專題7.5   數(shù)列的綜合應(yīng)用新課程考試要求1.理解等差數(shù)列、等比數(shù)列的概念,掌握等差數(shù)列、等比數(shù)列的通項(xiàng)公式與前 n 項(xiàng)和公式及其應(yīng)用.2.了解等差數(shù)列與一次函數(shù)、等比數(shù)列與指數(shù)函數(shù)的關(guān)系.3.會(huì)用數(shù)列的等差關(guān)系或等比關(guān)系解決實(shí)際問題.核心素養(yǎng)本節(jié)涉及所有的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng):邏輯推理、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)建模.考向預(yù)測(cè)1.根據(jù)數(shù)列的遞推式或者通項(xiàng)公式確定基本量,選擇合適的方法求和,進(jìn)一步證明不等式2.數(shù)列與函數(shù)、不等式相結(jié)合.3.復(fù)習(xí)中注意:1)靈活選用數(shù)列求和公式的形式,關(guān)注應(yīng)用公式的條件;2)熟悉分組求和法、裂項(xiàng)相消法及錯(cuò)位相減法3)數(shù)列求和與不等式證明、不等式恒成立相結(jié)合求解參數(shù)的范圍問題.【知識(shí)清單】知識(shí)點(diǎn)一.等差數(shù)列和等比數(shù)列比較 等差數(shù)列等比數(shù)列定義=常數(shù)=常數(shù)通項(xiàng)公式判定方法(1)定義法;(2)中項(xiàng)公式法:?為等差數(shù)列;(3)通項(xiàng)公式法:(為常數(shù),)? 為等差數(shù)列;(4)n項(xiàng)和公式法:(為常數(shù), )? 為等差數(shù)列;(5) 為等比數(shù)列,且,那么數(shù)列 (,且)為等差數(shù)列(1)定義法(2)中項(xiàng)公式法: ()? 為等比數(shù)列(3)通項(xiàng)公式法: (均是不為0的常數(shù),)?為等比數(shù)列(4) 為等差數(shù)列?(總有意義)為等比數(shù)列性質(zhì)(1),,,且,則(2) (3) ,仍成等差數(shù)列(1),,,且,則(2) (3)等比數(shù)列依次每項(xiàng)和(),即 ,仍成等比數(shù)列n項(xiàng)和時(shí),;當(dāng)時(shí),.知識(shí)點(diǎn)二.?dāng)?shù)列求和1. 等差數(shù)列的前和的求和公式:.2.等比數(shù)列前項(xiàng)和公式一般地,設(shè)等比數(shù)列的前項(xiàng)和是,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),(錯(cuò)位相減法).3. 數(shù)列前項(xiàng)和重要公式1     23  4   等差數(shù)列中,;等比數(shù)列中,.考點(diǎn)分類剖析考點(diǎn)一  等差數(shù)列與等比數(shù)列的綜合問題【典例12021·全國高三月考(文))已知是等差數(shù)列,,且,是等比數(shù)列的前3項(xiàng).1)求數(shù)列,的通項(xiàng)公式;2)數(shù)列是由數(shù)列的項(xiàng)刪去數(shù)列的項(xiàng)后仍按照原來的順序構(gòu)成的新數(shù)列,求數(shù)列的前20項(xiàng)的和.【答案】(1,;(2.【解析】1)根據(jù)以及等差數(shù)列的通項(xiàng)公式計(jì)算即可得到結(jié)果,然后根據(jù)可得,最后簡(jiǎn)單計(jì)算可得.2)根據(jù)(1)的條件可知求解的是,計(jì)算即可.【詳解】1)數(shù)列是等差數(shù)列,設(shè)公差為,且,.,解得所以.又因?yàn)?/span>,,是等比數(shù)列的前3項(xiàng),則,由于,代入上式解得.于是,,因此等比數(shù)列的公比.故數(shù)列的通項(xiàng)公式為.2)設(shè)數(shù)列的前20項(xiàng)的和為.因?yàn)?/span>,,.【典例2】2021·全國高三其他模擬(文))已知數(shù)列是公差不為零的等差數(shù)列,其前項(xiàng)和為,滿足,且,,成等比數(shù)列.1)求數(shù)列的通項(xiàng)公式;2)若,求數(shù)列的前項(xiàng)和.【答案】(1;(2.【解析】1)利用等差數(shù)列的通項(xiàng)公式和求和公式,用首項(xiàng)和公差表示已知條件,化簡(jiǎn)后解方程組求得首項(xiàng)和公差,進(jìn)而得到通項(xiàng)公式;2)由(1)可得通項(xiàng)公式,采用分組求和的方法,對(duì)的兩個(gè)部分分別采用等比數(shù)列求和、等差數(shù)列的求和公式求和,進(jìn)而得到.【詳解】1)設(shè)等差數(shù)列公差為    ,,成等比數(shù)列得:,整理得:,,①②解得:2)由(1)得:,由于為常數(shù),數(shù)列為公比為的等比數(shù)列,.【總結(jié)提升】等差數(shù)列、等比數(shù)列綜合問題的解題策略(1)分析已知條件和求解目標(biāo),為最終解決問題設(shè)置中間問題,例如求和需要先求出通項(xiàng)、求通項(xiàng)需要先求出首項(xiàng)和公差(公比)等,確定解題的順序.(2)注意細(xì)節(jié):在等差數(shù)列與等比數(shù)列綜合問題中,如果等比數(shù)列的公比不能確定,則要看其是否有等于1的可能,在數(shù)列的通項(xiàng)問題中第一項(xiàng)和后面的項(xiàng)能否用同一個(gè)公式表示等,這些細(xì)節(jié)對(duì)解題的影響也是巨大的.【變式探究】1. (浙江省杭州市第二中學(xué)2020屆高三)已知等比數(shù)列的各項(xiàng)均為正數(shù),且,,成等差數(shù)列,則  A. B. C. D.【答案】A【解析】設(shè)公比為.,,成等差數(shù)列,可得,所以,則,解(舍去).所以.故選A.2. (2017·全國高考真題(文))已知等差數(shù)列的前項(xiàng)和為,等比數(shù)列的前項(xiàng)和為,且,.(1)若,求的通項(xiàng)公式;(2)若,求.【答案】(1);(2)5或.【解析】設(shè)等差數(shù)列公差為,等比數(shù)列公比為,即.(1)∵,結(jié)合,.(2)∵,解得或3,當(dāng)時(shí),,此時(shí)當(dāng)時(shí),,此時(shí).【易錯(cuò)提醒】1.利用裂項(xiàng)相消法解決數(shù)列求和問題,容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤有兩個(gè)方面:(1)裂項(xiàng)過程中易忽視常數(shù),如容易誤裂為,漏掉前面的系數(shù);(2)裂項(xiàng)之后相消的過程中容易出現(xiàn)丟項(xiàng)或添項(xiàng)的問題,導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤.2.應(yīng)用錯(cuò)位相減法求和時(shí)需注意:(1)給數(shù)列和Sn的等式兩邊所乘的常數(shù)應(yīng)不為零,否則需討論;(2)在轉(zhuǎn)化為等比數(shù)列的和后,求其和時(shí)需看準(zhǔn)項(xiàng)數(shù),不一定為n.考點(diǎn)  數(shù)列與函數(shù)的綜合【典例3(2020屆浙江省名校新高考研究聯(lián)盟(Z20聯(lián)盟)高三上學(xué)期第一次聯(lián)考)已知數(shù)列滿足:.則下列說法正確的是(  A. B.C. D.【答案】B【解析】考察函數(shù)可得單調(diào)遞增,可得單調(diào)遞減,可得,數(shù)列為單調(diào)遞增數(shù)列,如圖所示:,,圖象可得所以,故選B.【典例4】2020·浙江高三專題練習(xí))已知等比數(shù)列的公比為,且,數(shù)列滿足,1)求數(shù)列的通項(xiàng)公式.2)規(guī)定:表示不超過的最大整數(shù),如.若,,記的值,并指出相應(yīng)的取值范圍.【答案】(1,;(2)當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),【解析】1)由等比數(shù)列的通項(xiàng)公式得,即可得,然后利用累加法求即可;(2)由(1)得,可求出,,得到時(shí)的值,然后對(duì)進(jìn)行放縮,可得當(dāng)時(shí),,最后通過換元,利用對(duì)勾函數(shù)的單調(diào)性求解即可.【詳解】1)由題意得,則,當(dāng)時(shí),,,又由,符合上式,因此,2)由(1)知,當(dāng)時(shí),易知時(shí),,此時(shí);時(shí),,此時(shí)當(dāng)時(shí),,因?yàn)?/span>時(shí),,所以,因此,則,,利用對(duì)勾函數(shù)的單調(diào)性,得(其中),從而綜上,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),【總結(jié)提升數(shù)列與函數(shù)的綜合問題主要有以下兩類:知函數(shù)條件,解決數(shù)列問題,此類問題一般是利用函數(shù)的性質(zhì)、圖象研究數(shù)列問題;已知數(shù)列條件,解決函數(shù)問題,解決此類問題一般要充分利用數(shù)列的范圍、公式、求和方法對(duì)式子化簡(jiǎn)變形.【變式探究】1.2021·中央民族大學(xué)附屬中學(xué)高三三模)已知函數(shù),其中,定義數(shù)列如下:,1)當(dāng)時(shí),求的值;2)是否存在實(shí)數(shù)m,使構(gòu)成公差不為0的等差數(shù)列?若存在,請(qǐng)求出實(shí)數(shù)m的值;若不存在,請(qǐng)說明理由;3)求證:當(dāng)時(shí),總能找到,使得.【答案】(112,5;(2)存在,使得,,構(gòu)成公差不為0的等差數(shù)列;(3)見試題解析.【解析】1)利用函數(shù)的解析式,通過2,34,求出結(jié)果;2)解法一:假設(shè)存在實(shí)數(shù)m,使得,構(gòu)成公差不為0的等差數(shù)列.求出,,,利用,成等差數(shù)列,求出即可.方法二:通過,求出,使得,構(gòu)成公差不為0的等差數(shù)列.3)通過,利用,,,累加推出,通過成立,轉(zhuǎn)化,得到結(jié)論.【詳解】1)因?yàn)?/span>,故, 因?yàn)?/span>,所以, ,2)解法一:假設(shè)存在實(shí)數(shù),使得,構(gòu)成公差不為0的等差數(shù)列.則得到,,因?yàn)?/span>成等差數(shù)列,所以, 所以,,化簡(jiǎn)得解得(舍),經(jīng)檢驗(yàn),此時(shí)的公差不為0,所以存在,使得,構(gòu)成公差不為的等差數(shù)列. 方法二:因?yàn)?/span>,,成等差數(shù)列,所以,, 所以,即因?yàn)楣?/span>,故,所以解得經(jīng)檢驗(yàn),此時(shí),的公差不為0所以存在,使得,,構(gòu)成公差不為0的等差數(shù)列. 3)因?yàn)?/span>, , 所以令,,,將上述不等式全部相加得,即,因此要使成立,只需,所以,只要取正整數(shù),就有綜上,當(dāng)時(shí),總能找到,使得2.(四川高考真題)設(shè)等差數(shù)列的公差為,點(diǎn)在函數(shù)的圖象上().(1)若,點(diǎn)在函數(shù)的圖象上,求數(shù)列的前項(xiàng)和;(2)若,函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線在軸上的截距為,求數(shù)列的前項(xiàng)和.【答案】(1);(2).【解析】.(1),所以.(2)將求導(dǎo)得,所以處的切線為,令,所以.所以,其前項(xiàng)和兩邊乘以2得:②-①得:,所以.考點(diǎn)  數(shù)列與不等式的綜合【典例5】2021·寧波中學(xué)高三其他模擬)已知等差數(shù)列和等比數(shù)列,且滿足,.1)求數(shù)列,的通項(xiàng)公式;2)設(shè),,求證:.【答案】(1;(2)證明見解析.【解析】1)首先根據(jù)對(duì)所有n都成立,分別取得到關(guān)于的等量關(guān)系式,解方程求解,最后寫出數(shù)列的通項(xiàng)公式即可;2)化簡(jiǎn),根據(jù)裂項(xiàng)相消求得,最后證明即可.【詳解】1)假設(shè)等差數(shù)列的公差為和等比數(shù)列的公比為因?yàn)?/span>,,又,所以,,所以,所以,聯(lián)立解得:所以,經(jīng)檢驗(yàn),使得對(duì)任意的正整數(shù)都成立,所以,.2,,所以,即數(shù)列單調(diào)遞增,所以對(duì)于任意正整數(shù)恒成立,所以對(duì)于任意正整數(shù)恒成立,所以,所以,所以得證.【典例6】(2020屆浙江省臺(tái)州五校高三上學(xué)期聯(lián)考)已知函數(shù).)求方程的實(shí)數(shù)解;)如果數(shù)列滿足,),是否存在實(shí)數(shù),使得對(duì)所有的都成立?證明你的結(jié)論.)在()的條件下,設(shè)數(shù)列的前項(xiàng)的和為,證明:【答案】(;()存在使得;()見解析.【解析】(Ⅰ)(Ⅱ)存在使得證法1:因?yàn)?/span>,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減,所以.因?yàn)?/span>,所以由.下面用數(shù)學(xué)歸納法證明因?yàn)?/span>,所以當(dāng)時(shí)結(jié)論成立.假設(shè)當(dāng)時(shí)結(jié)論成立,即.由于上的減函數(shù),所以,從而因此綜上所述,對(duì)一切,都成立,即存在使得       證法2:,且是以為首項(xiàng),為公比的等比數(shù)列.所以.易知,所以當(dāng)為奇數(shù)時(shí),;當(dāng)為偶數(shù)時(shí),即存在,使得.(Ⅲ)證明:由(2),我們有,從而.設(shè),則由.由于因此n=1,2,3時(shí),成立,左邊不等式均成立.當(dāng)n>3時(shí),有因此從而.即解法2: 由(Ⅱ)可知,所以,所以所以所以當(dāng)為偶數(shù)時(shí),;所以當(dāng)為奇數(shù)時(shí),.(其他解法酌情給分)【總結(jié)提升】1.數(shù)列型不等式的證明常用到“放縮法”,一是在求和中將通項(xiàng)“放縮”為“可求和數(shù)列”;二是求和后再“放縮”.放縮法常見的放縮技巧有:(1).(2).(3)2()<<2().2.數(shù)列中不等式恒成立的問題數(shù)列中有關(guān)項(xiàng)或前n項(xiàng)和的恒成立問題,往往轉(zhuǎn)化為數(shù)列的最值問題;求項(xiàng)或前n項(xiàng)和的不等關(guān)系可以利用不等式的性質(zhì)或基本不等式求解.【變式探究】1.(2020·山東高三下學(xué)期開學(xué))已知數(shù)列滿足1)求數(shù)列的通項(xiàng)公式;2)設(shè)數(shù)列的前項(xiàng)和為,證明:【答案】12)證明見解析【解析】1)解:,①當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),,②由①-②,得,因?yàn)?/span>符合上式,所以2)證明:因?yàn)?/span>,所以22021·浙江杭州市·杭州高級(jí)中學(xué)高三其他模擬)已知數(shù)列滿足:,1)若,,成等比數(shù)列,求q的值;2)若,求證:【答案】(12)證明見解析;【解析】1)首先表示出,,根據(jù)等比中項(xiàng)的性質(zhì)得到方程,求出即可;2)依題意可得,再根據(jù),利用錯(cuò)位相減法求和即可得證;【詳解】解:(1因?yàn)?/span>成等比數(shù)列,所以,解得  2)由,得所以,所以當(dāng)時(shí),設(shè)所以考點(diǎn)四  數(shù)列與充要條件
【典例7(2020屆浙江省寧波市鄞州中學(xué)高三下期初)已知等比數(shù)列的前項(xiàng)和為,則“”是“”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【答案】C【解析】設(shè)等比數(shù)列公比為當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,,所以“”是“”的充要條件.故選:C.【典例8】(2020·浙江高三)等差數(shù)列{an}的公差為d,a1≠0,Sn為數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,則d0”Z的( ?。?/span>A.充分不必要條件 B.必要不充分條件C.充分必要條件 D.既不充分也不必要條件【答案】A【解析】等差數(shù)列{an}的公差為d,a1≠0,Sn為數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,d0,{an}為常數(shù)列,故an=,?Z當(dāng)Z時(shí),d不一定為0例如,數(shù)列1,3,5,7,9,11中,4,d2d0Z的充分不必要條件.故選:A規(guī)律方法充要關(guān)系的幾種判斷方法(1)定義法:若 ,則的充分而不必要條件;若  ,則的必要而不充分條件;若,則的充要條件; ,則的既不充分也不必要條件.(2)等價(jià)法:即利用;;的等價(jià)關(guān)系,對(duì)于條件或結(jié)論是否定形式的命題,一般運(yùn)用等價(jià)法.(3) 集合關(guān)系法:從集合的觀點(diǎn)理解,即若滿足命題p的集合為M,滿足命題q的集合為N,則MN的真子集等價(jià)于pq的充分不必要條件,NM的真子集等價(jià)于pq的必要不充分條件,MN等價(jià)于pq互為充要條件,M,N不存在相互包含關(guān)系等價(jià)于p既不是q的充分條件也不是q的必要條件【變式探究】1.(2020屆浙江寧波市高三上期末)已知等差數(shù)列的公差為,前項(xiàng)和為,則“”是“”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【答案】C【解析】,得,即所以“”是“”的充分條件,,,所以,,所以“”是“”的必要條件,綜上,“”是“”的充要條件.故選:C.2.(2019·浙江高三期中)設(shè),則“數(shù)列為等比數(shù)列”是“數(shù)列為等比數(shù)列”的  A.充分非必要條件 B.必要非充分條件C.充要條件 D.既不充分也不必要條件【答案】A【解析】若數(shù)列是等比數(shù)列,,數(shù)列是等比數(shù)列,數(shù)列是等比數(shù)列,,,不是等比數(shù)列,數(shù)列是等比數(shù)列是數(shù)列是等比數(shù)列的充分不必要條件,故選:A考點(diǎn)  數(shù)列與實(shí)際問題
【典例92021·黑龍江哈爾濱市·哈爾濱三中高三三模(文))復(fù)利是指一筆資金產(chǎn)生利息外,在下一個(gè)計(jì)息周期內(nèi),以前各計(jì)息周期內(nèi)產(chǎn)生的利息也計(jì)算利息的計(jì)息方法,單利是指一筆資金只有本金計(jì)取利息,而以前各計(jì)息周期內(nèi)產(chǎn)生的利息在下一個(gè)計(jì)息周期內(nèi)不計(jì)算利息的計(jì)息方法.小闖同學(xué)一月初在某網(wǎng)貸平臺(tái)貸款10000元,約定月利率為1.5%,按復(fù)利計(jì)算,從一月開始每月月底等額本息還款,共還款12次,直到十二月月底還清貸款,把還款總額記為x.如果前十一個(gè)月因故不還貸款,到十二月月底一次還清,則每月按照貸款金額的1.525%,并且按照單利計(jì)算利息,這樣的還款總額記為y.y-x的值為( )(參考數(shù)據(jù):1.01512≈1.2)A0 B1200 C1030 D900【答案】C【解析】設(shè)小闖同學(xué)每個(gè)月還款元,則可依次求每次還款元后,還欠本金及利息,由題意可得,求出,從而可求出的值,再利用單利求出,進(jìn)而可求出的值【詳解】解:由題意知,按復(fù)利計(jì)算,設(shè)小闖同學(xué)每個(gè)月還款元,則小闖同學(xué)第一次還款元后,還欠本金及利息為元,第二次還款元后,還欠本金及利息為,第三次還款元后,還欠本金及利息為,依次類推,直到第十二次還款后,全部還清,即,解得元,按照單利算利息,12月后,所結(jié)利息共元,元,所以故選:C【典例10(上海高考真題)根據(jù)預(yù)測(cè),某地第 個(gè)月共享單車的投放量和損失量分別為(單位:輛),其中,,第個(gè)月底的共享單車的保有量是前個(gè)月的累計(jì)投放量與累計(jì)損失量的差. (1)求該地區(qū)第4個(gè)月底的共享單車的保有量;(2)已知該地共享單車停放點(diǎn)第個(gè)月底的單車容納量(單位:輛). 設(shè)在某月底,共享單車保有量達(dá)到最大,問該保有量是否超出了此時(shí)停放點(diǎn)的單車容納量?【答案】(1)935;(2)見解析.【解析】(1)(2),即第42個(gè)月底,保有量達(dá)到最大 ,∴此時(shí)保有量超過了容納量. 【變式探究】1.2021·山東菏澤市·高三期末)某公司為一個(gè)高科技項(xiàng)目投入啟動(dòng)資金1000萬元,已知每年可獲利25%,但由于競(jìng)爭(zhēng)激烈,每年年底需從利潤中取出200萬元資金進(jìn)行科研、技術(shù)改造,方能保持原有利潤的增長(zhǎng)率,經(jīng)過兩年后該項(xiàng)目的資金為________萬元,該公司經(jīng)過______年該項(xiàng)目的資金可以達(dá)到或超過翻一番(即原來的2倍)的目標(biāo)(,).【答案】1112.5    9    【解析】設(shè)是經(jīng)過年后該項(xiàng)目的資金,則,從而可求出經(jīng)過兩年后該項(xiàng)目的資金,構(gòu)造等比數(shù)列,求出,根據(jù)翻一番(即原來的2倍)的目標(biāo)建立不等式,解指數(shù)不等式,即可求出所求.【詳解】解:設(shè)是經(jīng)過年后該項(xiàng)目的資金,則,所以,,所以經(jīng)過兩年后該項(xiàng)目的資金為1112.5萬元;因?yàn)?/span>,設(shè),則,,所以所以,,所以,即該公司經(jīng)過9年該項(xiàng)目的資金可以達(dá)到或超過翻一番(即原來的2倍)的目標(biāo).故答案為:1112.592. 2021·上海浦東新區(qū)·高三三模)流行性感冒是由流感病毒引起的急性呼吸道傳染病.某市去年11月份曾發(fā)生流感,據(jù)統(tǒng)計(jì),111日該市的新感染者有30人,以后每天的新感染者比前一天的新感染者增加50.由于該市醫(yī)療部門采取措施,使該種病毒的傳播得到控制,從11日起每天的新感染者比前一天的新感染者減少20.1)若,求111日至1110日新感染者總?cè)藬?shù);2)若到1130日止,該市在這30天內(nèi)的新感染者總?cè)藬?shù)為11940人,問11月幾日,該市新感染者人數(shù)最多?并求這一天的新感染者人數(shù).【答案】(1人;(21113日新感染者人數(shù)最多為630.【解析】1)根據(jù)題意數(shù)列是等差數(shù)列,,公差為,又,進(jìn)而根據(jù)等差數(shù)列前項(xiàng)和公式求解即可;211日新感染者人數(shù)最多,則當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,進(jìn)而根據(jù)等差數(shù)列公式求和解方程即可得答案.【詳解】解:(1)記11日新感染者人數(shù)為則數(shù)列是等差數(shù)列,,公差為,又,111日至1110日新感染者總?cè)藬?shù)為:人;2)記11日新感染者人數(shù)為,11日新感染者人數(shù)最多,當(dāng)時(shí),.當(dāng)時(shí),因?yàn)檫@30天內(nèi)的新感染者總?cè)藬?shù)為11940人,所以,,即解得(),此時(shí)所以1113日新感染者人數(shù)最多為630.

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