2025版高考数学全程一轮复习课后定时检测练习45数列求和(Word版附解析)
展开(1)求数列{an}的通项公式;
(2)令bn=nan,求数列{bn}的前n项和Tn.
2.[2024·河北张家口模拟]已知数列{an}满足3+eq \f(a1,2)+eq \f(a2,22)+eq \f(a3,23)+…+eq \f(an,2n)=eq \f(2n+3,2n).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)记数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,an·an+1)))的前n项和为Sn,证明:Sn
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若bn=ancseq \f(2nπ,3),求数列{bn}的前3n+1项和T3n+1.
优生选做题
4.[2024·河南驻马店模拟]已知等比数列{an}的公比q>1,若a2+a3+a4=14,且a2,a3+1,a4分别是等差数列{bn}的第1,3,5项.
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
(2)若cn=eq \f(2an,(an+1-1)(an+2-1))+eq \f(bn,an),求数列{cn}的前n项和Sn.
课后定时检测案45 数列求和
1.解析:(1)由题意得,an+1=Sn+1;当n≥2时,an=Sn-1+1,
两式相减得an+1-an=an,即an+1=2an.
又因为a2=S1+1=a1+1=2=2a1,所以当n≥1时,an+1=2an,
所以{an}成等比数列,且首项a1=1,公比q=2,
所以an=2n-1.
(2)由(1)得,bn=nan=n·2n-1,
所以Tn=1×20+2×2+3×22+…+n·2n-1, ①
①×2得,2Tn=1×21+2×22+3×23+…+(n-1)·2n-1+n·2n, ②
①-②得,-Tn=1+21+22+23+…+2n-1-n·2n=2n-1-n·2n=-(n-1)·2n-1,
所以Tn=(n-1)·2n+1.
2.解析:(1)由题意,数列{an}满足3+eq \f(a1,2)+eq \f(a2,22)+eq \f(a3,23)+…+eq \f(an,2n)=eq \f(2n+3,2n),
当n=1时,可得3+eq \f(a1,2)=eq \f(2×1+3,21)=eq \f(5,2),解得a1=-1;
当n≥2时,可得3+eq \f(a1,2)+eq \f(a2,22)+eq \f(a3,23)+…+eq \f(an-1,2n-1)=eq \f(2n+1,2n-1),
两式相减得eq \f(an,2n)=eq \f(2n+3,2n)-eq \f(2n+1,2n-1)=eq \f(2n+3-4n-2,2n)=eq \f(-2n+1,2n),所以an=-2n+1,
当n=1时,a1=-1,适合上式,
所以数列{an}的通项公式为an=-2n+1.
(2)令bn=eq \f(1,an·an+1),由an=-2n+1,
可得bn=eq \f(1,an·an+1)=eq \f(1,(-2n+1)(-2n-1))=eq \f(1,(2n-1)(2n+1))=eq \f(1,2)(eq \f(1,2n-1)-eq \f(1,2n+1)),
所以Sn=
eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,3)+\f(1,3)-\f(1,5)+\f(1,5)-\f(1,7)+…+\f(1,2n-1)-\f(1,2n+1)))=
eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,2n+1)))=eq \f(1,2)-eq \f(1,4n+2),
因为n∈N*,可得eq \f(1,4n+2)>0,所以Sn
当n≥2时,(an-1+1)2=4Sn-1,两式子作差可得
a eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(n)) -a eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(n-1)) +2an-2an-1=4an⇒aeq \\al(\s\up11(2),\s\d4(n))-a eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(n-1)) -2(an+an-1)=0⇒(an+an-1)(an-an-1-2)=0,
又an+an-1≠0,所以an-an-1-2=0⇒an-an-1=2,
可得数列{an}为公差为2的等差数列,
当n=1时,a1=2eq \r(S1)-1⇒a1-2eq \r(a1)+1=0⇒(eq \r(a1)-1)2=0⇒a1=1,
所以数列{an}的通项公式为an=a1+(n-1)d=2n-1.
(2)bn=ancseq \f(2nπ,3)=(2n-1)cseq \f(2nπ,3),T3n+1=b1+b2+b3+…+b3n-2+b3n-1+b3n+b3n+1,
T3n+1=1×(-eq \f(1,2))+3×(-eq \f(1,2))+5×1+…+(6n-5)×(-eq \f(1,2))+(6n-3)×(-eq \f(1,2))+(6n-1)×1+(6n+1)×(-eq \f(1,2))
=eq \f(n(1+6n-5),2)×(-eq \f(1,2))+eq \f(n(3+6n-3),2)×(-eq \f(1,2))+eq \f(n(5+6n-1),2)×1+(6n+1)×(-eq \f(1,2))
=-eq \f(3n2,2)+n-eq \f(3n2,2)+3n2+2n-3n-eq \f(1,2)=-eq \f(1,2),
所以数列{bn}的前3n+1项和T3n+1=-eq \f(1,2).
4.解析:(1)因为a2,a3+1,a4分别是等差数列{bn}的第1,3,5项,所以2(a3+1)=a2+a4,
又a2+a3+a4=14,所以得a3=4,所以a1q2=4且a2+a4=a1q+a1q3=10,
由q>1可解得q=2,a1=1,所以an=2n-1;
又b1=a2=2,b3=a3+1=5,故等差数列bn的公差d=eq \f(b3-b1,2)=eq \f(3,2),
所以bn=2+(n-1)·eq \f(3,2)=eq \f(3,2)n+eq \f(1,2).
(2)由(1)知cn=eq \f(2n,(2n-1)(2n+1-1))+eq \f(3n+1,2n),
令dn=eq \f(2n,(2n-1)(2n+1-1)),en=eq \f(3n+1,2n),设数列{dn}的前n项和为An,数列{en}的前n项和为Bn,则Sn=An+Bn.
因为dn=eq \f(2n,(2n-1)(2n+1-1))=eq \f(1,2n-1)-eq \f(1,2n+1-1),
所以An=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2-1)-\f(1,22-1)))+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,22-1)-\f(1,23-1)))+…+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2n-1)-\f(1,2n+1-1)))=1-eq \f(1,2n+1-1),
因为Bn=eq \f(4,21)+eq \f(7,22)+eq \f(10,23)+…+eq \f(3n-2,2n-1)+eq \f(3n+1,2n),
所以eq \f(1,2)Bn=eq \f(4,22)+eq \f(7,23)+eq \f(10,24)+…+eq \f(3n-2,2n)+eq \f(3n+1,2n+1),
两式相减,得eq \f(1,2)Bn=2+eq \f(3,22)+eq \f(3,23)+…+eq \f(3,2n-1)+eq \f(3,2n)-eq \f(3n+1,2n+1)=2+3×eq \f(\f(1,22)\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(1-(\f(1,2))n-1)),1-\f(1,2))-eq \f(3n+1,2n+1)=eq \f(7,2)-eq \f(3n+7,2n+1),
所以Bn=7-eq \f(3n+7,2n),
所以Sn=1-eq \f(1,2n+1-1)+7-eq \f(3n+7,2n)=8-eq \f(1,2n+1-1)-eq \f(3n+7,2n).
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