高考数学(文数)一轮复习考点测试31《数列求和》(教师版)
展开一、基础小题
1.若数列{an}的通项公式为an=2n+2n-1,则数列{an}的前n项和为( )
A.2n+n2-1 B.2n+1+n2-1 C.2n+1+n2-2 D.2n+n-2
答案 C
解析 Sn=eq \f(21-2n,1-2)+eq \f(n1+2n-1,2)=2n+1-2+n2.故选C.
2.数列{an}的前n项和为Sn,若an=eq \f(1,nn+1),则S5等于( )
A.1 B.eq \f(5,6) C.eq \f(1,6) D.eq \f(1,30)
答案 B
解析 ∵an=eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1),∴S5=1-eq \f(1,2)+eq \f(1,2)-eq \f(1,3)+…+eq \f(1,5)-eq \f(1,6)=eq \f(5,6).故选B.
3.等差数列{an}的前n项和为Sn,若S4=10a1,则eq \f(a1,d)=( )
A.eq \f(1,2) B.1 C.eq \f(3,2) D.2
答案 B
解析 由S4=10a1得eq \f(4a1+a4,2)=10a1,即d=a1.所以eq \f(a1,d)=1.故选B.
4.已知数列{an}满足a1+a2+a3+…+an=2a2,则( )
A.a1<0 B.a1>0 C.a1≠a2 D.a2=0
答案 D
解析 ∵a1+a2+a3+…+an=2a2,当n=1时,a1=2a2,
当n=2时,a1+a2=2a2,∴a2=0.故选D.
5.设数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=eq \f(a14n-1,3),若a3=8,则a1=( )
A.eq \f(1,4) B.eq \f(1,2) C.64 D.128
答案 B
解析 ∵S3-S2=a3,∴eq \f(a143-1,3)-eq \f(a142-1,3)=8,∴a1=eq \f(1,2),故选B.
6.已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,当n≥2时,an+2Sn-1=n,则S11=( )
A.5 B.6 C.7 D.8
答案 B
解析 由当n≥2时,an+2Sn-1=n得an+1+2Sn=n+1,上面两式相减得an+1-an+2an=1,即an+1+an=1,所以S11=a1+(a2+a3)+(a4+a5)+…+(a10+a11)=5×1+1=6.故选B.
7.设Sn=1-2+3-4+…+(-1)n-1n,则S4m+S2m+1+S2m+3(m∈N*)的值为( )
A.0 B.3 C.4 D.随m的变化而变化
答案 B
解析 容易求得S2k=-k,S2k+1=k+1,所以S4m+S2m+1+S2m+3=-2m+m+1+m+2=3.故选B.
8.在等比数列{an}中,前7项的和S7=16,且aeq \\al(2,1)+aeq \\al(2,2)+…+aeq \\al(2,7)=128,则a1-a2+a3-a4+a5-a6+a7=( )
A.8 B.eq \f(13,2) C.6 D.eq \f(7,2)
答案 A
解析 设数列{an}的公比为q,则a1-a2+a3-a4+a5-a6+a7=eq \f(a1[1--q7],1--q)=eq \f(a11+q7,1+q),
a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7=eq \f(a11-q7,1-q)=16,aeq \\al(2,1)+aeq \\al(2,2)+…+aeq \\al(2,7)=eq \f(a\\al(2,1)1-q14,1-q2)=128.
∵eq \f(a11+q7,1+q)·eq \f(a11-q7,1-q)=eq \f(a\\al(2,1)1-q14,1-q2),∴a1-a2+a3-a4+a5-a6+a7=eq \f(128,16)=8.故选A.
二、高考小题
9.几位大学生响应国家的创业号召,开发了一款应用软件,为激发大家学习数学的兴趣,他们推出了“解数学题获取软件激活码”的活动.这款软件的激活码为下面数学问题的答案:已知数列1,1,2,1,2,4,1,2,4,8,1,2,4,8,16,…,其中第一项是20,接下来的两项是20,21,再接下来的三项是20,21,22,依此类推,求满足如下条件的最小整数N:N>100且该数列的前N项和为2的整数幂.那么该款软件的激活码是( )
A.440 B.330 C.220 D.110
答案 A
解析 设首项为第1组,接下来的两项为第2组,再接下来的三项为第3组,依此类推,则第n组的项数为n,前n组的项数和为eq \f(nn+1,2).由题意知,N>100,令eq \f(nn+1,2)>100,解得n≥14且n∈N*,即N出现在第13组之后.
第n组的各项和为eq \f(1-2n,1-2)=2n-1,前n组所有项的和为eq \f(21-2n,1-2)-n=2n+1-2-n.设N是第n+1组的第k项,若要使前N项和为2的整数幂,则N-eq \f(nn+1,2)项的和即第n+1组的前k项的和2k-1应与-2-n互为相反数,即2k-1=2+n(k∈N*,n≥14),k=lg2(n+3),∴n最小为29,此时k=5.则N=eq \f(29×1+29,2)+5=440.故选A.
10.已知{an}为等差数列,Sn为其前n项和.若a1=6,a3+a5=0,则S6=________.
答案 6
解析 设等差数列{an}的公差为d,∵a1=6,a3+a5=0,∴6+2d+6+4d=0,
∴d=-2,∴S6=6×6+eq \f(6×5,2)×(-2)=6.
11.等差数列{an}的前n项和为Sn,a3=3,S4=10,则eq \(∑,\s\up6(n),\s\d4(k=1))eq \f(1,Sk)=________.
答案 eq \f(2n,n+1)
解析 设公差为d,则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1+2d=3,,4a1+6d=10,))∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1=1,,d=1,))∴an=n.
∴前n项和Sn=1+2+…+n=eq \f(nn+1,2),∴eq \f(1,Sn)=eq \f(2,nn+1)=2eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1),
∴eq \(∑,\s\up6(n),\s\d4(k=1))eq \f(1,Sk)=21-eq \f(1,2)+eq \f(1,2)-eq \f(1,3)+…+eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1)=21-eq \f(1,n+1)=2·eq \f(n,n+1)=eq \f(2n,n+1).
12.设Sn是数列{an}的前n项和,且a1=-1,an+1=SnSn+1,则Sn=________.
答案 -eq \f(1,n)
解析 ∵an+1=Sn+1-Sn,∴Sn+1-Sn=SnSn+1,又由a1=-1,知Sn≠0,∴eq \f(1,Sn)-eq \f(1,Sn+1)=1,
∴eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,Sn)))是等差数列,且公差为-1,而eq \f(1,S1)=eq \f(1,a1)=-1,
∴eq \f(1,Sn)=-1+(n-1)×(-1)=-n,∴Sn=-eq \f(1,n).
13.已知集合A={x|x=2n-1,n∈N*},B={x|x=2n,n∈N*}.将A∪B的所有元素从小到大依次排列构成一个数列{an}.记Sn为数列{an}的前n项和,则使得Sn>12an+1成立的n的最小值为________.
答案 27
解析 设An=2n-1,Bn=2n,n∈N*,当Ak
三、模拟小题
14.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
答案 D
解析 n=2k(k∈N*)时,a2k+1-a2k=2,
n=2k-1(k∈N*)时,a2k+a2k-1=2,
n=2k+1(k∈N*)时,a2k+2+a2k+1=2,∴a2k+1+a2k-1=4,a2k+2+a2k=0,∴{an}的前100项和=(a1+a3)+…+(a97+a99)+(a2+a4)+…+(a98+a100)=25×4+25×0=100.故选D.
15.已知数列{an}的通项公式为an=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(1,2)\f(n-1,2),n为奇数,,\f(1,2)\f(n,2),n为偶数,))则数列{3an+n-7}的前2n项和的最小值为( )
A.-eq \f(51,4) B.-eq \f(185,4) C.-eq \f(25,2) D.-eq \f(105,8)
答案 D
解析 设bn=3an+n-7,{3an+n-7}的前2n项和为S2n,
则S2n=b1+b2+b3+…+b2n=3eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1-\f(1,2)n,1-\f(1,2))+\f(\f(1,2)1-\f(1,2)n,1-\f(1,2))))+(1+2+3+…+2n)-14n
=91-eq \f(1,2)n+2n2-13n,又2n2-13n=2n-eq \f(13,4)2-eq \f(169,8),
当n≥4时,f(n)=2n-eq \f(13,4)2-eq \f(169,8)是关于n的增函数,
又g(n)=91-eq \f(1,2)n也是关于n的增函数,∴S8
16.已知数列{an}的前n项和为Sn=2n+1,bn=lg2(aeq \\al(2,n)·2an),数列{bn}的前n项和为Tn,则满足Tn>1024的最小n的值为________.
答案 9
解析 当n=1时,a1=4,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n+1-2n=2n,
所以an=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(4,n=1,,2n,n≥2.))所以bn=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(8,n=1,,2n+2n,n≥2,))所以Tn=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(8,n=1,,2n+1+nn+1+2,n≥2.))
当n=9时,T9=210+9×10+2=1116>1024;当n=8时,T8=29+8×9+2=586<1024,所以满足Tn>1024的最小n的值为9.
17.函数f(x)=eq \f(ex-1,ex+1),g(x)=f(x-1)+1,an=geq \f(1,n)+geq \f(2,n)+geq \f(3,n)+…+geq \f(2n-1,n),n∈N*,则数列{an}的通项公式为________.
答案 an=2n-1
解析 由题意知f(x)的定义域为R,
又f(-x)=eq \f(e-x-1,e-x+1)=eq \f(1-ex,1+ex)=-f(x),
∴函数f(x)=eq \f(ex-1,ex+1)为奇函数,g(x)+g(2-x)=f(x-1)+1+f(2-x-1)+1
=f(x-1)+f(1-x)+2,由f(x)=eq \f(ex-1,ex+1)为奇函数,知f(x-1)+f(1-x)=0,
∴g(x)+g(2-x)=2.∵an=geq \f(1,n)+geq \f(2,n)+geq \f(3,n)+…+geq \f(2n-1,n),n∈N*,①
∴an=geq \f(2n-1,n)+geq \f(2n-2,n)+geq \f(2n-3,n)+…+geq \f(1,n),n∈N*,②
由①+②得2an=geq \f(1,n)+geq \f(2n-1,n)+geq \f(2,n)+geq \f(2n-2,n)+…+geq \f(2n-1,n)+geq \f(1,n)=(2n-1)×2,
则数列{an}的通项公式为an=2n-1.
18.已知正项数列{an}满足aeq \\al(2,n+1)-6aeq \\al(2,n)=an+1an.若a1=2,则数列{an}的前n项和Sn为________.
答案 3n-1
解析 ∵aeq \\al(2,n+1)-6aeq \\al(2,n)=an+1an,∴(an+1-3an)(an+1+2an)=0,∵an>0,∴an+1=3an,
∴{an}是公比为3的等比数列,∴Sn=eq \f(2×1-3n,1-3)=3n-1.
19.已知数列{an}的前n项和Sn=-eq \f(1,2)n,如果存在正整数n,使得(m-an)(m-an+1)<0成立,那么实数m的取值范围是________.
答案 -eq \f(1,2),eq \f(3,4)
解析 易得a1=-eq \f(1,2),n≥2时,有an=Sn-Sn-1=-eq \f(1,2)n--eq \f(1,2)n-1=3×-eq \f(1,2)n.
则有a1
答案 (n-1)2n+1+2
解析 解法一:显然f(x)为R上的偶函数,若其仅有一个零点,则f(0)=0,即an+1=2an+1,则an+1+1=2(an+1),从而{an+1}是公比为2的等比数列,an+1=(1+1)·2n-1,an=2n-1(n∈N*).从而n(an+1)=n·2n,设Tn=1·21+2·22+…+n·2n,2Tn=1·22+2·23+…+n·2n+1,作差得-Tn=2+22+…+2n-n·2n+1,-Tn=2(2n-1)-n·2n+1,所以Tn=2+(n-1)2n+1.
解法二:显然f(x)为R上的偶函数,若其仅有一个零点,则f(0)=0,即an+1=2an+1,则an+1+1=2(an+1),从而{an+1}是以2为公比的等比数列,an+1=(1+1)2n-1,an=2n-1(n∈N*).从而n(an+1)=n·2n=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2,n=1,,n-12n+1-n-22n,n≥2,))设Tn=2+23+2·24-23+3·25-2·24+…+(n-1)·2n+1-(n-2)·2n,则Tn=2+(n-1)2n+1.
一、高考大题
1.已知等比数列{an}的公比q>1,且a3+a4+a5=28,a4+2是a3,a5的等差中项.数列{bn}满足b1=1,数列{(bn+1-bn)an}的前n项和为2n2+n.
(1)求q的值;
(2)求数列{bn}的通项公式.
解 (1)由a4+2是a3,a5的等差中项得a3+a5=2a4+4,
所以a3+a4+a5=3a4+4=28,解得a4=8.
由a3+a5=20得8q+eq \f(1,q)=20,
解得q=2或q=eq \f(1,2),因为q>1,所以q=2.
(2)设cn=(bn+1-bn)an,数列{cn}的前n项和为Sn.
由cn=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(S1,n=1,,Sn-Sn-1,n≥2,))解得cn=4n-1.
由(1)可知an=2n-1,
所以bn+1-bn=(4n-1)·eq \f(1,2)n-1,
故bn-bn-1=(4n-5)·eq \f(1,2)n-2,n≥2,
bn-b1=(bn-bn-1)+(bn-1-bn-2)+…+(b3-b2)
+(b2-b1)=(4n-5)·eq \f(1,2)n-2+(4n-9)·eq \f(1,2)n-3+…+7·eq \f(1,2)+3.
设Tn=3+7·eq \f(1,2)+11·eq \f(1,2)2+…+(4n-5)·eq \f(1,2)n-2,n≥2,
eq \f(1,2)Tn=3·eq \f(1,2)+7·eq \f(1,2)2+…+(4n-9)·eq \f(1,2)n-2+(4n-5)·eq \f(1,2)n-1,
所以eq \f(1,2)Tn=3+4·eq \f(1,2)+4·eq \f(1,2)2+…+4·eq \f(1,2)n-2-(4n-5)·eq \f(1,2)n-1,
因此Tn=14-(4n+3)·eq \f(1,2)n-2,n≥2,
又b1=1,所以bn=15-(4n+3)·eq \f(1,2)n-2,n≥2.
经检验,当n=1时,bn也成立.
故bn=15-(4n+3)·eq \f(1,2)n-2.
2.设{an}是等差数列,其前n项和为Sn(n∈N*);{bn}是等比数列,公比大于0,其前n项和为Tn(n∈N*).已知b1=1,b3=b2+2,b4=a3+a5,b5=a4+2a6.
(1)求Sn和Tn;
(2)若Sn+(T1+T2+…+Tn)=an+4bn,求正整数n的值.
解 (1)设等比数列{bn}的公比为q.
由b1=1,b3=b2+2,可得q2-q-2=0.
因为q>0,可得q=2,故bn=2n-1.
所以Tn=eq \f(1-2n,1-2)=2n-1.
设等差数列{an}的公差为d.
由b4=a3+a5,可得a1+3d=4.
由b5=a4+2a6,可得3a1+13d=16,
从而a1=1,d=1,故an=n.
所以Sn=eq \f(nn+1,2).
(2)由(1),有T1+T2+…+Tn=(21+22+…+2n)-n=eq \f(2×1-2n,1-2)-n=2n+1-n-2.
由Sn+(T1+T2+…+Tn)=an+4bn可得eq \f(nn+1,2)+2n+1-n-2=n+2n+1,
整理得n2-3n-4=0,解得n=-1(舍去)或n=4.
所以n的值为4.
3.已知{an}为等差数列,前n项和为Sn(n∈N*),{bn}是首项为2的等比数列,且公比大于0,b2+b3=12,b3=a4-2a1,S11=11b4.
(1)求{an}和{bn}的通项公式;
(2)求数列{a2nb2n-1}的前n项和(n∈N*).
解 (1)设等差数列{an}的公差为d,
等比数列{bn}的公比为q.
由已知b2+b3=12,得b1(q+q2)=12,
而b1=2,所以q2+q-6=0,解得q=2或q=-3,
又因为q>0,所以q=2.所以bn=2n.
由b3=a4-2a1,可得3d-a1=8.①
由S11=11b4,可得a1+5d=16,②
联立①②,解得a1=1,d=3,由此可得an=3n-2.
所以,数列{an}的通项公式为an=3n-2,数列{bn}的通项公式为bn=2n.
(2)设数列{a2nb2n-1}的前n项和为Tn,由a2n=6n-2,b2n-1=2×4n-1,有a2nb2n-1=(3n-1)·4n,
故Tn=2×4+5×42+8×43+…+(3n-1)·4n,
4Tn=2×42+5×43+8×44+…+(3n-4)·4n+(3n-1)·4n+1,
上述两式相减,得
-3Tn=2×4+3×42+3×43+…+3×4n-(3n-1)·4n+1
=eq \f(12×1-4n,1-4)-4-(3n-1)·4n+1=-(3n-2)·4n+1-8.
得Tn=eq \f(3n-2,3)·4n+1+eq \f(8,3).
所以数列{a2nb2n-1}的前n项和为eq \f(3n-2,3)·4n+1+eq \f(8,3).
二、模拟大题
4.已知数列{an}的前n项和为Sn=eq \f(nn+1,2),数列{bn}满足bn=an+an+1(n∈N*).
(1)求数列{bn}的通项公式;
(2)若cn=2an·(bn-1)(n∈N*),求数列{cn}的前n项和Tn.
解 (1)当n=1时,a1=S1=1;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=eq \f(nn+1,2)-eq \f(n-1n,2)=n,
又a1=1符合上式,∴an=n(n∈N*),
∴bn=an+an+1=2n+1.
(2)由(1)得cn=2an(bn-1)=n·2n+1,
∴Tn=1×22+2×23+3×24+…+(n-1)×2n+n×2n+1, ①
2Tn=1×23+2×24+3×25+…+(n-1)×2n+1+n×2n+2, ②
①-②得,-Tn=22+23+24+…+2n+1-n·2n+2=eq \f(41-2n,1-2)-n·2n+2=(1-n)·2n+2-4,
∴Tn=(n-1)·2n+2+4.
5.已知数列{an}是递增的等比数列,且a1+a4=9,a2a3=8.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设Sn为数列{an}的前n项和,bn=eq \f(an+1,SnSn+1),求数列{bn}的前n项和Tn.
解 (1)由题设知a1a4=a2a3=8,
又a1+a4=9,可解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1=1,,a4=8))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1=8,,a4=1))(舍去).
设等比数列{an}的公比为q,由a4=a1q3得q=2,
故an=a1qn-1=2n-1,n∈N*.
(2)Sn=eq \f(a11-qn,1-q)=2n-1,
又bn=eq \f(an+1,SnSn+1)=eq \f(Sn+1-Sn,SnSn+1)=eq \f(1,Sn)-eq \f(1,Sn+1),
所以Tn=b1+b2+…+bn=eq \f(1,S1)-eq \f(1,S2)+eq \f(1,S2)-eq \f(1,S3)+…+eq \f(1,Sn)-eq \f(1,Sn+1)=eq \f(1,S1)-eq \f(1,Sn+1)=1-eq \f(1,2n+1-1),n∈N*.
6.已知数列{an}是等差数列,其前n项和为Sn,a2=37,S4=152.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求数列{|an-2n|}的前n项和Tn.
解 (1)设数列{an}的首项为a1,公差为d,则
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1+d=37,,4a1+6d=152,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1=35,,d=2,))
所以数列{an}的通项公式为an=2n+33(n∈N*).
(2)由(1)知,|an-2n|=|2n+33-2n|=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2n+33-2n1≤n≤5,,2n-2n+33n≥6.))
当1≤n≤5时,Tn=eq \f(35+2n+33n,2)-eq \f(21-2n,1-2)=n2+34n-2n+1+2;
当n≥6时,T5=133,|2n+33-2n|=2n-(2n+33),
Tn-T5=eq \f(641-2n-5,1-2)-eq \f(45+2n+33n-5,2)=2n+1-n2-34n+131,
∴Tn=2n+1-n2-34n+264.
综上所述,Tn=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(n2+34n-2n+1+21≤n≤5,n∈N*,,2n+1-n2-34n+264n≥6,n∈N*.))
l
Tl
n
an+1
12an+1
1
3
2
3
36
2
10
4
5
60
3
30
7
9
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