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2010~2014年高考真题备选题库
第5章 数列
第4节 数列求和
1.(2014山东,12分)已知等差数列{an}的公差为2,前n项和为Sn,且S1,S2,S4成等比数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)令bn=(-1)n-1,求数列{bn}的前n项和Tn.
解:(1)因为S1=a1,S2=2a1+×2=2a1+2,
S4=4a1+×2=4a1+12,
由题意得(2a1+2)2=a1(4a1+12),
解得a1=1,所以an=2n-1.
(2)bn=(-1)n-1=(-1)n-1=(-1)n-1.
当n为偶数时,
Tn=-+…+-=1-=.
当n为奇数时,
Tn=-+…-+=1+=.
所以Tn=
2.(2014浙江,14分)已知数列{an}和{bn}满足a1a2a3…an=()bn(n∈N*).若{an}为等比数列,且a1=2,b3=6+b2.
(1)求an与bn;
(2)设cn=-(n∈N*).记数列{cn}的前n项和为Sn.
①求Sn;
②求正整数k,使得对任意n∈N*,均有Sk≥Sn.
解:(1)由题意a1a2a3…an=()bn,b3-b2=6,
知a3=()b3-b2=8.
又由a1=2,得公比q=2(q=-2舍去),
所以数列{an}的通项为an=2n(n∈N*).
所以a1a2a3…an=2=()n(n+1).
故数列{bn}的通项为bn=n(n+1)(n∈N*).
(2)①由(1)知cn=-=-(n∈N*),
所以Sn=++…+-=1--=-(n∈N*).
②因为c1=0,c2>0,c3>0,c4>0;
当n≥5时,
cn=,
而-=>0,
得≤<1,
所以,当n≥5时,cn<0.
综上,对任意n∈N*恒有S4≥Sn,故k=4.
3.(2014江西,12分)已知首项都是1的两个数列{an},{bn}(bn≠0,n∈N*),满足anbn+1-an+1bn+2bn+1bn=0.
(1)令cn=,求数列{cn}的通项公式;
(2)若bn=3n-1,求数列{an}的前n项和Sn.
解析:(1)因为anbn+1-an+1bn+2bn+1bn=0,bn≠0(n∈N*),
所以-=2,即cn+1-cn=2.
所以数列{cn}是以首项c1=1,公差d=2的等差数列,故cn=2n-1.
(2)由bn=3n-1知an=cnbn=(2n-1)3n-1,
于是数列{an}前n项和
Sn=1·30+3·31+5·32+…+(2n-1)·3n-1,
3Sn=1·31+3·32+…+(2n-3)·3n-1+(2n-1)·3n,
相减得-2Sn=1+2·(31+32+…+3n-1)-(2n-1)·3n=-2-(2n-2)3n,
所以Sn=(n-1)3n+1.
4.(2014四川,12分)设等差数列{an}的公差为d,点(an,bn)在函数f(x)=2x的图象上(n∈N*).
(1)若a1=-2,点(a8,4b7)在函数f(x)的图象上,求数列{an}的前n项和Sn;
(2)若a1=1,函数f(x)的图象在点(a2,b2)处的切线在x轴上的截距为2-,求数列的前n项和Tn.
解:(1)由已知,b7=2a7,b8=2a8=4b7,
有2a8=4×2a7=2a7+2,
解得d=a8-a7=2.
所以Sn=na1+d=-2n+n(n-1)=n2-3n.
(2)函数f(x)=2x在(a2,b2)处的切线方程为
y-2a2=(2a2ln 2)(x-a2),
它在x轴上的截距为a2-.
由题意知,a2-=2-,
解得a2=2.
所以d=a2-a1=1.
从而an=n,bn=2n,
所以Tn=+++…++,
2Tn=+++…+.
因此,2Tn-Tn=1+++…+-=2--=.
所以Tn=.
5.(2013福建,5分)已知等比数列{an}的公比为q,记bn=am(n-1)+1+am(n-1)+2+…+am(n-1)+m,cn=am(n-1)+1·am(n-1)+2·…·am(n-1)+m(m,n∈N*),则以下结论一定正确的是( )
A.数列{bn}为等差数列,公差为qm
B.数列{bn}为等比数列,公比为q2m
C.数列{cn}为等比数列,公比为qm2
D.数列{cn}为等比数列,公比为qmm
解析:本题考查等比数列的定义与通项公式、等差数列前n项和的公式等基础知识,意在考查考生转化和化归能力、公式应用能力和运算求解能力.等比数列{an}的通项公式an=a1qn-1,所以cn=am(n-1)+1·am(n-1)+2·…·am(n-1)+m=a1qm(n-1)·a1qm(n-1)+1·…·a1qm(n-1)+m-1=aqm(n-1)+m(n-1)+1+…+m(n-1)+m-1=aqm2(n-1)+=aqm2(n-1)+,因为=
=qm2,所以数列{cn}为等比数列,公比为qm2.
答案:C
6.(2013重庆,5分)已知{an}是等差数列,a1=1,公差d≠0,Sn为其前n项和,若a1,a2,a5成等比数列,则S8=________.
解析:本题考查等差、等比数列的基本量运算,意在考查考生的基本运算能力.因为{an}为等差数列,且a1,a2,a5成等比数列,所以a1(a1+4d)=(a1+d)2,解得d=2a1=2,所以S8=64.
答案:64
7.(2013江苏,16分)设{an}是首项为a,公差为d的等差数列(d≠0),Sn是其前n项的和.记bn=,n∈N*,其中 c为实数.
(1)若c=0,且b1,b2,b4成等比数列,证明:Snk=n2Sk(k,n∈N*);
(2)若{bn}是等差数列,证明:c=0.
证明:本题考查等差、等比数列的定义,通项及前n项和,意在考查考生分析问题、解决问题的能力与推理论证能力.
由题设,Sn=na+d.
(1)由c=0,得bn==a+d.又b1,b2,b4成等比数列,所以b=b1b4,即2=a,化简得d2-2ad=0.因为d≠0,所以d=2a.
因此,对于所有的m∈N*,有Sm=m2a.
从而对于所有的k,n∈N*,有Snk=(nk)2a=n2k2a=n2Sk.
(2)设数列{bn}的公差是d1,则bn=b1+(n-1)d1,即=b1+(n-1)d1,n∈N*,代入Sn的表达式,整理得,对于所有的n∈N*,有
n3+n2+cd1n=c(d1-b1).
令A=d1-d,B=b1-d1-a+d,D=c(d1-b1),则对于所有的n∈N*,有An3+Bn2+cd1n=D.(*)
在(*)式中分别取n=1,2,3,4,得
A+B+cd1=8A+4B+2cd1=27A+9B+3cd1=64A+16B+4cd1,
从而有
由②,③得A=0,cd1=-5B,代入方程①,得B=0,从而cd1=0.
即d1-d=0,b1-d1-a+d=0,cd1=0.
若d1=0,则由d1-d=0,得d=0,与题设矛盾,所以d1≠0.
又cd1=0,所以c=0.
8.(2013浙江,14分)在公差为d的等差数列{an}中,已知a1=10,且a1,2a2+2,5a3成等比数列.
(1)求d,an;
(2) 若d<0,求|a1|+|a2|+|a3|+…+|an|.
解:本题主要考查等差数列、等比数列的概念,等差数列通项公式,求和公式等基础知识,同时考查运算求解能力.
(1)由题意得5a3·a1=(2a2+2)2,
即d2-3d-4=0.
故d=-1或d=4.
所以an=-n+11,n∈N*或an=4n+6,n∈N*.
(2)设数列{an}的前n项和为Sn.因为d<0,由(1)得d=-1,an=-n+11.则
当n≤11时,|a1|+|a2|+|a3|+…+|an|=Sn=-n2+n.
当n≥12时,|a1|+|a2|+|a3|+…+|an|=-Sn+2S11=n2-n+110.
综上所述,
|a1|+|a2|+|a3|+…+|an|=
9.(2013四川,12分)在等差数列{an}中,a1+a3=8,且a4为a2和a9的等比中项,求数列{an}的首项、公差及前n项和.
解:本题考查等差数列、等比中项等基础知识,考查运算求解能力,考查分类与整合等数学思想.设该数列公差为d,前n项和为Sn.由已知,可得2a1+2d=8,(a1+3d)2=(a1+d)(a1+8d).
所以,a1+d=4,d(d-3a1)=0,
解得a1=4,d=0,或a1=1,d=3,即数列{an}的首项为4,公差为0,或首项为1,公差为3.
所以,数列的前n项和Sn=4n或Sn=.
10.(2013湖南,5分)设Sn为数列{an}的前n项和,Sn=(-1)nan-,n∈N*,则
(1)a3=________;
(2)S1+S2+…+S100=________.
解析:本小题主要考查数列的递推关系、等比数列的求和等知识,考查推理论证能力及分类讨论思想.
(1)当n=1时,S1=(-1)a1-,得a1=-.
当n≥2时,Sn=(-1)n(Sn-Sn-1)-.当n为偶数时,Sn-1=-,当n为奇数时,Sn=Sn-1-,从而S1=-,S3=-,又由S3=S2-=-,得S2=0,则S3=S2+a3=a3=-.
(2)由(1)得S1+S3+S5+…+S99=----…-,S101=-,
又S2+S4+S6+…+S100=2S3++2S5++2S7++…+2S101+=0,故S1+S2+…+S100=.
答案:-
11.(2013湖南,13分)设Sn为数列{an}的前n项和,已知a1≠0,2an-a1=S1·Sn,n∈N*.
(1)求a1,a2,并求数列{an}的通项公式;
(2)求数列{nan}的前n项和.
解:本题主要考查数列的通项公式和数列求和,结合转化思想,意在考查考生的运算求解能力.
(1)令n=1,得2a1-a1=a,即a1=a.
因为a1≠0,所以a1=1.
令n=2,得2a2-1=S2=1+a2,解得a2=2.
当n≥2时,由2an-1=Sn,2an-1-1=Sn-1两式相减得2an-2an-1=an,
即an=2an-1.
于是数列{an}是首项为1,公比为2的等比数列.因此,an=2n-1.
所以数列{an}的通项公式为an=2n-1.
(2)由(1)知,nan=n·2n-1.
记数列{n·2n-1}的前n项和为Bn,于是
Bn=1+2×2+3×22+…+n×2n-1,①
2Bn=1×2+2×22+3×23+…+n×2n.②
①-②得
-Bn=1+2+22+…+2n-1-n·2n
=2n-1-n·2n.
从而Bn=1+(n-1)·2n.
12.(2013江西,12分)正项数列{an}的前n项和Sn满足:S-(n2+n-1)Sn-(n2+n)=0.
(1)求数列{an}的通项公式an;
(2)令bn=,数列{bn}的前项n项和为Tn.证明:对于任意的n∈N*,都有Tn<.
解:本题主要考查求一类特殊数列的和,意在考查考生的转化与化归的数学思想及运算求解能力.
(1)由S-(n2+n-1)Sn-(n2+n)=0,
得[Sn-(n2+n)](Sn+1)=0.
由于{an}是正项数列,所以Sn>0,Sn=n2+n.
于是a1=S1=2,n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2+n-(n-1)2-(n-1)=2n.
综上,数列{an}的通项公式为an=2n.
(2)证明:由于an=2n,故bn===.
Tn=
=
<=.
13.(2012山东,12分)在等差数列{an}中,a3+a4+a5=84,a9=73.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)对任意m∈N*,将数列{an}中落入区间(9m,92m)内的项的个数记为bm,求数列{bm}的前m项和Sm.
解:(1)因为{an}是一个等差数列,
所以a3+a4+a5=3a4=84,a4=28.
设数列{an}的公差为d,
则5d=a9-a4=73-28=45,
故d=9.
由a4=a1+3d得28=a1+3×9,即a1=1.
所以an=a1+(n-1)d=1+9(n-1)=9n-8(n∈N*).
(2)对m∈N*,若9m