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专题09 等差数列、等比数列(教学案)-2019年高考理数二轮复习精品资料 Word版含解析

2021-12-14 来源:步旅网


高考侧重于考查等差、等比数列的通项an,前n项和Sn的基本运算,另外等差、等比数列的性质也是高考的热点.

备考时应切实理解等差、等比数列的概念,加强五个量的基本运算,强化性质的应用意识.

1.等差数列

(1)定义式:an+1-an=d(n∈N*,d为常数); (2)通项公式:an=a1+(n-1)d; n

(3)前n项和公式:Sn=a1+annn-

=na1+22

d

(4)性质:①an=am+(n-m)d(n、m∈N*);

②若m+n=p+q(m、n、p、q∈N*),则am+an=ap+aq. 2.等比数列

an+1

(1)定义式:=q(n∈N*,q为非零常数);

an(2)通项公式:an=a1qn1;

na q=1,1

(3)前n项和公式:Sn=a1-qn

q≠1.1-q(4)性质:①an=amqn

-m

(n,m∈N*);

②若m+n=p+q,则aman=apaq(p、q、m、n∈N*).

3.复习数列专题要把握等差、等比数列两个定义,牢记通项、前n项和四组公式,活用等差、等比数列的性质,明确数列与函数的关系,巧妙利用an与Sn的关系进行转化,细辨应用问题中的条件与结论是通项还是前n项和,集中突破数列求和的五种方法(公式法、倒序相加法、错位相减法、分组求和法、裂项相消法).学——科网

【误区警示】

1.应用an与Sn的关系,等比数列前n项和公式时,注意分类讨论. 2.等差、等比数列的性质可类比掌握.注意不要用混.

3.讨论等差数列前n项和的最值时,不要忽视n为整数的条件和an=0的情形. 4.等比数列{an}中,公比q≠0,an≠0.

高频考点一、等差数列、等比数列的基本运算 例1、(2018年浙江卷)已知A. 【答案】B 【解析】令因此

若公比若公比但即因此

,选B.

【变式探究】【2017课标1,理4】记Sn为等差数列{an}的前n项和.若a4a524,S648,则{an}的公差为

A.1

B.2

C.4

D.8

,则,则

, ,不合题意;

则,

,不合题意;

,令

,所以当

时,

,当

时,

B.

成等比数列,且 C.

D.

.若

,则

【答案】C

【解析】因为即

,解得d4,故选C.

,即a3a416,则

【变式探究】(1)在等比数列{an}中,Sn表示其前n项和,若a3=2S2+1,a4=2S3+1,则公比q等于( ) A.-3 B.-1 C.1 D.3

2(2)已知{an}是等差数列,Sn是其前n项和.若a1+a2=-3,S5=10,则a9的值是________.

a4解析:(1)两式相减得a4-a3=2a3,从而求得=3.即q=3.

a3

5×4

(2)法一:设等差数列{an}的公差为d,由S5=10,知S5=5a1+d=10,得a1+2d=2,即a1=2-2d.

2

2

∴a2=a1+d=2-d,代入a1+a22=-3,化简得d-6d+9=0,∴d=3,a1=-4.故a9=a1+8d=-4+24=

20.

5(a1+a5)

法二:设等差数列{an}的公差为d,由S5=10,知=5a3=10,∴a3=2.

2

2

∴由a1+a3=2a2,得a1=2a2-2,代入a1+a22=-3,化简得a2+2a2+1=0,∴a2=-1.

公差d=a3-a2=2+1=3,故a9=a3+6d=2+18=20. 答案:(1)D (2)20

【变式探究】(1)已知{an}是公差为1的等差数列,Sn为{an}的前n项和,若S8=4S4,则a10=( ) 1719

A. B. C.10 D.12 22

81

(2)若等比数列的各项均为正数,前4项的和为9,积为,则前4项倒数的和为( )

439

A. B. C.1 D.2 24

高频考点二、等差数列、等比数列的判断与证明 例2、已知数列{an}的前n项和Sn=1+λan,其中λ≠0. (1)证明{an}是等比数列,并求其通项公式; 31

(2)若S5=,求λ.

32

(1)证明:由题意得a1=S1=1+λa1, 1

故λ≠1,a1=,故a1≠0.

1-λ

由Sn=1+λan,Sn+1=1+λan+1得an+1=λan+1-λan, 即an+1(λ-1)=λan.

由a1≠0,λ≠0得an≠0,∴

an+1λ

=. anλ-1

因此{an}是首项为,公比为的等比数列,

1-λλ-11λ

于是an=

1-λλ-1

n-1

.

n

λ

(2)解:由(1)得Sn=1-λ-1.

λλ31311

由S5=得1-λ-1=,即λ-1=. 323232解得λ=-1.

1

【变式探究】已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足an+2Sn·Sn-1=0(n≥2,n∈N*),a1=. 2

1

(1)求证:S是等差数列;

n

5



5

(2)求数列{an}的通项公式.

(1)证明:由an+2Sn·Sn-1=0(n≥2,n∈N*), 得Sn-Sn-1+2Sn·Sn-1=0, 11∴-=2(n≥2,n∈N*), SnSn-111

又==2, S1a1

1

故S是首项为2,公差为2的等差数列. n

11

(2)解:由(1)知,=2n,故Sn=,

Sn2n

111

an=Sn-Sn-1=-=-(n≥2,n∈N*),

2n2(n-1)2n(n-1)

∴a=

1

-2n(n-1),n≥2.

n

1

,n=1,2

高频考点三、等差数列、等比数列的综合应用

例3、(2018年浙江卷)已知等比数列{an}的公比q>1,且a3+a4+a5=28,a4+2是a3,a5的等差中项.数列

{bn}满足b1=1,数列{(bn+1−bn)an}的前n项和为2n2+n. (Ⅰ)求q的值;

(Ⅱ)求数列{bn}的通项公式. 【答案】(Ⅰ)

(Ⅱ)【解析】 (Ⅰ)由所以解得由因为

. 得,所以

. 是

的等差中项得

(Ⅱ)设由

由(Ⅰ)可知所以故

,数列解得,

, ,

前n项和为. .

.

所以因此又

,所以

.

【变式探究】【2017课标1,理12】几位大学生响应国家的创业号召,开发了一款应用软件.为激发大家学习数学的兴趣,他们推出了“解数学题获取软件激活码”的活动.这款软件的激活码为下面数学问题的答案:已知数列1,1,2,1,2,4,1,2,4,8,1,2,4,8,16,…,其中第一项是20,接下来的两项是20,21,再接下来的三项是20,21,22,依此类推.求满足如下条件的最小整数N:N>100且该数列的前N项和为2的整数幂.那么该款软件的激活码是

A.440 【答案】A

B.330 C.220 D.110

【解析】由题意得,数列如下:

则该数列的前项和为

要使和,设

所以

,有k14,此时k22k1,所以k2是第k1组等比数列1,2,,

,则t5,此时

,2k的部分

所以对应满足条件的最小整数,故选A.

1

【变式探究】已知{an}是公差为3的等差数列,数列{bn}满足b1=1,b2=,anbn+1+bn+1=nbn.

3(1)求{an}的通项公式; (2)求{bn}的前n项和.

1

解:(1)由已知,a1b2+b2=b1,b1=1,b2=,得a1=2.

3

∴数列{an}是首项为2,公差为3的等差数列,通项公式为an=3n-1.

【变式探究】已知数列{an}的前n项和为Sn,常数λ>0,且λa1an=S1+Sn对一切正整数n都成立. (1)求数列{an}的通项公式.

1

(2)设a1>0,λ=100.当n为何值时,数列lga的前n项和最大?

n

解:(1)取n=1,得λa21=2S1=2a1,a1(λa1-2)=0. 若a1=0,则Sn=0.

当n≥2时,an=Sn-Sn-1=0-0=0, ∴an=0(n≥1). 2若a1≠0,则a1=.

λ

22

当n≥2时,2an=+Sn,2an-1=+Sn-1,

λλ两式相减得2an-2an-1=an,

∴an=2an-1(n≥2),从而数列{an}是等比数列, 22n

n-1n-1

∴an=a1·2=λ·2=λ. 10. (2018年江苏卷)设是排列

的一个逆序,排列

··,对1,2,·,n的一个排列

,如果当s,则称

2,3的一个排列231,的所有逆序的总个数称为其逆序数.例如:对1,

··为1,2,·,n的所有排列中逆序数为k

只有两个逆序(2,1),(3,1),则排列231的逆序数为2.记的全部排列的个数.

(1)求(2)求

的值;

的表达式(用n表示).

【答案】(1)2 5 (2)n≥5时,【解析】(1)记

为排列abc的逆序数,对1,2,3的所有排列,有

所以

对1,2,3,4的排列,利用已有的1,2,3的排列,将数字4添加进去,4在新排列中的位置只能是最后三个位置.

因此,

(2)对一般的n(n≥4)的情形,逆序数为0的排列只有一个:12…n,所以

逆序数为1的排列只能是将排列12…n中的任意相邻两个数字调换位置得到的排列,所以为计算

,当1,2,…,n的排列及其逆序数确定后,将n+1添加进原排列,n+1在新排列中的位

置只能是最后三个位置.

因此,当n≥5时,

因此,n≥5时, .

的前项和,已知

11. (2018年全国Ⅱ卷理数) 记为等差数列(1)求

的通项公式;

(2)求,并求的最小值.

2

【答案】(1)an=2n–9,(2)Sn=n–8n,最小值为–16.

【解析】

(1)设{an}的公差为d,由题意得3a1+3d=–15.由a1=–7得d=2.所以{an}的通项公式为an=2n–9.

22

(2)由(1)得Sn=n–8n=(n–4)–16.所以当n=4时,Sn取得最小值,最小值为–16.

12. (2018年全国Ⅲ卷理数)等比数列(1)求

的通项公式;

的前项和.若

中,.

(2)记为【答案】(1)(2)

,求.

1.【2017课标1,理4】记Sn为等差数列{an}的前n项和.若a4a524,S648,则{an}的公差为

A.1

B.2

C.4

D.8

【答案】C

【解析】因为即

,解得d4,故选C.

,即a3a416,则

2.【2017课标II,理3】我国古代数学名著《算法统宗》中有如下问题:“远望巍巍塔七层,红光点点倍加增,共灯三百八十一,请问尖头几盏灯?”意思是:一座7层塔共挂了381盏灯,且相邻两层中的下一层灯数是上一层灯数的2倍,则塔的顶层共有灯( )

A.1盏 B.3盏 C.5盏 D.9盏 【答案】B

【解析】设塔的顶层共有灯x盏,则各层的灯数构成一个首项为x,公比为2的等比数列,结合等比数

列的求和公式有:

,解得x3,即塔的顶层共有灯3盏,故选B.

3.【2017课标1,理12】几位大学生响应国家的创业号召,开发了一款应用软件.为激发大家学习数学的兴趣,他们推出了“解数学题获取软件激活码”的活动.这款软件的激活码为下面数学问题的答案:已知数列1,1,2,1,2,4,1,2,4,8,1,2,4,8,16,…,其中第一项是20,接下来的两项是20,21,再接下来的三项是20,21,22,依此类推.求满足如下条件的最小整数N:N>100且该数列的前N项和为2的整数幂.那么该款软件的激活码是

A.440

B.330

C.220

D.110

【答案】A

【解析】由题意得,数列如下:

则该数列的前项和为

要使分和,设

所以

,有k14,此时k22k1,所以k2是第k1组等比数列1,2,,

,则t5,此时

,2k的部

所以对应满足条件的最小整数,故选A.

1. 【2016高考新课标1卷】已知等差数列an前9项的和为27,a108,则a100 ( ) (A)100 (B)99 (C)98 (D)97 【答案】C

【解析】由已知,所以故选C.

2【2016高考浙江理数】如图,点列{An},{Bn}分别在某锐角的两边上,且

).若

( )

2}是等差数列 A.{Sn}是等差数列 B.{Sn2}是等差数列 C.{dn}是等差数列 D.{dn【答案】A

3.【2016年高考北京理数】已知{an}为等差数列,Sn为其前n项和,若a16,a3a50,则

S6=_______..

【答案】6

【解析】∵{an}是等差数列,∴∴整理得即同理有

,解得S28, ,即

,解得S13, ,

,a40,

,故填:6.

,d2,

,因此有,

(2)由题意得,

由(1)知a13,a25,a37,猜想an2n1, 假设当

时,猜想成立,即ak2k1,则有

则当nk1时,有

这说明当nk1时,猜想也成立, 由归纳原理知,对任意nN,an2n1. 【考点定位】数列的通项

13. 【2014高考湖北理第18题】已知等差数列{an}满足:a12,且a1、a2、a5成等比数列. (1)求数列{an}的通项公式.

(2)记Sn为数列{an}的前n项和,是否存在正整数n,使得若不存在,说明理由.

【答案】(1)an2或an4n2.

若存在,求n的最小值;

(2)当an2时,Sn2n,显然

,不存在正整数n,使得

.

当an4n2时,令

,即

, ,

解得n40或n10(舍去) 此时存在正整数n,使得

成立,n的最小值为41.

综上所述,当an2时,不存在正整数n; 当an4n2时,存在正整数n,使得

成立,n的最小值为41.

【考点定位】等差数列、等比数列的性质、等差数列的求和公式.

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