- 2021-06-17 发布 |
- 37.5 KB |
- 20页
申明敬告: 本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
文档介绍
2017届高考文科数学(全国通用)二轮文档讲义:第2编专题2-4-2数列求和及综合应用
第二讲 数列求和及综合应用 [重要公式及结论] 1.分组求和法:分组求和法是解决通项公式可以写成cn=an+bn形式的数列求和问题的方法,其中{an}与{bn}是等差(比)数列或一些可以直接求和的数列. 2.裂项相消法:将数列的通项分成两个代数式子的差,即an=f(n+1)-f(n)的形式,然后通过累加抵消中间若干项的求和方法.形如(其中{an}是各项均不为0的等差数列,c为常数)的数列等. 3.错位相减法:形如{an·bn}(其中{an}为等差数列,{bn}为等比数列)的数列求和,一般分三步:①巧拆分;②构差式;③求和. 4.倒序求和法:距首尾两端等距离的两项和相等,可以用此法,一般步骤:①求通项公式;②定和值;③倒序相加;④求和;⑤回顾反思. 附: (1)常见的拆项公式(其中n∈N*) ①=-. ②=. ③=. ④若等差数列{an}的公差为d,则= ;=. ⑤=. ⑥=-. ⑦=(-). (2)公式法求和:要熟练掌握一些常见数列的前n项和公式,如 ①1+2+3+…+n=; ②1+3+5+…+(2n-1)=n2; ③12+22+32+…+n2=n(n+1)(2n+1). [失分警示] 1.公比为字母的等比数列求和时,注意公比是否为1的分类讨论. 2.错位相减法求和时易漏掉减数式的最后一项. 3.裂项相消法求和时易认为只剩下首尾两项. 4.裂项相消法求和时注意所裂式与原式的等价性. 考点 数列求和问题 典例示法 题型1 分组转化求和 典例1 设数列{an}满足a1=2,a2+a4=8,且对任意n∈N*,函数f(x)=(an-an+1+an+2)x+an+1cosx-an+2sinx满足f′=0. (1)求数列{an}的通项公式; (2)若bn=2,求数列{bn}的前n项和Sn. [解] (1)由题设可得 f′(x)=an-an+1+an+2-an+1sinx-an+2cosx. 对任意n∈N*,f′=an-an+1+an+2-an+1=0, 即an+1-an=an+2-an+1,故{an}为等差数列. 由a1=2,a2+a4=8,解得{an}的公差d=1, 所以an=2+1·(n-1)=n+1. (2)因为bn=2 =2=2n++2, 所以Sn=b1+b2+…+bn =(2+2+…+2)+2(1+2+…+n)+ =2n+2·+ =n2+3n+1-. 题型2 错位相减法求和 典例2 [2015·湖北高考]设等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,等比数列{bn}的公比为q.已知b1=a1,b2=2,q=d,S10=100. (1)求数列{an},{bn}的通项公式; (2)当d>1时,记cn=,求数列{cn}的前n项和Tn. [解] (1)由题意有, 即 解得或 故或 (2)由d>1,知an=2n-1,bn=2n-1,故cn=,于是 Tn=1+++++…+,① Tn=+++++…+,② ①-②可得 Tn=2+++…+- =3-, 故Tn=6-. 题型3 裂项相消法求和 典例3 [2016·洛阳统考]设数列{an}的前n项和为Sn,对任意正整数n都有6Sn=1-2an. (1)求数列{an}的通项公式; (2)设bn=logan,求Tn=++…+. [解] (1)由6Sn=1-2an, 得6Sn-1=1-2an-1(n≥2). 两式相减得6an=2an-1-2an,即an=an-1(n≥2), 由6S1=6a1=1-2a1,得a1=, ∴数列{an}是等比数列,公比q=, 所以an=·n-1=2n+1. (2)∵an=2n+1,∴bn=2n+1, 从而==. ∴Tn= ==. 1.分组求和的常见方法 (1)根据等差、等比数列分组. (2)根据正号、负号分组,此时数列的通项式中常会有(-1)n等特征. 2.裂项相消的规律 (1)裂项系数取决于前后两项分母的差. (2)裂项相消后前、后保留的项数一样多. 3.错位相减法的关注点 (1)适用题型:等差数列{an}与等比数列{bn}对应项相乘({an·bn})型数列求和. (2)步骤: ①求和时先乘以数列{bn}的公比. ②把两个和的形式错位相减. ③整理结果形式. 考点 数列与函数、不等式的综合问题 典例示法 题型1 数列与函数的综合 典例4 [2014·四川高考]设等差数列{an}的公差为d,点(an,bn)在函数f(x)=2x的图象上(n∈N*). (1)若a1=-2,点(a8,4b7)在函数f(x)的图象上,求数列{an}的前n项和Sn; (2)若a1=1,函数f(x)的图象在点(a2,b2)处的切线在x轴上的截距为2-,求数列的前n项和Tn. [解] (1)由已知得,b7=2a7,b8=2a8=4b7,有2 a8=4×2 a7=2a7+2. 解得d=a8-a7=2. 所以,Sn=na1+d=-2n+n(n-1)=n2-3n. (2)f′(x)=2xln 2,f′(a2)=2 a2ln 2,故函数f(x)=2x在(a2,b2)处的切线方程为y-2 a2=2 a2ln 2(x-a2), 它在x轴上的截距为a2-. 由题意得,a2-=2-, 解得a2=2. 所以d=a2-a1=1. 从而an=n,bn=2n. 所以Tn=+++…++, 2Tn=+++…+. 因此,2Tn-Tn=1+++…+- =2--=. 所以,Tn=. 题型2 数列与不等式的综合 典例5 [2016·广州模拟](利用单调性证明不等式)设Sn为数列{an}的前n项和,已知a1=2,对任意n∈N*,都有2Sn=(n+1)an. (1)求数列{an}的通项公式; (2)若数列的前n项和为Tn,求证:≤Tn<1. [解] (1)因为2Sn=(n+1)an, 当n≥2时,2Sn-1=nan-1, 两式相减,得2an=(n+1)an-nan-1, 即(n-1)an=nan-1, 所以当n≥2时,=, 所以=. 因为a1=2,所以an=2n. (2)证明:因为an=2n,令bn=,n∈N*, 所以bn===-. 所以Tn=b1+b2+…+bn =++…+ =1-=. 因为>0,所以1-<1. 因为f(n)=在N*上是递减函数, 所以1-在N*上是递增的, 所以当n=1时,Tn取最小值. 所以≤Tn<1. 典例6 [2014·全国卷Ⅱ](利用放缩法证明不等式)已知数列{an}满足a1=1,an+1=3an+1. (1)证明是等比数列,并求{an}的通项公式; (2)证明++…+<. [证明] (1)由an+1=3an+1得an+1+=3. 又a1+=,所以是首项为,公比为3的等比数列. an+=,因此{an}的通项公式为an=. (2)由(1)知=. 因为当n≥1时,3n-1≥2×3n-1,所以≤. 于是++…+≤1++…+ =<. 所以++…+<. 1.数列与函数、不等式的综合问题的常见题型 (1)数列与函数的综合问题主要有以下两类: 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充分利用数列的范围、公式、求和方法对式子化简变形. (2)数列常与不等式结合,如比较大小、不等式恒成立、求参数范围等问题,需要熟练应用不等式知识解决数列中的相关问题. 2.解决数列与函数综合问题的注意点 (1)数列是一类特殊的函数,其定义域是正整数集,而不是某个区间上的连续实数,所以它的图象是一群孤立的点. (2)转化以函数为背景的条件时,应注意题中的限制条件,如函数的定义域,这往往是非常容易忽视的问题. (3)利用函数的方法研究数列中相关问题时,应准确构造函数,注意数列中相关限制条件的转化. 考点 数列的实际应用 典例示法 典例7 某公司一下属企业从事某种高科技产品的生产.该企业第一年年初有资金2000万元,将其投入生产,到当年年底资金增长了50%.预计以后每年资金年增长率与第一年的相同.公司要求企业从第一年开始,每年年底上缴资金d万元,并将剩余资金全部投入下一年生产.设第n年年底企业上缴资金后的剩余资金为an万元. (1)用d表示a1,a2,并写出an+1与an的关系式; (2)若公司希望经过m(m≥3)年使企业的剩余资金为4000万元,试确定企业每年上缴资金d的值(用m表示). [解] (1)由题意得a1=2000(1+50%)-d=3000-d, a2=a1(1+50%)-d=a1-d=4500-d. an+1=an(1+50%)-d=an-d. (2)由(1)得an=an-1-d =-d =2an-2-d-d =… =n-1a1-d, 整理得an=n-1(3000-d)-2d =n-1(3000-3d)+2d. 由题意,am=4000,知m-1(3000-3d)+2d=4000, 解得d==. 故该企业每年上缴资金d的值为时,经过m(m≥3)年企业的剩余资金为4000万元. 1.数列实际应用中的常见模型 (1)等差模型:如果增加(或减少)的量是一个固定量,该模型是等差模型,增加(或减少)的量就是公差. (2)等比模型:如果后一个量与前一个量的比是一个固定的数,该模型是等比模型,这个固定的数就是公比. (3)递推数列模型:如果题目中给出的前后两项之间的关系不固定,随项的变化而变化,应考虑是an与an+1的递推关系,还是前n项和Sn与前n+1项和Sn+1之间的递推关系. 2.数列综合应用题的解题步骤 (1)审题——弄清题意,分析涉及哪些数学内容,在每个数学内容中,各是什么问题. (2)分解——把整个大题分解成几个小题或几个“步骤”,每个小题或每个小“步骤”分别是数列问题、函数问题、解析几何问题、不等式问题等. (3)求解——分别求解这些小题或这些小“步骤”,从而得到整个问题的解答. 具体解题步骤如下: 针对训练 某国采用养老储备金制度.公民在就业的第一年就交纳养老储备金,数目为a1,以后每年交纳的数目均比上一年增加d(d>0),因此,历年所交纳的储备金数目a1,a2,…是一个公差为d的等差数列.与此同时,国家给予优惠的计息政策,不仅采用固定利率,而且计算复利.这就是说,如果固定年利率为r(r>0),那么,在第n年末,第一年所交纳的储备金就变为a1(1+r)n-1,第二年所交纳的储备金就变为a2(1+r)n-2,…,以Tn表示到第n年末所累计的储备金总额. (1)写出Tn与Tn-1(n≥2)的递推关系式; (2)求证:Tn=An+Bn,其中{An}是一个等比数列,{Bn}是一个等差数列. 解 (1)由题意知:n≥2时,Tn=Tn-1(1+r)+an,其中an=a1+(n-1)d, ∴Tn=Tn-1(1+r)+a1+(n-1)d,n≥2. (2)证明:∵Tn=a1(1+r)n-1+a2(1+r)n-2+…+an-1·(1+r)+an,① ∴(1+r)Tn=a1(1+r)n+a2(1+r)n-1+…+an-2(1+r)3+an-1(1+r)2+an(1+r),② ②-①得rTn=a1(1+r)n+d[(1+r)n-1+(1+r)n-2+…+(1+r)]-an =a1(1+r)n+d·-a1-(n-1)d =·(1+r)n-, ∴Tn=(1+r)n-. 令An=(1+r)n,Bn=--n, 则=1+r(定值),Bn+1-Bn=-(定值), 即Tn=An+Bn,其中{An}是一个等比数列,{Bn}是一个等差数列. [全国卷高考真题调研] 1.[2015·全国卷Ⅱ]设Sn是数列{an}的前n项和,且a1=-1,an+1=SnSn+1,则Sn=________. 答案 - 解析 ∵an+1=Sn+1-Sn,∴Sn+1-Sn=Sn+1Sn,又由a1=-1,知Sn≠0,∴-=1, ∴是等差数列,且公差为-1,而==-1, ∴=-1+(n-1)×(-1)=-n,∴Sn=-. 2.[2016·全国卷Ⅱ]Sn为等差数列{an}的前n项和,且a1=1,S7=28.记bn=[lg an],其中[x]表示不超过x的最大整数,如[0.9]=0,[lg 99]=1. (1)求b1,b11,b101; (2)求数列{bn}的前1000项和. 解 (1)设{an}的公差为d,据已知有7+21d=28,解得d=1.所以{an}的通项公式为an=n. b1=[lg 1]=0,b11=[lg 11]=1,b101=[lg 101]=2. (2)因为bn= 所以数列{bn}的前1000项和为1×90+2×900+3×1=1893. [其它省市高考题借鉴] 3.[2016·浙江高考]设数列{an}的前n项和为Sn.若S2=4,an+1=2Sn+1,n∈N*,则a1=_______,S5=_______. 答案 1 121 解析 由于解得a1=1.由an+1=Sn+1-Sn=2Sn+1得Sn+1=3Sn+1,所以Sn+1+=3,所以是以为首项,3为公比的等比数列,所以Sn+=×3n-1,即Sn=,所以S5=121. 4.[2015·安徽高考]已知数列{an}是递增的等比数列,a1+a4=9,a2a3=8,则数列{an}的前n项和等于________. 答案 2n-1 解析 ∵{an}为递增的等比数列,∴设公比为q,则q>1. ∵a2a3=8,∴a1a4=8. 又∵a1+a4=9,∴a1=1,a4=8,∴q=2. ∴前n项和为=2n-1. 5.[2015·广东高考]数列{an}满足:a1+2a2+…+nan=4-,n∈N*. (1)求a3的值; (2)求数列{an}的前n项和Tn; (3)令b1=a1,bn=+an(n≥2),证明:数列{bn}的前n项和Sn满足Sn<2+2ln n. 解 (1)由题意,知3a3=(a1+2a2+3a3)-(a1+2a2)=4--=,∴a3=. (2)由条件知,nan=(a1+2a2+…+nan)-[a1+2a2+…+(n-1)an-1]=-(n≥2), ∴nan=, ∴an=. 又a1=4-=1时也符合此式,∴an=(n∈N*). ∴Tn=1++…+n-1 ==2-. (3)证明:依题意,得 bn=+an,b1=a1, b2=+a2, b3=+a3, ∴Sn=b1+b2+…+bn =(a1+a2+…+an) =Tn =<2×. 记f(x)=ln x+-1(x>1), 则f′(x)=-=>0, ∴f(x)在(1,+∞)上是增函数. 又f(1)=0,即f(x)>0, 又k≥2且k∈N*时,>1, ∴f=ln+-1>0, 即ln>, ∴查看更多