内容正文:
专题04 数列与几何应用题7种常见考法归类
题型脑图·核心考法构建
考法深研·解题技能通关
题型01 叠罗汉类型与等差数列
1.核心逻辑
层层堆叠,每一层/每一环数量均匀增加/减少,构成等差数列;常见天坛圜丘塔、宝塔台阶、塔群。
多层嵌套等差数列:上层、中层、下层各自为同公差等差数列,利用等差数列性质:若等差,则,,仍成等差数列。
2.解题步骤
①读题,提取首项,公差;
②分清每层的项数,写出通项与前项和;
③多层嵌套,利用片段和的等差性质快速列式;
④解方程求环数、层数、总数量。
3.易错提醒
分不清“环数”和“石板块数”;多层嵌套直接分别硬算,不会用片段和性质;审题忽略不含天心石这类限制条件。
1.(2026高二·全国·专题练习)北京天坛的圜丘坛为古代祭天的场所,分上、中、下三层.上层中心有一块圆形石板(称为天心石),环绕天心石砌9块扇面形石板构成第一环,向外每环依次增加9块.下一层的第一环比上一层的最后一环多9块,向外每环依次也增加9块.已知每层环数相同,且下层比中层多729块,则三层共有扇面形石板(不含天心石)( )
A.3699块 B.3474块 C.3402块 D.3339块
【答案】C
【详解】解法一:设每一层有n环,由题意可知,从内到外每环上扇面形石板数之间构成等差数列,上层中心的首项为,且公差,由等差数列的性质可得,,成等差数列,且,则,则,则三层共有扇面形石板块,
解法二:设每一层有n环,由题意可知,从内到外每环上扇面形石板数之间构成等差数列,上层中心的首项为,且公差,故,,根据等差数列性质,
故故选C.
2.(2026高二·全国·专题练习)广丰永和塔的前身为南潭古塔,建于明万历年间,清道光二十五年(1845)重修.砖石结构,塔高九层,沿塔内石阶可层层攀登而上.塔身立于悬崖陡坡上,下临丰溪河,气势峭拔.上个世界九十年代末,此塔重修,并更名为“永和塔”.每至夜色降临,金灯齐明,塔身晶莹剔透,远望犹如仙境.某游客从塔底层(一层)进入塔身,即沿石阶逐级攀登,一步一阶,此后每上一层均沿塔走廊绕塔一周以便浏览美景,现知底层共二十六级台阶,此后每往上一层减少两级台阶,顶层绕塔一周需十二步,每往下一层绕塔一周需多三步,问这位游客从底层进入塔身开始到顶层绕塔一周止共需几步?( )
A.352 B.387 C.332 D.368
【答案】C
【详解】设从第n层到第层所走的台阶数为,绕第层一周所走的步数为,由已知可得,,,, ,,所以数列为首项为26,公差为的等差数列,故,,数列为公差为的等差数列,故,,
设数列,的前n项和分别为,,所以,,
这位游客从底层进入塔身开始到顶层绕塔一周止共需332步,故选C.
3.(26-27高三·江苏泰州·开学考试)北京天坛圜丘坛分为上、中、下三层.上层中心为天心石,环绕天心石的第一环有9块扇面形石板,以后每环依次增加9块.下一层的第一环比上一层的最后一环多9块,且每层内部各环也依次增加9块.每层环数相同,且下层石板总数比中层多729块.则每层的环数是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用等差数列通项公式与等差数列前项和公式及性质分析求解即可.
【详解】设每层共有环,各环石板数构成等差数列,
其中首项为,公差,
所以每环石板数为:,
由题意可得:上、中、下三层的石板总数分别为:,
又下层石板总数比中层多729块,所以,
即,
化简得:,解得:.
4.(2026高二·陕西渭南·期末)宁夏青铜峡一百零八塔,始建于西夏.塔群依山而建,共12行,总数恰为108座,自上而下每行的塔数构成数列,已知的前4项和,从第5项到第12项构成等差数列,,则( )
A.3 B.5 C.7 D.9
【答案】B
【分析】先利用等差数列求和公式,得到与的关系,再求的值.
【详解】因为数列从第5项开始是等差数列,
所以,
.
5.(2026高二·江西赣州·阶段检测)某器形制呈“三层九枝,枝栖神鸟”.今制仿器,首层凡四,次层增三,每进一层,益数恒三,循序而增,乃成等差之序.意思是该仿制器物第1层的构件有4个,从第2层起每层的构件比前一层多3个.若按古制取前若干层构件总数恰好为116,则该层数为( )
A.7 B.8 C.9 D.10
【答案】B
【详解】由题意可知该器各层的构件数成等差数列,其中,公差,
则其前项和,
整理可得,即,
解得或(舍去),所以该层数为8.
题型02 二次曲线内接连续等腰(等边)三角形
1.核心逻辑
在抛物线等曲线上生成一连串等腰、正三角形;
设第个三角形边长,记(前面所有边长之和),得到顶点横坐标,把顶点坐标代入曲线方程,得到与递推关系,作差得到为等差数列。
2.解题步骤
①利用几何性质写出顶点坐标(中点、横坐标、纵坐标);
②将点代入曲线方程,得到含等式;
③换为,两式作差,消去,得到递推;
④判断是等差,写出通项,再求边长、面积。
3.易错提醒
顶点横坐标写错,忘记累加前面三角形的边长;作差时忽略,忘记检验。
6.(2026高二·全国·专题练习)如图所示,曲线上的点与x轴正半轴上的点及原点O构成一系列正三角形(设为O),记,则数列的通项公式_____________.
【答案】
【详解】由条件可得为正三角形.且边长为,所以,在曲线上,代入中,得,因为,所以,根据题意得点,代入曲线并整理,得,当,时,,
即,因为,所以,当时,,解得(负值舍去),满足.所以数列是首项为,公差为的等差数列,所以.故答案为.
7.【多选】(2026高二·全国·专题练习)如图,在平面直角坐标系中,已知函数的图象为曲线C,点,,,…在C上,点,,,…在x轴上,且,,,…分别是以,,,…为直角顶点的等腰直角三角形.记点,的横坐标分别为,,则( )
A. B. C.为等差数列 D.
【答案】BCD
【详解】由题意得,,所以,,直线,联立,得,所以,所以,所以,所以,所以,所以为公差4的等差数列,所以,所以,所以,故BC正确;
因为,所以,故A错误;
,所以,
所以,故D正确.故选BCD.
8.【多选】(2026高二·江苏南京·期中)如图,曲线()上的点与轴非负半轴上的点,()构成一系列斜边在轴上的等腰直角三角形,记为,,…,(为坐标原点).设的斜边长为,点,的面积为,,则( )
A.数列的通项公式 B.数列的通项公式
C. D.
【答案】ACD
【分析】由等腰直角三角形的性质可知,点在斜边的中垂线上,且到轴的距离等于斜边长的一半,再结合点在曲线 上,可以建立 与相邻两个横坐标之间的关系,从而求出,最后逐项判断各选项.
【详解】设
因为是斜边在轴上的等腰直角三角形,所以:
为斜边,故
点在斜边的中垂线上,因此
直角顶点到底边轴的距离等于斜边长的一半,因此
又因为在曲线 上,所以
于是有再由 ,得
即所以
同理,对下一项有
故
整理得
即
由于,所以
故数列 为等差数列.
当时,,于是
解得因此所以A正确.
再由得
故B中的 错误,所以B错误.
又因为等腰直角三角形的面积为
代入,得
于是所以C正确.
再看 D:,
当 时,
所以
从而所以D正确.
9.(2026高三·贵州黔南·期末)如图,曲线下有一系列正三角形,设第个正三角形(与坐标原点重合)的边长为,则第个正三角形的面积为______.(用含的代数式表示)
【答案】
【分析】由已知可得点在曲线上,代入曲线方程可求,令为数列的前项和,可得点在曲线上,代入曲线方程,,根据关系证明数列为等差数列,由此可求,结合面积公式求结论.
【详解】依题意,为正三角形,且,
点在曲线上,即,
整理得,解得.
令为数列的前项和,是正三角形,
点,
于是点在曲线上,
则,即.
当时,,两式相减,
得,
整理得,又,
则,而满足上式,
因此,
即数列是首项,公差的等差数列,
所以,
则第个正三角形的面积为.
故答案为:.
10.【多选】(2026·四川广元·模拟预测)如图,有一系列正三角形,设第个正三角形的边长为,其中,在曲线上,为坐标原点,在轴上.记为数列的前项和,则( )
A. B.对任意的,
C.数列的前项和为 D.
【答案】ACD
【分析】选项A:结合正三角形的性质求出坐标,代入曲线求解即可;选项B:结合正三角形的性质求出坐标,代入曲线得到,根据与的关系求出,进一步判断即可;选项C:由B求出,进而求出,结合裂项相消法求和即可;选项D:由解析式代入求解即可.
【详解】选项A:由题意易知,,则,即,解得,故A正确.
选项B:易知,即,
则,即,则,
所以,
即,
又,所以,
所以数列是以为首项,为公差的等差数列,所以.
因为,故B错误.
选项C:,则,
所以数列的前项和为,故C正确.
选项D:,故D正确.
题型03 面积构造等比
1.核心逻辑
连接各边中点,反复迭代生成一系列相似图形;边长、周长、面积构成等比数列。
相似比:边长、周长公比为;面积公比为;无穷图形用无穷等比求和公式。
2.解题步骤
①由几何(勾股、相似)求出相邻图形边长之比;
②分别写出边长、周长、面积的首项、公比;
③有限项:普通等比求和;无穷多项:用无穷等比各项和;
④解不等式:第几项之后面积小于某个给定值,取对数求解。
3.易错提醒
面积公比错写成和边长公比一样;无穷求和不检验;迭代序号搞错第1、第2个图形。
11.(4.3 特殊数列的和)如图所示,正方形的边长为1,联结这个正方形各边的中点得到一个小正方形;又联结这个小正方形各边的中点得到一个更小正方形;如此无限继续下去.设第1个正方形的边长为,第2个正方形的边长为,第个正方形的边长为.
(1)求证:为等比数列;
(2)求所有这些正方形周长的和与面积的和.
【答案】(1)
由题意得第1个正方形的边长,第个正方形的边长为
.
即,
所以是首项为1,公比为的等比数列.
(2)周长和为,面积和为2
【分析】(1)通过分析,得,得是首项为1,公比为的等比数列;
(2)周长是首项为4、公比为的无穷等比数列,面积是首项为1、公比为的无穷等比数列,再根据无穷等比数列求和公式计算即可.
【详解】(1)略
(2)所有正方形的周长组成的数列为:,
这是首项为4、公比为的无穷等比数列,故所有的正方形的周长之和为.
所有正方形的面积组成的数列为:,
这是首项为1、公比为的无穷等比数列,故所有的正方形的面积之和为.
12.(2026高二·上海·阶段检测)已知双曲线 ,点在上. 按如下方式构造点 : 过点作斜率为的直线与的下支交于点,点关于轴的对称点为,记点 的坐标为 ,为坐标原点,分别为线段的中点,的面积分别为 则 的值为_____.
【答案】/
【分析】由点可得的值,设,得过的直线与双曲线方程,结合韦达定理可得,结合点代入可得,再利用等比数列定义与判定定理计算即可得证;由,结合,从而可得与,再利用面积公式分别计算,即可得.
【详解】由题知,所以双曲线,
设 ,则过
且斜率为 的直线方程为 ,
联立 ,
消得到
由题有 ,得到
由题知点在直线 上,
即有 ,所以
设
则
又,所以数列是以3为首项, 为公比的等比数列;
,由 ,
即
即
则
,,,,
从而 ,,
即 ,则 ,
则 ,
从而 .
故答案为:.
13.(2026·黑龙江·模拟预测)已知双曲线,A为右顶点,点,,在双曲线上(不同于点A),使得.
(1)求坐标;
(2)记的坐标为.对的正整数,按照以下规则依次定义:过作一条平行于的直线与双曲线交于(不同于).证明:为等比数列;
(3)时,求n边形的面积.
【答案】(1)坐标为
(2)根据(1),可猜想,其中点看作.
已知坐标坐标满足猜想.
假设坐标猜想成立,我们来证明时猜想成立.
下面验证在双曲线上,并且满足.
记的坐标为,
则,,
所以,
所以在双曲线上.
直线的斜率,
直线的斜率,
所以满足.
由于直线与双曲线至多有两个交点,因此上述猜想的点即为题设中的点.
综上所述,根据数学归纳法原理,可知猜想正确.
由,这也就同时证明了数列为首项为公比为的等比数列,.
(3)
【分析】(1)利用直线方程与双曲线方程联立解方程组可得;
(2)根据(1)的结论,可以猜想,然后利用数学归纳法(多前提假设),通过验证方法和唯一性,从而得证;
(3)利用三角形面积的向量坐标表达公式,求得三角形()的面积,然后求和,并利用等比数列求和公式化简即得n边形的面积.
【详解】(1)双曲线方程为 ,右顶点 .
计算 的斜率:.
直线 的方程为 .
代入双曲线方程并化简得:,
解得(舍去)或,对应.
故坐标为.
(2)略
(3)顶点坐标可化为 ().
先证明三角形面积的向量坐标表示公式:
设向量,
则
.
考虑向量,
,
n边形的面积:
.
14.(2026·辽宁·模拟预测)如图,正方形的边长为1,取正方形各边的四等分点,得到第2个正方形,再取正方形各边的四等分点,得到第3个正方形,依此方法一直进行下去,若从第个正方形开始它的面积小于第1个正方形面积的,则( )(参考数据:)
A.8 B.9 C.10 D.11
【答案】C
【分析】易知正方形的边长成等比数列,其公比为,设第个正方形的面积为,得到,求得,再由求解.
【详解】由已知得正方形的边长成等比数列,第二个正方形的边长为,
所以其公比为.
设第个正方形的面积为,则,
当时,,所以,
由,得,
所以,
即,
所以,所以.
故选:C.
15.(2026·吉林·模拟预测)已知在抛物线上,其中关于y轴的对称点为,记直线的斜率为且.
(1)证明数列是等比数列,并求出数列的通项公式;
(2)求的面积;
(3)记为数列的前n项和,是否存在正整数,使成立?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明:点在抛物线上,,
即抛物线方程为.
.
即.
.
.
是以2为首项,2为公比的等比数列,即.
符合上式,数列的通项公式是.
(2)
(3)存在,或
【分析】(1)先根据抛物线过的点求出,然后利用得,然后根据等比数列的定义证明,并根据等比数列的通项公式求解即可.
(2)法一:求出直线的斜率,进而求出直线方程,求出到直线的距离及,代入三角形面积公式求解即可.
法一:先证明在中,,则的面积,然后代入三角形面积公式求解即可.
(3)先根据求出,利用等差数列求和公式得,再代入已知等式列式求解,即可求得满足条件的正整数.
【详解】(1)略
(2)(法一).
直线的斜率为.
直线的方程为:,即.
到直线的距离为,
.
.
(法二)证明:在中,,
则的面积.
证明如下:,
.
下面求的面积.
,
.
.
(3).
.
.
.,
或或.
解得或或(舍).
或.
【点睛】关键点点睛:对于新结构数列的证明问题,要结合题干中递推式关系,根据等比数列(等差数列)的定义式判断即可,注意证明等比数列时,要说明项不为0.
题型04 提丢斯数列
1.核心逻辑
提丢斯数列:前1‑2项单独,从第3项开始为等比数列,不是完整等比;需要分段写通项。
2.解题步骤
①按题意变换(乘10,加减常数)得到变形后的辅助数列;
②识别:从第几项开始公比为2;
③分段写通项,分组求和:前几项单独算,后面用等比求和;
④多选:代入检验前几项排除错误选项。
3.易错提醒
直接把整个数列当成完整等比;通项不分段;求和直接套等比公式,漏掉前面特殊项。
16.【多选】(2026高三·贵州黔西南·阶段检测)提丢斯·波得定律是关于太阳系中行星轨道的一个简单的几何学规则,它是在1766年由德国的一位中学老师戴维斯·提丢斯发现的,后来被柏林天文台的台长波得归纳成一条定律,即数列:0.4,0.7,1,1.6,2.8,5.2,10,19.6…表示的是太阳系第颗行星与太阳的平均距离(以天文单位AU为单位).现将数列的各项乘以10后再减4,得到数列,可以发现数列从第3项起,每项是前一项的2倍,则下列说法正确的是( )
A.数列的第2023项为 B.数列的通项公式为
C.数列的前10项和为157.3 D.数列的前项和
【答案】CD
【分析】由题意可得数列由此可得数列从第2项起构成公比为2的等比数列,从而可求出其通项公式,判断选项A,由于,所以可求出数列的通项公式,从而可判断B,对于C,利用分组求和可求出数列的前项和,对于D,利用错位相减法可求出数列的前项和.
【详解】数列各项乘以后再减得到数列
故该数列从第项起构成公比为的等比数列,所以,
则,故A错误;
从而,故B错误;
设数列的前项和为,
当时,;
当时
,
当时,也符合上式,所以,
所以,故C正确;
因为,所以当时,
当时,,
两式相减得
,
所以,
又当时也满足上式,所以,故D正确.
故选:CD.
17.(2026·山西·模拟预测)“提丢斯数列”,是由18世纪德国数学家提丢斯给出,具体如下:0,3,6,12,24,48,96,192,…,容易发现,从第3项开始,每一项是前一项的2倍;将每一项加上4得到一个数列:4,7,10,16,28,52,100,196,…;再将每一项除以10后得到:“提丢斯数列”:0.4,0.7,1.0,1.6,2.8,5.2,10.0,…,则下列说法中,正确的是( )
A.“提丢斯数列”是等比数列 B.“提丢斯数列”的第99项为
C.“提丢斯数列”前31项和为 D.“提丢斯数列”中,不超过20的有9项
【答案】C
【分析】根据已知定义,结合等比数列的通项公式、前项和公式进行判断即可.
【详解】记“提丢斯数列”为数列,则当时,,解得,当时,,符合该式,当时,,故,故A错误,而,故B错误;“提丢斯数列”前31项和为,故C正确;令,则,故,而,故不超过20的有8项,故D错误,
故选:C
18.【多选】(2026高二·江西九江·期末)提丢斯-波得定则是关于太阳系中行星轨道的一个简单的几何学规则,它是在1766年由德国的一位中学老师戴维·提丢斯发现的,后来被柏林天文台的台长波得归纳成一个经验公式来表示,即数列:,表示的是太阳系第颗行星与太阳的平均距离(以天文单位为单位).现将数列的各项乘以10后再减4,得到数列,可以发现数列从第3项起,每项是前一项的2倍,则下列说法正确的是( )
A.数列的通项公式为
B.数列的第20项为
C.数列的前10项和为157.3
D.数列的前项和
【答案】CD
【分析】由题意先求出,即可判断选项A;由和的关系,求出,求出,即可判断选项B;由的通项公式,由分组求和结合等差数列和等比数列的求和公式求解,从而判断选项C,利用错位相减法求出,即可判断选项D.
【详解】数列各项乘以10后再减4得到数列,
故该数列从第2项起构成公比为2的等比数列,所以,故A错误;
从而,所以,故B错误;
数列的前10项和为
,C正确;
因为,
所以当时,,
当时,,
,
所以
,
所以,又当时,也满足上式,
所以,故D正确.
故选:CD.
19.【多选】(2026高三·广东佛山·阶段检测)“提丢斯数列”是18世纪由德国物理学家提丢斯给出的,具体如下:取0,3,6,12,24,48,96,…,这样一组数,容易发现,这组数从第3项开始,每一项是前一项的2倍,将这组数的每一项加上4,再除以10,就得到“提丢斯数列”:0.4,0.7,1,1.6,2.8,6.2,10,…,则下列说法中正确的是( )
A.“提丢斯数列”是等比数列
B.“提丢斯数列”的第99项为
C.“提丢斯数列”的前31项和为
D.“提丢斯数列”中,不超过300的有11项
【答案】BCD
【分析】根据已知,利用等比数列的概念、求和公式进行求解.
【详解】对于选项A,,所以“提丢斯数列”不是等比数列,故A错误;
对于选项B,设“提丢斯数列”为数列,当时,,
所以,故B正确;
对于选项C,“提丢斯数列”的前31项和为,
故C正确;
对于选项D,由有:,所以“提丢斯数列”中,不超过300的有11项,故D正确.
故选:BCD.
20.(2026高二·全国·专题练习)提丢斯—波得定则是关于太阳系中行星轨道的一个简单的几何学规则,它是1766年由德国的一位中学老师戴维·提丢斯发现的,后来被柏林天文台的台长波得归纳成一条定律,即数列:0.4,0.7,1,1.6,2.8,5.2,10,19.6,…表示的是太阳系第n颗行星与太阳的平均距离(以天文单位A.U.为单位).现将数列的各项乘以10后再减4得数列,可以发现从第3项起,每一项是前一项的2倍,则______,______.
【答案】
【分析】由题意可写出数列的前面几项,确定数列从第二项起是等比数列,由此可求得其通项公式;继而可得的通项公式,求得.
【详解】数列各项乘10再减4得到数列:0,3,6,12,24,48,96,192,…,
故该数列从第2项起构成公比为2的等比数列,所以,
所以 ,所以,
故答案为:;;
题型05 杨辉三角数类型数阵
1.核心逻辑
表示第行第个数;
杨辉三角:第行数字和为;
莱布尼茨三角:顶端数 = 下方两数之和,经常考裂项相消求和;
变形三角数阵:观察相邻行的递推,累加法求通项。
2.解题步骤
①读懂记号:行、列的编号,注意有些题目行从0开始;
②写出前几项,找递推关系;
③累加法求通项;裂项相消求和;
④利用组合数性质处理杨辉、莱布尼茨三角。
3.易错提醒
行号从0还是从1开始,编号看错;直接套用原始杨辉三角性质,忽略题目是“改造后的数阵”。
21.(2026高二·湖北随州·期中)杨辉三角是中国数学史上的伟大成就,如图所示的类杨辉三角数阵中,用A(m,n)表示第m行的第n个数,依此规律当时,正整数的最大值为( )
A.51 B.52 C.53 D.54
【答案】B
【分析】设,根据数阵可得,由此得出通项公式,求解不等式即可.
【详解】设,,
即,
,
时,满足上式,
当,不等式成立,
当时,.
故选:B.
【点睛】本题以数学文化类杨辉三角为背景,考查累加法求数列的通项公式以及不等式的求解,考查数学计算能力,属于中档题.
22.(2026高三·河北张家口·开学考试)莱布尼茨三角是与杨辉三角数阵相似的一种几何排列,但与杨辉三角不同的是,莱布尼茨三角每个三角形数组顶端的数等于底边两数之和.记第2行的第2个数字为,第3行的第2个数字为,…,第行的第2个数字为,则( ).
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】探究通项规律,根据规律裂项求和即可.
【详解】每个三角形数组顶端的数等于底边两数之和.
则
分析得,
所以.
故选:D.
23.(2026高二·重庆·期末)“杨辉三角”是二项式系数在三角形中的一种几何排列,在中国南宋数学家杨辉1261年所著的《详解九章算法》一书中就有出现.在“杨辉三角”中,除每行两边的数都是1外,其余每个数都是其“肩上”的两个数之和.小明将杨辉三角每行两边的数改成了1,2,3……得到下图中的三角数阵,并将其命名为“南开三角”.假设第行的第二个数为,如.则( )
A.54 B.57 C.45 D.46
【答案】D
【分析】结合数阵确定其为二阶等差数列即可求解;
【详解】由“南开三角”可得:
,
,
,
,
,
,
,
,
由以上累加可得:,
所以,
故选:D
24.(2026高二·云南玉溪·期中)如图是杨辉三角数阵.杨辉三角原名“开方作法本源图”,也有人称它为“乘方求廉图”,在我国古代用来作为开方的工具.在我国南宋数学家杨辉1261年所著的《详解九章算法》一书中,就已经出现了这个表.在欧洲,这个表叫做帕斯卡三角.杨辉三角的发现比欧洲早500年左右,很值得我们中华民族自豪.记为图中第行各个数之和,为的前项和,则( )
A.511 B.512 C.1023 D.1024
【答案】A
【分析】由题意可得,结合等比数列的前项和公式即可求解.
【详解】由题意可得,
而,所以数列是等比数列,且首项,公比,
所以.
故选:A
25.(2026高二·黑龙江齐齐哈尔·期末)莱布尼茨(德国数学家)三角(如图1所示)是与杨辉(南宋数学家)三角数阵(如图2所示)相似的一种几何排列,但与杨辉三角不同的是,莱布尼茨三角每个三角形数组顶端的数等于底边两数之和. 现记莱布尼茨三角第1行的第2个数字为,第2行的第2个数字为,第行的第2个数字为.
(1)求的值;
(2)将杨辉三角中的每一个数都换成就得到了莱布尼茨三角.我们知道杨辉三角的最基本的性质,也是二项式系数和组合数性质,请你类比这个性质写出莱布尼茨三角的性质,并证明你的结论.
【答案】(1)
(2)
莱布尼茨三角的性质:.
证明:
.
.
故结论正确.
【分析】(1)由莱布尼茨三角每个三角形数组顶端的数等于底边两数之和求出,再由裂项相消法求和可得;
(2)结合题意代换写出和式,再利用组合公式运算证明可得.
【详解】(1)由图1可知:
由每个三角形数组顶端的数等于底边两数之和,可得 ,
故,同理,
故
;
(2)略
26.(2026高二·福建·期中)我国南宋数学家杨辉年所著的《详解九章算法》给出了著名的杨辉三角,由此可见我国古代数学的成就是非常值得中华民族自豪的,下图是由 “杨辉三角”拓展而成的三角数阵,记第一条斜线之和为,第二条斜线之和为,第三条斜线之和为,以此类推,组成数列.例如若,则_______.
【答案】
【分析】可以发现为斐波那契数列,再由,推导规律得出结果.
【详解】为斐波那契数列:,从中发现:,,,
以此类推,
则.
故答案为:.
题型06 矩形数阵
1.核心逻辑
矩形行列数阵:每一行成等比,每一列成等差。记第行第列;
第一列是等差数列:;第行公比:。
求和:先对每一行求和,再对全部行求和,分组求和。
森德拉姆筛数阵:每行每列都是等差数列。
2.解题步骤
①先求第一列(等差数列);
②再利用每行等比,写出通项;
③求数阵总和:先算单行和,再全部相加;
④对角线项:取,得到对角线数列,再求通项、求和。
3.易错提醒
下标混淆行列;求和顺序搞错,把行列条件看反;不会拆分行列分别处理。
27.【多选】(2026高二·安徽·阶段检测)将个数排成行列的一个数阵,如:
…
…
…
… … … … …
…
该数阵第一列的个数从上到下构成以为公差的等差数列,每一行的个数从左到右构成以为公比的等比数列(其中).已知,记这个数的和为,则下列说法正确的有( )
A. B. C. D.
【答案】ACD
【分析】根据结合,求得,根据等差数列、等比数列通项公式求得,,根据等比数列、等差数列求和公式得到.
【详解】
因为,所以,解得(舍去),故A正确;
,,故B错误;
,,故C正确;
,
故D正确.
故选:ACD.
28.(2026·山东烟台·模拟预测)如图,某数阵满足:每一行从左到右成等差数列,每一列从上到下成公比相同的等比数列,数阵中各项均为正数,,,则________;在数列中的任意与两项之间,都插入个相同的数,组成数列,记数列的前项和为,则________.
【答案】
【分析】设第一行公差为,各列的公比为且,结合已知条件求得,即可写出通项公式,再根据题意确定前70项的组成,应用分组求和、等比数列前n项和公式求和即可.
【详解】设第一行公差为,各列的公比为且,且,
则,,,,
所以,则,
由各项均为正数,故,则,即,
综上,,故,
由上,前n项为,且,
故在之前共有项,
则,则,
综上,前70项为,
.
故答案为:,
【点睛】关键点点睛:利用等差、等比数列通项公式求行列间的公差、公比,确定行列通项公式为关键.
29.(2026高三·陕西汉中·阶段检测)下表中的数阵为“森德拉姆数筛”,其特点是每行每列的数都成等差数列.
2
3
4
5
6
7
…
3
5
7
9
11
13
…
4
7
10
13
16
19
…
5
9
13
17
21
25
…
6
11
16
21
26
31
…
7
13
19
25
31
37
…
…
…
…
…
…
…
…
表中对角线上的一列数2,5,10,17,26,37,…构成数列,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据题意,得到数列的递推公式为,结合叠加法求得数列的通项公式,即可求解的值.
【详解】由题意,表格中对角线上的一列数2,5,10,17,26,37,…构成数列,
可得数列的递推公式为,
所以
,
即数列的通项公式为,
所以.
故选:D.
30.(2026·湖北黄冈·模拟预测)将个数排成行列的一个数阵,如图:
该数阵第一列的个数从上到下构成以为公差的等差数列,每一行的个数从左到右构成以为公比的等比数列(其中).已知,,记这个数的和为.给出下列结论:
①;
②;
③;
④.
其中结论正确的是______.(填写所有正确答案的序号)
【答案】①③④
【分析】根据第一列成等差,第一行成等比可求出,列式即可求出,从而求出通项,进而可得,再按照分组求和法,每一行求和可得S,由此可以判断各命题的真假.
【详解】∵,,∴2m2=2+5m+1,解得m=3或m(舍去),①正确;
∴,③正确;
当时,,②不正确;
∴,
,④正确;
故答案为: ①③④.
【点睛】方法点睛:数列求和的常用方法:
(1)对于等差等比数列,利用公式法直接求和;
(2)对于型数列,其中是等差数列,是等比数列,利用错位相减法求和;
(3)对于型数列,利用分组求和法;
(4)对于型数列,其中是公差为的等差数列,利用裂项相消法求和.
31.(2026高二·湖北武汉·期末)将个数排成n行n列的数阵,如图所示,其中表示第i行第j列上的数,该数阵第一列的n个数从上到下构成以2为公差的等差数列,每一行的n个数从左到右构成以2为公比的等比数列,若,,则__________.
【答案】
【分析】由于第一列的n个数从上到下构成以2为公差的等差数列,所以可得,再由每一行的n个数从左到右构成以2为公比的等比数列,可得,从而可求得结果.
【详解】因为该数阵第一列的n个数从上到下构成以2为公差的等差数列,,
所以,
因为该数阵每一行的n个数从左到右构成以2为公比的等比数列,
所以,
故答案为:
32.【多选】(2026高二·全国·专题练习)将个数排成n行n列的一个数阵,如下所示,该数阵第一列的n个数从上到下构成以m为公差的等差数列,每一行的n个数从左到右构成以m为公比的等比数列(其中).已知,,记这个数的和为S.下列结论正确的有( )
A. B. C. D.
【答案】ACD
【详解】由题意,该数阵第一列的n个数从上到下构成以m为公差的等差数列,每一行的n个数从左到右构成以m为公比的等比数列,且,,
对于A,可得,,所以,解得或(舍去),所以选项A是正确的;
对于B,又由,所以选项B不正确;
对于C,由,所以选项C是正确的;
对于D,由这个数的和为S,则,所以选项D是正确的.故选ACD.
题型07 斐波那契数列
1.核心逻辑
递推:。
常用结论:
①前项和:;
②余数周期:斐波那契除以整数余数具有周期性;
③裂项变形:利用递推式实现裂项求和。
2.解题步骤
①识别递推关系;
②求和利用;
③求余数:写出余数序列找周期;
④多项代数式化简,利用递推裂项相消。
3.易错提醒
记错前项和公式;忽略余数周期性,直接硬算大项;下标错位。
33.(26-27高三·全国·一轮复习)数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,……称为斐波那契数列,该数列是由意大利数学家莱昂纳多·斐波那契(Leonardo Fibonacci)以兔子繁殖为例子而引入,故又称为“兔子数列”,满足,(,),则是斐波那契数列的第______________项.
【答案】2027
【分析】利用斐波那契数列的递推关系变形,通过裂项相消法求和即可求出结果.
【详解】由题意知,(,),
所以(,),
所以,,……,,
由累加法可得,
则,
所以是斐波那契数列的第2027项.
34.【多选】(2026高二·辽宁大连·阶段检测)意大利著名数学家斐波那契在研究兔子繁殖问题时,发现有这样一列数:1,1,2,3,5,8,13,….该数列的特点是前两个数都是1,从第三个数起,每一个数都等于它前面相邻两个数的和,人们把这样的一列数组成的数列称为“斐波那契数列”.若记此数列为,有,,前n项和为,则下列对“斐波那契数列”的描述正确的是( )
A.
B.该数列的前2026项中能被3整除的有506项
C.
D.
【答案】BCD
【详解】对于A:因为,所以,
,故A错误;
对于B:因为“斐波那契数列”的前若干项依次为:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,…,
它们除以3所得的余数为:1,1,2,0,2,2,1,0,1,1,2,0,…,
可以发现余数是以1,1,2,0,2,2,1,0为周期的,在一个周期内有2个能被3整除的数,
又,,所以该数列的前2026项中能被3整除的有项,故B正确;
对于C: 因为,即,
所以,
所以,故C正确;
对于D:因为
,
因为,所以,故D正确.
35.(2026高二·四川广安·期末)数列称为斐波那契数列.在数学上,斐波那契数列可表述为.设该数列的前项和为,则等于( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用累加法即可求出
【详解】由,
则有,,,,,,
累加得,所以.
故选:B.
36.【多选】(2026高二·江苏扬州·阶段检测)有一列数:1,1,2,3,5,8,...,该数列的特点是:前两个数均为1,从第三个数起,每一个数都等于它前面两个数的和.人们把这样的一列数组成的数列称为斐波那契数列,又称黄金分割数列(当趋向于无穷大时,前一项与后一项的比值越来越逼近黄金分割0.618).在现代物理、准晶体结构、股市研究等领域,斐波那契数列都有应用,现将数列中的各项除以4所得余数按原顺序构成的数列记为,则下列结论正确的有( )
A.
B.,若数列为等比数列,公比为,则
C.
D.
【答案】ACD
【分析】选项A,先确定数列的周期,再结合周期计算的值.选项B,结合等比数列定义与斐波那契数列递推关系,推导与公比的关系进行判断.选项C,利用的周期求出一个周期内的和,再结合项数的周期余数计算前2020项和.选项D,通过累加斐波那契数列的递推式,化简得到前项和与的关系.
【详解】由题意,斐波那契数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,...,
各项除以4所得余数按原顺序构成的数列记为,
可得数列的各项分别为,
所以数列是周期为6的周期数列.因为,
所以,故正确;
因为,且,
所以
,故C正确;
,若数列为等比数列,公比为,
则,又,
则,则,且,
则,且,故错误;
因为,
将上面各式相加得,
,
即,
则,
即,故D正确.
故选:ACD
37.【多选】(2026高三·全国·一轮复习)“斐波那契数列”由十三世纪意大利数学家列昂纳多·斐波那契发现.因为斐波那契以兔子繁殖为例子而引入,故又称该数列为“兔子数列”“斐波那契数列”满足,记其前n项和为,则下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABC
【分析】根据数列新定义及数列概念计算判断 A,B,C选项,再应用裂项相消求和判断D即可.
【详解】A项,,A正确;
B项,,B正确;
C项,,C正确;
D项,,
所以,D错误.
故选:ABC.
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专题04 数列与几何应用题7种常见考法归类
题型脑图·核心考法构建
考法深研·解题技能通关
题型01 叠罗汉类型与等差数列
1.核心逻辑
层层堆叠,每一层/每一环数量均匀增加/减少,构成等差数列;常见天坛圜丘塔、宝塔台阶、塔群。
多层嵌套等差数列:上层、中层、下层各自为同公差等差数列,利用等差数列性质:若等差,则,,仍成等差数列。
2.解题步骤
①读题,提取首项,公差;
②分清每层的项数,写出通项与前项和;
③多层嵌套,利用片段和的等差性质快速列式;
④解方程求环数、层数、总数量。
3.易错提醒
分不清“环数”和“石板块数”;多层嵌套直接分别硬算,不会用片段和性质;审题忽略不含天心石这类限制条件。
1.(2026高二·全国·专题练习)北京天坛的圜丘坛为古代祭天的场所,分上、中、下三层.上层中心有一块圆形石板(称为天心石),环绕天心石砌9块扇面形石板构成第一环,向外每环依次增加9块.下一层的第一环比上一层的最后一环多9块,向外每环依次也增加9块.已知每层环数相同,且下层比中层多729块,则三层共有扇面形石板(不含天心石)( )
A.3699块 B.3474块 C.3402块 D.3339块
2.(2026高二·全国·专题练习)广丰永和塔的前身为南潭古塔,建于明万历年间,清道光二十五年(1845)重修.砖石结构,塔高九层,沿塔内石阶可层层攀登而上.塔身立于悬崖陡坡上,下临丰溪河,气势峭拔.上个世界九十年代末,此塔重修,并更名为“永和塔”.每至夜色降临,金灯齐明,塔身晶莹剔透,远望犹如仙境.某游客从塔底层(一层)进入塔身,即沿石阶逐级攀登,一步一阶,此后每上一层均沿塔走廊绕塔一周以便浏览美景,现知底层共二十六级台阶,此后每往上一层减少两级台阶,顶层绕塔一周需十二步,每往下一层绕塔一周需多三步,问这位游客从底层进入塔身开始到顶层绕塔一周止共需几步?( )
A.352 B.387 C.332 D.368
3.(26-27高三·江苏泰州·开学考试)北京天坛圜丘坛分为上、中、下三层.上层中心为天心石,环绕天心石的第一环有9块扇面形石板,以后每环依次增加9块.下一层的第一环比上一层的最后一环多9块,且每层内部各环也依次增加9块.每层环数相同,且下层石板总数比中层多729块.则每层的环数是( )
A. B. C. D.
4.(2026高二·陕西渭南·期末)宁夏青铜峡一百零八塔,始建于西夏.塔群依山而建,共12行,总数恰为108座,自上而下每行的塔数构成数列,已知的前4项和,从第5项到第12项构成等差数列,,则( )
A.3 B.5 C.7 D.9
5.(2026高二·江西赣州·阶段检测)某器形制呈“三层九枝,枝栖神鸟”.今制仿器,首层凡四,次层增三,每进一层,益数恒三,循序而增,乃成等差之序.意思是该仿制器物第1层的构件有4个,从第2层起每层的构件比前一层多3个.若按古制取前若干层构件总数恰好为116,则该层数为( )
A.7 B.8 C.9 D.10
题型02 二次曲线内接连续等腰(等边)三角形
1.核心逻辑
在抛物线等曲线上生成一连串等腰、正三角形;
设第个三角形边长,记(前面所有边长之和),得到顶点横坐标,把顶点坐标代入曲线方程,得到与递推关系,作差得到为等差数列。
2.解题步骤
①利用几何性质写出顶点坐标(中点、横坐标、纵坐标);
②将点代入曲线方程,得到含等式;
③换为,两式作差,消去,得到递推;
④判断是等差,写出通项,再求边长、面积。
3.易错提醒
顶点横坐标写错,忘记累加前面三角形的边长;作差时忽略,忘记检验。
6.(2026高二·全国·专题练习)如图所示,曲线上的点与x轴正半轴上的点及原点O构成一系列正三角形(设为O),记,则数列的通项公式_____________.
7.【多选】(2026高二·全国·专题练习)如图,在平面直角坐标系中,已知函数的图象为曲线C,点,,,…在C上,点,,,…在x轴上,且,,,…分别是以,,,…为直角顶点的等腰直角三角形.记点,的横坐标分别为,,则( )
A. B. C.为等差数列 D.
8.【多选】(2026高二·江苏南京·期中)如图,曲线()上的点与轴非负半轴上的点,()构成一系列斜边在轴上的等腰直角三角形,记为,,…,(为坐标原点).设的斜边长为,点,的面积为,,则( )
A.数列的通项公式 B.数列的通项公式
C. D.
9.(2026高三·贵州黔南·期末)如图,曲线下有一系列正三角形,设第个正三角形(与坐标原点重合)的边长为,则第个正三角形的面积为______.(用含的代数式表示)
10.【多选】(2026·四川广元·模拟预测)如图,有一系列正三角形,设第个正三角形的边长为,其中,在曲线上,为坐标原点,在轴上.记为数列的前项和,则( )
A. B.对任意的,
C.数列的前项和为 D.
题型03 面积构造等比
1.核心逻辑
连接各边中点,反复迭代生成一系列相似图形;边长、周长、面积构成等比数列。
相似比:边长、周长公比为;面积公比为;无穷图形用无穷等比求和公式。
2.解题步骤
①由几何(勾股、相似)求出相邻图形边长之比;
②分别写出边长、周长、面积的首项、公比;
③有限项:普通等比求和;无穷多项:用无穷等比各项和;
④解不等式:第几项之后面积小于某个给定值,取对数求解。
3.易错提醒
面积公比错写成和边长公比一样;无穷求和不检验;迭代序号搞错第1、第2个图形。
11.(4.3 特殊数列的和)如图所示,正方形的边长为1,联结这个正方形各边的中点得到一个小正方形;又联结这个小正方形各边的中点得到一个更小正方形;如此无限继续下去.设第1个正方形的边长为,第2个正方形的边长为,第个正方形的边长为.
(1)求证:为等比数列;
(2)求所有这些正方形周长的和与面积的和.
12.(2026高二·上海·阶段检测)已知双曲线 ,点在上. 按如下方式构造点 : 过点作斜率为的直线与的下支交于点,点关于轴的对称点为,记点 的坐标为 ,为坐标原点,分别为线段的中点,的面积分别为 则 的值为_____.
13.(2026·黑龙江·模拟预测)已知双曲线,A为右顶点,点,,在双曲线上(不同于点A),使得.
(1)求坐标;
(2)记的坐标为.对的正整数,按照以下规则依次定义:过作一条平行于的直线与双曲线交于(不同于).证明:为等比数列;
(3)时,求n边形的面积.
14.(2026·辽宁·模拟预测)如图,正方形的边长为1,取正方形各边的四等分点,得到第2个正方形,再取正方形各边的四等分点,得到第3个正方形,依此方法一直进行下去,若从第个正方形开始它的面积小于第1个正方形面积的,则( )(参考数据:)
A.8 B.9 C.10 D.11
15.(2026·吉林·模拟预测)已知在抛物线上,其中关于y轴的对称点为,记直线的斜率为且.
(1)证明数列是等比数列,并求出数列的通项公式;
(2)求的面积;
(3)记为数列的前n项和,是否存在正整数,使成立?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.
题型04 提丢斯数列
1.核心逻辑
提丢斯数列:前1‑2项单独,从第3项开始为等比数列,不是完整等比;需要分段写通项。
2.解题步骤
①按题意变换(乘10,加减常数)得到变形后的辅助数列;
②识别:从第几项开始公比为2;
③分段写通项,分组求和:前几项单独算,后面用等比求和;
④多选:代入检验前几项排除错误选项。
3.易错提醒
直接把整个数列当成完整等比;通项不分段;求和直接套等比公式,漏掉前面特殊项。
16.【多选】(2026高三·贵州黔西南·阶段检测)提丢斯·波得定律是关于太阳系中行星轨道的一个简单的几何学规则,它是在1766年由德国的一位中学老师戴维斯·提丢斯发现的,后来被柏林天文台的台长波得归纳成一条定律,即数列:0.4,0.7,1,1.6,2.8,5.2,10,19.6…表示的是太阳系第颗行星与太阳的平均距离(以天文单位AU为单位).现将数列的各项乘以10后再减4,得到数列,可以发现数列从第3项起,每项是前一项的2倍,则下列说法正确的是( )
A.数列的第2023项为 B.数列的通项公式为
C.数列的前10项和为157.3 D.数列的前项和
17.(2026·山西·模拟预测)“提丢斯数列”,是由18世纪德国数学家提丢斯给出,具体如下:0,3,6,12,24,48,96,192,…,容易发现,从第3项开始,每一项是前一项的2倍;将每一项加上4得到一个数列:4,7,10,16,28,52,100,196,…;再将每一项除以10后得到:“提丢斯数列”:0.4,0.7,1.0,1.6,2.8,5.2,10.0,…,则下列说法中,正确的是( )
A.“提丢斯数列”是等比数列 B.“提丢斯数列”的第99项为
C.“提丢斯数列”前31项和为 D.“提丢斯数列”中,不超过20的有9项
18.【多选】(2026高二·江西九江·期末)提丢斯-波得定则是关于太阳系中行星轨道的一个简单的几何学规则,它是在1766年由德国的一位中学老师戴维·提丢斯发现的,后来被柏林天文台的台长波得归纳成一个经验公式来表示,即数列:,表示的是太阳系第颗行星与太阳的平均距离(以天文单位为单位).现将数列的各项乘以10后再减4,得到数列,可以发现数列从第3项起,每项是前一项的2倍,则下列说法正确的是( )
A.数列的通项公式为
B.数列的第20项为
C.数列的前10项和为157.3
D.数列的前项和
19.【多选】(2026高三·广东佛山·阶段检测)“提丢斯数列”是18世纪由德国物理学家提丢斯给出的,具体如下:取0,3,6,12,24,48,96,…,这样一组数,容易发现,这组数从第3项开始,每一项是前一项的2倍,将这组数的每一项加上4,再除以10,就得到“提丢斯数列”:0.4,0.7,1,1.6,2.8,6.2,10,…,则下列说法中正确的是( )
A.“提丢斯数列”是等比数列
B.“提丢斯数列”的第99项为
C.“提丢斯数列”的前31项和为
D.“提丢斯数列”中,不超过300的有11项
20.(2026高二·全国·专题练习)提丢斯—波得定则是关于太阳系中行星轨道的一个简单的几何学规则,它是1766年由德国的一位中学老师戴维·提丢斯发现的,后来被柏林天文台的台长波得归纳成一条定律,即数列:0.4,0.7,1,1.6,2.8,5.2,10,19.6,…表示的是太阳系第n颗行星与太阳的平均距离(以天文单位A.U.为单位).现将数列的各项乘以10后再减4得数列,可以发现从第3项起,每一项是前一项的2倍,则______,______.
题型05 杨辉三角数类型数阵
1.核心逻辑
表示第行第个数;
杨辉三角:第行数字和为;
莱布尼茨三角:顶端数 = 下方两数之和,经常考裂项相消求和;
变形三角数阵:观察相邻行的递推,累加法求通项。
2.解题步骤
①读懂记号:行、列的编号,注意有些题目行从0开始;
②写出前几项,找递推关系;
③累加法求通项;裂项相消求和;
④利用组合数性质处理杨辉、莱布尼茨三角。
3.易错提醒
行号从0还是从1开始,编号看错;直接套用原始杨辉三角性质,忽略题目是“改造后的数阵”。
21.(2026高二·湖北随州·期中)杨辉三角是中国数学史上的伟大成就,如图所示的类杨辉三角数阵中,用A(m,n)表示第m行的第n个数,依此规律当时,正整数的最大值为( )
A.51 B.52 C.53 D.54
22.(2026高三·河北张家口·开学考试)莱布尼茨三角是与杨辉三角数阵相似的一种几何排列,但与杨辉三角不同的是,莱布尼茨三角每个三角形数组顶端的数等于底边两数之和.记第2行的第2个数字为,第3行的第2个数字为,…,第行的第2个数字为,则( ).
A. B. C. D.
23.(2026高二·重庆·期末)“杨辉三角”是二项式系数在三角形中的一种几何排列,在中国南宋数学家杨辉1261年所著的《详解九章算法》一书中就有出现.在“杨辉三角”中,除每行两边的数都是1外,其余每个数都是其“肩上”的两个数之和.小明将杨辉三角每行两边的数改成了1,2,3……得到下图中的三角数阵,并将其命名为“南开三角”.假设第行的第二个数为,如.则( )
A.54 B.57 C.45 D.46
24.(2026高二·云南玉溪·期中)如图是杨辉三角数阵.杨辉三角原名“开方作法本源图”,也有人称它为“乘方求廉图”,在我国古代用来作为开方的工具.在我国南宋数学家杨辉1261年所著的《详解九章算法》一书中,就已经出现了这个表.在欧洲,这个表叫做帕斯卡三角.杨辉三角的发现比欧洲早500年左右,很值得我们中华民族自豪.记为图中第行各个数之和,为的前项和,则( )
A.511 B.512 C.1023 D.1024
25.(2026高二·黑龙江齐齐哈尔·期末)莱布尼茨(德国数学家)三角(如图1所示)是与杨辉(南宋数学家)三角数阵(如图2所示)相似的一种几何排列,但与杨辉三角不同的是,莱布尼茨三角每个三角形数组顶端的数等于底边两数之和. 现记莱布尼茨三角第1行的第2个数字为,第2行的第2个数字为,第行的第2个数字为.
(1)求的值;
(2)将杨辉三角中的每一个数都换成就得到了莱布尼茨三角.我们知道杨辉三角的最基本的性质,也是二项式系数和组合数性质,请你类比这个性质写出莱布尼茨三角的性质,并证明你的结论.
26.(2026高二·福建·期中)我国南宋数学家杨辉年所著的《详解九章算法》给出了著名的杨辉三角,由此可见我国古代数学的成就是非常值得中华民族自豪的,下图是由 “杨辉三角”拓展而成的三角数阵,记第一条斜线之和为,第二条斜线之和为,第三条斜线之和为,以此类推,组成数列.例如若,则_______.
题型06 矩形数阵
1.核心逻辑
矩形行列数阵:每一行成等比,每一列成等差。记第行第列;
第一列是等差数列:;第行公比:。
求和:先对每一行求和,再对全部行求和,分组求和。
森德拉姆筛数阵:每行每列都是等差数列。
2.解题步骤
①先求第一列(等差数列);
②再利用每行等比,写出通项;
③求数阵总和:先算单行和,再全部相加;
④对角线项:取,得到对角线数列,再求通项、求和。
3.易错提醒
下标混淆行列;求和顺序搞错,把行列条件看反;不会拆分行列分别处理。
27.【多选】(2026高二·安徽·阶段检测)将个数排成行列的一个数阵,如:
…
…
…
… … … … …
…
该数阵第一列的个数从上到下构成以为公差的等差数列,每一行的个数从左到右构成以为公比的等比数列(其中).已知,记这个数的和为,则下列说法正确的有( )
A. B. C. D.
28.(2026·山东烟台·模拟预测)如图,某数阵满足:每一行从左到右成等差数列,每一列从上到下成公比相同的等比数列,数阵中各项均为正数,,,则________;在数列中的任意与两项之间,都插入个相同的数,组成数列,记数列的前项和为,则________.
29.(2026高三·陕西汉中·阶段检测)下表中的数阵为“森德拉姆数筛”,其特点是每行每列的数都成等差数列.
2
3
4
5
6
7
…
3
5
7
9
11
13
…
4
7
10
13
16
19
…
5
9
13
17
21
25
…
6
11
16
21
26
31
…
7
13
19
25
31
37
…
…
…
…
…
…
…
…
表中对角线上的一列数2,5,10,17,26,37,…构成数列,则( )
A. B.
C. D.
30.(2026·湖北黄冈·模拟预测)将个数排成行列的一个数阵,如图:
该数阵第一列的个数从上到下构成以为公差的等差数列,每一行的个数从左到右构成以为公比的等比数列(其中).已知,,记这个数的和为.给出下列结论:
①;
②;
③;
④.
其中结论正确的是______.(填写所有正确答案的序号)
31.(2026高二·湖北武汉·期末)将个数排成n行n列的数阵,如图所示,其中表示第i行第j列上的数,该数阵第一列的n个数从上到下构成以2为公差的等差数列,每一行的n个数从左到右构成以2为公比的等比数列,若,,则__________.
32.【多选】(2026高二·全国·专题练习)将个数排成n行n列的一个数阵,如下所示,该数阵第一列的n个数从上到下构成以m为公差的等差数列,每一行的n个数从左到右构成以m为公比的等比数列(其中).已知,,记这个数的和为S.下列结论正确的有( )
A. B. C. D.
题型07 斐波那契数列
1.核心逻辑
递推:。
常用结论:
①前项和:;
②余数周期:斐波那契除以整数余数具有周期性;
③裂项变形:利用递推式实现裂项求和。
2.解题步骤
①识别递推关系;
②求和利用;
③求余数:写出余数序列找周期;
④多项代数式化简,利用递推裂项相消。
3.易错提醒
记错前项和公式;忽略余数周期性,直接硬算大项;下标错位。
33.(26-27高三·全国·一轮复习)数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,……称为斐波那契数列,该数列是由意大利数学家莱昂纳多·斐波那契(Leonardo Fibonacci)以兔子繁殖为例子而引入,故又称为“兔子数列”,满足,(,),则是斐波那契数列的第______________项.
34.【多选】(2026高二·辽宁大连·阶段检测)意大利著名数学家斐波那契在研究兔子繁殖问题时,发现有这样一列数:1,1,2,3,5,8,13,….该数列的特点是前两个数都是1,从第三个数起,每一个数都等于它前面相邻两个数的和,人们把这样的一列数组成的数列称为“斐波那契数列”.若记此数列为,有,,前n项和为,则下列对“斐波那契数列”的描述正确的是( )
A.
B.该数列的前2026项中能被3整除的有506项
C.
D.
35.(2026高二·四川广安·期末)数列称为斐波那契数列.在数学上,斐波那契数列可表述为.设该数列的前项和为,则等于( )
A. B. C. D.
36.【多选】(2026高二·江苏扬州·阶段检测)有一列数:1,1,2,3,5,8,...,该数列的特点是:前两个数均为1,从第三个数起,每一个数都等于它前面两个数的和.人们把这样的一列数组成的数列称为斐波那契数列,又称黄金分割数列(当趋向于无穷大时,前一项与后一项的比值越来越逼近黄金分割0.618).在现代物理、准晶体结构、股市研究等领域,斐波那契数列都有应用,现将数列中的各项除以4所得余数按原顺序构成的数列记为,则下列结论正确的有( )
A.
B.,若数列为等比数列,公比为,则
C.
D.
37.【多选】(2026高三·全国·一轮复习)“斐波那契数列”由十三世纪意大利数学家列昂纳多·斐波那契发现.因为斐波那契以兔子繁殖为例子而引入,故又称该数列为“兔子数列”“斐波那契数列”满足,记其前n项和为,则下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
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