【名校資料】高考數(shù)學(xué)理一輪資源庫(kù) 第6章學(xué)案30
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1、◆+◆◆二〇一九高考數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)資料◆+◆◆ 學(xué)案30 數(shù)列的通項(xiàng)與求和 導(dǎo)學(xué)目標(biāo): 1.能利用等差、等比數(shù)列前n項(xiàng)和公式及其性質(zhì)求一些特殊數(shù)列的和.2.能在具體的問(wèn)題情境中,識(shí)別數(shù)列的等差關(guān)系或等比關(guān)系,并能用有關(guān)知識(shí)解決相應(yīng)的問(wèn)題. 自主梳理 1.求數(shù)列的通項(xiàng) (1)數(shù)列前n項(xiàng)和Sn與通項(xiàng)an的關(guān)系: an= (2)當(dāng)已知數(shù)列{an}中,滿足an+1-an=f(n),且f(1)+f(2)+…+f(n)可求,則可用________求數(shù)列的通項(xiàng)an,常利用恒等式an=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1). (3)當(dāng)已知數(shù)列{an}中,滿足=f(n),且f
2、(1)·f(2)·…·f(n)可求,則可用________求數(shù)列的通項(xiàng)an,常利用恒等式an=a1···…·. (4)作新數(shù)列法:對(duì)由遞推公式給出的數(shù)列,經(jīng)過(guò)變形后化歸成等差數(shù)列或等比數(shù)列來(lái)求通項(xiàng). (5)歸納、猜想、證明法. 2.求數(shù)列的前n項(xiàng)的和 (1)公式法 ①等差數(shù)列前n項(xiàng)和Sn=____________=________________,推導(dǎo)方法:____________; ②等比數(shù)列前n項(xiàng)和Sn= 推導(dǎo)方法:乘公比,錯(cuò)位相減法. ③常見(jiàn)數(shù)列的前n項(xiàng)和: a.1+2+3+…+n=________; b.2+4+6+…+2n=________; c.1+3+5
3、+…+(2n-1)=________; d.12+22+32+…+n2=________; e.13+23+33+…+n3=____________. (2)分組求和:把一個(gè)數(shù)列分成幾個(gè)可以直接求和的數(shù)列. (3)拆項(xiàng)相消:有時(shí)把一個(gè)數(shù)列的通項(xiàng)公式分成兩項(xiàng)差的形式,相加過(guò)程消去中間項(xiàng),只剩有限項(xiàng)再求和. 常見(jiàn)的拆項(xiàng)公式有: ①=-; ②=; ③=-. (4)錯(cuò)位相減:適用于一個(gè)等差數(shù)列和一個(gè)等比數(shù)列對(duì)應(yīng)項(xiàng)相乘構(gòu)成的數(shù)列求和. (5)倒序相加:例如,等差數(shù)列前n項(xiàng)和公式的推導(dǎo). 自我檢測(cè) 1.(原創(chuàng)題)已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)的乘積為T(mén)n=3n2(n∈N*),則數(shù)列{an
4、}的前n項(xiàng)的和為_(kāi)_______. 2.設(shè){an}是公比為q的等比數(shù)列,Sn是其前n項(xiàng)和,若{Sn}是等差數(shù)列,則q=________. 3.已知等比數(shù)列{an}的公比為4,且a1+a2=20,故bn=log2an,則b2+b4+b6+…+b2n=________. 4.(2010·天津高三十校聯(lián)考)已知數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式an=log2 (n∈N*),設(shè){an}的前n項(xiàng)的和為Sn,則使Sn<-5成立的自然數(shù)n的最小值為_(kāi)_______. 5.(2010·北京海淀期末練習(xí))設(shè)關(guān)于x的不等式x2-x<2nx (n∈N*)的解集中整數(shù)的個(gè)數(shù)為an,數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,則S100
5、的值為_(kāi)_______. 6.?dāng)?shù)列1,4,7,10,…前10項(xiàng)的和為_(kāi)_______. 探究點(diǎn)一 求通項(xiàng)公式 例1 已知數(shù)列{an}滿足an+1=,a1=2,求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式. 變式遷移1 設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,已知a1=1,Sn+1=4an+2. (1)設(shè)bn=an+1-2an,證明數(shù)列{bn}是等比數(shù)列; (2)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式. 探究點(diǎn)二 裂項(xiàng)相消法求和 例2 已知數(shù)列{an},Sn是其前n項(xiàng)和,且an=7Sn-1+2(n≥2),a1=2. (1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式; (2)設(shè)bn=,Tn是數(shù)列{bn}的
6、前n項(xiàng)和,求使得Tn<對(duì)所有n∈N*都成立的最小正整數(shù)m.
變式遷移2 求數(shù)列1,,,…,,…的前n項(xiàng)和.
探究點(diǎn)三 錯(cuò)位相減法求和
例3 已知數(shù)列{an}是首項(xiàng)、公比都為q (q>0且q≠1)的等比數(shù)列,bn=anlog4an (n∈N*).
(1)當(dāng)q=5時(shí),求數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Sn;
(2)當(dāng)q=時(shí),若bn 7、,an=(n∈N*),則Sn=a1-a2+a3-a4+…+(-1)n-1an=______________________.
答案 (-1)n-1
解析 當(dāng)x∈[n,n+1](n∈N*)時(shí),函數(shù)f(x)=x2+x的值隨x的增大而增大,則f(x)的值域?yàn)閇n2+n,n2+3n+2](n∈N*),∴g(n)=2n+3(n∈N*),于是an==n2.
當(dāng)n為偶數(shù)時(shí),Sn=a1-a2+a3-a4+…+an-1-an=(12-22)+(32-42)+…+[(n-1)2-n2]=-[3+7+…+(2n-1)]=-·=-;
當(dāng)n為奇數(shù)時(shí),Sn=(a1-a2)+(a3-a4)+…+(an-2-an-1 8、)+an
=Sn-1+an=-+n2=,
∴Sn=(-1)n-1.
【突破思維障礙】
在利用并項(xiàng)轉(zhuǎn)化求和時(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)行分類(lèi)討論,但最終的結(jié)果卻往往可以用一個(gè)公式來(lái)表示.
1.求數(shù)列的通項(xiàng):(1)公式法:例如等差數(shù)列、等比數(shù)列的通項(xiàng);
(2)觀察法:例如由數(shù)列的前幾項(xiàng)來(lái)求通項(xiàng);
(3)可化歸為使用累加法、累積法;
(4)可化歸為等差數(shù)列或等比數(shù)列,然后利用公式法;
(5)求出數(shù)列的前幾項(xiàng),然后歸納、猜想、證明.
2.?dāng)?shù)列求和的方法:
一般的數(shù)列求和,應(yīng)從通項(xiàng)入手,若無(wú)通項(xiàng),先求通項(xiàng),然后通過(guò)對(duì)通項(xiàng)變形,轉(zhuǎn)化為與特殊數(shù)列有關(guān)或具備 9、某種方法適用特點(diǎn)的形式,從而選擇合適的方法求和.
3.求和時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題:
(1)直接用公式求和時(shí),注意公式的應(yīng)用范圍和公式的推導(dǎo)過(guò)程.
(2)注意觀察數(shù)列的特點(diǎn)和規(guī)律,在分析數(shù)列通項(xiàng)的基礎(chǔ)上或分解為基本數(shù)列求和,或轉(zhuǎn)化為基本數(shù)列求和.
(滿分:90分)
一、填空題(每小題6分,共48分)
1.(2010·廣東)已知數(shù)列{an}為等比數(shù)列,Sn是它的前n項(xiàng)和,若a2·a3=2a1且a4與2a7的等差中項(xiàng)為,則S5=________.
2.有兩個(gè)等差數(shù)列{an},{bn},其前n項(xiàng)和分別為Sn,Tn,若=,則=________.
3.如果數(shù)列{an}滿足a1=2,a2=1且= ( 10、n≥2),則此數(shù)列的第10項(xiàng)為_(kāi)_______.
4.?dāng)?shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,若an=,則S5=________.
5.(2011·南京模擬)數(shù)列1,1+2,1+2+4,…,1+2+22+…+2n-1,…的前n項(xiàng)和Sn>1 020,那么n的最小值是________.
6.(2010·東北師大附中高三月考)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn且a1=1,an+1=3Sn(n=1,2,3,…),則log4S10=__________.
7.(原創(chuàng)題)已知數(shù)列{an}滿足a1=1,a2=-2,an+2=-,則該數(shù)列前26項(xiàng)的和為_(kāi)_______.
8.對(duì)于數(shù)列{an},定義數(shù)列{an+1-a 11、n}為數(shù)列{an}的“差數(shù)列”,若a1=2,{an}的“差數(shù)列”的通項(xiàng)為2n,則數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn=____________.
二、解答題(共42分)
9.(12分)已知函數(shù)f(x)=x2-2(n+1)x+n2+5n-7(n∈N*).
(1)若函數(shù)f(x)的圖象的頂點(diǎn)的橫坐標(biāo)構(gòu)成數(shù)列{an},試證明數(shù)列{an}是等差數(shù)列;
(2)設(shè)函數(shù)f(x)的圖象的頂點(diǎn)到x軸的距離構(gòu)成數(shù)列{bn},試求數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Sn.
10.(14分)設(shè)等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且Sn=nan+an-c(c是常數(shù),n∈N*),a2=6.
(1)求c的值及數(shù)列{an}的 12、通項(xiàng)公式;
(2)證明++…+<.
11.(16分)(2010·北京宣武高三期中)已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn=3n,數(shù)列{bn}滿足b1=-1,bn+1=bn+(2n-1) (n∈N*).
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式an;
(2)求數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式bn;
(3)若cn=,求數(shù)列{cn}的前n項(xiàng)和Tn.
答案 自主梳理
1.(4)n=1或n≥2
自我檢測(cè)
1.22 2. 3.15 4.8 5.
課堂活動(dòng)區(qū)
例1 解題導(dǎo)引 1.等差數(shù)列與等比數(shù)列相結(jié)合的綜合問(wèn)題是高考考查的重點(diǎn),特別是等差、等比數(shù)列的通項(xiàng)公式、前n項(xiàng)和公式以及 13、等差中項(xiàng)、等比中項(xiàng)問(wèn)題是歷年命題的熱點(diǎn).
2.利用等比數(shù)列前n項(xiàng)和公式時(shí)注意公比q的取值.同時(shí)對(duì)兩種數(shù)列的性質(zhì),要熟悉它們的推導(dǎo)過(guò)程,利用好性質(zhì),可降低題目的思維難度,解題時(shí)有時(shí)還需利用條件聯(lián)立方程求解.
解 (1)由已知得,解得a2=2.
設(shè)數(shù)列{an}的公比為q,由a2=2,
可得a1=,a3=2q.又S3=7,可知+2+2q=7,
即2q2-5q+2=0.解得q1=2,q2=.
由題意得q>1,∴q=2,∴a1=1.
故數(shù)列{an}的通項(xiàng)為an=2n-1.
(2)由(1)得a3n+1=23n,
∴bn=ln a3n+1=ln 23n=3nln 2.
又bn+1-bn= 14、3ln 2,∴{bn}是等差數(shù)列,
∴Tn=b1+b2+…+bn
==·ln 2.
故Tn=ln 2.
變式遷移1 4
解析 設(shè)a1,a2,a3,a4的公差為d,則a1+2d=4,又0 15、最后利用不等式知識(shí)求出m.
解 (1)∵an+1=f===an+,
∴{an}是以為公差的等差數(shù)列.
又a1=1,∴an=n+.
(2)Tn=a1a2-a2a3+a3a4-a4a5+…-a2na2n+1
=a2(a1-a3)+a4(a3-a5)+…+a2n(a2n-1-a2n+1)
=-(a2+a4+…+a2n)=-·
=-(2n2+3n).
(3)當(dāng)n≥2時(shí),bn==
=,
又b1=3=×,∴Sn=b1+b2+…+bn
=×
==,
∵Sn<對(duì)一切n∈N*成立.
即<,
又∵=遞增,
且<.∴≥,
即m≥2 010.∴最小正整數(shù)m=2 010.
變式遷移2 16、 解 (1)設(shè)等比數(shù)列{an}的首項(xiàng)為a1,公比為q.
依題意,有2(a3+2)=a2+a4,
代入a2+a3+a4=28,得a3=8.
∴a2+a4=20.∴
解之,得或
又{an}單調(diào)遞增,∴ ∴an=2n.
(2)bn=2n·log2n=-n·2n,
∴-Sn=1×2+2×22+3×23+…+n×2n.①
∴-2Sn=1×22+2×23+3×24+…+(n-1)×2n+n×2n+1.②
∴①-②,得Sn=2+22+23+…+2n-n·2n+1
=-n·2n+1=2n+1-n·2n+1-2.
由Sn+(n+m)an+1<0,
即2n+1-n·2n+1-2+n·2n+ 17、1+m·2n+1<0對(duì)任意正整數(shù)n恒成立,
∴m·2n+1<2-2n+1對(duì)任意正整數(shù)n,m<-1恒成立.
∵-1>-1,∴m≤-1,
即m的取值范圍是(-∞,-1].
例3 解 依題意,第1個(gè)月月余款為
a1=10 000(1+20%)-10 000×20%×10%-300=11 500,
第2個(gè)月月底余款為a2=a1(1+20%)-a1×20%×10%-300,
依此類(lèi)推下去,設(shè)第n個(gè)月月底的余款為an元,
第n+1個(gè)月月底的余款為an+1元,則an+1=an(1+20%)-an×20%×10%-300=1.18an-300.
下面構(gòu)造一等比數(shù)列.
設(shè)=1.18,則an+ 18、1+x=1.18an+1.18x,
∴an+1=1.18an+0.18x.∴0.18x=-300.
∴x=-,即=1.18.
∴數(shù)列{an-}是一個(gè)等比數(shù)列,公比為1.18,首項(xiàng)a1-=11 500-=.
∴an-=×1.18n-1,
∴a12-=×1.1811,
∴a12=+×1.1811≈62 396.6(元),
即到年底該職工共有資金62 396.6元.
純收入有a12-10 000(1+25%)
=62 396.6-12 500=49 896.6(元).
變式遷移3 解 (1)設(shè)中低價(jià)房的面積形成的數(shù)列為{an},
由題意可知{an}是等差數(shù)列,其中a1=250, 19、d=50,
則an=250+(n-1)·50=50n+200,
Sn=250n+×50=25n2+225n,
令25n2+225n≥4 750,
即n2+9n-190≥0,而n是正整數(shù),∴n≥10.
∴到2020年底,該市歷年所建中低價(jià)房的累計(jì)面積將首次不少于4 750萬(wàn)平方米.
(2)設(shè)新建住房面積形成數(shù)列{bn},
由題意可知{bn}是等比數(shù)列,其中b1=400,q=1.08,
則bn=400·(1.08)n-1.
由題意可知an>0.85bn,
即50n+200>400·(1.08)n-1·0.85.
當(dāng)n=5時(shí),a5<0.85b5,
當(dāng)n=6時(shí),a6>0.85b 20、6,
∴滿足上述不等式的最小正整數(shù)n為6.
∴到2016年底,當(dāng)年建造的中低價(jià)房的面積占該年建造住房面積的比例首次大于85%.
課后練習(xí)區(qū)
1.3+2 2.② 3.991
4.7
解析 設(shè)至少需要n秒鐘,則1+21+22+…+2n-1≥100,∴≥100,∴n≥7.
5.64
解析 依題意有anan+1=2n,所以an+1an+2=2n+1,兩式相除得=2,所以a1,a3,a5,…成等比數(shù)列,a2,a4,a6,…也成等比數(shù)列,而a1=1,a2=2,所以a10=2×24=32,a11=1×25=32,又因?yàn)閍n+an+1=bn,所以b10=a10+a11=64.
6.3
解析 21、 該題是數(shù)列知識(shí)與函數(shù)知識(shí)的綜合.
an=5·2n-2-4·n-1=5·2-,
顯然當(dāng)n=2時(shí),an取得最小值,當(dāng)n=1時(shí),an取得最大值,此時(shí)x=1,y=2,∴x+y=3.
7.21
解析 y′=(x2)′=2x,則過(guò)點(diǎn)(ak,a)的切線斜率為2ak,則切線方程為y-a=2ak(x-ak),
令y=0,得-a=2ak(x-ak),
∴x=ak,即ak+1=ak.
故{an}是a1=16,q=的等比數(shù)列,
即an=16×()n-1,∴a1+a3+a5=16+4+1=21.
8.107
解析 由數(shù)表知,第一行1個(gè)奇數(shù),第3行3個(gè)奇數(shù),第5行5個(gè)奇數(shù),第61行61個(gè)奇數(shù),前61 22、行用去1+3+5+…+61==961個(gè)奇數(shù).而2 009是第1 005個(gè)奇數(shù),故應(yīng)是第63行第44個(gè)數(shù),即i+j=63+44=107.
9.解 (1)∵f(1)=a=,∴f(x)=x.…………………………………………………(1分)
a1=f(1)-c=-c,
a2=[f(2)-c]-[f(1)-c]=-,
a3=[f(3)-c]-[f(2)-c]=-;
又?jǐn)?shù)列{an}成等比數(shù)列,a1===-=-c,
∴c=1;……………………………………………………………………………………(2分)
公比q==,an=-×n-1
=-2×n,n∈N*;………………………………………………………… 23、…………(3分)
∵Sn-Sn-1=
=+(n>2),……………………………………………………………………(4分)
又bn>0,>0,∴-=1.
數(shù)列{}構(gòu)成一個(gè)首項(xiàng)為1、公差為1的等差數(shù)列,
=1+(n-1)×1=n,Sn=n2.…………………………………………………………(6分)
當(dāng)n≥2,bn=Sn-Sn-1=n2-(n-1)2=2n-1;
又當(dāng)n=1時(shí),也適合上式,
∴bn=2n-1,n∈N*.………………………………………………………………………(8分)
(2)Tn=+++…+
=+++…+
=+++…+
==.……………………………………………(12分)
24、由Tn=>,得n>,
∴滿足Tn>的最小正整數(shù)為112.…………………………………………………(14分)
10.解 設(shè)乙企業(yè)仍按現(xiàn)狀生產(chǎn)至第n個(gè)月所帶來(lái)的總收益為An(萬(wàn)元),技術(shù)改造后生產(chǎn)至第n個(gè)月所帶來(lái)的總收益為Bn(萬(wàn)元).依題意得
An=45n-[3+5+…+(2n+1)]
=43n-n2,………………………………………………………………………………(5分)
當(dāng)n≥5時(shí),Bn=+
164(n-5)-400=81n-594,………………………………………………………(10分)
∴當(dāng)n≥5時(shí),Bn-An=n2+38n-594,
令n2+38n-594>0,即(n+19)2> 25、955,解得n≥12,
∴至少經(jīng)過(guò)12個(gè)月,改造后的乙企業(yè)的累計(jì)總收益多于仍按現(xiàn)狀生產(chǎn)所帶來(lái)的總收益.……………………………………………………………………………………………(14分)
11.(1)解 令x=n,y=1,
得到f(n+1)=f(n)·f(1)=f(n),…………………………………………………………(2分)
∴{f(n)}是首項(xiàng)為,公比為的等比數(shù)列,
即f(n)=()n.………………………………………………………………………………(5分)
(2)證明 記Sn=a1+a2+a3+…+an,
∵an=n·f(n)=n·()n,…………………………………………………………… 26、………(6分)
∴Sn=+2×()2+3×()3+…+n×()n,
Sn=()2+2×()3+3×()4+…+(n-1)×()n+n×()n+1,
兩式相減得Sn=+()2+…+()n-n×()n+1,
整理得Sn=2-()n-1-n()n<2.
∴a1+a2+a3+…+an<2.………………………………………………………………(9分)
(3)解 ∵f(n)=()n,而bn=(9-n)
=(9-n)=.…………………………………………………………………(11分)
當(dāng)n≤8時(shí),bn>0;當(dāng)n=9時(shí),bn=0;
當(dāng)n>9時(shí),bn<0,
∴n=8或9時(shí),Sn取到最大值.………………………………………………………(14分)
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