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    高考数学(理数)一轮复习学案6.4《数列求和及应用》(含详解)

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    这是一份高考数学(理数)一轮复习学案6.4《数列求和及应用》(含详解),共22页。

    6.4 数列求和及应用



    1.数列求和方法
    (1)公式法
    (Ⅰ)等差数列、等比数列前n项和公式.
    (Ⅱ)常见数列的前n项和:
    ①1+2+3+…+n= ;
    ②2+4+6+…+2n= ;
    ③1+3+5+…+(2n-1)= ;
    ④12+22+32+…+n2= ;
    ⑤13+23+33+…+n3=.
    (2)分组求和:把一个数列分成几个可以直接求和的数列.
    (3)倒序相加:如等差数列前n项和公式的推导方法.
    (4)错位相减:适用于一个等差数列和一个等比数列对应项相乘构成的数列求和.等比数列{an}前n项和公式的推导方法就采用了错位相减法.
    (5)裂项相消:有时把一个数列的通项公式分成二项差的形式,相加消去中间项,只剩有限项再求和.
    常见的裂项公式:
    ①= -;
    ②=

    ③=

    ④= (-);
    ⑤= -;
    ⑥C= ;
    ⑦n·n!= !-n!;
    ⑧an=Sn-Sn-1(n≥2).
    2.数列应用题常见模型
    (1)单利公式
    利息按单利计算,本金为a元,每期利率为r,存期为x,则本利和y= .
    (2)复利公式
    利息按复利计算,本金为a元,每期利率为r,存期为x,则本利和y= .
    (3)产值模型
    原来产值的基础数为N,平均增长率为p,对于时间x,总产值y= .
    (4)递推型
    递推型有an+1=f(an)与Sn+1=f(Sn)两类.
    (5)数列与其他知识综合,主要有数列与不等式、数列与三角、数列与解析几何等.

    自查自纠:
    1.(1)① ②n2+n ③n2 ④
    (5)① ② ③ ④ ⑤
    ⑥C-C ⑦(n+1)
    2.(1)a(1+xr) (2)a(1+r)x (3)N(1+p)x


                          
    数列{1+2n-1}的前n项和为 (  )
    A.1+2n B.2+2n
    C.n+2n-1 D.n+2+2n
    解:由题意得an=1+2n-1,所以Sn=n+=n+2n-1.故选C.
    +++…+的值为 (  )
    A. B.-
    C.- D.-+
    解:因为===,所以+++…+=(1-+-+-+…+-)==-.故选C.
    若数列{an}的通项公式是an=(-1)n+1·(3n-2),则a1+a2+…+a2 020= (  )
    A.-3 030 B.3 030 C.-3 033 D.3 033
    解:a1+a2+…+a2 020=(a1+a2)+(a3+a4)+…+(a2 019+a2 020)=(1-4)+(7-10)+…+[(3×2 019-2)-(3×2 020-2)]=(-3)×1 010=-3 030.故选A.
    在数列{an}中,已知a1=1,an+1=-,记Sn为数列{an}的前n项和,则S2 020=________.
    解:由题意得a1=1,a2=-=-,a3=-=-2,a4=-=1,a5=-=-,所以数列{an}是周期为3的周期数列,且a1+a2+a3=1--2=-,
    所以S2 020=673(a1+a2+a3)+a1=673×+1=-.故填-.
    有一种细菌和一种病毒,每个细菌在每秒杀死一个病毒的同时将自身分裂为2个.现在有一个这样的细菌和100个这样的病毒,问细菌将病毒全部杀死至少需要________秒.
    解: 设至少需要n秒,则1+2+22+…+2n-1≥100,即≥100,所以n≥7.故填7.


    类型一 基本求和问题
     (1)1+++…+=________.
    解:设an=1+++…+==2=2-,分组求和可得数列{an}的前n项和Sn=2n-=2n-2+,则S21=2×21-2+=40+.故填40+.
    (2)1+++…+=________.
    解:设数列的通项为an,前n项和为Sn,则an==2,所以Sn=a1+a2+…+an=2[++…+]=2=.故填.
    (3)设f(x)=,求:f+f+…+f(1)+f(2)+…+f(2 017).
    解:因为f(x)=,所以f(x)+f=1.
    令S=f+f+…+f(1)+f(2)+…+f(2 017),①
    则S=f(2 017)+f(2 016)+…+f(1)+f+…+f+f(),②
    ①+②得:2S=1×4 033=4 033,所以S=.
    (4)求和:Sn=+++…+.
    解:(Ⅰ)当a=1时,Sn=1+2+…+n=.
    (Ⅱ)当a≠1时,Sn=+++…+,①
    Sn=++…++,②
    由①-②得Sn=+++…+-=
    -,所以
    Sn=.
    综上所述,
    Sn=

    点 拨:
    研究通项公式是数列求和的关键.数列求和的常用方法有:公式法、分组求和法、倒序相加法、错位相减法、裂项相消法等,在选择方法前分析数列的通项公式的结构特征,避免盲目套用、错用求和方法.运用等比数列求和公式时,注意对公比是否等于1进行讨论.本例四道题分别主要使用了分组求和法、裂项相消法、倒序相加法、错位相减法.

     (1)数列9,99,999,…的前n项和Sn=________.
    解:Sn=9+99+999+…+99…9n个
    =(101-1)+(102-1)+(103-1)+…+(10n-1)
    =(101+102+103+…+10n)-n
    =-n=-n.
    故填-n.
    (2)已知数列{an}:,+,++,…,+++…+,…,若bn=,数列{bn}的前n项和记为Sn,则S2 019=________.
    解:由条件得到数列{an}的通项为an==,则an+1=,所以bn===4,则Sn=4(1-+-+…+-)=4=,将n=2 019代入得到S2 019=.故填.
    (3)求sin21°+sin22°+sin23°+…+sin289°的值.
    解:令Sn=sin21°+sin22°+sin23°+…+sin289°,①
    则Sn=sin289°+sin288°+sin287°+…+sin21°
    =cos21°+cos22°+cos23°+…+cos289°.②
    ①与②两边分别相加得2Sn=(sin21°+cos21°)+(sin22°+cos22°)+…+(sin289°+cos289°)=89.
    所以Sn=.
    (4)已知an=,求{an}的前n项和Tn.
    解:Tn=+++…+,①
    Tn=+++…+,②
    ①-②得
    Tn=++++…+-
    =+-=--,
    所以Tn=--=-.
    类型二 可用数列模型解决的实际问题
     用分期付款的方式购买一批总价为2 300万元的住房,购买当天首付300万元,以后每月的这一天都交100万元,并加付此前欠款的利息,设月利率为1%.若从首付300万元之后的第一个月开始算分期付款的第一个月,问分期付款的第10个月应付________万元.
    解:购买时付款300万元,则欠款2000万元,依题意分20次付清,则每次交付欠款的数额依次购成数列{an},
    故a1=100+2 000×0.01=120(万元),
    a2=100+(2 000-100)×0.01=119(万元),
    a3=100+(2 000-100×2)×0.01=118(万元),
    a4=100+(2 000-100×3)×0.01=117(万元),

    an=100+[2 000-100(n-1)]×0.01=121-n(万元) (1≤n≤20,n∈N*).
    因此{an}是首项为120,公差为-1的等差数列.
    故a10=121-10=111(万元).故填111.

    点 拨:
    将实际问题转化为数列问题的一般步骤是:审题、建模、求解、检验、作答.增长率模型是比较典型的等比数列模型,实际生活中的银行利率、企业股金、产品利润、人口增长、工作效率、浓度问题等常常利用增长率模型加以解决.
      
     某气象学院用3.2万元买了一台天文观测仪,已知这台观测仪从启用的第一天起连续使用,第n天的维修保养费为元(n∈N*),使用它直至报废最合算(所谓报废最合算是指使用的这台仪器的平均每天耗资最少)为止,一共使用了
    (  )
    A.600天 B.800天 C.1 000天 D.1 200天
    解:设一共使用了n天,则使用n天的平均耗资为=++4.95,当且仅当=时,取得最小值,此时n=800.故选B.
    类型三 数列综合问题
     ()设数列{an}是公差大于0的等差数列,Sn为数列{an}的前n项和,已知S3=9,且2a1,a3-1,a4+1构成等比数列.
    (1)求数列{an}的通项公式;
    (2)若数列{bn}满足=2n-1(n∈N*),设Tn是数列{bn}的前n项和,证明:Tn<6.
    解:(1)设数列{an}的公差为d,则d>0.
    因为S3=9,所以a1+a2+a3=3a2=9,即a2=3.
    因为2a1,a3-1,a4+1构成等比数列,所以(2+d)2=2(3-d)(4+2d),
    所以d=2.所以an=a2+(n-2)d=2n-1.
    (2)证明:因为=2n-1(n∈N*),
    所以bn==(2n-1),
    所以Tn=1×+3×+…+(2n-1)× , ①
    所以Tn=1×+3×+…+(2n-3)×+(2n-1)×, ②
    由①②两式相减得
    Tn=1+2×+2×+…+2×-(2n-1)×=1+-=3--,整理化简得Tn=6-.
    又因为n∈N*,所以Tn=6-<6.

    点 拨:
    数列的综合问题大都是建立在数列概念、等差等比数列及数列求和基础上的与函数、不等式等知识的综合应用,要牢记数列是特殊函数,如单调性放缩技巧.

     ()Sn为等差数列{an}的前n项和,且a1=1,S7=28.记bn=[lgan],其中[x]表示不超过x的最大整数,如[0.9]=0,[lg99]=1.
    (1)求b1,b11,b101;
    (2)求数列{bn}的前1 000项和.
    解:(1)设{an}的公差为d,S7=7a4=28,
    所以a4=4,所以d==1,所以an=a1+(n-1)d=n.
    所以b1=[lga1]=[lg1]=0,b11=[lga11]=[lg11]=1,b101=[lga101]=[lg101]=2.
    (2)记{bn}的前n项和为Tn,则T1 000=b1+b2+…+b1 000
    =[lga1]+[lga2]+…+[lga1 000].
    当0≤lgan<1时,n=1,2,…,9;
    当1≤lgan<2时,n=10,11,…,99;
    当2≤lgan<3时,n=100,101,…,999;
    当lgan=3时,n=1 000.
    所以T1 000=0×9+1×90+2×900+3×1= 1 893.

    1.数列的通项公式及前n项和公式都可以看作项数n的函数,是函数思想在数列中的应用.数列以通项为纲,数列的问题,最终归结为对数列通项的研究,而数列的前n项和Sn可视为数列{Sn}的通项.通项及求和是数列中最基本也是最重要的问题之一.
    2.对于一般数列的求和问题,应先观察数列通项的结构特征,再对通项公式进行化简变形,改变原数列的形式,尽可能将其转化为等差数列、等比数列等常见数列,从而达到求和的目的.
    3.等差或等比数列的求和直接用公式计算,要注意求和的项数,防止疏漏.
    4.最好能记忆一些常见数列的求和公式,如正整数列、正奇数列、正偶数列、正整数的平方构成的数列等.
    5.数列的实际应用题要注意分析题意,将实际问题转化为常用的数列模型.
    6.数列的综合问题涉及到的数学思想:函数与方程思想(如:求最值或基本量)、转化与化归思想(如:求和或应用)、特殊到一般思想(如:求通项公式)、分类讨论思想(如:等比数列求和,分q=1或q≠1)等.



    1.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且满足a5=4-a3,则S7= (  )
    A.7 B.12 C.14 D.21
    解:由a5=4-a3,得a5+a3=4=a1+a7,所以S7==14.故选C.
    2.已知数列{an}满足:an+1+(-1)n+1an=2,则其前100项和为 (  )
    A.250 B.200 C.150 D.100
    解:由题意可知,a2n+a2n-1=2,所以S100= (a1+a2)+(a3+a4)+…+(a99+a100)=2×50=100.故选D.
    3.数列{an},{bn}满足anbn=1,an=n2+3n+2,则{bn}的前10项之和为 (  )
    A. B. C. D.
    解:bn===-,
    S10=b1+b2+b3+…+b10=-+-+- +…+-=-=.故选B.
    4.设数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1, an+an+1=(n ∈N*),则S2n+1= (  )
    A. B.
    C. D.
    解:因为an+an+1=,所以S2n+1=a1+(a2+a3)+(a4+a5)+…+(a2n+a2n+1)=1+++…+=.故选B.
    5.设直线nx+(n+1)y=(n∈N*)与两坐标轴围成的三角形面积为Sn,则S1+S2+…+S2 018的值为 (  )
    A. B. C. D.
    解:直线与x轴交于,与y轴交于,
    所以Sn=··==-.
    所以原式=++…+
    =1-=.故选D.
    6.()设Sn为数列{an}的前n项和,已知a1=,=+2n,则S100= (  )
    A.2- B.2- C.2- D.2-
    解:根据题意,由=+2n,得-=2n,则-=2n-1,-=2n-2,…,-=21将各式相加得-=21+22+…+2n-1=2n-2,
    又a1=,所以an=n·,
    因此S100=1×+2×+…+100×,
    则S100=1×+2×+…+99×+100×,
    两式相减得S100=+++…+-100×,所以S100=2--100×=2-.故选D.
    7.数列{an}的通项公式为an=,若{an}的前n项和为24,则n=________.
    解:an=-,所以Sn=(-)+(-)+…+(-)=-1,令Sn=24得n=624.故填624.
    8.数列{an}的通项公式an=nsin,其前n项和为Sn,则S2 019=________.
    解:函数y=sinx以6为最小正周期,又 a6m+1+a6m+2+a6m+3+a6m+4+a6m+5+a6m+6= -3,m∈N,所以S2 019=-3×336+2017sinπ+2 018sinπ+2 019sinπ=-336×3+2 017sin+2 018sin+2 019sinπ=.故填.
    9.()已知数列{an}的各项均为正数,且a-2nan-(2n+1)=0,n∈N*.
    (1)求数列{an}的通项公式;
    (2)若bn=2n·an,求数列{bn}的前n项和Tn.
    解:(1)由a-2nan-(2n+1)=0得[an-(2n+1)]·(an+1)=0,所以an=2n+1或an=-1,又因为数列{an}的各项均为正数,所以an=2n+1,n∈N*.
    (2)因为bn=2n·an=(2n+1)·2n,
    所以Tn=3·2+5·22+7·23+…+(2n+1)·2n, ①
    2Tn=3·22+5·23+7·24+…+(2n+1)·2n+1, ②
    由①-②得:
    -Tn=6+2[22+23+…+2n]-(2n+1)·2n+1
    =6+2·-(2n+1)·2n+1
    =-2-(2n-1)·2n+1,
    所以Tn=2+(2n-1)·2n+1.
    10.在数列{an}中,a1=8,a4=2,且满足 an+2+an=2an+1.
    (1)求数列{an}的通项公式;
    (2)设Sn是数列{|an|}的前n项和,求Sn.
    解:(1)由2an+1=an+2+an可得{an}是等差数列,
    且公差d===-2.
    所以an=a1+(n-1)d=-2n+10.
    (2)令an≥0,得n≤5.
    即当n≤5时,an≥0,n≥6时,an<0.
    所以当n≤5时,Sn=|a1|+|a2|+…+|an|
    =a1+a2+…+an=-n2+9n;
    当n≥6时,
    Sn=|a1|+|a2|+…+|an|
    =a1+a2+…+a5-(a6+a7+…+an)
    =-(a1+a2+…+an)+2(a1+a2+…+a5)
    =-(-n2+9n)+2×20=n2-9n+40,
    所以Sn=
    11.在等差数列{an}中,a1=3,其前n项和为Sn,等比数列{bn}的各项均为正数,b1=1,公比为q,且b2+S2=12,q=.
    (1)求an与bn;
    (2)证明:≤++…+<.
    解:(1)设数列{an}的公差为d.
    因为 所以
    解得q=3或q=-4(舍),d=3.
    故an=3+3(n-1)=3n,bn=3n-1.
    (2)证明:因为Sn=,
    所以==.
    故++…+=[+++…+]=.
    因为n≥1,所以0<≤,所以≤1-<1,
    所以≤<,
    即≤++…+<.
    已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=2,且满足Sn=an+1+n(n∈N*).
    (1)求数列{an}的通项公式;
    (2)设bn=(4n-2)an+1,求数列{bn}的前n项和Tn.
    解:(1)令n=1,有a1=+1⇒a2=2.由有Sn-Sn-1= an=an+1-an+1,即an+1=3an-2(n≥2),即an+1-1=3(an-1).又a1=2,a2=2,=1≠3,
    则{an-1}是以a2-1=1为首项,3为公比的等比数列,所以an-1=(a2-1)·3n-2=1·3n-2,即 an=3n-2+1,
    所以an=
    (2)bn=(4n-2)an+1=(4n-2)(3n-1+1)=(4n-2)·3n-1+(4n-2),
    记S′n=2·30+6·31+10·32+…+(4n-2)·3n-1, ①
    则3S′n=2·31+6·32+…+(4n-6)·3n-1+(4n-2)·3n, ②
    ①-②得-2S′n=2·30+4(31+32+…+3n-1)-(4n-2)·3n=2+4·-(4n-2)·3n=-4-(4n-4)·3n,所以S′n=2+(2n-2)·3n,
    所以Tn=2+(2n-2)·3n+=2+(2n-2)·3n+2n2.



    6.4 数列求和及应用



    1.数列求和方法
    (1)公式法
    (Ⅰ)等差数列、等比数列前n项和公式.
    (Ⅱ)常见数列的前n项和:
    ①1+2+3+…+n= ;
    ②2+4+6+…+2n= ;
    ③1+3+5+…+(2n-1)= ;
    ④12+22+32+…+n2= ;
    ⑤13+23+33+…+n3=.
    (2)分组求和:把一个数列分成几个可以直接求和的数列.
    (3)倒序相加:如等差数列前n项和公式的推导方法.
    (4)错位相减:适用于一个等差数列和一个等比数列对应项相乘构成的数列求和.等比数列{an}前n项和公式的推导方法就采用了错位相减法.
    (5)裂项相消:有时把一个数列的通项公式分成二项差的形式,相加消去中间项,只剩有限项再求和.
    常见的裂项公式:
    ①= -;
    ②=

    ③=

    ④= (-);
    ⑤= -;
    ⑥C= ;
    ⑦n·n!= !-n!;
    ⑧an=Sn-Sn-1(n≥2).
    2.数列应用题常见模型
    (1)单利公式
    利息按单利计算,本金为a元,每期利率为r,存期为x,则本利和y= .
    (2)复利公式
    利息按复利计算,本金为a元,每期利率为r,存期为x,则本利和y= .
    (3)产值模型
    原来产值的基础数为N,平均增长率为p,对于时间x,总产值y= .
    (4)递推型
    递推型有an+1=f(an)与Sn+1=f(Sn)两类.
    (5)数列与其他知识综合,主要有数列与不等式、数列与三角、数列与解析几何等.

    自查自纠:
    1.(1)① ②n2+n ③n2 ④
    (5)① ② ③ ④ ⑤
    ⑥C-C ⑦(n+1)
    2.(1)a(1+xr) (2)a(1+r)x (3)N(1+p)x


                          
    数列{1+2n-1}的前n项和为 (  )
    A.1+2n B.2+2n
    C.n+2n-1 D.n+2+2n
    解:由题意得an=1+2n-1,所以Sn=n+=n+2n-1.故选C.
    +++…+的值为 (  )
    A. B.-
    C.- D.-+
    解:因为===,所以+++…+=(1-+-+-+…+-)==-.故选C.
    若数列{an}的通项公式是an=(-1)n+1·(3n-2),则a1+a2+…+a2 020= (  )
    A.-3 030 B.3 030 C.-3 033 D.3 033
    解:a1+a2+…+a2 020=(a1+a2)+(a3+a4)+…+(a2 019+a2 020)=(1-4)+(7-10)+…+[(3×2 019-2)-(3×2 020-2)]=(-3)×1 010=-3 030.故选A.
    在数列{an}中,已知a1=1,an+1=-,记Sn为数列{an}的前n项和,则S2 020=________.
    解:由题意得a1=1,a2=-=-,a3=-=-2,a4=-=1,a5=-=-,所以数列{an}是周期为3的周期数列,且a1+a2+a3=1--2=-,
    所以S2 020=673(a1+a2+a3)+a1=673×+1=-.故填-.
    有一种细菌和一种病毒,每个细菌在每秒杀死一个病毒的同时将自身分裂为2个.现在有一个这样的细菌和100个这样的病毒,问细菌将病毒全部杀死至少需要________秒.
    解: 设至少需要n秒,则1+2+22+…+2n-1≥100,即≥100,所以n≥7.故填7.


    类型一 基本求和问题
     (1)1+++…+=________.
    解:设an=1+++…+==2=2-,分组求和可得数列{an}的前n项和Sn=2n-=2n-2+,则S21=2×21-2+=40+.故填40+.
    (2)1+++…+=________.
    解:设数列的通项为an,前n项和为Sn,则an==2,所以Sn=a1+a2+…+an=2[++…+]=2=.故填.
    (3)设f(x)=,求:f+f+…+f(1)+f(2)+…+f(2 017).
    解:因为f(x)=,所以f(x)+f=1.
    令S=f+f+…+f(1)+f(2)+…+f(2 017),①
    则S=f(2 017)+f(2 016)+…+f(1)+f+…+f+f(),②
    ①+②得:2S=1×4 033=4 033,所以S=.
    (4)求和:Sn=+++…+.
    解:(Ⅰ)当a=1时,Sn=1+2+…+n=.
    (Ⅱ)当a≠1时,Sn=+++…+,①
    Sn=++…++,②
    由①-②得Sn=+++…+-=
    -,所以
    Sn=.
    综上所述,
    Sn=

    点 拨:
    研究通项公式是数列求和的关键.数列求和的常用方法有:公式法、分组求和法、倒序相加法、错位相减法、裂项相消法等,在选择方法前分析数列的通项公式的结构特征,避免盲目套用、错用求和方法.运用等比数列求和公式时,注意对公比是否等于1进行讨论.本例四道题分别主要使用了分组求和法、裂项相消法、倒序相加法、错位相减法.

     (1)数列9,99,999,…的前n项和Sn=________.
    解:Sn=9+99+999+…+99…9n个
    =(101-1)+(102-1)+(103-1)+…+(10n-1)
    =(101+102+103+…+10n)-n
    =-n=-n.
    故填-n.
    (2)已知数列{an}:,+,++,…,+++…+,…,若bn=,数列{bn}的前n项和记为Sn,则S2 019=________.
    解:由条件得到数列{an}的通项为an==,则an+1=,所以bn===4,则Sn=4(1-+-+…+-)=4=,将n=2 019代入得到S2 019=.故填.
    (3)求sin21°+sin22°+sin23°+…+sin289°的值.
    解:令Sn=sin21°+sin22°+sin23°+…+sin289°,①
    则Sn=sin289°+sin288°+sin287°+…+sin21°
    =cos21°+cos22°+cos23°+…+cos289°.②
    ①与②两边分别相加得2Sn=(sin21°+cos21°)+(sin22°+cos22°)+…+(sin289°+cos289°)=89.
    所以Sn=.
    (4)已知an=,求{an}的前n项和Tn.
    解:Tn=+++…+,①
    Tn=+++…+,②
    ①-②得
    Tn=++++…+-
    =+-=--,
    所以Tn=--=-.
    类型二 可用数列模型解决的实际问题
     用分期付款的方式购买一批总价为2 300万元的住房,购买当天首付300万元,以后每月的这一天都交100万元,并加付此前欠款的利息,设月利率为1%.若从首付300万元之后的第一个月开始算分期付款的第一个月,问分期付款的第10个月应付________万元.
    解:购买时付款300万元,则欠款2000万元,依题意分20次付清,则每次交付欠款的数额依次购成数列{an},
    故a1=100+2 000×0.01=120(万元),
    a2=100+(2 000-100)×0.01=119(万元),
    a3=100+(2 000-100×2)×0.01=118(万元),
    a4=100+(2 000-100×3)×0.01=117(万元),

    an=100+[2 000-100(n-1)]×0.01=121-n(万元) (1≤n≤20,n∈N*).
    因此{an}是首项为120,公差为-1的等差数列.
    故a10=121-10=111(万元).故填111.

    点 拨:
    将实际问题转化为数列问题的一般步骤是:审题、建模、求解、检验、作答.增长率模型是比较典型的等比数列模型,实际生活中的银行利率、企业股金、产品利润、人口增长、工作效率、浓度问题等常常利用增长率模型加以解决.
      
     某气象学院用3.2万元买了一台天文观测仪,已知这台观测仪从启用的第一天起连续使用,第n天的维修保养费为元(n∈N*),使用它直至报废最合算(所谓报废最合算是指使用的这台仪器的平均每天耗资最少)为止,一共使用了
    (  )
    A.600天 B.800天 C.1 000天 D.1 200天
    解:设一共使用了n天,则使用n天的平均耗资为=++4.95,当且仅当=时,取得最小值,此时n=800.故选B.
    类型三 数列综合问题
     ()设数列{an}是公差大于0的等差数列,Sn为数列{an}的前n项和,已知S3=9,且2a1,a3-1,a4+1构成等比数列.
    (1)求数列{an}的通项公式;
    (2)若数列{bn}满足=2n-1(n∈N*),设Tn是数列{bn}的前n项和,证明:Tn<6.
    解:(1)设数列{an}的公差为d,则d>0.
    因为S3=9,所以a1+a2+a3=3a2=9,即a2=3.
    因为2a1,a3-1,a4+1构成等比数列,所以(2+d)2=2(3-d)(4+2d),
    所以d=2.所以an=a2+(n-2)d=2n-1.
    (2)证明:因为=2n-1(n∈N*),
    所以bn==(2n-1),
    所以Tn=1×+3×+…+(2n-1)× , ①
    所以Tn=1×+3×+…+(2n-3)×+(2n-1)×, ②
    由①②两式相减得
    Tn=1+2×+2×+…+2×-(2n-1)×=1+-=3--,整理化简得Tn=6-.
    又因为n∈N*,所以Tn=6-<6.

    点 拨:
    数列的综合问题大都是建立在数列概念、等差等比数列及数列求和基础上的与函数、不等式等知识的综合应用,要牢记数列是特殊函数,如单调性放缩技巧.

     ()Sn为等差数列{an}的前n项和,且a1=1,S7=28.记bn=[lgan],其中[x]表示不超过x的最大整数,如[0.9]=0,[lg99]=1.
    (1)求b1,b11,b101;
    (2)求数列{bn}的前1 000项和.
    解:(1)设{an}的公差为d,S7=7a4=28,
    所以a4=4,所以d==1,所以an=a1+(n-1)d=n.
    所以b1=[lga1]=[lg1]=0,b11=[lga11]=[lg11]=1,b101=[lga101]=[lg101]=2.
    (2)记{bn}的前n项和为Tn,则T1 000=b1+b2+…+b1 000
    =[lga1]+[lga2]+…+[lga1 000].
    当0≤lgan<1时,n=1,2,…,9;
    当1≤lgan<2时,n=10,11,…,99;
    当2≤lgan<3时,n=100,101,…,999;
    当lgan=3时,n=1 000.
    所以T1 000=0×9+1×90+2×900+3×1= 1 893.

    1.数列的通项公式及前n项和公式都可以看作项数n的函数,是函数思想在数列中的应用.数列以通项为纲,数列的问题,最终归结为对数列通项的研究,而数列的前n项和Sn可视为数列{Sn}的通项.通项及求和是数列中最基本也是最重要的问题之一.
    2.对于一般数列的求和问题,应先观察数列通项的结构特征,再对通项公式进行化简变形,改变原数列的形式,尽可能将其转化为等差数列、等比数列等常见数列,从而达到求和的目的.
    3.等差或等比数列的求和直接用公式计算,要注意求和的项数,防止疏漏.
    4.最好能记忆一些常见数列的求和公式,如正整数列、正奇数列、正偶数列、正整数的平方构成的数列等.
    5.数列的实际应用题要注意分析题意,将实际问题转化为常用的数列模型.
    6.数列的综合问题涉及到的数学思想:函数与方程思想(如:求最值或基本量)、转化与化归思想(如:求和或应用)、特殊到一般思想(如:求通项公式)、分类讨论思想(如:等比数列求和,分q=1或q≠1)等.



    1.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且满足a5=4-a3,则S7= (  )
    A.7 B.12 C.14 D.21
    解:由a5=4-a3,得a5+a3=4=a1+a7,所以S7==14.故选C.
    2.已知数列{an}满足:an+1+(-1)n+1an=2,则其前100项和为 (  )
    A.250 B.200 C.150 D.100
    解:由题意可知,a2n+a2n-1=2,所以S100= (a1+a2)+(a3+a4)+…+(a99+a100)=2×50=100.故选D.
    3.数列{an},{bn}满足anbn=1,an=n2+3n+2,则{bn}的前10项之和为 (  )
    A. B. C. D.
    解:bn===-,
    S10=b1+b2+b3+…+b10=-+-+- +…+-=-=.故选B.
    4.设数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1, an+an+1=(n ∈N*),则S2n+1= (  )
    A. B.
    C. D.
    解:因为an+an+1=,所以S2n+1=a1+(a2+a3)+(a4+a5)+…+(a2n+a2n+1)=1+++…+=.故选B.
    5.设直线nx+(n+1)y=(n∈N*)与两坐标轴围成的三角形面积为Sn,则S1+S2+…+S2 018的值为 (  )
    A. B. C. D.
    解:直线与x轴交于,与y轴交于,
    所以Sn=··==-.
    所以原式=++…+
    =1-=.故选D.
    6.()设Sn为数列{an}的前n项和,已知a1=,=+2n,则S100= (  )
    A.2- B.2- C.2- D.2-
    解:根据题意,由=+2n,得-=2n,则-=2n-1,-=2n-2,…,-=21将各式相加得-=21+22+…+2n-1=2n-2,
    又a1=,所以an=n·,
    因此S100=1×+2×+…+100×,
    则S100=1×+2×+…+99×+100×,
    两式相减得S100=+++…+-100×,所以S100=2--100×=2-.故选D.
    7.数列{an}的通项公式为an=,若{an}的前n项和为24,则n=________.
    解:an=-,所以Sn=(-)+(-)+…+(-)=-1,令Sn=24得n=624.故填624.
    8.数列{an}的通项公式an=nsin,其前n项和为Sn,则S2 019=________.
    解:函数y=sinx以6为最小正周期,又 a6m+1+a6m+2+a6m+3+a6m+4+a6m+5+a6m+6= -3,m∈N,所以S2 019=-3×336+2017sinπ+2 018sinπ+2 019sinπ=-336×3+2 017sin+2 018sin+2 019sinπ=.故填.
    9.()已知数列{an}的各项均为正数,且a-2nan-(2n+1)=0,n∈N*.
    (1)求数列{an}的通项公式;
    (2)若bn=2n·an,求数列{bn}的前n项和Tn.
    解:(1)由a-2nan-(2n+1)=0得[an-(2n+1)]·(an+1)=0,所以an=2n+1或an=-1,又因为数列{an}的各项均为正数,所以an=2n+1,n∈N*.
    (2)因为bn=2n·an=(2n+1)·2n,
    所以Tn=3·2+5·22+7·23+…+(2n+1)·2n, ①
    2Tn=3·22+5·23+7·24+…+(2n+1)·2n+1, ②
    由①-②得:
    -Tn=6+2[22+23+…+2n]-(2n+1)·2n+1
    =6+2·-(2n+1)·2n+1
    =-2-(2n-1)·2n+1,
    所以Tn=2+(2n-1)·2n+1.
    10.在数列{an}中,a1=8,a4=2,且满足 an+2+an=2an+1.
    (1)求数列{an}的通项公式;
    (2)设Sn是数列{|an|}的前n项和,求Sn.
    解:(1)由2an+1=an+2+an可得{an}是等差数列,
    且公差d===-2.
    所以an=a1+(n-1)d=-2n+10.
    (2)令an≥0,得n≤5.
    即当n≤5时,an≥0,n≥6时,an<0.
    所以当n≤5时,Sn=|a1|+|a2|+…+|an|
    =a1+a2+…+an=-n2+9n;
    当n≥6时,
    Sn=|a1|+|a2|+…+|an|
    =a1+a2+…+a5-(a6+a7+…+an)
    =-(a1+a2+…+an)+2(a1+a2+…+a5)
    =-(-n2+9n)+2×20=n2-9n+40,
    所以Sn=
    11.在等差数列{an}中,a1=3,其前n项和为Sn,等比数列{bn}的各项均为正数,b1=1,公比为q,且b2+S2=12,q=.
    (1)求an与bn;
    (2)证明:≤++…+<.
    解:(1)设数列{an}的公差为d.
    因为 所以
    解得q=3或q=-4(舍),d=3.
    故an=3+3(n-1)=3n,bn=3n-1.
    (2)证明:因为Sn=,
    所以==.
    故++…+=[+++…+]=.
    因为n≥1,所以0<≤,所以≤1-<1,
    所以≤<,
    即≤++…+<.
    已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=2,且满足Sn=an+1+n(n∈N*).
    (1)求数列{an}的通项公式;
    (2)设bn=(4n-2)an+1,求数列{bn}的前n项和Tn.
    解:(1)令n=1,有a1=+1⇒a2=2.由有Sn-Sn-1= an=an+1-an+1,即an+1=3an-2(n≥2),即an+1-1=3(an-1).又a1=2,a2=2,=1≠3,
    则{an-1}是以a2-1=1为首项,3为公比的等比数列,所以an-1=(a2-1)·3n-2=1·3n-2,即 an=3n-2+1,
    所以an=
    (2)bn=(4n-2)an+1=(4n-2)(3n-1+1)=(4n-2)·3n-1+(4n-2),
    记S′n=2·30+6·31+10·32+…+(4n-2)·3n-1, ①
    则3S′n=2·31+6·32+…+(4n-6)·3n-1+(4n-2)·3n, ②
    ①-②得-2S′n=2·30+4(31+32+…+3n-1)-(4n-2)·3n=2+4·-(4n-2)·3n=-4-(4n-4)·3n,所以S′n=2+(2n-2)·3n,
    所以Tn=2+(2n-2)·3n+=2+(2n-2)·3n+2n2.



    6.4 数列求和及应用



    1.数列求和方法
    (1)公式法
    (Ⅰ)等差数列、等比数列前n项和公式.
    (Ⅱ)常见数列的前n项和:
    ①1+2+3+…+n= ;
    ②2+4+6+…+2n= ;
    ③1+3+5+…+(2n-1)= ;
    ④12+22+32+…+n2= ;
    ⑤13+23+33+…+n3=.
    (2)分组求和:把一个数列分成几个可以直接求和的数列.
    (3)倒序相加:如等差数列前n项和公式的推导方法.
    (4)错位相减:适用于一个等差数列和一个等比数列对应项相乘构成的数列求和.等比数列{an}前n项和公式的推导方法就采用了错位相减法.
    (5)裂项相消:有时把一个数列的通项公式分成二项差的形式,相加消去中间项,只剩有限项再求和.
    常见的裂项公式:
    ①= -;
    ②=

    ③=

    ④= (-);
    ⑤= -;
    ⑥C= ;
    ⑦n·n!= !-n!;
    ⑧an=Sn-Sn-1(n≥2).
    2.数列应用题常见模型
    (1)单利公式
    利息按单利计算,本金为a元,每期利率为r,存期为x,则本利和y= .
    (2)复利公式
    利息按复利计算,本金为a元,每期利率为r,存期为x,则本利和y= .
    (3)产值模型
    原来产值的基础数为N,平均增长率为p,对于时间x,总产值y= .
    (4)递推型
    递推型有an+1=f(an)与Sn+1=f(Sn)两类.
    (5)数列与其他知识综合,主要有数列与不等式、数列与三角、数列与解析几何等.

    自查自纠:
    1.(1)① ②n2+n ③n2 ④
    (5)① ② ③ ④ ⑤
    ⑥C-C ⑦(n+1)
    2.(1)a(1+xr) (2)a(1+r)x (3)N(1+p)x


                          
    数列{1+2n-1}的前n项和为 (  )
    A.1+2n B.2+2n
    C.n+2n-1 D.n+2+2n
    解:由题意得an=1+2n-1,所以Sn=n+=n+2n-1.故选C.
    +++…+的值为 (  )
    A. B.-
    C.- D.-+
    解:因为===,所以+++…+=(1-+-+-+…+-)==-.故选C.
    若数列{an}的通项公式是an=(-1)n+1·(3n-2),则a1+a2+…+a2 020= (  )
    A.-3 030 B.3 030 C.-3 033 D.3 033
    解:a1+a2+…+a2 020=(a1+a2)+(a3+a4)+…+(a2 019+a2 020)=(1-4)+(7-10)+…+[(3×2 019-2)-(3×2 020-2)]=(-3)×1 010=-3 030.故选A.
    在数列{an}中,已知a1=1,an+1=-,记Sn为数列{an}的前n项和,则S2 020=________.
    解:由题意得a1=1,a2=-=-,a3=-=-2,a4=-=1,a5=-=-,所以数列{an}是周期为3的周期数列,且a1+a2+a3=1--2=-,
    所以S2 020=673(a1+a2+a3)+a1=673×+1=-.故填-.
    有一种细菌和一种病毒,每个细菌在每秒杀死一个病毒的同时将自身分裂为2个.现在有一个这样的细菌和100个这样的病毒,问细菌将病毒全部杀死至少需要________秒.
    解: 设至少需要n秒,则1+2+22+…+2n-1≥100,即≥100,所以n≥7.故填7.


    类型一 基本求和问题
     (1)1+++…+=________.
    解:设an=1+++…+==2=2-,分组求和可得数列{an}的前n项和Sn=2n-=2n-2+,则S21=2×21-2+=40+.故填40+.
    (2)1+++…+=________.
    解:设数列的通项为an,前n项和为Sn,则an==2,所以Sn=a1+a2+…+an=2[++…+]=2=.故填.
    (3)设f(x)=,求:f+f+…+f(1)+f(2)+…+f(2 017).
    解:因为f(x)=,所以f(x)+f=1.
    令S=f+f+…+f(1)+f(2)+…+f(2 017),①
    则S=f(2 017)+f(2 016)+…+f(1)+f+…+f+f(),②
    ①+②得:2S=1×4 033=4 033,所以S=.
    (4)求和:Sn=+++…+.
    解:(Ⅰ)当a=1时,Sn=1+2+…+n=.
    (Ⅱ)当a≠1时,Sn=+++…+,①
    Sn=++…++,②
    由①-②得Sn=+++…+-=
    -,所以
    Sn=.
    综上所述,
    Sn=

    点 拨:
    研究通项公式是数列求和的关键.数列求和的常用方法有:公式法、分组求和法、倒序相加法、错位相减法、裂项相消法等,在选择方法前分析数列的通项公式的结构特征,避免盲目套用、错用求和方法.运用等比数列求和公式时,注意对公比是否等于1进行讨论.本例四道题分别主要使用了分组求和法、裂项相消法、倒序相加法、错位相减法.

     (1)数列9,99,999,…的前n项和Sn=________.
    解:Sn=9+99+999+…+99…9n个
    =(101-1)+(102-1)+(103-1)+…+(10n-1)
    =(101+102+103+…+10n)-n
    =-n=-n.
    故填-n.
    (2)已知数列{an}:,+,++,…,+++…+,…,若bn=,数列{bn}的前n项和记为Sn,则S2 019=________.
    解:由条件得到数列{an}的通项为an==,则an+1=,所以bn===4,则Sn=4(1-+-+…+-)=4=,将n=2 019代入得到S2 019=.故填.
    (3)求sin21°+sin22°+sin23°+…+sin289°的值.
    解:令Sn=sin21°+sin22°+sin23°+…+sin289°,①
    则Sn=sin289°+sin288°+sin287°+…+sin21°
    =cos21°+cos22°+cos23°+…+cos289°.②
    ①与②两边分别相加得2Sn=(sin21°+cos21°)+(sin22°+cos22°)+…+(sin289°+cos289°)=89.
    所以Sn=.
    (4)已知an=,求{an}的前n项和Tn.
    解:Tn=+++…+,①
    Tn=+++…+,②
    ①-②得
    Tn=++++…+-
    =+-=--,
    所以Tn=--=-.
    类型二 可用数列模型解决的实际问题
     用分期付款的方式购买一批总价为2 300万元的住房,购买当天首付300万元,以后每月的这一天都交100万元,并加付此前欠款的利息,设月利率为1%.若从首付300万元之后的第一个月开始算分期付款的第一个月,问分期付款的第10个月应付________万元.
    解:购买时付款300万元,则欠款2000万元,依题意分20次付清,则每次交付欠款的数额依次购成数列{an},
    故a1=100+2 000×0.01=120(万元),
    a2=100+(2 000-100)×0.01=119(万元),
    a3=100+(2 000-100×2)×0.01=118(万元),
    a4=100+(2 000-100×3)×0.01=117(万元),

    an=100+[2 000-100(n-1)]×0.01=121-n(万元) (1≤n≤20,n∈N*).
    因此{an}是首项为120,公差为-1的等差数列.
    故a10=121-10=111(万元).故填111.

    点 拨:
    将实际问题转化为数列问题的一般步骤是:审题、建模、求解、检验、作答.增长率模型是比较典型的等比数列模型,实际生活中的银行利率、企业股金、产品利润、人口增长、工作效率、浓度问题等常常利用增长率模型加以解决.
      
     某气象学院用3.2万元买了一台天文观测仪,已知这台观测仪从启用的第一天起连续使用,第n天的维修保养费为元(n∈N*),使用它直至报废最合算(所谓报废最合算是指使用的这台仪器的平均每天耗资最少)为止,一共使用了
    (  )
    A.600天 B.800天 C.1 000天 D.1 200天
    解:设一共使用了n天,则使用n天的平均耗资为=++4.95,当且仅当=时,取得最小值,此时n=800.故选B.
    类型三 数列综合问题
     ()设数列{an}是公差大于0的等差数列,Sn为数列{an}的前n项和,已知S3=9,且2a1,a3-1,a4+1构成等比数列.
    (1)求数列{an}的通项公式;
    (2)若数列{bn}满足=2n-1(n∈N*),设Tn是数列{bn}的前n项和,证明:Tn<6.
    解:(1)设数列{an}的公差为d,则d>0.
    因为S3=9,所以a1+a2+a3=3a2=9,即a2=3.
    因为2a1,a3-1,a4+1构成等比数列,所以(2+d)2=2(3-d)(4+2d),
    所以d=2.所以an=a2+(n-2)d=2n-1.
    (2)证明:因为=2n-1(n∈N*),
    所以bn==(2n-1),
    所以Tn=1×+3×+…+(2n-1)× , ①
    所以Tn=1×+3×+…+(2n-3)×+(2n-1)×, ②
    由①②两式相减得
    Tn=1+2×+2×+…+2×-(2n-1)×=1+-=3--,整理化简得Tn=6-.
    又因为n∈N*,所以Tn=6-<6.

    点 拨:
    数列的综合问题大都是建立在数列概念、等差等比数列及数列求和基础上的与函数、不等式等知识的综合应用,要牢记数列是特殊函数,如单调性放缩技巧.

     ()Sn为等差数列{an}的前n项和,且a1=1,S7=28.记bn=[lgan],其中[x]表示不超过x的最大整数,如[0.9]=0,[lg99]=1.
    (1)求b1,b11,b101;
    (2)求数列{bn}的前1 000项和.
    解:(1)设{an}的公差为d,S7=7a4=28,
    所以a4=4,所以d==1,所以an=a1+(n-1)d=n.
    所以b1=[lga1]=[lg1]=0,b11=[lga11]=[lg11]=1,b101=[lga101]=[lg101]=2.
    (2)记{bn}的前n项和为Tn,则T1 000=b1+b2+…+b1 000
    =[lga1]+[lga2]+…+[lga1 000].
    当0≤lgan<1时,n=1,2,…,9;
    当1≤lgan<2时,n=10,11,…,99;
    当2≤lgan<3时,n=100,101,…,999;
    当lgan=3时,n=1 000.
    所以T1 000=0×9+1×90+2×900+3×1= 1 893.

    1.数列的通项公式及前n项和公式都可以看作项数n的函数,是函数思想在数列中的应用.数列以通项为纲,数列的问题,最终归结为对数列通项的研究,而数列的前n项和Sn可视为数列{Sn}的通项.通项及求和是数列中最基本也是最重要的问题之一.
    2.对于一般数列的求和问题,应先观察数列通项的结构特征,再对通项公式进行化简变形,改变原数列的形式,尽可能将其转化为等差数列、等比数列等常见数列,从而达到求和的目的.
    3.等差或等比数列的求和直接用公式计算,要注意求和的项数,防止疏漏.
    4.最好能记忆一些常见数列的求和公式,如正整数列、正奇数列、正偶数列、正整数的平方构成的数列等.
    5.数列的实际应用题要注意分析题意,将实际问题转化为常用的数列模型.
    6.数列的综合问题涉及到的数学思想:函数与方程思想(如:求最值或基本量)、转化与化归思想(如:求和或应用)、特殊到一般思想(如:求通项公式)、分类讨论思想(如:等比数列求和,分q=1或q≠1)等.



    1.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且满足a5=4-a3,则S7= (  )
    A.7 B.12 C.14 D.21
    解:由a5=4-a3,得a5+a3=4=a1+a7,所以S7==14.故选C.
    2.已知数列{an}满足:an+1+(-1)n+1an=2,则其前100项和为 (  )
    A.250 B.200 C.150 D.100
    解:由题意可知,a2n+a2n-1=2,所以S100= (a1+a2)+(a3+a4)+…+(a99+a100)=2×50=100.故选D.
    3.数列{an},{bn}满足anbn=1,an=n2+3n+2,则{bn}的前10项之和为 (  )
    A. B. C. D.
    解:bn===-,
    S10=b1+b2+b3+…+b10=-+-+- +…+-=-=.故选B.
    4.设数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1, an+an+1=(n ∈N*),则S2n+1= (  )
    A. B.
    C. D.
    解:因为an+an+1=,所以S2n+1=a1+(a2+a3)+(a4+a5)+…+(a2n+a2n+1)=1+++…+=.故选B.
    5.设直线nx+(n+1)y=(n∈N*)与两坐标轴围成的三角形面积为Sn,则S1+S2+…+S2 018的值为 (  )
    A. B. C. D.
    解:直线与x轴交于,与y轴交于,
    所以Sn=··==-.
    所以原式=++…+
    =1-=.故选D.
    6.()设Sn为数列{an}的前n项和,已知a1=,=+2n,则S100= (  )
    A.2- B.2- C.2- D.2-
    解:根据题意,由=+2n,得-=2n,则-=2n-1,-=2n-2,…,-=21将各式相加得-=21+22+…+2n-1=2n-2,
    又a1=,所以an=n·,
    因此S100=1×+2×+…+100×,
    则S100=1×+2×+…+99×+100×,
    两式相减得S100=+++…+-100×,所以S100=2--100×=2-.故选D.
    7.数列{an}的通项公式为an=,若{an}的前n项和为24,则n=________.
    解:an=-,所以Sn=(-)+(-)+…+(-)=-1,令Sn=24得n=624.故填624.
    8.数列{an}的通项公式an=nsin,其前n项和为Sn,则S2 019=________.
    解:函数y=sinx以6为最小正周期,又 a6m+1+a6m+2+a6m+3+a6m+4+a6m+5+a6m+6= -3,m∈N,所以S2 019=-3×336+2017sinπ+2 018sinπ+2 019sinπ=-336×3+2 017sin+2 018sin+2 019sinπ=.故填.
    9.()已知数列{an}的各项均为正数,且a-2nan-(2n+1)=0,n∈N*.
    (1)求数列{an}的通项公式;
    (2)若bn=2n·an,求数列{bn}的前n项和Tn.
    解:(1)由a-2nan-(2n+1)=0得[an-(2n+1)]·(an+1)=0,所以an=2n+1或an=-1,又因为数列{an}的各项均为正数,所以an=2n+1,n∈N*.
    (2)因为bn=2n·an=(2n+1)·2n,
    所以Tn=3·2+5·22+7·23+…+(2n+1)·2n, ①
    2Tn=3·22+5·23+7·24+…+(2n+1)·2n+1, ②
    由①-②得:
    -Tn=6+2[22+23+…+2n]-(2n+1)·2n+1
    =6+2·-(2n+1)·2n+1
    =-2-(2n-1)·2n+1,
    所以Tn=2+(2n-1)·2n+1.
    10.在数列{an}中,a1=8,a4=2,且满足 an+2+an=2an+1.
    (1)求数列{an}的通项公式;
    (2)设Sn是数列{|an|}的前n项和,求Sn.
    解:(1)由2an+1=an+2+an可得{an}是等差数列,
    且公差d===-2.
    所以an=a1+(n-1)d=-2n+10.
    (2)令an≥0,得n≤5.
    即当n≤5时,an≥0,n≥6时,an<0.
    所以当n≤5时,Sn=|a1|+|a2|+…+|an|
    =a1+a2+…+an=-n2+9n;
    当n≥6时,
    Sn=|a1|+|a2|+…+|an|
    =a1+a2+…+a5-(a6+a7+…+an)
    =-(a1+a2+…+an)+2(a1+a2+…+a5)
    =-(-n2+9n)+2×20=n2-9n+40,
    所以Sn=
    11.在等差数列{an}中,a1=3,其前n项和为Sn,等比数列{bn}的各项均为正数,b1=1,公比为q,且b2+S2=12,q=.
    (1)求an与bn;
    (2)证明:≤++…+<.
    解:(1)设数列{an}的公差为d.
    因为 所以
    解得q=3或q=-4(舍),d=3.
    故an=3+3(n-1)=3n,bn=3n-1.
    (2)证明:因为Sn=,
    所以==.
    故++…+=[+++…+]=.
    因为n≥1,所以0<≤,所以≤1-<1,
    所以≤<,
    即≤++…+<.
    已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=2,且满足Sn=an+1+n(n∈N*).
    (1)求数列{an}的通项公式;
    (2)设bn=(4n-2)an+1,求数列{bn}的前n项和Tn.
    解:(1)令n=1,有a1=+1⇒a2=2.由有Sn-Sn-1= an=an+1-an+1,即an+1=3an-2(n≥2),即an+1-1=3(an-1).又a1=2,a2=2,=1≠3,
    则{an-1}是以a2-1=1为首项,3为公比的等比数列,所以an-1=(a2-1)·3n-2=1·3n-2,即 an=3n-2+1,
    所以an=
    (2)bn=(4n-2)an+1=(4n-2)(3n-1+1)=(4n-2)·3n-1+(4n-2),
    记S′n=2·30+6·31+10·32+…+(4n-2)·3n-1, ①
    则3S′n=2·31+6·32+…+(4n-6)·3n-1+(4n-2)·3n, ②
    ①-②得-2S′n=2·30+4(31+32+…+3n-1)-(4n-2)·3n=2+4·-(4n-2)·3n=-4-(4n-4)·3n,所以S′n=2+(2n-2)·3n,
    所以Tn=2+(2n-2)·3n+=2+(2n-2)·3n+2n2.




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