
子數(shù)列問題包括數(shù)列中的奇偶項(xiàng)、公共數(shù)列以及分段數(shù)列,是近幾年高考的重點(diǎn)和熱點(diǎn),一般方法是構(gòu)造新數(shù)列,利用新數(shù)列的特征(等差、等比或其他特征)求解原數(shù)列.
(1)證明:數(shù)列{bn+2}為等比數(shù)列,并求出{bn}的通項(xiàng)公式;
由題意可知b1=a1=1,bn+1=a2n+1=2a2n=2(a2n-1+1)=2a2n-1+2=2bn+2,
故{bn+2}是以b1+2=3為首項(xiàng),以q=2為公比的等比數(shù)列,所以bn+2=3×2n-1,n∈N*,故bn=3×2n-1-2,n∈N*.
(2)求數(shù)列{an}的前2n項(xiàng)和.
由(1)知,bn=3×2n-1-2,n∈N*,即a2n-1=3×2n-1-2,n∈N*,
故a2n=a2n-1+1,n∈N*,故數(shù)列{an}的前2n項(xiàng)和 S2n=(a1+a3+a5+…+a2n-1)+(a2+a4+a6+…+a2n) =2(a1+a3+a5+…+a2n-1)+n =2[3(20+21+22+…+2n-1)-2n]+n
(1)數(shù)列中的奇、偶項(xiàng)問題的常見題型①數(shù)列中連續(xù)兩項(xiàng)和或積的問題(an+an+1=f(n)或an·an+1=f(n));②含有(-1)n的類型;③含有{a2n},{a2n-1}的類型;④已知條件明確的奇偶項(xiàng)問題.(2)對(duì)于通項(xiàng)公式分奇、偶不同的數(shù)列{an}求Sn時(shí),我們可以分別求出奇數(shù)項(xiàng)的和與偶數(shù)項(xiàng)的和,也可以把a(bǔ)2k-1+a2k看作一項(xiàng),求出S2k,再求S2k-1=S2k-a2k.
(2022·山東學(xué)期聯(lián)考)已知數(shù)列{an}滿足an-1-an=an-an+1(n≥2),且a1=1,a7=13;數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和為Sn,且Sn=(1)求數(shù)列{an}和{bn}的通項(xiàng)公式;
由已知可得,2an=an-1+an+1(n≥2),則數(shù)列{an}為等差數(shù)列,設(shè)其公差為d,由a7=a1+6d=13,解得d=2,∴an=2n-1,在數(shù)列{bn}中,當(dāng)n=1時(shí),b1=S1=1,
當(dāng)n=1時(shí),滿足上式,∴bn=3n-1.
則當(dāng)n為偶數(shù)時(shí),Tn=c1+c2+c3+…+cn=1+5+…+2n-3+3+…+3n-1
當(dāng)n=1時(shí),上式也成立.
(1)求{an}與{bn}的通項(xiàng)公式;
當(dāng)n=1時(shí),a1=S1=2,當(dāng)n≥2時(shí),an=Sn-Sn-1=3n-1,當(dāng)n=1時(shí),上式也成立,所以an=3n-1,由Tn= 當(dāng)n=1時(shí),b1=T1=2,
當(dāng)n=1時(shí),上式也成立,所以bn=2n.
(2)把數(shù)列{an}和{bn}的公共項(xiàng)由小到大排成的數(shù)列記為{cn},求c1+c2+…+c20的值.
數(shù)列{an}和{bn}的公共項(xiàng)依次為21,23,25,27,…,∴21,23,25,27,…構(gòu)成首項(xiàng)為2,公比為4的等比數(shù)列,∴cn=2×4n-1,
兩個(gè)等差數(shù)列的公共項(xiàng)是等差數(shù)列,且公差是兩等差數(shù)列公差的最小公倍數(shù),兩個(gè)等比數(shù)列的公共項(xiàng)是等比數(shù)列,公比是兩個(gè)等比數(shù)列公比的最小公倍數(shù).
(2020·新高考全國(guó)Ⅰ)將數(shù)列{2n-1}與{3n-2}的公共項(xiàng)從小到大排列得到數(shù)列{an},則{an}的前n項(xiàng)和為________.
方法一 (觀察歸納法)數(shù)列{2n-1}的各項(xiàng)為1,3,5,7,9,11,13,…;數(shù)列{3n-2}的各項(xiàng)為1,4,7,10,13,….觀察歸納可知,兩個(gè)數(shù)列的公共項(xiàng)為1,7,13,…,是首項(xiàng)為1,公差為6的等差數(shù)列,則an=1+6(n-1)=6n-5.
方法二 (引入?yún)⒆兞糠?令bn=2n-1,cm=3m-2,bn=cm,則2n-1=3m-2,即3m=2n+1,m必為奇數(shù).令m=2t-1,則n=3t-2(t=1,2,3,…).at=b3t-2=c2t-1=6t-5,即an=6n-5.以下同方法一.
已知公比大于1的等比數(shù)列{an}滿足a2+a4=20,a3=8.(1)求{an}的通項(xiàng)公式;
由于數(shù)列{an}是公比大于1的等比數(shù)列,設(shè)首項(xiàng)為a1,公比為q,
所以an=2n,所以數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為an=2n.
(2)記bm為{an}在區(qū)間(0,m](m∈N*)中的項(xiàng)的個(gè)數(shù),求數(shù)列{bm}的前100項(xiàng)和S100.
方法一 由題意知,2n≤m,即n≤lg2m,當(dāng)m=1時(shí),b1=0.當(dāng)m∈[2k,2k+1-1)時(shí),bm=k,k∈N*,則S100=b1+(b2+b3)+(b4+b5+…+b7)+…+(b32+b33+…+b63)+(b64+b65+…+b100)=0+1×2+2×4+3×8+4×16+5×32+6×37=480.方法二 由題意知bm=k,m∈[2k,2k+1),因此,當(dāng)m=1時(shí),b1=0;當(dāng)m∈[2,4)時(shí),bm=1;
當(dāng)m∈[4,8)時(shí),bm=2;當(dāng)m∈[8,16)時(shí),bm=3;當(dāng)m∈[16,32)時(shí),bm=4;當(dāng)m∈[32,64)時(shí),bm=5;當(dāng)m∈[64,128)時(shí),bm=6.所以S100=b1+b2+b3+b4+…+b100=0+(1+1)+(2+2+2+2)+…+(6+6+…+6)=0+1×2+2×4+3×8+4×16+5×32+6×37=480.所以數(shù)列{bn}的前100項(xiàng)和S100=480.
解決此類問題的關(guān)鍵是通過閱讀、理解題意求分段數(shù)列的通項(xiàng),要弄清楚為什么要分段,從什么地方開始分段.常見的題型有取整問題、求絕對(duì)值數(shù)列的和、添加部分?jǐn)?shù)列或刪除部分?jǐn)?shù)列等.
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;
所以T100=a1-a3+a5-a7+…+a97-a99
1.(2022·青島模擬)已知{an}為等比數(shù)列,a1,a2,a3分別是下表第一、二、三行中的數(shù),且a1,a2,a3中的任何兩個(gè)數(shù)都不在下表的同一列,{bn}為等差數(shù)列,其前n項(xiàng)和為Sn,且a1=b3-2b1,S7=7a3.
(1)求數(shù)列{an},{bn}的通項(xiàng)公式;
由題意知a1=2,a2=4,a3=8,所以等比數(shù)列{an}的公比q=2,an=a1qn-1=2n,設(shè)等差數(shù)列{bn}的公差為d,則2=b3-2b1=2d-b1,
所以b4=8=b1+3d,所以b1=2,d=2,bn=2n.
(2)若cn=[lg bn],其中[x]是高斯函數(shù)(表示不超過x的最大整數(shù)),如[lg 2]=0,[lg 98]=1,求數(shù)列{cn}的前100項(xiàng)的和T100.
由(1)知cn=[lg (2n)],則T100=c1+c2+…+c100=[lg 2]+[lg 4]+[lg 6]+[lg 8]+[lg 10]+…+[lg 98]+[lg 100]+…+[lg 200]=4×0+45×1+51×2=147.
2.(2022·濟(jì)寧模擬)已知等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且a5=9,S7=49.(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;
設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d,
所以an=1+2(n-1)=2n-1.
所以數(shù)列{bn}的前100項(xiàng)和為(b1+b2+…+b10)+(b11+b12+…+b20)+(b21+b22+…+b30)+…+(b91+b92+…+b100)=(a1+a2+…+a10)+2(a1+a2+…+a10)+22(a1+a2+…+a10)+…+29(a1+a2+…+a10)=(1+2+22+…+29)(a1+a2+…+a10)
3.已知等比數(shù)列{bn}和遞增的等差數(shù)列{an}滿足a1=12,b1=1,a2=5b2,a3=2b3.(1)求數(shù)列{an}和數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式;
設(shè)等比數(shù)列{bn}和遞增的等差數(shù)列{an}的公比和公差分別為q,d(d>0),故由a1=12,b1=1,a2=5b2,a3=2b3,
故an=12+3(n-1)=3n+9,bn=3n-1.
(2)數(shù)列{an}和數(shù)列{bn}中的所有項(xiàng)分別構(gòu)成集合A和B,將A∪B的所有元素按從小到大依次排列構(gòu)成一個(gè)新數(shù)列{cn},求數(shù)列{cn}的前63項(xiàng)和S63.
b1=1,b2=3,b3=9,b4=27,b5=81,b6=243,∴b4=a6,b5=a24,b6=a78,∴b4,b5是公共項(xiàng),∴S63=(b1+b2+b3+b4+b5)+(a1+…+a60)-(b4+b5)
4.(2022·山東聯(lián)考)已知數(shù)列{an}中,a1=1,a2=2,an+2=kan(k≠1),n∈N*,a2+a3,a3+a4,a4+a5成等差數(shù)列.(1)求k的值和{an}的通項(xiàng)公式;
因?yàn)閍2+a3,a3+a4,a4+a5成等差數(shù)列,所以2(a3+a4)=a2+a3+a4+a5,得a5-a3=a4-a2,得(k-1)a2=(k-1)a3,因?yàn)閗≠1,所以a2=a3=2,
當(dāng)n為偶數(shù)時(shí),設(shè)n=2k,k∈N*,可得Sn=S2k=b1+b3+…+b2k-1+b2+b4+…+b2k
當(dāng)n為奇數(shù)時(shí),設(shè)n=2k-1,k∈N*,可得Sn=S2k-1=b1+b3+…+b2k-1+b2+b4+…+b2k-2
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