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- 2021-06-15 发布
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等差、等比数列的综合应用
A级 基础巩固
一、选择题
1.已知{an}是首项为1的等比数列,Sn是{an}的前n项和,且9S3=S6,则数列的前5项和为( )
A.或5 B.或5
C. D.
解析:设{an}的公比为q,显然q≠1,由题意得=,所以1+q3=9,得q=2,所以是首项为1,公比为的等比数列,其前5项和为=.
答案:C
2.设各项都是正数的等比数列{an},Sn为其前n项和,且S10=10,S30=70,那么S40等于( )
A.150 B.-200
C.150或-200 D.400
解析:依题意,数列S10,S20-S10,S30-S20,S40-S30成等比数列,因此有(S20-S10)2=S10(S30-S20).
即(S20-10)2=10(70-S20),
解得S20=-20或S20=30,
又S20>0,
因此S20=30,S20-S10=20,S30-S20=40,
故S40-S30=80,S40=150.
答案:A
3.(多选)已知数列{an}为等差数列,首项为1,公差为2,数列{bn}为等比数列,首项为1,公比为2,设cn=abn,Tn为数列{cn}的前n项和,则当Tn<2 019时,n的取值可以是下面选项中的( )
A.8 B.9
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C.10 D.11
解析:由题意,an=1+2(n-1)=2n-1,bn=2n-1,
cn=abn=2·2n-1-1=2n-1,则数列{cn}为递增数列,
其前n项和Tn=(21-1)+(22-1)+(23-1)+…+(2n-1)=(21+22+…+2n)-n=-n=2n+1-2-n.
当n=9时,Tn=1 013<2 019;
当n=10时,Tn=2 036>2 019.
所以n的取值可以是8,9.故选A、B项.
答案:AB
4.一个项数是偶数的等比数列,它的偶数项的和是奇数项的和的两倍,它的首项为1,且中间两项的和为24,则此等比数列的项数为( )
A.12 B.10 C.8 D.6
解析:设该等比数列的项数为2n,
依题意得S奇=a1+a3+a5+…+a2n-1,
S偶=a2+a4+a6+…+a2n
=a1q+a3q+…+a2n-1q=q·S奇.
因为S偶=2S奇,所以q=2.
又an+an+1=a1qn-1+a1qn=2n-1+2n=3×2n-1=24,
所以2n-1=8=23,所以n-1=3,
解得n=4,所以2n=8.
答案:C
5.在数列{an}中,已知对任意n∈N*,a1+a2+a3+…+an=3n-1,则a+a+a+…+a等于( )
A.(3n-1)2 B.(9n-1)
C.9n-1 D.(3n-1)
解析:因为a1+a2+…+an=3n-1,n∈N*,
当n≥2时,有a1+a2+…+an-1=3n-1-1,
所以当n≥2时,an=3n-3n-1=2·3n-1,
又n=1时,a1=2适合上式,所以an=2·3n-1,
故数列{a}是首项为4,公比为9的等比数列.
因此a+a+…+a==(9n-1).
答案:B
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二、填空题
6.数列{an}中,an=则它的前n项和Sn=________.
解析:易知数列{an}的奇数项为以1为首项,4为公比的等比数列,偶数项是以3为首项,4为公差的等差数列.
(1)当n为奇数时,奇数项有项,偶数项有项,
所以Sn=++·4=+;
(2)当n为偶数时,奇数项、偶数项各有项,
所以Sn=+×3+×4=+.
答案:
7.设等比数列{an}的前n项和为Sn,若S10=40,S20=120,则S30=________.
解析:由等比数列的性质,知S10,S20-S10,S30-S20也成等比数列,所以S30-S20===160,
所以S30=280.
答案:280
8.等比数列{an}的前n项和为Sn,若Sn=a-3n+1,则a的值为________.
解析:若数列{an}是等比数列,则它的前n项和公式为Sn=A-Aqn,其中A=,而此数列Sn=a-3×3n,故a=3.
答案:3
三、解答题
9.已知在等比数列{an}中,a1=1,且a2是a1和a3-1的等差中项.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若数列{bn}满足b1+2b2+3b3+…+nbn=an(n∈N*),求{bn}的通项公式bn.
解:(1)由题意,得2a2=a1+a3-1,
即2a1q=a1+a1q2-1,整理得2q=q2.
又q≠0,解得q=2,所以an=2n-1.
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(2)当n=1时,b1=a1=1;
当n≥2时,nbn=an-an-1=2n-2,
即bn=,
所以bn=
10.已知{an}为公差不为0的等差数列,a1=2,且a1,a3,a9成等比数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若bn=2an,cn=an+(-1)nbn,求数列{cn}的前n项和Sn.
解:(1)设数列{an}的公差为d,d≠0,
所以a1,a3,a9成等比数列,所以a=a1a9,
即(a1+2d)2=a1(a1+8d),即a1d=d2,
因为d≠0,所以d=a1=2,
所以an=a1+(n-1)d=2+(n-1)×2=2n.
(2)由题意得,bn=22n=4n,
则cn=2n+(-1)n4n=2n+(-4)n,
所以Sn=+=n(n+1)-.
B级 能力提升
1.(2017·全国卷Ⅰ)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
解析:设首项为第1组,接下来的两项为第2组,再接下来的三项为第3组,依此类推,则第n组的项数为n,前n组的项数和为.
由题意知,N>100,令>100⇒n≥14且n∈N*,即N出现在第13组之后.
第n组的各项和为=2n-1,前n组所有项的和为-n=2n+1-2-n.
设N是第n+1组的第k项,若要使前N项和为2的整数幂,则第n+1组的前k项的和2k-1应与-2-n互为相反数,即2k-1=2+n(k∈N*,n≥14),k=log2(n+3)⇒n最小为29
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,此时k=5,则N=+5=440.
答案:A
2.在等比数列{an}中,若a1=,a4=-4,则|a1|+|a2|+|a3|+…+|an|=________.
解析:因为{an}为等比数列,且a1=,a4=-4,
所以q3==-8,所以q=-2,所以an=(-2)n-1,
所以|an|=2n-2,所以|a1|+|a2|+|a3|+…+|an|==.
答案:
3.(2016·山东卷)已知数列{an}的前n项和Sn=3n2+8n,{bn}是等差数列,且an=bn+bn+1.
(1)求数列{bn}的通项公式;
(2)令cn=,求数列{cn}的前n项和Tn.
解析:(1)由题意知当n≥2时,an=Sn-Sn-1=6n+5,
当n=1时,a1=S1=11,
所以an=6n+5.
设数列{bn}的公差为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+c3+…+cn,
得Tn=3×[2×22+3×23+4×24+…+(n+1)×2n+1],
2Tn=3×[2×23+3×24+4×25+…+(n+1)×2n+2],
两式作差,得-Tn=3×[2×22+23+24+…+2n+1-(n+1)×2n+2]=3×=-3n·2n+2
所以Tn=3n·2n+2.
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