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- 2021-05-13 发布
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高考数学考点归纳之 数列的综合应用
考点一 数列在实际问题与数学文化问题中的应用
[典例] (1)《张邱建算经》是中国古代数学史上的杰作,该书中有首古民谣记载了一数
列问题:“南山一棵竹,竹尾风割断,剩下三十节,一节一个圈.头节高五寸①,头圈一尺
三②.逐节多三分③,逐圈少分三④.一蚁往上爬,遇圈则绕圈.爬到竹子顶,行程是多远?”(注
释:①第一节的高度为 0.5 尺;②第一圈的周长为 1.3 尺;③每节比其下面的一节多 0.03 尺;
④每圈周长比其下面的一圈少 0.013 尺)问:此民谣提出的问题的答案是( )
A.72.705 尺 B.61.395 尺
C.61.905 尺 D.73.995 尺
(2)(2018·北京东城区模拟)为了观看 2022 年的冬奥会,小明打算从 2018 年起,每年的 1
月 1 日到银行存入 a 元的一年期定期储蓄,若年利率为 p,且保持不变,并约定每年到期存
款本息均自动转为新一年的定期.2019 年 1 月 1 日小明去银行继续存款 a 元后,他的账户中
一共有________元;到 2022 年的 1 月 1 日不再存钱而是将所有的存款和利息全部取出,则
可取回________元.
[解析] (1)因为每相邻两节竹节间的长度差为 0.03 尺,设从地面往上每节竹长分别为
a1,a2,a3,…,a30,所以数列{an}是以 a1=0.5 为首项,以 d1=0.03 为公差的等差数列.又
由题意知竹节圈长,每后一圈比前一圈细 0.013 尺,设从地面往上每节圈长分别为 b1,b2,
b3,…,b30,则数列{bn}是以 b1=1.3 为首项,以 d=-0.013 为公差的等差数列.所以一蚂
蚁 往上爬,遇圈则绕圈,爬到竹子顶,行程为 S30= 30×0.5+30×29
2
×0.03 +
30×1.3+30×29
2
×-0.013 =61.395.故选 B.
(2)依题意,2019 年 1 月 1 日存款 a 元后,账户中一共有 a(1+p)+a=(ap+2a)(元).
2022 年 1 月 1 日可取出钱的总数为
a(1+p)4+a(1+p)3+a(1+p)2+a(1+p)
=a·1+p[1-1+p4]
1-1+p
=a
p[(1+p)5-(1+p)]
=a
p
[(1+p)5-1-p].
[答案] (1)B (2)ap+2a a
p[(1+p)5-1-p]
[解题技法]
[题组训练]
1.(2019·贵阳适应性考试)《九章算术》是我国古代的数学名著,书中《均输章》有如
下问题:“今有五人分五钱,令上二人所得与下三人等,问各得几何.”其意思为:已知甲、
乙、丙、丁、戊五人分 5 钱,甲、乙两人所得与丙、丁、戊三人所得相同,且甲、乙、丙、
丁、戊每人所得依次成等差数列,问五人各得多少钱?(“钱”是古代的一种重量单位)在这
个问题中,丙所得为( )
A.7
6
钱 B.5
6
钱
C.2
3
钱 D.1 钱
解析:选 D 因甲、乙、丙、丁、戊每人所得依次成等差数列,设每人所得依次为 a-
2d,a-d,a,a+d,a+2d,则 a-2d+a-d+a+a+d+a+2d=5,解得 a=1,即丙所得
为 1 钱,故选 D.
2.(2018·安徽知名示范高中联考)中国古代数学名著《九章算术》中有这样一个问题:
今有牛、马、羊食人苗,苗主责之粟五斗.羊主曰:“我羊食半马.”马主曰:“我马食半
牛.”今欲衰偿之,问各出几何?此问题的译文是:今有牛、马、羊吃了别人的禾苗,禾苗
主人要求赔偿 5 斗粟.羊主人说:“我的羊所吃的禾苗只有马的一半.”马主人说:“我的
马所吃的禾苗只有牛的一半.”打算按此比率偿还,他们各应偿还多少?已知牛、马、羊的
主人各应偿还粟 a 升,b 升,c 升,1 斗为 10 升,则下列判断正确的是( )
A.a,b,c 成公比为 2 的等比数列,且 a=50
7
B.a,b,c 成公比为 2 的等比数列,且 c=50
7
C.a,b,c 成公比为1
2
的等比数列,且 a=50
7
D.a,b,c 成公比为1
2
的等比数列,且 c=50
7
解析:选 D 由题意可得,a,b,c 成公比为1
2
的等比数列,b=1
2a,c=1
2b,故 4c+2c
+c=50,解得 c=50
7 .故选 D.
3.(2019·江西金溪一中月考)据统计测量,已知某养鱼场,第一年鱼的质量增长率为 200%,
以后每年的增长率为前一年的一半.若饲养 5 年后,鱼的质量预计为原来的 t 倍.下列选项
中,与 t 值最接近的是( )
A.11 B.13
C.15 D.17
解析:选 B 设鱼原来的质量为 a,饲养 n 年后鱼的质量为 an,q=200%=2,则 a1=
a(1+q),a2=a1
1+q
2 =a(1+q) 1+q
2 ,…,a5=a(1+2)×(1+1)× 1+1
2 × 1+ 1
22 × 1+ 1
23
=405
32 a≈12.7a,即 5 年后,鱼的质量预计为原来的 12.7 倍,故选 B.
考点二 等差数列与等比数列的综合计算
[典例] (2018·北京高考)设{an}是等差数列,且 a1=ln 2,a2+a3=5ln 2.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求 ea1+ea2+…+ean.
[解] (1)设{an}的公差为 d.
因为 a2+a3=5ln 2,所以 2a1+3d=5ln 2.
又 a1=ln 2 ,所以 d=ln 2.所以 an=a1+(n-1)d=nln 2.
(2)因为 ea1=eln 2=2, ean
ean-1
=ean-an-1=eln 2=2,
所以数列{ean}是首项为 2,公比为 2 的等比数列,
所以 ea1+ea2+…+ean=2×1-2n
1-2
=2n+1-2.
[解题技法] 等差数列与等比数列综合计算的策略
(1)将已知条件转化为等差与等比数列的基本量之间的关系,利用方程思想和通项公式、
前 n 项和公式求解.求解时,应“瞄准目标”,灵活应用数列的有关性质,简化运算过程.求
解过程中注意合理选择有关公式,正确判断是否需要分类讨论.
(2)一定条件下,等差数列与等比数列之间是可以相互转化的,即{an}为等差数列⇒
{aan}(a>0 且 a≠1)为等比数列;{an}为正项等比数列⇒{logaan}(a>0 且 a≠1)为等差数列.
[题组训练]
1.已知等差数列{an}的公差为 5,前 n 项和为 Sn,且 a1,a2,a5 成等比数列,则 S6=
( )
A.95 B.90
C.85 D.80
解析:选 B 由 a1,a2,a5 成等比数列,得 a22=a1·a5.又等差数列{an}的公差为 5,所以
(a1+5)2=a1(a1+4×5),解得 a1=5
2.所以 S6=6×5
2
+6×5
2
×5=90.故选 B.
2.已知数列{an}是公差为整数的等差数列,前 n 项和为 Sn,且 a1+a5+2=0,2S1,3S2,8S3
成等比数列,则数列
1
anan+1 的前 10 项和为________.
解析:设等差数列{an}的公差为 d,
因为 a1+a5+2=0,所以 2a1+4d+2=0,a1=-1-2d.
因为 2S1,3S2,8S3 成等比数列,所以 16S1S3=9S22,
即 16(-1-2d)(-3-3d)=9(-2-3d)2.
因为 d 为整数,所以解得 d=-2,则 a1=3,
所以 an=3-2(n-1)=5-2n.
则 1
anan+1
= 1
5-2n3-2n
=1
2
1
2n-5
- 1
2n-3 ,
所以数列
1
anan+1 的前 10 项和为1
2
×
1
-3
- 1
-1 +1
2
×
1
-1
-1
1 +…+1
2
×
1
15
- 1
17 =
1
2
×
1
-3
- 1
17 =-10
51.
答案:-10
51
3.(2019·武汉调研)已知等差数列{an}的前 n 项和为 Sn,等比数列{bn}的前 n 项和为 Tn,
a1=-1,b1=1,a2+b2=3.
(1)若 a3+b3=7,求{bn}的通项公式;
(2)若 T3=13,求 Sn.
解:(1)设{an}的公差为 d,{bn}的公比为 q,
则 an=-1+(n-1)d,bn=qn-1.
由 a2+b2=3,得 d+q=4,①
由 a3+b3=7,得 2d+q2=8,②
联立①②,解得 q=2 或 q=0(舍去),
因此{bn}的通项公式为 bn=2n-1.
(2)∵T3=b1(1+q+q2),
∴1+q+q2=13,解得 q=3 或 q=-4,
由 a2+b2=3 得 d=4-q,∴d=1 或 d=8.
由 Sn=na1+1
2n(n-1)d,
得 Sn=1
2n2-3
2n 或 Sn=4n2-5n.
考点三 数列与函数、不等式的综合问题
[典例] 设函数 f(x)=1
2
+1
x
,正项数列{an}满足 a1=1,an=f
1
an-1 ,n∈N*,且 n≥2.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求证: 1
a1a2
+ 1
a2a3
+ 1
a3a4
+…+ 1
anan+1
<2.
[解] (1)因为 an=f
1
an-1 ,
所以 an=1
2
+an-1,n∈N*,且 n≥2,
所以数列{an}是以 1 为首项,1
2
为公差的等差数列,
所以 an=a1+(n-1)d=1+1
2(n-1)=n+1
2
.
(2)证明:由(1)可知 1
anan+1
= 4
n+1n+2
=4
1
n+1
- 1
n+2 ,
所以 1
a1a2
+ 1
a2a3
+ 1
a3a4
+…+ 1
anan+1
=4
1
2
-1
3 +
1
3
-1
4 +
1
4
-1
5 …+
1
n+1
- 1
n+2 =
4
1
2
- 1
n+2 =2- 4
n+2
<2.
[解题技法]
1.数列与函数综合问题的主要类型及求解策略
(1)已知函数条件,解决数列问题,此类问题一般利用函数的性质、图象研究数列问题.
(2)已知数列条件,解决函数问题,解决此类问题一般要利用数列的通项公式、前 n 项
和公式、求和方法等对式子化简变形.
注意数列与函数的不同,数列只能看作是自变量为正整数的一类函数,在解决问题时要
注意这一特殊性.
2.数列与不等式综合问题的求解策略
解决数列与不等式的综合问题时,若是证明题,则要灵活选择不等式的证明方法,如比
较法、综合法、分析法、放缩法等;若是含参数的不等式恒成立问题,则可分离参数,转化
为研究最值问题来解决.
[题组训练]
1.已知数列{an}的前 n 项和为 Sn,点(n,Sn+3)(n∈N*)在函数 y=3×2x 的图象上,等
比数列{bn}满足 bn+bn+1=an(n∈N*),其前 n 项和为 Tn,则下列结论正确的是( )
A.Sn=2Tn B.Tn=2bn+1
C.Tn>an D.Tn0 且 q>1.
因为 1+a2-a4+λ(a3-a5)=0,所以 1+λq= 1
a4-a2
,
所以 a6+λa7=a6(1+λq)= a6
a4-a2
= q4
q2-1
=q4-1+1
q2-1
=q2+1+ 1
q2-1
=q2-1+ 1
q2-1
+
2≥2 q2-1· 1
q2-1
+2=4
当且仅当 q2-1= 1
q2-1
时,即 q= 2时,取等号
,即 a6+λa7
的最小值为 4,故选 D.
7.某公司去年产值为 a,计划在今后 5 年内每年比上年产值增加 10%,则从今年起到
第 5 年,这个厂的总产值为________.
解析:每年的产值构成以 a(1+10%)=1.1a 为首项,1.1 为公比的等比数列,所以从今
年起到第 5 年的总产值 S5=1.1a1-1.15
1-1.1
=11(1.15-1)a.
答案:11(1.15-1)a
8.已知 Sn 是等比数列{an}的前 n 项和,S3,S9,S6 成等差数列,a2+a5=4,则 a8=________.
解析:因为 S3,S9,S6 成等差数列,所以公比 q≠1,21-q9
1-q
=1-q3
1-q
+1-q6
1-q
,整理得
2q6=1+q3,所以 q3=-1
2
,故 a2· 1-1
2 =4,解得 a2=8,故 a8=8×1
4
=2.
答案:2
9.已知等差数列{an}满足 an-1+an+an+1=3n(n≥2),函数 f(x)=2x,bn=log4f(an),则数
列{bn}的前 n 项和为________.
解析:∵等差数列{an}满足 an-1+an+an+1=3n(n≥2),∴3an=3n,即 an=n.又∵函数 f(x)
=2x,∴f(an)=2n,∴b1+b2+…+bn=log4[f(a1)·f(a2)·…·f(an)]=log4(2×22×…×2n)=log421
+2+…+n=1
2
×(1+2+…+n)=nn+1
4
.
答案:nn+1
4
10.(2018·沈阳质检)在数列{an}中,a1=1,a2=2,an+1=3an-2an-1(n≥2),则 an=
________.
解析:法一:因为 an+1=3an-2an-1(n≥2),所以an+1-an
an-an-1
=2(n≥2),所以 an+1-an=(a2
-a1)2n-1=2n-1(n≥2),又 a2-a1=1,所以 an-an-1=2n-2,an-1-an-2=2n-3,…,a2-a1=1,
累加,得 an=2n-1(n∈N*).
法二:因为 an+1=3an-2an-1(n≥2),所以 an+1-2an=an-2an-1,得 an+1-2an=an-2an
-1=an-1-2an-2=…=a2-2a1=0,即 an=2an-1(n≥2),所以数列{an}是以 1 为首项,2 为公
比的等比数列,所以 an=2n-1(n∈N*).
答案:2n-1
11.已知等比数列{an}的前 n 项和为 Sn,公比为3
2.
(1)若 S4=65
24
,求 a1.
(2)若 a1=2,cn=1
2an+nb,且 c2,c4,c5 成等差数列,求 b.
解:(1)∵公比 q=3
2
,S4=65
24
,
∴a1 1-
3
2 4
1-3
2
=65
24
,
∴ 1-81
16 a1=-65
48
,解得 a1=1
3.
(2)∵a1=2,公比为3
2
,∴a2=3,a4=27
4
,a5=81
8 .
又∵cn=1
2an+nb,
∴c2=1
2a2+2b=3
2
+2b,c4=1
2a4+4b=27
8
+4b,c5=1
2a5+5b=81
16
+5b.
∵c2,c4,c5 成等差数列,
∴2
27
8
+4b =3
2
+2b+81
16
+5b,解得 b=- 3
16.
12.设数列{an}的前 n 项和为 Sn,点 n,Sn
n ,n∈N*均在函数 y=x 的图象上.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)记数列
1
anan+1 的前 n 项和为 Tn,若对任意的 n∈N*,不等式 4Tn
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