内容正文:
数列的综合问题
命题动向:从近五年高考试题分析来看,等差、等比数列是重要的数列类型,高考考查的主要知识点有:等差、等比数列的概念、性质、前n项和公式.由于数列的渗透力很强,它和函数、方程、向量、三角形、不等式等知识相互联系,优化组合,无形中加大了综合的力度.解决此类题目,必须对蕴藏在数列概念和方法中的数学思想有较深的理解.
题型1 等差、等比数列的综合运算
例1 [2017·全国卷Ⅰ]记Sn为等比数列{an}的前n项和.已知S2=2,S3=-6.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求Sn,并判断Sn+1,Sn,Sn+2是否成等差数列.
解题视点 (1)熟练应用等差、等比数列的通项公式、前n项和公式;(2)在证明a,b,c成等差、等比数列时,可以利用等差中项:=b或等比中项:ac=b2来证明.
解 (1)设{an}的公比为q.由题设可得
解得q=-2,a1=-2.
故{an}的通项公式为an=(-2)n.
(2)由(1)可得
Sn==-+(-1)n.
由于Sn+2+Sn+1=-+(-1)n
=2=2Sn,
故Sn+1,Sn,Sn+2成等差数列.
冲关策略
等差数列、等比数列综合问题的解题策略
(1)分析已知条件和求解目标,为最终解决问题设置中间问题,例如求和需要先求出通项、求通项需要先求出首项和公差(公比)等,确定解题的顺序.
(2)注意细节:在等差数列与等比数列综合问题中,如果等比数列的公比不能确定,则要看其是否有等于1的可能,在数列的通项问题中第一项和后面的项能否用同一个公式表示等,这些细节对解题的影响也是巨大的.
变式训练1
已知数列{an}是等差数列,首项a1=2,且a3是a2与a4+1的等比中项.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=,求数列{bn}的前n项和Sn.
解 (1)设{an}的公差为d,由题意可得
a=a2·(a4+1),
即(2+2d)2=(2+d)(3+3d),
∴d=2或d=-1.
当d=-1时,a3=0,不符合条件.
∴d=2,
∴an=a1+(n-1)d=2n.
(2)bn==
==
∴Sn=b1+b2+b3+…+bn-1+bn
=
=
=-.
题型2 数列的通项与求和
例2 [2018·临汾模拟]数列{an}的前n项和为Sn,对于任意的正整数n都有an>0,4Sn=(an+1)2.
(1)求证:数列{an}是等差数列,并求通项公式;
(2)设bn=,Tn=b1+b2+…+bn,求Tn.
解题视点 (1)运用an=得到{an}为等差数列,进而求解;(2)解题的关键是错位相减法的运算,对考生的运算求解能力要求较高.
解 (1)证明:令n=1,4S1=4a1=(a1+1)2,
解得a1=1,
由4Sn=(an+1)2,得4Sn+1=(an+1+1)2,
两式相减得4an+1=(an+1+1)2-(an+1)2,
整理得(an+1+an)(an+1-an-2)=0,
因为an>0,所以an+1-an=2,
则数列{an}是首项为1,公差为2的等差数列,
an=1+2(n-1)=2n-1.
(2)由(1)得bn=,
Tn=+++…+,①
Tn=+++…+,②
①-②得
Tn=+2-
=+2×-=-,
所以Tn=1-.
冲关策略
(1)一般求数列的通项往往要构造数列,此时要从证的结论出发,这是很重要的解题信息.
(2)根据数列的特点选择合适的求和方法,常用的有错位相减法,分组求和法,裂项求和法等.
变式训练2
数列{an}的前n项和Sn满足Sn=2an-a1,且a1,a2+1,a3成等差数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=,求数列{bn}的前n项和Tn.
解 (1)∵Sn=2an-a1,
∴当n≥2时,Sn-1=2an-1-a1,
∴an=2an-2an-1,化为an=2an-1.
由a1,a2+1,a3成等差数列得,2(a2+1)=a1+a3,
∴2(2a1+1)=a1+4a1,解得a1=2.
∴数列{an}是等比数列,首项为2,公比为2.
∴ an=2n.
(2)∵an+1=2n+1,∴Sn==2n+1-2,
Sn+1=2n+2-2.
∴bn==
=.
∴数列{bn}的前n项和
Tn==.
题型3 数列与其他知识的交汇
命题角度1 数列与函数的交汇
例3 [2018·河南开封模拟]已知二次函数f(x)=ax2+bx的图象过点(-4n,0),且f′(0)=2n,n∈N*,数列{an}满足=f′,且a1=4.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)记bn=,求数列{bn}的前n项和Tn.
解题视点 (1)叠加法求数列的通项公式;(2)裂项相消法求数列的前n项和.
解 (1)f′(x)=2ax+b,
由题意知b=2n,16n2a-4nb=0,
∴a=,
则f