- 2021-06-16 发布 |
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文档介绍
2020届二轮复习数列求和及其综合应用学案(全国通用)
数列求和与综合应用 【考纲要求】 1.熟练掌握等差数列和等比数列的求和公式; 2. 掌握数列的通项an与前n项和Sn之间的关系式 3.注意观察数列的特点和规律,在分析通项的基础上分解为基本数列求和或转化为基本数列求和,熟练掌握求数列的前项和的几种常用方法; 4.能解决简单的实际问题. 【知识网络】 数列前n项和 公式法 错位相减 倒序相加 裂项相消 分组求和 综合应用 与函数、方程、不等式等 与几何、实际问题等 【考点梳理】 纵观近几年的高考,在解答题中,有关数列的试题出现的频率较高,不仅可与函数、方程、不等式、复数相联系,而且还与三角、立体几何密切相关;数列作为特殊的函数,在实际问题中有着广泛的应用,如增长率、银行信贷、浓度匹配、养老保险、圆钢堆垒等问题.这就要求同学们除熟练运用有关概念式外,还要善于观察题设的特征,联想有关数学知识和方法,迅速确定解题的方向,以提高解数列题的速度. 与计算有关的问题主要有:求数列的某项,确定数列的通项公式,求有穷数列或无穷数列之和,计算数列的极限,将数列与方程,与不等式,与某些几何问题等联系起来,从而解决有关问题. 有关定性问题的论证问题主要有:考察或论证数列的单调性,将数列分类定性,考察数列的图像特征,考察数列的极限存在与否等等. 有关实际应用问题:某些与非零自然数有关的实际应用题,可用数列的各项与之对应,然后利用数列有关知识解答此类应用题. 数列的函数属性:因数列是函数的特例,故解答有关问题时,常与函数知识联系起来考虑. 【典型例题】 类型一:数列与函数的综合应用 例1.对于数列,规定数列为数列的一阶差分数列,其中;一般地,规定为的k阶差分数列,其中且k∈N*,k≥2。 (1)已知数列的通项公式。试证明是等差数列; (2)若数列的首项a1=―13,且满足,求数列及的通项公式; (3)在(2)的条件下,判断是否存在最小值;若存在,求出其最小值,若不存在,说明理由。 解析:(1)依题意:, ∴ ∴, ∴数列是首项为1,公差为5的等差数列。 (2), (3)令, 则当时,函数单调递减; 当时,函数单调递增; 又因, 而, 所以当n=2时,数列an存在最小值,其最小值为-18。 举一反三: 【变式1】已知数列的首项,,. (Ⅰ)求的通项公式; (Ⅱ)证明:对任意的,,; (Ⅲ)证明:. 解析:(Ⅰ),,, 又,是以为首项,为公比的等比数列. ,. (Ⅱ)设, 则 ,当时,;当时,, 当时,取得最大值. 原不等式成立. (Ⅲ)由(Ⅱ)知,对任意的,有 . 令,则, . 原不等式成立. 函数的极值和最值388566 典型例题三】 【变式2】已知数列和满足:,,其中为实数,n为正整数. (Ⅰ)对任意实数,证明数列不是等比数列; (Ⅱ)试判断数列是否为等比数列,并证明你的结论; 解析:(Ⅰ)假设存在实数,使得数列是等比数列,则,,必然满足 由得,显然矛盾, 即不存在实数使得数列是等比数列。 (Ⅱ)根据等比数列的定义: 即 又 所以当时,数列不是等比数列;当时,数列是等比数列. 类型二:数列与不等式 例2. (2017 江苏高考)记U={1,2,…,100}.对数列{an}(n∈N*)和U的子集T,若,定义ST=0;若T={t1,t2,…,tk},定义.例如:T={1,3,66}时,.现设{an}(n∈N*)是公比为3的等比数列,且当T={2,4}时,. (1) 求数列的通项公式; (2) 对任意正整数,若,求证:; (3) 设,求证:. 【解析】(1)由已知得. 于是当T={2,4}时,. 又,故,即. 所以数列的通项公式为. (2)因为,, 所以. 因此,. (3)下面分三种情况证明. ①若是的子集,则. ②若是的子集,则. ③若不是的子集,且不是的子集. 令,则,,. 于是,,进而由,得. 设是中的最大数,为中的最大数,则. 由(2)知,,于是,所以,即. 又,故, 从而, 故,所以, 即. 综合①②③得,. 举一反三: 【变式1】(2015重庆高考)在数列{an}中,a1=3,an+1an+λan+1+μan2=0(n∈N+) (Ⅰ)若λ=0,μ=﹣2,求数列{an}的通项公式; (Ⅱ)若λ=(k0∈N+,k0≥2),μ=﹣1,证明:2+<<2+. 【解析】(Ⅰ)由λ=0,μ=﹣2,有 ( n∈N+). 若存在某个n0∈N+,使得,则由上述递推公式易得,重复上述过程可得a1=0,此与a1=3矛盾, ∴对任意n∈N+,an≠0. 从而an+1=2an(n∈N+),即{an}是一个公比q=2的等比数列. 故. (Ⅱ)证明:由,数列{an}的递推关系式变为 ,变形为:(n∈N). 由上式及a1=3>0,归纳可得 3=a1>a2>…>an>an+1>…>0. ∵=, ∴对n=1,2,…,k0求和得: = >. 另一方面,由上已证的不等式知,, 得=2+. 综上,2+<<2+. 【变式2】设数列的前项和为.已知,,. (Ⅰ)设,求数列的通项公式; (Ⅱ)若,,求的取值范围. 解析:(Ⅰ)依题意,,即, 由此得. 因此,所求通项公式为,.① (Ⅱ)由①知,, 于是,当时, , , 当时,. 又. 综上,所求的的取值范围是. 类型三:实际应用问题 例3.某地区现有耕地10000公顷,规划10年后粮食单产比现在增加,人均粮食占有量比现在提高,如果人口年增长率为,那么耕地平均每年至多只能减少多少公顷?(精确到1公顷)(粮食单产=,人均粮食占有量=) 解析:方法一:由题意,设现在总人口为人,人均粮食占有量为吨,现在耕地共有公顷,于是现在的粮食单产量吨/公顷,10年后总人口为,人均粮食占有量吨,若设平均每年允许减少公顷,则10年耕地共有()公顷,于是10年后粮食单产量为吨/公顷. 由粮食单产10年后比现在增加得不等式: 化简可得 即, ∴(公顷) 答:按规划该地区耕地平均每年至多只能减少4公顷. 方法二:由题意,设现在总人口为人,粮食单产为吨/公顷,现在共有耕地公顷,于是现在人均粮食占有量吨/人,10年后总人口为,粮食单产吨/公顷,若设平均每年允许减少公顷,则10年后耕地将有()公顷,于是10年后粮食总产量为,人均粮食占有量为,由人均粮食占有量10年后比现在增加得不等式: ,(余与上同). 举一反三: 【变式1】根据市场调查结果,预测某种家用商品从年初开始的个月内累积的需求量(万件)近似地满足.按比例预测,在本年度内,需求量超过万件的月份是( ) A.5月、6月 B.6月、7月 C.7月、8月 D.9月、10月 【答案】C; 解析:第个月份的需求量超过万件,则 解不等式,得,即. 【变式2】某地区原有森林木材存量为,且每年增长率为,因生产建设的需要每年年底要砍伐的木材量为,设为年后该地区森林木材存量. (1)写出的表达式. (2)为保护生态环境,防止水土流失,该地区每年的森林木材存量应不少于,如果,那么今后该地区会发生水土流失吗?若会,要经过几年?(取). 解析:(1)依题意,第一年森林木材存量为, 1年后该地区森林木材存量为:, 2年后该地区森林木材存量为:, 3年后该地区森林木材存量为:, 4年后该地区森林木材存量为:, … … 年后该地区森林木材存量为: (2)若时,依题意该地区今后会发水土流失,则森林木材存量必须小于, 即 , 解得,即, ∴, ∴. 答:经过8年该地区就开始水土流失. 【变式3】某种汽车购买时的费用为10万元,每年应交保险费、养路费及汽油费合计9千元,汽车的维修费平均为第一年2千元,第二年4千元,第三年6千元,依次成等差数列递增,问这种汽车使用多少年后报废最合算?(即年平均费用最少) 【答案】设汽车使用年限为年,为使用该汽车平均费用. 当且仅当,即(年)时等到号成立. 因此该汽车使用10年报废最合算. 【变式4】某市2010年底有住房面积1200万平方米,计划从2011年起,每年拆除20万平方米的旧住房.假定该市每年新建住房面积是上年年底住房面积的5%. (1)分别求2011年底和2012年底的住房面积; (2)求2030年底的住房面积.(计算结果以万平方米为单位,且精确到0.01) 【答案】 (1)2011年底的住房面积为1200(1+5%)-20=1240(万平方米), 2012年底的住房面积为1200(1+5%)2-20(1+5%)-20=1282(万平方米), ∴2011年底的住房面积为1240万平方米; 2012年底的住房面积为1282万平方米. (2)2011年底的住房面积为[1200(1+5%)-20]万平方米, 2012年底的住房面积为[1200(1+5%)2-20(1+5%)-20]万平方米, 2013年底的住房面积为[1200(1+5%)3-20(1+5%)2-20(1+5%)-20]万平方米, ………… 2030年底的住房面积为[1200(1+5%)20―20(1+5%)19―……―20(1+5%)―20] 万平方米 即1200(1+5%)20―20(1+5%)19―20(1+5%)18―……―20(1+5%)―20 ≈2522.64(万平方米), ∴2030年底的住房面积约为2522.64万平方米.查看更多