高三数学总复习学案28
第六章 数 列
学案28 数列的概念与简单表示法
导学目标: 1.了解数列的概念和几种简单的表示方法(列表、图象、通项公式).2.了解数列是自变量为正整数的一类特殊函数.
自主梳理
1.数列的定义
按________________着的一列数叫数列,数列中的______________都叫这个数列的项;在函数意义下,数列是________________________的函数,数列的一般形式为:______________________,简记为{an},其中an是数列的第____项.
2.通项公式:
如果数列{an}的______与____之间的关系可以____________来表示,那么这个式子叫做数列的通项公式.但并非每个数列都有通项公式,也并非都是唯一的.
3.数列常用表示法有:_________、________、________.
4.数列的分类:
数列按项数来分,分为____________、__________;按项的增减规律分为________、________、__________和__________.递增数列⇔an+1______an;递减数列⇔an+1______an;常数列⇔an+1______an.
5.an与Sn的关系:
已知Sn,则an=
自我检测
1.(2011·汕头月考)设an=-n2+10n+11,则数列{an}从首项到第几项的和最大 ( )
A.10 B.11
C.10或11 D.12
2.已知数列{an}对任意的p,q∈N*满足ap+q=ap+aq,且a2=-6,那么a10等于 ( )
A.-165 B.-33 C.-30 D.-21
3.(2011·龙岩月考)已知数列-1,,-,,…按此规律,则这个数列的通项公式是( )
A.an=(-1)n·
B.an=(-1)n·
C.an=(-1)n·
D.an=(-1)n·
4.下列对数列的理解:
①数列可以看成一个定义在N*(或它的有限子集{1,2,3,…,n})上的函数;
②数列的项数是有限的;
③数列若用图象表示,从图象上看都是一群孤立的点;
④数列的通项公式是唯一的.
其中说法正确的序号是 ( )
A.①②③ B.②③④
C.①③ D.①②③④
5.(2011·湖南长郡中学月考)在数列{an}中,若a1=1,a2=,=+ (n∈N*),则该数列的通项an=______.
探究点一 由数列前几项求数列通项
例1 写出下列数列的一个通项公式,使它的前几项分别是下列各数:
(1),,,,,…;
(2),-2,,-8,,….
变式迁移1 写出下列数列的一个通项公式:
(1)3,5,9,17,33,…;(2),2,,8,,…;
(3),,2,,…;(4)1,0,1,0,….
探究点二 由递推公式求数列的通项
例2 根据下列条件,写出该数列的通项公式.
(1)a1=2,an+1=an+n;(2)a1=1,2n-1an=an-1 (n≥2).
变式迁移2 根据下列条件,确定数列{an}的通项公式.
(1)a1=1,an+1=3an+2;
(2)a1=1,an+1=(n+1)an;
(3)a1=2,an+1=an+ln.
探究点三 由an与Sn的关系求an
例3 已知数列{an}的前n项和Sn=2n2-3n+1,求{an}的通项公式.
变式迁移3 (2011·杭州月考)(1)已知{an}的前n项和Sn=3n+b,求{an}的通项公式.
(2)已知在正项数列{an}中,Sn表示前n项和且2=an+1,求an.
函数思想的应用
例 (12分)已知数列{an}的通项an=(n+1)n (n∈N*),试问该数列{an}有没有最大项?若有,求出最大项的项数;若没有,说明理由.
【答题模板】
解 方法一 令[4分]
⇔⇔,∴n=9或n=10时,an最大,[10分]
即数列{an}有最大项,此时n=9或n=10.[12分]
方法二 ∵an+1-an=(n+2)·n+1-(n+1)·n
=n·,[2分]
当n<9时,an+1-an>0,即an+1>an;
当n=9时,an+1-an=0,即an+1=an;
当n>9时,an+1-an<0,即an+1
a11>a12>…,[10分]
∴数列{an}中有最大项,为第9、10项.[12分]
【突破思维障碍】
有关数列的最大项、最小项,数列有界性问题均可借助数列的单调性来解决,判断单调性常用①作差法,②作商法,③图象法.求最大项时也可用an满足;若求最小项,则用an满足.
数列实质就是一种特殊的函数,所以本题就是用函数的思想求最值.
【易错点剖析】
本题解题过程中易出现只解出a9这一项,而忽视了a9=a10,从而导致漏解.
1.数列的递推公式是研究的项与项之间的关系,而通项公式则是研究的项an与项数n的关系.
2.求数列的通项公式是本节的重点,主要掌握三种方法:(1)由数列的前几项归纳出一个通项公式,关键是善于观察;
(2)数列{an}的前n项和Sn与数列{an}的通项公式an的关系,要注意验证能否统一到一个式子中;
(3)由递推公式求通项公式,常用方法有累加、累乘.
3.本节易错点是利用Sn求an时,忘记讨论n=1的情况.
(满分:75分)
一、选择题(每小题5分,共25分)
1.(2010·安徽)设数列{an}的前n项和Sn=n2,则a8的值为 ( )
A.15 B.16 C.49 D.64
2.已知数列{an}的通项公式是an=,那么这个数列是 ( )
A.递增数列 B.递减数列
C.摆动数列 D.常数列
3.已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2(an-1),则a2等于 ( )
A.4 B.2 C.1 D.-2
4.(2011·烟台模拟)数列{an}中,若an+1=,a1=1,则a6等于 ( )
A.13 B. C.11 D.
5.数列{an}满足an+an+1= (n∈N*),a2=2,Sn是数列{an}的前n项和,则S21为 ( )
A.5 B. C. D.
题号
1
2
3
4
5
答案
二、填空题(每小题4分,共12分)
6.数列{an}满足an+1=若a1=,则a2 010的值为________.
7.已知Sn是数列{an}的前n项和,且有Sn=n2+1,则数列{an}的通项an=__________________.
8.(2011·安庆月考)将全体正整数排成一个三角形数阵:
1
2 3
4 5 6
7 8 9 10
11 12 13 14 15
… … … … … …
根据以上排列规律,数阵中第n (n≥3)行从左至右的第3个数是____________.
三、解答题(共38分)
9.(12分)写出下列各数列的一个通项公式.
(1)1,2,3,4,…;
(2)-1,,-,,-,.
10.(12分)由下列数列{an}递推公式求数列{an}的通项公式:
(1)a1=1,an-an-1=n (n≥2);
(2)a1=1,= (n≥2);
(3)a1=1,an=2an-1+1 (n≥2).
11.(14分)(2009·安徽)已知数列{an}的前n项和Sn=2n2+2n,数列{bn}的前n项和Tn=2-bn.
(1)求数列{an}与{bn}的通项公式;
(2)设cn=a·bn,证明:当且仅当n≥3时,cn+1 < = 5.S1 Sn-Sn-1
自我检测
1.C 2.C 3.C 4.C
5.
课堂活动区
例1 解题导引 (1)根据数列的前几项求它的一个通项公式,要注意观察每一项的特点,要使用添项、还原、分割等方法,转化为一些常见数列的通项公式来求;
(2)根据数列的前几项写出数列的一个通项公式是不完全归纳法,它蕴涵着“从特殊到一般”的思想,得出的结论不一定可靠,在解答题中一般应用数学归纳法进行证明.
解 (1)原数列为,,,,,…,
∴an==.
(2)原数列为,-,,-,,…,
∴an=.
变式迁移1 解 (1)∵a1=3=21+1,
a2=5=22+1,a3=9=23+1,…,
∴an=2n+1.
(2)将数列中各项统一成分母为2的分数,得
,,,,,…,
观察知,各项的分子是对应项数的平方,
∴数列通项公式是an=.
(3)将数列各项统一成的形式得
,,,,…;
观察知,数列各项的被开方数逐个增加3,且被开方数加1后,又变为3,6,9,12,…,所以数列的通项公式是an=.
(4)从奇数项,偶数项角度入手,可以得到分段形式的解析式,也可看作数列1,1,1,1,…和1,-1,1,-1,…对应项相加之和的一半组成的数列,也可用正弦函数和余弦函数的最值和零点值来调整表示.
所以an=
或an= (n∈N*),
或an=或an=sin2 (n∈N*),
或an= (n∈N*).
例2 解题导引 利用数列的递推公式求数列的通项公式,一般有以下三种方法:
(1)累加法:如果已知数列{an}的相邻两项an+1与an的差的一个关系式,我们可依次写出前n项中所有相邻两项的差的关系式,然后把这n-1个式子相加,整理求出数列的通项公式.
(2)累积法:如果已知数列{an}的相邻两项an+1与an的商的一个关系式,我们可依次写出前n项中所有相邻两项的商的关系式,然后把这n-1个式子相乘,整理求出数列的通项公式.
(3)构造法:根据所给数列的递推公式以及其他有关关系式,进行变形整理,构造出一个新的等差或等比数列,利用等差或等比数列的通项公式求解.
解 (1)当n=1,2,3,…,n-1时,可得n-1个等式,an-an-1=n-1,an-1-an-2=n-2,…,a2-a1=1,
将其相加,
得an-a1=1+2+3+…+(n-1).
∴an=a1+=2+.
(2)方法一 an=··…···a1
=n-1·n-2·…·2·1
=1+2+…+(n-1)=,
∴an=.
方法二 由2n-1an=an-1,
得an=n-1an-1.
∴an=n-1an-1
=n-1·n-2an-2
=n-1·n-2·…·1a1
=(n-1)+(n-2)+…+2+1=
变式迁移2 解 (1)∵an+1=3an+2,∴an+1+1=3(an+1),
∴=3,
∴数列{an+1}为等比数列,公比q=3,
又a1+1=2,
∴an+1=2·3n-1,∴an=2·3n-1-1.
(2)∵an+1=(n+1)an,∴=n+1.
∴=n,=n-1,
……
=3,
=2,
a1=1.
累乘可得,an=n×(n-1)×(n-2)×…×3×2×1=n!.
故an=n!.
(3)∵an+1=an+ln,
∴an+1-an=ln=ln .
∴an-an-1=ln ,
an-1-an-2=ln ,
……
a2-a1=ln ,
累加可得,an-a1=ln +ln +…+ln
=ln n-ln(n-1)+ln(n-1)-ln(n-2)+…+ln 2-ln 1
=ln n.
又a1=2,∴an=ln n+2.
例3 解题导引 an与Sn的关系式an=Sn-Sn-1的条件是n≥2,求an时切勿漏掉n=1,即a1=S1的情况.一般地,当a1=S1适合an=Sn-Sn-1时,则需统一“合写”.当a1=S1不适合an=Sn-Sn-1时,则通项公式应分段表示,即an=
解 当n=1时,
a1=S1=2×12-3×1+1=0;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(2n2-3n+1)-2(n-1)2+3(n-1)-1=4n-5;
又n=1时,an=4×1-5=-1≠a1,
∴an=
变式迁移3 解 (1)a1=S1=3+b,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(3n+b)-(3n-1+b)=2·3n-1.
当b=-1时,a1适合此等式;
当b≠-1时,a1不适合此等式.
∴当b=-1时,an=2·3n-1;
当b≠-1时,an=.
(2)由2=an+1,得Sn=2,
当n=1时,a1=S1=2,得a1=1;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1
=2-2,
整理,得(an+an-1)(an-an-1-2)=0,
∵数列{an}各项为正,∴an+an-1>0.
∴an-an-1-2=0.
∴数列{an}是首项为1,公差为2的等差数列.
∴an=a1+(n-1)×2=2n-1.
课后练习区
1.A 2.A 3.A 4.D 5.B
6. 7. 8.
9.解 (1)∵a1=1+,a2=2+,a3=3+,…,
∴an=n+(n∈N*).…………………………………………………………………(6分)
(2)∵a1=-,a2=,a3=-,
a4=,…,
∴an=(-1)n·(n∈N*).………………………………………………………(12分)
10.解 (1)由题意得,an-an-1=n,an-1-an-2=n-1,…,a3-a2=3,a2-a1=2.
将上述各式等号两边累加得,
an-a1=n+(n-1)+…+3+2,
即an=n+(n-1)+…+3+2+1=,
故an=.……………………………………………………………………………(4分)
(2)由题意得,=,=,…,=,=.
将上述各式累乘得,=,故an=.……………………………………………………(8分)
(3)由an=2an-1+1,
得an+1=2(an-1+1),
又a1+1=2≠0,所以=2,
即数列{an+1}是以2为首项,以2为公比的等比数列.
所以an+1=2n,即an=2n-1.…………………………………………………………(12分)
11.(1)解 a1=S1=4.……………………………………………………………………(1分)
对于n≥2有an=Sn-Sn-1=2n(n+1)-2(n-1)n=4n.a1也适合,
∴{an}的通项公式an=4n.………………………………………………………………(3分)
将n=1代入Tn=2-bn,得b1=2-b1,故T1=b1=1.………………………………(4分)
(求bn方法一)对于n≥2,由Tn-1=2-bn-1,
Tn=2-bn,得bn=Tn-Tn-1=-(bn-bn-1),
∴bn=bn-1,bn=21-n.……………………………………………………………………(6分)
(求bn方法二)对于n≥2,由Tn=2-bn得
Tn=2-(Tn-Tn-1),
2Tn=2+Tn-1,Tn-2=(Tn-1-2),
Tn-2=21-n(T1-2)=-21-n,
Tn=2-21-n,
bn=Tn-Tn-1=(2-21-n)-(2-22-n)=21-n.
b1=1也适合.……………………………………………………………………………(6分)
综上,{bn}的通项公式bn=21-n.…………………………………………………………(8分)
(2)证明 方法一 由cn=a·bn=n225-n,………………………………………………(10分)
得=2.………………………………………………………………………(12分)
当且仅当n≥3时,1+≤<,
∴<·()2=1,又cn=n2·25-n>0,
即cn+1
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