?第六章 數(shù)列
第一節(jié) 數(shù)列的概念及簡單表示
核心素養(yǎng)立意下的命題導(dǎo)向
1.與歸納推理相結(jié)合,考查數(shù)列的概念與通項,凸顯邏輯推理的核心素養(yǎng).
2.與函數(shù)相結(jié)合,考查數(shù)列的概念性質(zhì),凸顯數(shù)學(xué)抽象的核心素養(yǎng).
3.與遞推公式相結(jié)合,考查對求通項公式的方法的掌握,凸顯數(shù)學(xué)運算、數(shù)學(xué)建模的核心素養(yǎng).


[理清主干知識]
1.?dāng)?shù)列的有關(guān)概念
(1)數(shù)列的定義:按照一定順序排列的一列數(shù)叫做數(shù)列,數(shù)列中的每一個數(shù)叫做這個數(shù)列的項.
(2)數(shù)列與函數(shù)的關(guān)系:從函數(shù)觀點看,數(shù)列可以看成以正整數(shù)集N*(或它的有限子集)為定義域的函數(shù)an=f(n),當(dāng)自變量按照從小到大的順序依次取值時所對應(yīng)的一列函數(shù)值.
(3)數(shù)列的前n項和:數(shù)列{an}中,Sn=a1+a2+…+an叫做數(shù)列的前n項和.
2.a(chǎn)n與Sn的關(guān)系
若數(shù)列{an}的前n項和為Sn,則an=
3.?dāng)?shù)列的通項公式與遞推公式
(1)通項公式:如果數(shù)列{an}的第n項an與序號n之間的關(guān)系可以用一個式子an=f(n)來表示,那么這個公式叫做這個數(shù)列的通項公式.
(2)遞推公式:如果已知數(shù)列{an}的第1項(或前幾項),且從第二項(或某一項)開始的任一項an與它的前一項an-1(或前幾項)間的關(guān)系可以用一個公式來表示,那么這個公式就叫做這個數(shù)列的遞推公式.
4.?dāng)?shù)列的分類
分類原則
類型
滿足條件
按項數(shù)分類
有窮數(shù)列
項數(shù)有限
無窮數(shù)列
項數(shù)無限
按項與項間
遞增數(shù)列
an+1>an
其中
n∈N*
的大小關(guān)系
遞減數(shù)列
an+10.
∵a1=2,∴b1==,b2=2,b3=2=4,b4=2=8,
∴數(shù)列{bn}是遞減數(shù)列,故選D.
[答案] D
[方法技巧]
解決數(shù)列的單調(diào)性問題的3種方法
(1)用作差比較法,根據(jù)an+1-an的符號判斷數(shù)列{an}是遞增數(shù)列、遞減數(shù)列或是常數(shù)列.
(2)用作商比較法,根據(jù)(an>0或anan;
當(dāng)n=8時,an+1-an=0,即an+1=an;
當(dāng)n>8時,an+1-an1),則an+1>an,即數(shù)列{an}是遞增數(shù)列,所以數(shù)列{an}的最小項為a1=f(1);
②若有an+1-an=f(n+1)-f(n)0時,0”是“{Sn}是遞增數(shù)列”的(  )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
解析:選A 因為“an>0”?數(shù)列{Sn}是遞增數(shù)列,所以“an>0”是“數(shù)列{Sn}是遞增數(shù)列”的充分條件;反之,如數(shù)列{an}為-1,1,3,5,7,9,…,顯然{Sn}是遞增數(shù)列,但是an不一定大于零,還有可能小于零,“數(shù)列{Sn}是遞增數(shù)列”?/ “an>0”,“an>0”是“數(shù)列{Sn}是遞增數(shù)列”的不必要條件.因此“an>0”是“數(shù)列{Sn}是遞增數(shù)列”的充分不必要條件.故選A.
4.若數(shù)列{an}的前n項和Sn=3n2-2n+1,則數(shù)列{an}的通項公式an=________.
解析:當(dāng)n=1時,a1=S1=3×12-2×1+1=2;
當(dāng)n≥2時,an=Sn-Sn-1=3n2-2n+1-[3(n-1)2-2(n-1)+1]=6n-5,顯然當(dāng)n=1時, 不滿足上式.
故數(shù)列的通項公式為an=
答案:
5.設(shè)數(shù)列{an}中,a1=3,an+1=an+,則通項公式an=________.
解析:由題意知an+1-an==-,
∴a2-a1=1-,a3-a2=-,a4-a3=-,…,an-an-1=-(n≥2,n∈N*),逐項相加得an=a1+1-=4-.經(jīng)檢驗,a1=3也符合上式.故an=4-.
答案:4-
二、綜合練——練思維敏銳度
1.已知數(shù)列{an}的前n項和Sn=2-2n+1,則a3=(  )
A.-1 B.-2
C.-4 D.-8
解析:選D ∵數(shù)列{an}的前n項和Sn=2-2n+1,∴a3=S3-S2=(2-24)-(2-23)= -8.故選D.
2.(2021·沈陽模擬)已知數(shù)列{an}中a1=1,an=n(an+1-an)(n∈N*),則an=(  )
A.2n-1 B.n-1
C.n D.n2
解析:選C 由an=n(an+1-an),得(n+1)an=nan+1,即=,∴為常數(shù)列,即==1,故an=n.故選C.
3.設(shè)an=-3n2+15n-18,則數(shù)列{an}中的最大項的值是(  )
A. B.
C.4 D.0
解析:選D 因為an=-32+,由二次函數(shù)性質(zhì),得當(dāng)n=2或3時,an最大,最大值為0.
4.(多選)對于數(shù)列,令bn=an-,下列說法正確的是(  )
A.若數(shù)列是單調(diào)遞增數(shù)列,則數(shù)列也是單調(diào)遞增數(shù)列
B.若數(shù)列是單調(diào)遞減數(shù)列,則數(shù)列也是單調(diào)遞減數(shù)列
C.若an=3n-1,則數(shù)列有最小值
D.若an=1-n,則數(shù)列有最大值
解析:選CD 如果a1=-1,a2=1,則b1=b2=0,從而A不正確;如果a1=1,a2=-1,則b1=b2=0,從而B不正確;函數(shù)f(x)=x-在(0,+∞)上為增函數(shù),若an=3n-1,則為遞增數(shù)列,當(dāng)n=1時,an取最小值,a1=2>0,所以數(shù)列有最小值,從而C正確;若an=1-n,當(dāng)n=1時,an取最大值且an>0,所以數(shù)列有最大值,從而D正確.
5.設(shè)數(shù)列{an}滿足a1=1,a2=2,且2nan=(n-1)an-1+(n+1)an+1(n≥2且n∈N*),則a18=(  )
A. B.
C.3 D.
解析:選B 令bn=nan,
則由2nan=(n-1)an-1+(n+1)an+1(n≥2且n∈N*),
得2bn=bn-1+bn+1(n≥2且n∈N*),
∴數(shù)列{bn}是以1為首項,以2a2-a1=3為公差的等差數(shù)列,
則bn=1+3(n-1)=3n-2,即nan=3n-2,∴an=,∴a18==.故選B.
6.(多選)已知數(shù)列{an}滿足:a1=3,當(dāng)n≥2時,an=(+1)2-1,則關(guān)于數(shù)列{an}說法正確的是(  )
A.a(chǎn)2=8 B.?dāng)?shù)列{an}為遞增數(shù)列
C.?dāng)?shù)列{an}為周期數(shù)列 D.a(chǎn)n=n2+2n
解析:選ABD 由an=(+1)2-1得an+1=(+1)2,∴=+1,即數(shù)列{}是首項為=2,公差為1的等差數(shù)列,∴=2+(n-1)×1=n+1,∴an=n2+2n,得a2=8,由二次函數(shù)的性質(zhì)得數(shù)列{an}為遞增數(shù)列,故A、B、D正確.
7.設(shè)數(shù)列{an}中a1=a2=1,且滿足a2n+1=3a2n-1與a2n+2-a2n+1=a2n,則數(shù)列{an}的前12項的和為(  )
A.364 B.728
C.907 D.1 635
解析:選C 數(shù)列{an}中a1=a2=1,且滿足a2n+1=3a2n-1,則a3=3a1=3,a5=3a3=9,a7=3a5=27,a9=3a7=81,a11=3a9=243.
由于a2n+2-a2n+1=a2n,所以a2n+2=a2n+1+a2n,
故a4=a3+a2=4,a6=a5+a4=13,a8=a7+a6=40,a10=a9+a8=121,a12=a11+a10=364,
所以數(shù)列{an}的前12項的和為1+1+3+4+9+13+27+40+81+121+243+364=907.故選C.
8.已知Sn為數(shù)列{an}的前n項和,a1=1,2Sn=(n+1)an,若關(guān)于正整數(shù)n的不等式a-tan≤2t2的解集中的整數(shù)解有兩個,則正實數(shù)t的取值范圍為(  )
A. B.
C. D.
解析:選A ∵a1=1,2Sn=(n+1)an,∴當(dāng)n≥2時,2Sn-1=nan-1,
∴2an=2(Sn-Sn-1)=(n+1)an-nan-1,整理得=(n≥2),
∴==…===1,∴an=n(n∈N*).
不等式a-tan≤2t2可化為(n-2t)(n+t)≤0,t>0,
∴00,所以an-an-1-2=0,即an-an-1=2,
又a1=1,故數(shù)列{an}是首項為1,公差為2的等差數(shù)列,
所以an=1+2(n-1)=2n-1.
答案:an=2n-1
12.若數(shù)列{an}是正項數(shù)列,且+++…+=n2+n,則a1++…+=________.
解析:由題意得當(dāng)n≥2時,=n2+n-(n-1)2-(n-1)=2n,∴an=4n2.又當(dāng)n=1時,=2,∴a1=4,∴=4n,∴a1++…+=n(4+4n)=2n2+2n.
答案:2n2+2n
13.在數(shù)列{an}中,a1=1,a1+++…+=an(n∈N*),則數(shù)列{an}的通項公式an=________.
解析:由a1+++…+=an(n∈N*)知,當(dāng)n≥2時,a1+++…+= an-1,∴=an-an-1,即an=an-1,∴an=…=2a1=2,∴an=.
答案:
14.已知數(shù)列{an}的前n項和為Sn,數(shù)列{bn}的前n項和為Tn.滿足a1=2,3Sn=(n+m)an(m∈R),且anbn=n,若存在n∈N*,使得λ+Tn≥T2n成立,則實數(shù)λ的最小值為________.
解析:∵3Sn=(n+m)an,
∴3S1=3a1=(1+m)a1,解得m=2,
∴3Sn=(n+2)an,①
當(dāng)n≥2時,3Sn-1=(n+1)an-1,②
由①-②可得3an=(n+2)an-(n+1)an-1,
即(n-1)an=(n+1)an-1,∴=,
∴=,=,=,…,=,=,
累乘可得an=n(n+1)(n≥2),經(jīng)檢驗,a1=2符合上式,
∴an=n(n+1),n∈N*.∵anbn=n,
∴bn=,令Bn=T2n-Tn=++…+,則Bn+1-Bn=>0,∴數(shù)列{Bn}為遞增數(shù)列,∴Bn≥B1=.
∵存在n∈N*,使得λ+Tn≥T2n成立,∴λ≥B1=,
故實數(shù)λ的最小值為.
答案:
15.已知數(shù)列{an}的通項公式是an=n2+kn+4.
(1)若k=-5,則數(shù)列中有多少項是負(fù)數(shù)?n為何值時,an有最小值?并求出最小值;
(2)對于n∈N*,都有an+1>an,求實數(shù)k的取值范圍.
解:(1)由n2-5n+40.
又c1=-3,c2=5,c3=-3,c4=-,c5=,c6=,
即c1·c2

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