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- 2021-06-10 发布
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第4讲 数列求和
一、选择题
1.在等差数列中,,则的前5项和=( )
A.7 B.15 C.20 D.25
解析 .
答案 B
2.若数列{an}的通项公式是an=(-1)n(3n-2),则a1+a2+…+a10=( ).
A.15 B.12 C.-12 D.-15
解析 设bn=3n-2,则数列{bn}是以1为首项,3为公差的等差数列,所以a1+a2+…+a9+a10=(-b1)+b2+…+(-b9)+b10=(b2-b1)+(b4-b3)+…+(b10-b9)=5×3=15.
答案 A
3.在数列{an}中,an=,若{an}的前n项和为,则项数n为( ).
A.2 011 B.2 012 C.2 013 D.2 014
解析 ∵an==-,∴Sn=1-==,解得n=2 013.
答案 C
4.数列{an}满足an+1+(-1)nan=2n-1,则{an}的前60项和为( ).
A.3 690 B.3 660 C.1 845 D.1 830
解析 当n=2k时,a2k+1+a2k=4k-1,
当n=2k-1时,a2k-a2k-1=4k-3,
∴a2k+1+a2k-1=2,∴a2k+1+a2k+3=2,
∴a2k-1=a2k+3,∴a1=a5=…=a61.
∴a1+a2+a3+…+a60=(a2+a3)+(a4+a5)+…+(a60+a61)=3+7+11+…
+(4×30-1)==30×61=1 830.
答案 D
5. 已知数列{an}的通项公式为an=2n+1,令bn=(a1+a2+…+an),则数列{bn}的前10项和T10=( )
A.70 B.75
C.80 D.85
解析 由已知an=2n+1,得a1=3,a1+a2+…+an==n(n+2),
则bn=n+2,T10==75,故选B.
答案 B
6.数列{an}满足an+an+1=(n∈N*),且a1=1,Sn是数列{an}的前n项和,则S21=( ).
A. B.6 C.10 D.11
解析 依题意得an+an+1=an+1+an+2=,则an+2=an,即数列{an}中的奇数项、偶数项分别相等,则a21=a1=1,S21=(a1+a2)+(a3+a4)+…+(a19+a20)+a21=10(a1+a2)+a21=10×+1=6,故选B.
答案 B
二、填空题
7.在等比数列{an}中,若a1=,a4=-4,则公比q=________;|a1|+|a2|+…+|an|=________.
解析 设等比数列{an}的公比为q,则a4=a1q3,代入数据解得q3=-8,所以q=-2;等比数列{|an|}的公比为|q|=2,则|an|=×2n-1,所以|a1|+|a2|+|a3|+…+|an|=(1+2+22+…+2n-1)=(2n-1)=2n-1-.
答案 -2 2n-1-
8.等比数列{an}的前n项和Sn=2n-1,则a+a+…+a=________.
解析 当n=1时,a1=S1=1,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n-1-(2n-1-1)=2n-1,
又∵a1=1适合上式.∴an=2n-1,∴a=4n-1.
∴数列{a}是以a=1为首项,以4为公比的等比数列.
∴a+a+…+a==(4n-1).
答案 (4n-1)
9.已知等比数列{an}中,a1=3,a4=81,若数列{bn}满足bn=log3an,则数列的前n项和Sn=________.
解析 设等比数列{an}的公比为q,则=q3=27,解得q=3.所以an=a1qn-1=3×3n-1=3n,故bn=log3an=n,
所以==-.
则Sn=1-+-+…+-=1-=.
答案
10.设f(x)=,利用倒序相加法,可求得f+f+…+f的值为________.
解析 当x1+x2=1时,f(x1)+f(x2)=+==1.
设S=f+f+…+f,倒序相加有2S=++…+f+f=10,即S=5.
答案 5
三、解答题
11.等差数列{an}的各项均为正数,a1=3,前n项和为Sn,{bn}为等比数列,b1
=1,且b2S2=64,b3S3=960.
(1)求an与bn;
(2)求++…+.
解 (1)设{an}的公差为d,{bn}的公比为q,则d为正数,an=3+(n-1)d,bn=qn-1.
依题意有
解得或(舍去)
故an=3+2(n-1)=2n+1,bn=8n-1.
(2)Sn=3+5+…+(2n+1)=n(n+2),
所以++…+=+++…+
=
=
=-.
12.已知数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,an+1=Sn(n=1,2,3,…).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=log(3an+1)时,求数列的前n项和Tn.
解 (1)由已知得
得到an+1=an(n≥2).
∴数列{an}是以a2为首项,以为公比的等比数列.
又a2=S1=a1=,
∴an=a2×n-2=n-2(n≥2).
又a1=1不适合上式,∴an=
(2)bn=log(3an+1)=log=n.
∴==-.
∴Tn=+++…+
=+++…+
=1-=.
13.设数列{an}满足a1+3a2+32a3+…+3n-1an=,n∈N*.
(1)求数列{an}的通项;
(2)设bn=,求数列{bn}的前n项和Sn.
思维启迪:(1)由已知写出前n-1项之和,两式相减.(2)bn=n·3n的特点是数列{n}与{3n}之积,可用错位相减法.
解 (1)∵a1+3a2+32a3+…+3n-1an=, ①
∴当n≥2时,
a1+3a2+32a3+…+3n-2an-1=, ②
①-②得3n-1an=,∴an=.
在①中,令n=1,得a1=,适合an=,∴an=.
(2)∵bn=,∴bn=n·3n.
∴Sn=3+2×32+3×33+…+n·3n, ③
∴3Sn=32+2×33+3×34+…+n·3n+1. ④
④-③得2Sn=n·3n+1-(3+32+33+…+3n),
即2Sn=n·3n+1-,∴Sn=+.
探究提高 解答本题的突破口在于将所给条件式视为数列{3n-1an}的前n
项和,从而利用an与Sn的关系求出通项3n-1an,进而求得an;另外乘公比错位相减是数列求和的一种重要方法,但值得注意的是,这种方法运算过程复杂,运算量大,应加强对解题过程的训练,重视运算能力的培养.
14.将数列{an}中的所有项按每一行比上一行多两项的规则排成如下数表:
a1
a2 a3 a4
a5 a6 a7 a8 a9
…
已知表中的第一列数a1,a2,a5,…构成一个等差数列,记为{bn},且b2=4,b5=10.表中每一行正中间一个数a1,a3,a7,…构成数列{cn},其前n项和为Sn.
(1)求数列{bn}的通项公式;
(2)若上表中,从第二行起,每一行中的数按从左到右的顺序均构成等比数列,公比为同一个正数,且a13=1.
①求Sn;
②记M={n|(n+1)cn≥λ,n∈N*},若集合M的元素个数为3,求实数λ的取值范围.
解 (1)设等差数列{bn}的公差为d,
则解得
所以bn=2n.
(2)①设每一行组成的等比数列的公比为q.
由于前n行共有1+3+5+…+(2n-1)=n2个数,且32<13<42,a10=b4=8,
所以a13=a10q3=8q3,又a13=1,所以解得q=.
由已知可得cn=bnqn-1,因此cn=2n·n-1=.
所以Sn=c1+c2+c3+…+cn=+++…+,
Sn=++…++,
因此Sn=+++…+-=4--=4-,
解得Sn=8-.
②由①知cn=,不等式(n+1)cn≥λ,可化为≥λ.
设f(n)=,
计算得f(1)=4,f(2)=f(3)=6,f(4)=5,f(5)=.
因为f(n+1)-f(n)=,
所以当n≥3时,f(n+1)