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    2023高考数学二轮专题 微专题9 数列求和的常用方法
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    2023高考数学二轮专题 微专题9 数列求和的常用方法

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    这是一份2023高考数学二轮专题 微专题9 数列求和的常用方法,共20页。

    微专题9 数列求和的常用方法

    高考定位 近几年高考,数列求和常出现在解答题第(2)问,主要考查通过分组转化、错位相减、裂项相消等方法求数列的和,难度中档.

    1.(2021·新高考)某校学生在研究民间剪纸艺术时,发现剪纸时经常会沿纸的某条对称轴把纸对折.规格为20 dm×12 dm的长方形纸,对折1次共可以得到10 dm×12 dm20 dm×6 dm两种规格的图形,它们的面积之和S1240 dm2,对折2次共可以得到5 dm×12 dm10 dm×6 dm20 dm×3 dm三种规格的图形,它们的面积之和S2180 dm2,以此类推,则对折4次共可以得到不同规格图形的种数为________;如果对折n次,那么Sk________ dm2.

    答案 5 240

    解析 依题意得,S1120×2240(dm2)S260×3180(dm2)

    n3时,共可以得到5 dm×6 dm dm×12 dm10 dm×3 dm20 dm× dm四种规格的图形,且5×630×123010×33020×30

    所以S330×4120(dm2)

    n4时,共可以得到5 dm×3 dm dm×6 dm dm×12 dm10 dm× cm20 dm× dm五种规格的图形,所以对折4次共可以得到不同规格图形的种数为5,且5×315×615×121510×1520×15,所以S415×575(dm2)

    ……

    所以可归纳Sk·(k1)(dm2).

    所以Sk240   

    所以×Sk240×

    得,·Sk240

    240

    240

    所以Sk240 dm2.

    2.(2021·新高考)已知数列{an}满足a11an1

    (1)bna2n,写出b1b2,并求数列{bn}的通项公式;

    (2){an}的前20项和.

    解 (1)因为bna2n,且a11an1

    所以b1a2a112

    b2a4a31a2215.

    因为bna2n

    所以bn1a2n2a2n11a2n11a2n21a2n3

    所以bn1bna2n3a2n3

    所以数列{bn}是以2为首项,3为公差的等差数列,

    所以bn23(n1)3n1nN*.

    (2)因为an1

    所以kN*时,a2ka2k11a2k11

    a2ka2k11

    a2k1a2k2 

    a2k2a2k11a2k11

    a2k2a2k11

    所以a2k1a2k13,即a2k1a2k13

    所以数列{an}的奇数项是以1为首项,3为公差的等差数列;

    a2k2a2k3a2k2a2k3

    a22,所以数列{an}的偶数项是以2为首项,3为公差的等差数列.

    所以数列{an}的前20项和S20(a1a3a5a19)(a2a4a6a20)10×320×3300.

    3.(2022·新高考)Sn为数列{an}的前n项和,已知a11是公差为的等差数列.

    (1){an}的通项公式;

    (2)证明:<2.

    (1)解 法一 因为a11,所以1

    是公差为的等差数列,

    所以1(n1)×.

    因为当n2时,anSnSn1

    所以(n2)

    所以(n2)

    整理得(n2)

    所以····××…··(n2)

    所以Sn(n2)

    S11也满足上式,

    所以Sn(nN*)

    Sn1(n2)

    所以an

    (n2)

    a11也满足上式,

    所以an(nN*).

    法二 因为a11,所以1

    是公差为的等差数列,

    所以1(n1)×

    所以Snan.

    因为当n2时,

    anSnSn1anan1

    所以an1an(n2)

    所以(n2)

    所以····×××…··(n2)

    所以an(n2)

    a11也满足上式,

    所以an(nN*).

    (2)证明 因为an

    所以2

    所以2[]

    2<2.

    热点一 分组求和与并项求和

    1.若数列{cn}的通项公式为cnan±bn,或cn{an}{bn}为等差或等比数列,可采用分组求和法求数列{cn}的前n项和.

    2.若数列的通项公式中有(1)n等特征,根据正负号分组求和.

    1 (2022·济宁一模)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且a59S749.

    (1)求数列{an}的通项公式;

    (2)bn求数列{bn}的前100项和.

     (1)设等差数列{an}的公差为d

    解得

    所以an12(n1)2n1(nN*).

    (2)因为bn

    所以数列{bn}的前100和为(b1b2b10)(b11b12b20)(b21b22b30)(b91b92b100)

    (a1a2a10)2(a1a2a10)22(a1a2a10)29(a1a2a10)

    (122229)(a1a2a10)

    ×

    102 300.

    规律方法 分组求和的基本思路是把各项中结构相同的部分归为同一组,然后再求和.

    训练1 已知数列{an}的前n项和SnnN*.

    (1)求数列{an}的通项公式;

    (2)bn2an(1)nan,求数列{bn}的前2n项和.

     (1)n1时,a1S11

    n2时,

    anSnSn1n.

    a1也满足ann

    故数列{an}的通项公式为ann(nN*).

    (2)(1)ann,故bn2n(1)nn.

    记数列{bn}的前2n项和为T2n

    T2n(212222n)(12342n).

    A212222nB=-12342n

    A22n12

    B(12)(34)[(2n1)2n]n.

    故数列{bn}的前2n项和T2nAB22n1n2(nN*).

    热点二 裂项相消法求和

    裂项常见形式:(1)分母两项的差等于常数

    .

    (2)分母两项的差与分子存在一定关系

    .

    (3)分母含无理式.

    2 已知数列{an}满足a12a23a3nan(n1)2n12.

    (1)求数列{an}的通项公式;

    (2)求数列的前n项和Tn.

     (1)由题意可知a12a23a3nan(n1)2n12

    n2时,a12a23a3(n1)an1(n2)2n2

    nan(n1)2n1(n2)2n

    an2n

    n1时,a12满足上式,

    所以an2n(nN*).

    (2)因为log2 anlog2 2nn

    所以.

    所以Tn

    .

    规律方法 裂项相消法就是把数列的每一项分解,使得相加后项与项之间能够相互抵消,但在抵消的过程中,有的是依次项抵消,有的是间隔项抵消.

    训练2 (2022·武汉模拟)已知正项等差数列{an}满足:a3n3an(nN*),且2a1a31a8成等比数列.

    (1){an}的通项公式;

    (2)cn,求数列{cn}的前n项和Rn.

     (1)设等差数列{an}的公差为d

    a3n3an

    a1(3n1)d3[a1(n1)d].

    a1d

    所以ana1(n1)dnd.

    2a1a31a8成等比数列,

    所以(a31)22a1·a8

    (3d1)22d·8d.

    所以7d26d10

    解得d1d=-

    因为{an}为正项数列,

    所以d>0,所以d1

    所以ann(nN*).

    (2)(1)可得cn

    2

    所以Rn2

    2.

    热点三 错位相减法求和

    如果数列{an}是等差数列,{bn}是等比数列,那么求数列{an·bn}的前n项和Sn时,可采用错位相减法.用其法求和时,应注意:(1)比数列的公比为负数的情形;

    (2)在写SnqSn的表达式时应特别注意将两式错项对齐,以便准确写出SnqSn的表达式.

    3 (2022·广州调研)Sn2Sn13Sn2成等差数列,且S2aan(2an5an1),且an>02Snant0(t为常数)这三个条件中任选一个补充在横线处,并给出解答.

    已知数列{an}的前n项和为Sna1________,其中nN*.

    (1){an}的通项公式;

    (2)bnlogan1,求数列{an·bn}的前n项和Tn.

    注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.

     (1)若选条件.

    因为Sn2Sn13Sn2成等差数列,所以4Sn1Sn3Sn2

    Sn1Sn3(Sn2Sn1)

    所以an13an2

    S2a1

    所以a2S2a1,即a2a1

    所以an1an,即

    a1,所以数列{an}是首项为,公比为的等比数列,

    所以an(nN*).

    若选条件.

    aan(2an5an1)

    3aan(2an5an1)

    3a5an1an2a0

    所以(an12an)(3an1an)0

    因为an>0,所以3an1an0

    ,又a1

    所以数列{an}是首项为,公比为的等比数列,

    所以an(nN*).

    若选条件.

    因为2Snant0

    所以n2时,2Sn1an1t0

    两式相减并整理,

    anan1(n2)

    (n2),又a1

    所以数列{an}是首项为,公比为的等比数列,所以an(nN*).

    (2)(1)知,an1

    所以bnlogan1logn1

    所以an·bn(n1)×

    所以Tn

    所以Tn

    两式相减,得

    Tn

    ××

    所以Tn×.

    易错提醒 一要先错项相减;二要注意最后一项的符号.

    训练3 (2022·潍坊模拟)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,且a12S3a36.

    (1)求数列{an}的通项公式;

    (2)bnlog2an,求数列{anbn}的前n项和Tn.

     (1)设数列{an}的公比为q

    a12S3a36

    a1(1qq2)6a1q2,解得q2

    所以an2n(nN*).

    (2)(1)可得bnlog2ann

    所以anbnn·2n

    Tn1×22×223×23n×2n

    2Tn1×222×23(n1)2nn·2n1

    所以-Tn2222nn·2n1

    n·2n12n12n·2n1

    所以Tn(n1)2n12.

    一、基本技能练

    1.已知数列{an}满足an1an2(nN*)a1=-5,则|a1||a2||a6|(  )

    A.9  B.15 

    C.18  D.30

    答案 C

    解析 an1an2a1=-5

    数列{an}是公差为2的等差数列,

    an=-52(n1)2n7

    数列{an}的前n项和Snn26n(nN*).

    an2n70,解得n

    n3时,|an|=-an

    n4时,|an|an.

    |a1||a2||a6|

    =-a1a2a3a4a5a6

    S62S3

    626×62×(326×3)18.

    2.(2022·深圳模拟)在数列{an}中,a13amnaman(mnN*),若a1a2a3ak135,则k等于(  )

    A.10  B.9 

    C.8  D.7

    答案 B

    解析 m1,由amnaman可得an1a1an

    所以an1an3

    所以{an}是首项为a13,公差为3的等差数列,

    an33(n1)3n

    所以a1a2a3ak135

    整理可得k2k900

    解得k9k=-10(舍去).

    3.数列{an}满足an1(1)nan2n1,则{an}的前60项和为(  )

    A.3 690  B.3 660 

    C.1 845  D.1 830

    答案 D

    解析 因为an1(1)nan2n1

    故有a2a11a3a23a4a35a5a47a6a59a7a611a50a4997.

    从而可得a3a12a4a28a5a72a8a624a9a112a12a1040a13a152a16a1456

    从第一项开始,依次取2个相邻奇数项的和都等于2,从第二项开始,依次取2个相邻偶数项的和构成以8为首项,以16为公差的等差数列.

    所以{an}的前60项和为15×21 830.

    4.在等差数列{an}中,a3a5a47a1019,则数列{ancos nπ}(nN*)的前2 023项和为(  )

    A.1 011  B.1 010

    C.2 023  D.2 022

    答案 C

    解析 由题意得a3a52a4a47,解得a47

    所以公差d2

    a1a43d73×21

    所以an2n1

    bnancos nπ

    b1b2a1cos πa2cos 2π=-a1a22

    b3b4a3cos 3πa4cos 4π=-a3a42……

    数列{ancos nπ}(nN*)的前2 023项和S2 023(b1b2)(b3b4)(b2 021b2 022)b2 0232×1 0114 045=-2 023.

    5.已知函数f(x)xa的图象过点(42),令an(nN*),记数列{an}的前n项和为Sn,则S2 023等于(  )

    A.1  B.1

    C.1  D.1

    答案 B

    解析 函数f(x)xa的图象过点(42)

    4a2,解得a,则f(x)

    an

    S2 023(1)()()()1.

    6.(多选)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,公差d1.a13a5S7,则下列结论一定正确的是(  )

    A.a51 B.Sn最小时n3

    C.S1S6 D.Sn存在最大值

    答案 AC

    解析 由已知得a13(a14×1)7a1×1

    解得a1=-3.

    对于选项Aa5=-34×11,故A正确.

    对于选项Ban=-3n1n4

    因为a1=-3<0a2=-2<0a3=-1<0a40a51>0

    所以Sn的最小值为S3S4,故B错误.

    对于选项CS6S1a2a3a4a5a65a4

    又因为a40

    所以S6S10,即S1S6,故C正确.

    对于选项D,因为Sn=-3n,所以Sn无最大值,故D错误.

    7.(2022·无锡模拟)________.

    答案 

    解析 根据等差数列的前n项和公式,

    可得2462nn(n1)

    因为

    所以

    1.

    8.(2022·嘉兴测试)数列{an}满足a12a23a3nan2n,则的值为________.

    答案 

    解析 对于a12a23a3nan2n

    n2时,a12a23a3(n1)an12n1

    两式相减得nan2n1

    ann2,又a1212不符合上式,

    an

    k2时,··

    a1a2×××

    ×2××.

    9.设各项均为正数的等差数列{an}首项为1,前n项的和为Sn,且Sn(nN*),设bn2n·an,则数列{bn}的前n项和Tn________.

    答案 (2n3)2n16(nN*)

    解析 由题意4Sn(an1)2

    4Sn1(an11)2        

    两式相减得4an1(an11)2(an1)2

    (an1an2)(an1an)0

    an0

    an1an0an1an2

    {an}是公差为2的等差数列,

    a11

    ana1(n1)d2n1bn2nan(2n1)2n.

    由错位相减法可求得Tn(2n3)2n16(nN*).

    10.斐波那契数列因意大利数学家斐波那契以兔子繁殖为例引入,故又称为兔子数列,即1123581321345589144233.在实际生活中,很多花朵(如梅花、飞燕草、万寿菊等)的瓣数恰是斐波那契数列中的数,斐波那契数列在现代物理及化学等领域也有着广泛的应用.斐波那契数列{an}满足:a1a21an2an1an(nN*),则1a3a5a7a9a2 023是斐波那契数列{an}中的第________.

    答案 2 024

    解析 依题意,得1a3a5a7a9a2 023a2a3a5a7a9a2 023a4a5a7a9a2 023a6a7a9a2 023a2 022a2 023a2 024.

    11.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且S4S5=-20.

    (1)求数列{an}的通项公式;

    (2)已知数列{bn}是以4为首项,4为公比的等比数列,若数列{an}{bn}的公共项为am,记m由小到大构成数列{cn},求{cn}的前n项和Tn.

     (1)设等差数列{an}的公差为d

    S4S5=-20

    4a16d5a110d=-20

    解得a1=-8d2

    an=-82(n1)2n10(nN*).

    (2)数列{bn}是以4为首项,4为公比的等比数列,

    bn4·4n14n(nN*).

    又依题意2m104n

    m522n1

    Tn5n5n.

    12.已知各项均为正数的等差数列{an}满足a11aa2(an1an).

    (1){an}的通项公式;

    (2)bn,求数列{bn}的前n项和Sn.

     (1)各项均为正数的等差数列{an}满足a11aa2(an1an)

    整理得(an1an)(an1an)

    2(an1an)

    由于an1an0

    所以an1an2

    故数列{an}是以1为首项,2为公差的等差数列.

    所以an2n1.

    (2)(1)可得bn

    所以Sn×(1)(1).

    二、创新拓展练

    13.(多选)(2022·扬州调研)已知数列{an}的前n项和为Sn,则下列说法正确的是(  )

    A.Snn21,则{an}是等差数列

    B.Sn2n1,则{an}是等比数列

    C.{an}是等差数列,则S9999a50

    D.{an}是等比数列,且a1>0q>0,则S2n1·S2n1>S

    答案 BC

    解析 对于A,若Snn21,则有a1S10a2S2S122123a3S3S2322252a2a1a3,此时数列{an}不是等差数列,故A错误;

    对于B,若Sn2n1,则当n1时,有a1S11,当n2时,有anSnSn12n2n12n1,故an2n12,此时数列{an}是等比数列,故B正确;

    对于C,由等差数列的性质可得S9999a50,故C正确;

    对于D,因为当a1>0q1时,有ana1S2n1·S2n1(2n1)(2n1)a(4n21)aS(2na1)24n2a,此时S2n1·S2n1<S,故D错误.综上,故选BC.

    14.已知数列{an}满足a12a24a32n1an,将数列{an}按如下方式排列成新数列:a1a2a2a2a3a3a3a3a3,则新数列的前70项和为________.

    答案 

    解析 a12a24a32n1an   

    a12a24a32n2an1(n2)

    2n1an,即an(n2)

    a1,即an

    135(2n1)n264

    n8.

    S

    S

    两式相减得S2×2×2×

    S

    所以新数列的前70项和为.

    15.函数y[x]称为高斯函数,[x]表示不超过x的最大整数,如[0.9]0[lg 99]1.已知数列{an}满足a33,且ann(an1an),若bn[lg an],则数列{bn}的前2 023项和为________.

    答案 4 962

    解析 因为ann(an1an)

    所以(1n)annan1

    所以为常数数列,

    所以1

    所以ann

    {bn}的前n项和为Tn

    1n9时,0lg an<1bn0

    10n99时,1lg an<2bn1

    100n999时,2lg an<3bn2

    1 000n2 023时,3lg an<4bn3

    所以T2 023[lg a1][lg a2][lg a2 023]

    9×090×1900×21 024×34 962.

    16.对于任意一个有穷数列,可以通过在该数列的每相邻两项之间插入这两项的和,构造一个新的数列.现对数列15进行构造,第1次得到数列165,第2次得到数列176115,依次类推,第n次得到数列1x1x2x35.记第n次得到的数列的各项之和为Sn,则{Sn}的通项公式Sn________.

    答案 33n1

    解析 由题意可知,第n次得到数列1x1x2x35.

    1次得到数列165

    2次得到数列176115

    3次得到数列1871361711165

    4次得到数列1981572013196231728112716215.

    ……

    n次得到数列1x1x2x35

    所以S16662×31

    S2661862×312×32

    S366185462×312×322×33

    S466185416262×312×322×332×34

    ……

    Sn62(31323n)

    633n1.

    17.(2022·泰州模拟)Sn2an13a22Sn13Sn3a2(anSn)(nN*)在直线3xy30上这三个条件中任选一个,补充到下面的问题中,并解答.

    已知数列{an}的前n项和为Sn________.

    (1){an}的通项公式;

    (2)bn,求{bn}的前n项和Tn.

     (1)方案一 选条件.

    Sn2an13

    n2时,Sn12an3

    两式相减,整理得an1an(n2).

    a2

    a1S12a23a2a1

    (nN*)

    数列{an}是以为首项,为公比的等比数列,

    an×(nN*).

    方案二 选条件.

    2Sn13Sn3

    n2时,2Sn3Sn13

    两式相减,整理得an1an(n2).

    2(a1a2)3a13a2

    a1a2a1

    (nN*)

    数列{an}是以为首项,为公比的等比数列,

    an×(nN*).

    方案三 选条件.

    (anSn)(nN*)在直线3xy30上,

    Sn3an3Sn13an13

    两式相减,整理得an1an

    n1时,a13a13,得a1

    数列{an}是以为首项,为公比的等比数列,

    an×(nN*).

    (2)(1)可得bnn·

    Tnn·

    Tnn·

    两式相减得Tnn·n·

    2×

    Tn6(2n6)×.

     

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