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- 2021-06-10 发布
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6.4
数列求和、数列的综合应用
高考理数
考点一 数列求和
考点清单
考向基础
1.公式法
直接用等差、等比数列的求和公式求解.
2.分组求和法
根据数列或数列通项公式的特征,将其分解为一些可以直接求和的数列
(如等差数列、等比数列、常数列等),再分组求和.
3.错位相减法
在数列{
a
n
b
n
}中,{
a
n
}是等差数列,{
b
n
}是等比数列,可用错位相减法求此数
列的前
n
项和.如
等比数列
的前
n
项和公式就是用此方法推导的.
4.裂项相消法
把数列的通项拆成两项之差,相加过程中消去中间项,只剩有限项再求和,
分式型数列的求和多用此法.
常见的裂项方法:
(1)
=
-
;
(2)
=
;
(3)
=
-
;
(4)
=
-
;
(5)
=
;
(6)若{
a
n
}为等差数列,公差为
d
(
d
≠
0),则
=
.
5.倒序相加法
已知数列的特征是“与首末两端等距离的两项之和等于首末两项之和”.
先把求和的式子倒过来写,然后对两个求和的式子进行相加,即可求出该数
列的前
n
项和.如等差数列的前
n
项和公式就是用此方法推导的.
6.并项求和法
一个数列的前
n
项和中,可两两结合求解,则称为并项求和.形如
a
n
=(-1)
n
f
(
n
),
可采用并项求和法.
考向突破
考向 数列求和
例
(2020届江西临川一中第一次联考,17)已知数列{
a
n
}满足
-
=0,且
a
1
=
.
(1)求数列{
a
n
}的通项公式;
(2)求数列
的前
n
项和
S
n
.
解析
(1)因为
-
=0,所以
a
n
+1
=
a
n
,
又
a
1
=
,所以数列{
a
n
}为等比数列,
且首项为
,公比为
.故
a
n
=
.
(2)由(1)知
=2
n
,所以
+2
n
=2
n
+2
n
.
所以
S
n
=
+
=2
n
+1
+
n
2
+
n
-2.
考点二 数列的综合应用
考向基础
1.数列与函数综合问题
(1)已知函数解决数列问题时,一般利用函数的性质、图象来解决.
(2)已知数列解决函数问题时,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.数列与不等式的综合问题
(1)判断数列问题中的一些不等关系时,可以利用数列的单调性比较大小,
或者借助数列对应函数的单调性比较大小,还可以作差或作商比较大小;
(2)以数列为载体,考查不等式的恒成立问题时,可转化为函数的最值问题;
(3)考查与数列有关的不等式的证明问题时,常通过构造函数证明,或者直
接利用放缩法证明.
考向突破
考向一 数列与函数的综合应用
例1
(2018江西南昌莲塘一中质量检测,16)函数
f
(
x
)=
,
g
(
x
)=
f
(
x
-1)+1,
a
n
=
g
+
g
+
g
+
…
+
g
,
n
∈N
*
,则数列{
a
n
}的通项公式为
.
解析
由题意知
f
(
x
)的定义域为R,
又
f
(-
x
)=
=
=-
f
(
x
),
∴函数
f
(
x
)=
为奇函数.
g
(
x
)+
g
(2-
x
)=
f
(
x
-1)+1+
f
(2-
x
-1)+1=
f
(
x
-1)+
f
(1-
x
)+2,由
f
(
x
)=
为奇函数,知
f
(
x
-1)+
f
(1-
x
)=0,
∴
g
(
x
)+
g
(2-
x
)=2.
a
n
=
g
+
g
+
g
+
…
+
g
,
n
∈N
*
,①
a
n
=
g
+
g
+
g
+
…
+
g
,
n
∈N
*
,②
由①+②得2
a
n
=
+
+
…
+
=
(2
n
-1)
×
2,
则数列{
a
n
}的通项公式为
a
n
=2
n
-1.
答案
a
n
=2
n
-1
考向二 数列与不等式的综合应用
例2
(2019河南郑州一模,10)已知数列{
a
n
}满足2
a
n
+1
+
a
n
=3(
n
∈N
*
),且
a
3
=
,
其前
n
项之和为
S
n
,则满足不等式|
S
n
-
n
-6|<
的最小整数
n
是
( )
A.8 B.9 C.10 D.11
解析
由2
a
n
+1
+
a
n
=3,得
a
n
+1
-1=-
(
a
n
-1),又
a
3
=
,∴
a
2
-1=-2(
a
3
-1)=-
,
a
1
-1=-2(
a
2
-1)=9.∴{
a
n
-1}是首项为9,公比为-
的等比数列,则
a
n
-1=9·
,
a
n
=1+9·
,则
S
n
=
n
+9·
=
n
+6-6·
,则|
S
n
-
n
-6|=3·
,|
S
n
-
n
-6|<
即3·
<
,解得
n
>9,
∴满足不等式|
S
n
-
n
-6|<
的最小整数
n
是10.故选C.
答案
C
方法1
错位相减法求和
1.如果数列{
a
n
}是等差数列,{
b
n
}是等比数列,求数列{
a
n
·
b
n
}的前
n
项和时,常
采用错位相减法.
2.用错位相减法求和时,应注意:
(1)要善于识别题目类型,特别是等比数列公比为负数的情形.
(2)在写出“
S
n
”与“
qS
n
”的表达式时应特别注意将两式“错项对齐”,以
便于下一步准确地写出“
S
n
-
qS
n
”的表达式.
(3)应用等比数列求和公式必须注意公比
q
是否等于1,如果
q
=1,应用公式
S
n
=
na
1
.
方法技巧
例1
(2018河南、河北两省联考,18)已知数列{
a
n
}的前
n
项和为
S
n
,
a
1
=5,
nS
n
+1
-(
n
+1)
S
n
=
n
2
+
n
.
(1)求证:数列
为等差数列;
(2)令
b
n
=2
n
a
n
,求数列{
b
n
}的前
n
项和
T
n
.
解题导引
解析
(1)证明:由
nS
n
+1
-(
n
+1)
S
n
=
n
2
+
n
得
-
=1,
又
=5,所以数列
是首项为5,公差为1的等差数列.
(2)由(1)可知
=5+(
n
-1)=
n
+4,所以
S
n
=
n
2
+4
n
.
当
n
≥
2时,
a
n
=
S
n
-
S
n
-1
=
n
2
+4
n
-(
n
-1)
2
-4(
n
-1)=2
n
+3.
又
a
1
=5符合上式,所以
a
n
=2
n
+3(
n
∈N
*
),
所以
b
n
=(2
n
+3)2
n
,所以
T
n
=5
×
2+7
×
2
2
+9
×
2
3
+
…
+(2
n
+3)2
n
,
①
2
T
n
=5
×
2
2
+7
×
2
3
+9
×
2
4
+
…
+(2
n
+1)2
n
+(2
n
+3)2
n
+1
,
②
所以②-①得
T
n
=(2
n
+3)2
n
+1
-10-(2
3
+2
4
+
…
+2
n
+1
)=(2
n
+3)2
n
+1
-10-
=(2
n
+3)2
n
+1
-10-(2
n
+2
-8)=(2
n
+1)2
n
+1
-2.
方法2
裂项相消法求和
1.对于裂项后明显有能够相消的项的一类数列,在求和时常用“裂项法”,
分式型数列的求和多用此法.
2.利用裂项相消法求和时,应注意抵消后并不一定只剩下第一项和最后一
项,也有可能前面剩两项,后面也剩两项.将通项裂项后,有时需要调整前面
的系数,使裂开的两项之差和系数之积与原通项相等.
例2
(2019全国Ⅰ卷高三五省优创名校联考,17)设数列{
a
n
}的前
n
项和为
S
n
,
a
1
=3,且
S
n
=
na
n
+1
-
n
2
-
n
.
(1)求{
a
n
}的通项公式;
(2)若数列{
b
n
}满足
b
n
=
,求{
b
n
}的前
n
项和
T
n
.
解析
(1)当
n
=1时,
a
2
-
a
1
=2;
当
n
≥
2时,由
S
n
=
na
n
+1
-
n
2
-
n
得
S
n
-1
=(
n
-1)
a
n
-(
n
-1)
2
-(
n
-1),
两式相减得
a
n
=
na
n
+1
-(
n
-1)
a
n
-2
n
,
整理得
a
n
+1
-
a
n
=2.
综上可知,数列{
a
n
}是首项为3、公差为2的等差数列,从而得
a
n
=2
n
+1.
(2)由(1)得
b
n
=
=
,
所以
T
n
=
=
=
-
.