,,
两式相减可得:,
所以,显然当时,满足,故,故A正确;
由等差数列求和公式知的前项和为,故B错误;
令,的前100项和为:
,故C正确;
令,所以的前30项和为:,故D正确.
2.(25-26高三上·山东泰安·模拟)(多选)已知数列满足,设数列的前项和为,则下列结论正确的是( )
A.数列为等差数列 B.
C.数列的前10项和为30 D.数列的前项和为
【答案】ABC
【分析】先构造数列 ,知其前 项和求通项 ,进而再求出 ,选项A,由定义证明为等差数列;选项 B,利用等差数列前 项和公式求解即可; 选项 C ,两项并一项,并项为常数列求和; 选项D,分段讨论去绝对值后,分组求和,再利用等差数列求和公式即可求出.
【详解】由题意,
A项,,
设,则,
所以当 时, ,
两式相减得, ,
当 时, 也适合上式.
则 ,
解得:,
所以 ,
故数列 是以 9 为首项, 6 为公差的等差数列,,
故A正确;
B项,,故B正确;
选项C,数列 的前10项和为:
,故C正确;
选项D,
则前20项和为:
故D错误.
故选:ABC.
【点睛】关键点点睛:本题考查构造数列,等差数列的通项公式和前项和,考查并项求和,考查学生的分类讨论能力,具有很强的综合性.
3.(25-26高三上·江苏南京·期末)(多选)已知数列满足,则下列说法正确的有( )
A.数列的前9项和为295 B.数列为等比数列
C.数列的前12项和为288 D.数列的前项和为
【答案】BD
【分析】A选项,利用得到,故为等差数列,利用求和公式求出答案;B选项,利用定义法证明出为等比数列;C选项,求出,当时,,当时,,结合等差数列求和公式得到答案;D选项,,分组求和得到答案.
【详解】A选项,①,令得,
当时,②,
式子①-②得,,化简得,
又满足要求,
综上,,
故,所以为等差数列,
数列的前9项和为,A错误;
B选项,,,故数列为等比数列,B正确;
C选项,,当时,,
当时,,其中,,
的前12项和为,C错误;
D选项,,
设数列的前项和为,
则
,D正确.
故选:BD
4.(25-26高三上·山东·阶段检测)(多选)已知数列满足,则( )
A.
B.的前项和为
C.的前100项和为
D.的前20项和为284
【答案】ABD
【分析】当时,,两式相减可求出,检验满足,可判断A;由等差数列的前项和公式可判断B;由分组求和法可判断C,D.
【详解】当时,,
当时,,
两式相减可得:,
所以,当时,满足,故,故A正确;
的前项和为,故B正确;
令,的前100项和为:
,故C错误;
令,
所以的前20项和为:
,故D正确.
故选:ABD.
5.(25-26高三下·黑龙江哈尔滨·期中)已知数列的前n项和为,且对任意正整数n,成立.
(1)求证:数列是等比数列,并求的通项公式;
(2)若,,求数列的前n项和.
【答案】(1)证明见解析,;
(2).
【分析】(1)利用数列与的关系,即可求证数列为等比数列,据此求出数列通项公式;
(2)代入,可知,分为奇数和偶数,分别求和.
【详解】(1)在中令得.
因为对任意正整数,成立,所以,
两式相减得,所以,即,所以为等比数列,
所以.
(2)由(1)可知,故.
当为偶数时,,
当为奇数时,.
所以.
6.(2026·福建福州·模拟预测)已知函数,其中.
(1)记,若为的极值点,求证:为偶数.
(2)求
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)对函数求导并根据的奇偶性对导函数符号进行判断,结合极值点可得为偶数;
(2)根据表达式利用分组求和即可.
【详解】(1)因为,
则,
当时,,,故不是极值点.
当为奇数时且时,为偶数,,
当时,,在单调递减,
所以0不为的极值点;
当为偶数时,为奇数,,
当时,,在单调递减,
当时,,在单调递增,
所以0为的极值点,因此为偶数.
(2),所以,
所以.
考点07 数列求和与不等式证明
放缩法证明:当通项无法直接求和时,先将通项适当放大或缩小,转化为可求和的数列,再证明放大(缩小)后的和满足目标不等式。
3.常见放缩技巧:
(),用于放缩平方倒数型数列;
,用于下界放缩;
,用于根式型数列放缩;
(),用于指数型数列放缩;
,用于阶乘型放缩。
【典例7】(2026高三·全国·专题练习)已知数列满足,.
(1)求证:数列为等差数列,并求;
(2)设,数列的前n项和为,求证:.
【答案】(1)证明见解析,
(2)证明见解析
【分析】(1)对条件式变形可得,根据等差数列的定义证明求解;
(2)先证明,可得,所以,利用裂项相消法求和得证.
【详解】(1)由,,得,
所以数列是以1为首项1为公差的等差数列,
即,化简得.
(2)因为,所以,所以,
可得,即,
所以,
因为,
所以,
所以.
【跟踪训练】1.(2026·河南郑州·模拟预测)在数列中,,,且数列是公差为2的等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)求证:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据等差数列的定义,求出,再利用累加法求通项即可;
(2)对进行放缩,再利用裂项相消法求和,即可完成证明.
【详解】(1)由数列是公差为2的等差数列,且,,
则,
所以
,
又满足上式,所以.
(2)由(1)得,,
当时,,
当时,.
综上,.
2.(25-26高三下·河南·阶段检测)已知数列满足,,且数列是公差为4的等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)求证:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据等差数列得到数列的通项公式,再累加求出数列的通项公式即可.
(2)根据(1)以及裂项相消法求解即可.
【详解】(1),
所以
,
当时满足以上通项公式,
综上所述:的通项公式为;
(2),
当时,,
当时,,
综上所述:.
3.(22-23高三上·广东深圳·阶段检测)记为数列的前项和,已知是公差为2的等差数列.
(1)求的通项公式;
(2)若的前项和为,求证:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)利用等差数列的通项公式求得,从而利用与的关系推得,再利用构造法证得是等比数列,由此可得;
(2)利用裂项相消法求得,从而得证.
【详解】(1)因为,所以,
又因为是公差为2的等差数列,
所以,则,
当时,,
整理得,则,
又,所以数列是以3为首项,3为公比的等比数列,
所以,则.
(2)由(1)得,,
所以,
因为,所以,故.
4.(2026·陕西商洛·模拟预测)已知函数,.
(1)当时,试证明函数存在唯一零点,并求出该零点.
(2)当时,设,且数列的前n项和为,求证:
(i);
(ii).
【答案】(1)证明见解析,零点为1.
(2)(i)证明见解析;(ii)证明见解析
【分析】(1)求导,得到函数在上单调递增求解;
(2)(i)易证,当时,,从而得到,即求解.(ii)当时,由放缩法得,从而,再结合(i)的结论得到,利用裂项相消法求解.
【详解】(1)因为,,
所以函数的定义域为,.
令,则.
因为,所以恒成立,
所以恒成立,即恒成立,
所以函数在上单调递增.
又因为,
所以函数存在唯一零点,且零点为1.
(2)证明:(i)先证明.
令,则,
所以当时,,当时,,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,所以,所以,即.
当时,.
因为,所以,所以.
又,所以.
(ii)当时,由放缩法得,所以.
由(i)知,
所以当时,
,
即.
又当时,,满足,
所以成立.
5.(2025·海南省直辖县级单位·模拟预测)已知函数.
(1)证明:当时,恒成立;
(2)求函数的单调区间;
(3)设数列,的前项和为,证明:.
【答案】(1)由已知当时,,
可得,
令,解得,令,解得,
即函数在上单调递减,在上单调递增,
所以;
(2)当时,函数的单调递减区间为;当时,函数的单调递减区间为,单调递增区间为;
(3)由(1)得在上恒成立,且当时,不等式取等号,
所以当时,,
即,
所以.
【分析】(1)求导,根据导数判断函数单调性与最值,进而得证;
(2)求导,根据导数分情况讨论函数单调性;
(3)由(1)可知当时,,即,利用裂项相消法求和可得证.
【详解】(1)略
(2)由,,
可得,
当时,恒成立,函数在上单调递减;
当时,令,解得,令,解得,
即函数在上单调递减,在上单调递增;
综上所述,当时,函数的单调递减区间为;
当时,函数的单调递减区间为,单调递增区间为;
(3)略
考点08 数列求和中的恒成立或者有解问题
数列求和 恒成立问题:
若 恒成立,先求 的最大值(或上确界),再令最大值 ,解参数范围;
若 恒成立,先求 的最小值(或下确界),再令最小值 ,解参数范围;
求 最值的方法:单调性法(判断 的增减)、配方法( 为二次函数型)、极限法( 有上界或下界)。
数列求和 有解问题:
方程 有解,则 应属于 的值域;
若 单调,则值域为区间,判断 是否在区间内即可。
【典例8】(25-26高三上·黑龙江哈尔滨·期中)已知数列满足,,,的前项和为.
(1)证明:为等比数列,并求数列的通项公式;
(2)若前项和为,且存在,使得对任意,总有成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
由题意每一项都不为零,由得,
所以,等式两边取倒数得,得,
又,因此是首项为,公比为的等比数列,
所以,故.
(2)
【分析】(1)由已知等式变形为,可得出,结合等比数列的定义可知数列为等比数列,确定该数列的首项和公比,可求得数列的通项公式,进而可得出数列的通项公式;
(2)求出、的表达式,结合题意得出,令,,分析数列、的单调性,求出这两个数列的最大项的值,可得出关于实数的不等式,即可解得实数的取值范围.
【详解】(1)略
(2)由(1)可知,.
所以
.
,
,
两式作差可得,
所以,
进而,使得,,
即有,
令,则,
令得,可得,解得,
因为,故,
令得,可得,解得或,
因为,故,
即有当时,,即,
同理当时,,即,所以,
再令,
因为函数、在上均为减函数,故函数在上为减函数,
所以数列为递减数列,即,
所以有,解得.
因此实数的取值范围是.
【跟踪训练】1.(2026高三·全国·专题练习)已知数列满足.
(1)求数列的通项公式;
(2)设数列,求证:;
(3)设,数列的前项和为.若对恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
,
所以
,即命题得证.
(3).
【分析】(1)对递推关系变形,构造数列,得到通项公式;
(2)对进行放缩,得利用裂项相消法证不等式;
(3)用错位相减法求,将恒成立问题转化为求数列最大值,得到的取值范围.
【详解】(1)由,
两边同除以得,
即,
又,故,所以是以2为首项,1为公差的等差数列,
解得,所以.
(2)略
(3)由(1)知
,
故数列的前项和为:
,
将代入不等式,得,
即,
因为,所以,两边同乘得
令,分析其单调性:
,
故在上单调递减,因此,
要使对恒成立,只需,即,
所以,实数的取值范围为.
2.(2026·吉林白山·模拟预测)已知数列的前n项和为,满足,为等比数列,首项为1,且公比为2.
(1)若,求数列的前n项和;
(2)若不等式对恒成立,求实数k的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用与的关系,求出的通项公式;利用等比数列通项公式求出的通项公式,再结合错位相减法求;
(2)将、的通项代入不等式,整理得到关于的恒成立问题,所以构造新数列,通过研究新数列的单调性求出其最大值,进而确定的取值范围.
【详解】(1)已知:时,;
时,,
验证也满足,故.
是首项为1、公比为2的等比数列,故,.
,则:①
两边同乘得:②.
①-②得:
中间等比数列求和得,
代入整理得:.
(2)不等式,对恒成立,
代入得:.
设,作差得:
时,;
时,;
时,,
故的最大值为,因此,即.
3.(2026·陕西·模拟预测)已知函数定义在区间内,时,恒有.
(1)证明:为奇函数;
(2)若数列满足,,.
(i)证明:数列为等比数列,并求出数列的通项公式;
(ii)设,若对恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)证明:由题意知的定义域为,关于原点对称.且,
令 ,则,故.
再令,则,
所以,故为奇函数.
(2)(i)由题意得,
又,
所以,即,
所以,
故是首项为,公比为2的等比数列,
所以;
(ii)
【分析】(1)利用函数的奇偶性的定义即可证明;
(2)(i)根据得到,进而得到是等比数列,从而得到数列的通项公式;
(ii)再利用错位相减法得到.代入恒成立求解.
【详解】(1)略
(2)(i)略
(ii)因为,
所以,
所以,
两式相减得,
所以.
所以对恒成立,
即恒成立,即恒成立.
设,则,
所以数列单调递增.
当n为奇数时,,当 时,有最大值,故 ;
当n为偶数时,,当时,有最小值,故.
综上,的取值范围是.
4.(2026·河南郑州·二模)已知是等差数列,其前项和为,是等比数列,已知,,,是和的等比中项.
(1)求和的通项公式;
(2)设数列的前项和
①求;
②对于恒成立,求实数的最大值.
【答案】(1),
(2)①;②
【分析】(1)利用等差数列的通项公式和求和公式及等比数列的通项公式求解;
(2)①求出,利用错位相减法求和.②将代入恒成立不等式:,从而得到对恒成立,设,问题转化为求,利用单调性求出的最小值,从而得到的最大值.
【详解】(1)因为数列是等差数列,,,
所以,
解得,则.
则,则 ,,,
因为,所以 ,
则 ,.
(2)①由(1)得,代入数列通项:,
因此数列前项和为:,
将上式两边同乘公比:,
用错位相减法,作差:
,
.
②将代入恒成立不等式:,
解得: ,即:对恒成立,
设,问题转化为求,
,
当时, , ,数列单调递减;
当时, ,,数列单调递增,
因此数列在处取得最小值,,
因此的最大值为.
5.(25-26高三上·天津滨海新区·阶段检测)已知是等差数列,其前项和为,是等比数列,已知,,,是和的等比中项.
(1)求和的通项公式;
(2)对任意的正整数,设求数列的前项和.
(3)若对于恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1);
(2)
(3)
【分析】(1)利用及求出,再结合,是和的等比中项可求出;
(2)利用错位相减法即可求出;
(3)由题可得对于恒成立,令,当时,,
当时,单调递减,又,从而可得.
【详解】(1)由,,解得,
所以;则,
由是和的等比中项,则,解得,
又由,所以,所以.
(2)由(1)可得,
则①,
②,
将两式相减得:,
化简得.
(3)若对于恒成立,
即对于恒成立,
化简得对于恒成立,令,
则,当时,;
所以当时,,
所以当时,单调递减,当时,,
所以,所以.
故实数的取值范围为.
6.(2026高三·全国·专题练习)已知二次函数的图像经过坐标原点,其导函数为,数列的前n项和为,点均在函数的图像上.
(1)求的解析式;
(2)求数列的通项公式;
(3)设,是数列的前n项和,求使得对所有都成立的最小正整数m.
【答案】(1)
(2)
(3)10
【详解】(1)(1)设二次函数,易得,则.
由于,得,,所以.
(2)由点均在函数的图像上,又,所以.
当时,.
当时,,符合上式,所以.
(3)由(2)得,
故.
是关于的单调递增的数列,当趋于正无穷时,,
要使成立,只需,即,所以满足要求的最小正整数m为10.
7.(25-26高三下·天津南开·阶段检测)已知数列和中,,,,其中.
(1)证明:数列为等差数列;
(2)求数列的前项和;
(3)证明:存在,使得对任意均成立.
【答案】(1)证明:由,,
可得,
则,即,
故为公差为1,首项为的等差数列;
(2)当时,,
当时,.
(3)证明:通过分析,推测数列的第一项最大,下面证明:
,③
由知,要使③式成立,只要,
因为
【分析】(1)由题设数列递推式构造数列,由等差数列定义证明即可;
(2)分和两种情况讨论,利用分组求和法和错位相减法计算即可得出答案;
(3)通过分析,推测数列的第一项最大,只要即可,利用放缩法证明即可.
【详解】(1)略;
(2)由(1)得,
解得,
设数列的前项和为,
①
②
当时,由,可得
,
则,
这时数列的前项和,
当时,,
;
综上所述,当时,,
当时,,故.
(3)略.
8.(25-26高三上·海南省直辖县级单位·阶段检测)已知函数,数列满足,,
(1)证明:数列为等比数列;
(2)设,求;
(3)对于(2)中的,若存在,使得成立,求实数k的最大值.
【答案】(1)证明:因为函数,
所以,
又,
所以数列是以为首项,为公比的等比数列.
(2)
(3)
【分析】(1)通过取倒数法,利用构造法,结合等比数列的定义进行求解即可;
(2)结合(1)的结论,利用等比数列的前项和公式进行求解即可;
(3)结合(2)的条件,结合作差法判断数列的单调性,利用单调性进行求解即可.
【详解】(1)略;
(2)由(1)可知,
所以.
(3)由(2)可知:,
所以由,
因为,
所以由,
设,
由,
由二次函数性质可知:当时,函数是减函数,
,,
于是有时,,
所以,,因此,
存在,使得成立,则有,
因此实数k的最大值.
考点09 数列绝对值求和
(1)对于首项小于0而公差大于0的等差数列加绝对值后得到的数列求和,设的前项和为 的前项和为,数列的第项小于0而从第项开始大于或等于0,于是有
(2)对于首项大于0而公差小于0的等差数列加绝对值后得到的数列求和,设的前项和为 的前项和为,数列的第项大于0而从第项开始小于或等于0,于是有 。
【典例9】(25-26高三上·云南·阶段检测)已知数列的前项和为,且.
(1)求的通项公式
(2)若,求的前项和.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)当时,可得,再由,进而得到数列的通项公式;
(2)由,得到,结合等差数列的求和公式,分别求得时,可得;时,可得,进而求得的前项和.
【详解】(1)由,
当时,可得,
当时,,适合上式,
所以数列的通项公式为.
(2)由,可得,则,
令,可得,
当时,可得,
当时,可得
,
因为,所以,
所以.
【跟踪训练】1.(25-26高三下·青海西宁·期末)(多选)已知数列满足,则( )
A. B.
C.的前项和为 D.的前10项和为216
【答案】ABC
【分析】先根据关系式求出通项公式,再根据等差数列求和公式求和即可判定.
【详解】已知,
当时,.
当时,.
得,
化简得,验证时,符合条件,
因此通项公式为.
选项A:,正确.
选项B:通项,正确.
选项C:是首项、公差的等差数列,前项和,正确.
选项D:,当时,时,
前10项和,错误.
2.(2026高三·全国·专题练习)已知是等比数列的前项和,首项,公比,,,成等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,问从第几项开始数列中的连续20项之和等于102?
【答案】(1)
(2)从第2项或第5项开始数列中的连续20项之和等于102.
【分析】(1)运用等差中项的性质及等比数列的前项和公式,可得关于的方程,解方程可得公比,进而得到所求通项公式;
(2)先利用(1)中结果求得,记数列从第项开始的连续20项和为,得,分和两种情况,由利用等差数列的前项和公式列方程求解.
【详解】(1)依题意得,
因为,所以,
,或(舍去).
,.
(2).
记数列从第项开始的连续20项和为,则
若,则,不合题意;
所以,
,
,
,解得或,
所以从第2项或第5项开始数列中的连续20项之和等于102.
3.(25-26高三下·上海浦东新·期末)已知等比数列的公比,,且、、成等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,求数列的前项和.
【答案】(1);(2).
【分析】(1)由已知条件列方程求出公比,从而可求出通项公式;
(2)由(1)可得,然后判断的正负,再分和利用等差数列的求和公式求解
【详解】解:(1)由题意可得,
因为、、成等差数列,
所以,所以,
因为,所以,解得或(舍去)
所以,
(2)由(1)得,
所以是以为公差,5为首项的等差数列,设数列的前项和为,则
由,得,
所以当时,,当时,,
①当时,,
所以
②当时,,则
,
综上,
4.已知各项都为正数的等比数列,.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,求.
【答案】(1) ;(2).
【分析】(1)设各项都为正数的等比数列的公比为,根据,列出方程组,求得,即可求得数列的通项公式;
(2)由(1)结合对数的运算,求得,分类讨论,利用等差数列的求和公式,即可求得.
【详解】(1)设各项都为正数的等比数列的公比为,则,
因为,所以 ,解得,
所以,
(2)由(1)知,,
所以,
当时,;
当时,,
故.
【点睛】本题主要考查等比数列的通项公式、等比中项的性质、等差数列的前项和公式、对数运算等知识点,等差数列的前项和公式及其应用,考查计算能力,体现了基础性与综合性,是中档题.
5.(2025·湖北·模拟预测)已知等比数列前项和为,且.
(1)求数列的通项公式;
(2)若,求数列的前项和.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)利用可得数列的递推关系,由可得的关系,由等比数列可求得,从而得通项公式;
(2)由(1)求出,前5项是负数,从第6项起各项非负,可对分类讨论:或,然后结合等差数列的前项和公式得结论.
【详解】解:(1)当时,,
当时,,与已知式作差得,即
欲使为等比数列,则,又,
故数列是以为首项,为公比的等比数列,所以
(2),,
若,
若,,.
【点睛】本题考查由与的关系求通项公式,考查含绝对值的等差数列的求和,解题时在利用时要注意.含绝对值的问题,一般要根据绝对值定义去掉绝对值符号,因此需要分类讨论.
6.(2026·海南·模拟预测)已知数列的前项和.
(1)求数列的通项公式;
(2)令,求数列的前项和.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由分和分析计算即可求解;
(2)根据的正负情况分析计算.
【详解】(1)因为,
所以当时,,
当时,,
显然满足式,所以;
(2)由(1)可得时,时,
所以当时,所以,
当时,所以
,
所以.
7.(2026·浙江·模拟预测)已知数列的前项和.
(1)求数列的通项公式,并求使的最大正整数;
(2)设,为数列的前项和.
(i)求;
(ii)若对任意正整数,恒成立,求实数的最小值.
【答案】(1),
(2)(i);(ii)27
【详解】【小题1】由得:当时,;
当时,.
验证也满足,故通项公式为,.
解不等式,即,得,
所以满足条件的正整数,2,3,4,其中最大的
【小题2】(i)由得:,,,,,则
.
(ii)由知递增,
当 时,,有.
求和:.
再加上前4项的和,可得当时,有,
因此对所有 ,有,且,
条件对任意正整数 恒成立,等价于,
故满足条件的最小值为27
8.(2026·四川遂宁·模拟预测)已知是等差数列,是等比数列,且,,.
(1)求和的通项公式;
(2)求数列的前项和.
【答案】(1),;
(2)
【分析】(1)由等差数列和等比数列的通项公式计算即可;
(2)分和两种情况求和计算结果.
【详解】(1)设公差为,公比为,,
故,,
,故,联立,解得或(舍去),
故,;
(2)令,设数列的前项和为,
则,
由,解得,
当时,,
则,
当时,,则
,
综上:.
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