高考數(shù)學(xué)大二輪總復(fù)習(xí)與增分策略 專(zhuān)題四 數(shù)列、推理與證明 第2講 數(shù)列的求和問(wèn)題練習(xí) 文
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第2講 數(shù)列的求和問(wèn)題 1.(2016課標(biāo)全國(guó)甲)Sn為等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,且a1=1,S7=28.記bn=[lg an],其中[x]表示不超過(guò)x的最大整數(shù),如[0.9]=0,[lg 99]=1. (1)求b1,b11,b101; (2)求數(shù)列{bn}的前1 000項(xiàng)和. 解 (1)設(shè){an}的公差為d,據(jù)已知有7+21d=28, 解得d=1.所以{an}的通項(xiàng)公式為an=n. b1=[lg 1]=0,b11=[lg 11]=1,b101=[lg 101]=2. (2)因?yàn)閎n= 所以數(shù)列{bn}的前1 000項(xiàng)和為190+2900+31=1 893. 2.(2016山東)已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn=3n2+8n,{bn}是等差數(shù)列,且an=bn+bn+1. (1)求數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式; (2)令cn=,求數(shù)列{cn}的前n項(xiàng)和Tn. 解 (1)由題意知,當(dāng)n≥2時(shí),an=Sn-Sn-1=6n+5, 當(dāng)n=1時(shí),a1=S1=11,所以an=6n+5. 設(shè)數(shù)列{bn}的公差為d.由 即可解得b1=4,d=3,所以bn=3n+1. (2)由(1)知,cn==3(n+1)2n+1. 又Tn=c1+c2+…+cn,得Tn=3[222+323+…+(n+1)2n+1], 2Tn=3[223+324+…+(n+1)2n+2]. 兩式作差,得-Tn=3[222+23+24+…+2n+1-(n+1)2n+2] =3 =-3n2n+2,所以Tn=3n2n+2. 高考對(duì)數(shù)列求和的考查主要以解答題的形式出現(xiàn),通過(guò)分組轉(zhuǎn)化、錯(cuò)位相減、裂項(xiàng)相消等方法求一般數(shù)列的和,體現(xiàn)轉(zhuǎn)化與化歸的思想. 熱點(diǎn)一 分組轉(zhuǎn)化求和 有些數(shù)列,既不是等差數(shù)列,也不是等比數(shù)列,若將數(shù)列通項(xiàng)拆開(kāi)或變形,可轉(zhuǎn)化為幾個(gè)等差、等比數(shù)列或常見(jiàn)的數(shù)列,即先分別求和,然后再合并. 例1 等比數(shù)列{an}中,a1,a2,a3分別是下表第一、二、三行中的某一個(gè)數(shù),且a1,a2,a3中的任何兩個(gè)數(shù)不在下表的同一列. 第一列 第二列 第三列 第一行 3 2 10 第二行 6 4 14 第三行 9 8 18 (1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式; (2)若數(shù)列{bn}滿足:bn=an+(-1)nln an,求數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Sn. 解 (1)當(dāng)a1=3時(shí),不合題意; 當(dāng)a1=2時(shí),當(dāng)且僅當(dāng)a2=6,a3=18時(shí),符合題意; 當(dāng)a1=10時(shí),不合題意. 因此a1=2,a2=6,a3=18,所以公比q=3. 故an=23n-1 (n∈N*). (2)因?yàn)閎n=an+(-1)nln an =23n-1+(-1)nln(23n-1) =23n-1+(-1)n[ln 2+(n-1)ln 3] =23n-1+(-1)n(ln 2-ln 3)+(-1)nnln 3, 所以Sn=2(1+3+…+3n-1)+[-1+1-1+…+(-1)n](ln 2-ln 3)+[-1+2-3+…+(-1)nn]ln 3. 當(dāng)n為偶數(shù)時(shí), Sn=2+ln 3 =3n+ln 3-1; 當(dāng)n為奇數(shù)時(shí), Sn=2-(ln 2-ln 3)+ln 3 =3n-ln 3-ln 2-1. 綜上所述,Sn= 思維升華 在處理一般數(shù)列求和時(shí),一定要注意使用轉(zhuǎn)化思想.把一般的數(shù)列求和轉(zhuǎn)化為等差數(shù)列或等比數(shù)列進(jìn)行求和,在求和時(shí)要分析清楚哪些項(xiàng)構(gòu)成等差數(shù)列,哪些項(xiàng)構(gòu)成等比數(shù)列,清晰正確地求解.在利用分組求和法求和時(shí),由于數(shù)列的各項(xiàng)是正負(fù)交替的,所以一般需要對(duì)項(xiàng)數(shù)n進(jìn)行討論,最后再驗(yàn)證是否可以合并為一個(gè)公式. 跟蹤演練1 (2015湖南)設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,已知a1=1,a2=2,且an+2=3Sn-Sn+1+3,n∈N*. (1)證明:an+2=3an; (2)求Sn. (1)證明 由條件,對(duì)任意n∈N*,有an+2=3Sn-Sn+1+3, 因而對(duì)任意n∈N*,n≥2,有an+1=3Sn-1-Sn+3. 兩式相減,得an+2-an+1=3an-an+1, 即an+2=3an,n≥2. 又a1=1,a2=2, 所以a3=3S1-S2+3=3a1-(a1+a2)+3=3a1, 故對(duì)一切n∈N*,an+2=3an. (2)解 由(1)知,an≠0,所以=3.于是數(shù)列{a2n-1}是首項(xiàng)a1=1,公比為3等比數(shù)列;數(shù)列{a2n}是首項(xiàng)a2=2,公比為3的等比數(shù)列. 因此a2n-1=3n-1,a2n=23n-1. 于是S2n=a1+a2+…+a2n =(a1+a3+…+a2n-1)+(a2+a4+…+a2n) =(1+3+…+3n-1)+2(1+3+…+3n-1) =3(1+3+…+3n-1) =. 從而S2n-1=S2n-a2n=-23n-1 =(53n-2-1). 綜上所述,Sn= 熱點(diǎn)二 錯(cuò)位相減法求和 錯(cuò)位相減法是在推導(dǎo)等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式時(shí)所用的方法,這種方法主要用于求數(shù)列{anbn}的前n項(xiàng)和,其中{an},{bn}分別是等差數(shù)列和等比數(shù)列. 例2 已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且有a1=2,3Sn=5an-an-1+3Sn-1(n≥2). (1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式; (2)若bn=(2n-1)an,求數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Tn. 解 (1)3Sn-3Sn-1=5an-an-1(n≥2), ∴2an=an-1,=, 又∵a1=2, ∴{an}是首項(xiàng)為2,公比為的等比數(shù)列, ∴an=2()n-1=()n-2=22-n. (2)bn=(2n-1)22-n, Tn=121+320+52-1+…+(2n-1)22-n, Tn=120+32-1+…+(2n-3)22-n+(2n-1)21-n, ∴Tn=2+2(20+2-1+…+22-n)-(2n-1)21-n =2+-(2n-1)21-n =6-(2n+3)21-n, ∴Tn=12-(2n+3)22-n. 思維升華 (1)錯(cuò)位相減法適用于求數(shù)列{anbn}的前n項(xiàng)和,其中{an}為等差數(shù)列,{bn}為等比數(shù)列;(2)所謂“錯(cuò)位”,就是要找“同類(lèi)項(xiàng)”相減.要注意的是相減后得到部分,求等比數(shù)列的和,此時(shí)一定要查清其項(xiàng)數(shù).(3)為保證結(jié)果正確,可對(duì)得到的和取n=1,2進(jìn)行驗(yàn)證. 跟蹤演練2 已知正項(xiàng)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn滿足:4Sn=(an-1)(an+3)(n∈N*). (1)求an; (2)若bn=2nan,求數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Tn. 解 (1)∵4Sn=(an-1)(an+3)=a+2an-3, ∴當(dāng)n≥2時(shí),4Sn-1=a+2an-1-3, 兩式相減得,4an=a-a+2an-2an-1, 化簡(jiǎn)得,(an+an-1)(an-an-1-2)=0, ∵{an}是正項(xiàng)數(shù)列,∴an+an-1≠0, ∴an-an-1-2=0,對(duì)任意n≥2,n∈N*都有an-an-1=2, 又由4S1=a+2a1-3得,a-2a1-3=0, 解得a1=3或a1=-1(舍去), ∴{an}是首項(xiàng)為3,公差為2的等差數(shù)列, ∴an=3+2(n-1)=2n+1. (2)由已知及(1)知, bn=(2n+1)2n, Tn=321+522+723+…+(2n-1)2n-1+(2n+1)2n,① 2Tn=322+523+724+…+(2n-1)2n+(2n+1)2n+1,② ②-①得,Tn=-321-2(22+23+24+…+2n)+(2n+1)2n+1=-6-2+(2n+1)2n+1 =2+(2n-1)2n+1. 熱點(diǎn)三 裂項(xiàng)相消法求和 裂項(xiàng)相消法是指把數(shù)列和式中的各項(xiàng)分別裂開(kāi)后,某些項(xiàng)可以相互抵消從而求和的方法,主要適用于{}或{}(其中{an}為等差數(shù)列)等形式的數(shù)列求和. 例3 已知等比數(shù)列{an}的各項(xiàng)均為正數(shù),a1=1,公比為q;等差數(shù)列{bn}中,b1=3,且{bn}的前n項(xiàng)和為Sn,a3+S3=27,q=. (1)求{an}與{bn}的通項(xiàng)公式; (2)設(shè)數(shù)列{cn}滿足cn=,求{cn}的前n項(xiàng)和Tn. 解 (1)設(shè)數(shù)列{bn}的公差為d, ∵a3+S3=27,q=, ∴q2+9+3d=27,6+d=q2,解得q=3,d=3. ∴an=3n-1,bn=3n. (2)由題意及(1),得Sn=, cn===-. 所以Tn=1-+-+-+…+- =1-=. 思維升華 (1)裂項(xiàng)相消法的基本思想就是把通項(xiàng)an分拆成an=bn+k-bn(k≥1,k∈N*)的形式,從而達(dá)到在求和時(shí)某些項(xiàng)相消的目的,在解題時(shí)要善于根據(jù)這個(gè)基本思想變換數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式,使之符合裂項(xiàng)相消的條件. (2)常用的裂項(xiàng)公式 ①=(-); ②=(-); ③=(-). 跟蹤演練3 (1)設(shè)Sn為等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,a2=2,S5=15,若的前m項(xiàng)和為,則m的值為( ) A.8 B.9 C.10 D.11 (2)已知數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為an=log2 (n∈N*),設(shè)其前n項(xiàng)和為Sn,則使Sn<-5成立的正整數(shù)n有( ) A.最小值63 B.最大值63 C.最小值31 D.最大值31 答案 (1)B (2)A 解析 (1)設(shè)數(shù)列{an}的首項(xiàng)為a1,公差為d, 則有 ∴a1=d=1,∴an=n, ∴=-. ∴+++…+ =1-+-+…+- =1-==, ∴m=9. (2)∵an=log2 (n∈N*), ∴Sn=a1+a2+…+an=log2+log2+…+log2=(log22-log23)+(log23-log24)+…+log2(n+1)-log2(n+2)=log22-log2(n+2) =log2,由Sn<-5=log2?62, 故使Sn<-5成立的正整數(shù)n有最小值63. 1.已知數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為an=,其前n項(xiàng)和為Sn,若存在M∈Z,滿足對(duì)任意的n∈N*,都有Sn- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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