内容正文:
第1讲 等差数列与等比数列
[考情考向分析] 1.等差、等比数列基本量和性质的考查是高考热点,经常以小题形式出现.2.数列求和及数列与函数、不等式的综合问题是高考考查的重点,考查分析问题、解决问题的综合能力.
热点一 等差数列、等比数列的运算
1.通项公式
等差数列:an=a1+(n-1)d;
等比数列:an=a1·qn-1.
2.求和公式
等差数列:Sn==na1+d;
等比数列:Sn==(q≠1).
3.性质
若m+n=p+q,
在等差数列中am+an=ap+aq;
在等比数列中am·an=ap·aq.
例1 (1)(2018·全国Ⅰ)记Sn为等差数列{an}的前n项和,若3S3=S2+S4,a1=2,则a5等于( )
A.-12 B.-10
C.10 D.12
答案 B
解析 设等差数列{an}的公差为d,由3S3=S2+S4,
得3=2a1+×d+4a1+×d,将a1=2代入上式,解得d=-3,
故a5=a1+(5-1)d=2+4×(-3)=-10.
故选B.
(2)(2018·杭州质检)设各项均为正数的等比数列{an}中,若S4=80,S2=8,则公比q=________,a5=________.
答案 3 162
解析 由题意可得,S4-S2=q2S2,代入得q2=9.
∵等比数列{an}的各项均为正数,
∴q=3,解得a1=2,故a5=162.
思维升华 在进行等差(比)数列项与和的运算时,若条件和结论间的联系不明显,则均可化成关于a1和d(q)的方程组求解,但要注意消元法及整体计算,以减少计算量.
跟踪演练1 (1)设公比为q(q>0)的等比数列{an}的前n项和为Sn,若S2=3a2+2,S4=3a4+2,则a1等于( )
A.-2 B.-1 C. D.
答案 B
解析 S4-S2=a3+a4=3a4-3a2,
即3a2+a3-2a4=0,即3a2+a2q-2a2q2=0,
即2q2-q-3=0,解得q=-1(舍)或q=,
当q=时,代入S2=3a2+2,
得a1+a1q=3a1q+2,解得a1=-1.
(2)(2018·全国Ⅲ)等比数列{an}中,a1=1,a5=4a3.
①求{an}的通项公式;
②记Sn为{an}的前n项和,若Sm=63,求m.
解 ①设{an}的公比为q,由题设得an=qn-1.
由已知得q4=4q2,解得q=0(舍去),q=-2或q=2.
故an=(-2)n-1或an=2n-1(n∈N*).
②若an=(-2)n-1,则Sn=.
由Sm=63得(-2)m=-188,此方程没有正整数解.
若an=2n-1,则Sn=2n-1.
由Sm=63得2m=64,解得m=6.
综上,m=6.
热点二 等差数列、等比数列的判定与证明
证明数列{an}是等差数列或等比数列的证明方法
(1)证明数列{an}是等差数列的两种基本方法:
①利用定义,证明an+1-an(n∈N*)为一常数;
②利用等差中项,即证明2an=an-1+an+1(n≥2,n∈N*).
(2)证明数列{an}是等比数列的两种基本方法:
①利用定义,证明(n∈N*)为一常数;
②利用等比中项,即证明a=an-1an+1(n≥2,n∈N*).
例2 已知数列{an},{bn},其中a1=3,b1=-1,且满足an=(3an-1-bn-1),bn=-(an-1-3bn-1),n∈N*,n≥2.
(1)求证:数列{an-bn}为等比数列;
(2)求数列的前n项和Tn.
(1)证明 an-bn=(3an-1-bn-1)-(an-1-3bn-1)=2(an-1-bn-1),
又a1-b1=3-(-1)=4,
所以{an-bn}是首项为4,公比为2的等比数列.
(2)解 由(1)知,an-bn=2n+1,①
又an+bn=(3an-1-bn-1)+(an-1-3bn-1)=an-1+bn-1,
又a1+b1=3+(-1)=2,
所以{an+bn}为常数数列,an+bn=2,②
联立①②得,an=2n+1,
==-,
所以Tn=++…+
=-=-(n∈N*).
思维升华 (1)判断一个数列是等差(比)数列,也可以利用通项公式及前n项和公式,但不能作为证明方法.
(2)a=an-1an+1(n≥2)是数列{an}为等比数列的必要不充分条件,判断时还要看各项是否为零.
跟踪演练2 (2018·新余模拟)已知{an}是各项都为正数的数列,其前n项和为Sn,且Sn为an与的等差中项.
(1)求证:数列{S}为等差数列;
(2)求数列{an}的通项公式;
(3)设bn=,求{bn}的前n项和Tn.
(1)证明 由题意知2Sn=an+,即2Snan-a=1,(*)
当n≥2时,有an=Sn-Sn-1,代入(*)式得
2Sn(Sn-Sn-1