衍生數(shù)列是指由已知數(shù)列通過插項、去項得到新數(shù)列,或由已知的兩個數(shù)列的公共項得到新數(shù)列,解決此類問題要弄清楚衍生數(shù)列與已知數(shù)列的關系,確定衍生數(shù)列的特征,以此來解決問題.
類型一 數(shù)列中的去項問題
類型二 數(shù)列中的公共項問題
類型三 數(shù)列中的并項問題
類型四 數(shù)列中的插項問題
當n≥2時,an=Sn-Sn-1=n,當n=1時,a1=1滿足上式,∴an=n(n∈N*).∵數(shù)列{an},{bn}滿足a1b1+a2b2+…+anbn=2+(n-1)·2n+1,∴當n≥2時,a1b1+a2b2+…+an-1bn-1=2+(n-2)·2n,兩式相減,得anbn=n·2n(n≥2),當n=1時,a1b1=2+(1-1)×21+1=2=1×21,滿足上式,∴anbn=n·2n(n∈N*).∴bn=2n(n∈N*).
(2)若數(shù)列{an}中去掉和數(shù)列{bn}中相同的項后,余下的項按原來的順序組成數(shù)列{cn},且數(shù)列{cn}的前n項和為Tn,求T100.
設數(shù)列{an}的前p項中有數(shù)列{bn}的q項,p-q=100,則2q≤p,即2q≤100+q.易得滿足2q≤100+q的最大正整數(shù)q為6,∴數(shù)列{cn}的前100項,由數(shù)列{an}中的前106項去掉和數(shù)列{bn}中相同的6項得到,
解答去項問題的易錯之處是不能準確確定數(shù)列中去掉的項數(shù),或求和時不會采取原數(shù)列和減去去掉各項和的方法.
(2)將數(shù)列{an}中與數(shù)列{bn}中相同的項剔除后,按從小到大的順序構成數(shù)列{cn},記數(shù)列{cn}的前n項和為Tn,求T100.
根據(jù)(1)的結論,數(shù)列{bn}的前8項依次為:2,4,8,16,32,64,128,256對應數(shù)列{an}的第1,2,4,8,16,32,64,128項,故數(shù)列{cn}的前100項為數(shù)列{an}的前107項,剔除數(shù)列{bn}的前7項的數(shù)列. 所以T100=(a1+a2+…+a107)-(b1+b2+…+b7)
當n=1時,a1=S1=2,當n≥2時,an=Sn-Sn-1=3n-1,當n=1時,上式也成立,所以an=3n-1.依題意,b1+b3=2(b2+1),b1+b1·22=2(b1·2+1),解得b1=2,所以bn=2n.
(2)把數(shù)列{an}和{bn}的公共項由小到大排成的數(shù)列記為{cn},求數(shù)列{cn}的前n項和Tn.
數(shù)列{an}和{bn}的公共項從小到大依次為21,23,25,27,…,所以21,23,25,27,…構成首項為2,公比為4的等比數(shù)列,所以cn=2×4n-1,
兩個等差數(shù)列的公共項是等差數(shù)列,且公差是兩等差數(shù)列公差的最小公倍數(shù);兩個等比數(shù)列的公共項是等比數(shù)列,公比是兩個等比數(shù)列公比的最小公倍數(shù);等差數(shù)列與等比數(shù)列的公共項所構成的新數(shù)列,一般仍為等比數(shù)列.
(2024·福州模擬)已知等比數(shù)列{an}為遞增數(shù)列,其前n項和為Sn,滿足S2=6,S4=30.(1)求{an}的通項公式;
設等比數(shù)列{an}的公比為q,顯然q>0且q≠1,
(2)記bn=2n-1,將數(shù)列{an}與{bn}中的項按從小到大的順序依次排列,構成一個新數(shù)列{cn},求數(shù)列{cn}的前50項和T50.
數(shù)列{an}中的項從小到大依次為2,4,8,16,32,64,128,…,又b40=79,b50=99,所以依題意可知新數(shù)列{cn}的前50項中,數(shù)列{an}中的項只有前6項,數(shù)列{bn}中的項有44項,所以T50=(2+4+8+16+32+64)+(1+3+5+7+…+87)
解決數(shù)列的并項問題的難點,也是易錯之處,為確定兩個數(shù)列中各有多少項作為新數(shù)列的項,求解時可利用解不等式法或試探法.
已知等比數(shù)列{an}的前n項和為Sn,公比q>0,S2=2a2-2,S3=a4-2,數(shù)列{bn}滿足2bn=bn-1+bn+1,且a2=4b1,a3=b8.(1)求{an}和{bn}的通項公式;
由S2=2a2-2,S3=a4-2兩式作差可得a3=a4-2a2,即a2q=a2q2-2a2,∵a2≠0,則q2-q-2=0,∵q>0,解得q=2,∴2a2-2=4a1-2=a1+a2=3a1,解得a1=2,∴an=a1qn-1=2n.
∵2bn=bn-1+bn+1,故數(shù)列{bn}為等差數(shù)列,設該數(shù)列的公差為d,由于a2=4b1=4,可得b1=1,a3=b8=8,
(2)將{an}和{bn}中的所有項按從小到大的順序排列組成新數(shù)列{cn},求數(shù)列{cn}的前100項和T100.
當n≤6時,an=2n≤64,當n≥7時,an=2n≥128,∴數(shù)列{cn}的前100項中,{an}有6項,{bn}有94項,
(2024·石家莊質檢)已知等差數(shù)列{an}的前n項和為Sn(n∈N*),滿足3a2+2a3=S5+6.(1)若數(shù)列{Sn}為遞減數(shù)列,求a1的取值范圍;
(2)若a1=1,在數(shù)列{an}的第n項與第n+1項之間插入首項為1,公比為2的等比數(shù)列的前n項,形成新數(shù)列{bn},記數(shù)列{bn}的前n項和為Tn,求T95.
由(1)知,{an}的公差d=-2,又a1=1,所以an=1+(n-1)×(-2)=3-2n.根據(jù)題意,數(shù)列{bn}為1,20,-1,20,21,-3,20,21,22,-5,…,-2n+3,20,21,…,2n-1,-2n+1,….可將數(shù)列分組:第一組為1,20;第二組為-1,20,21;第三組為-3,20,21,22;……第k(k∈N*)組為-2k+3,20,21,22,…,2k-1;……
當k=12時,項數(shù)為90.故T95相當于是前12組的和再加上-23,1,2,22,23,即T95=[1+(-1)+(-3)+…+(-21)]+[20+(20+21)+(20+21+22)+…+(20+21+…+211)]+(-23+1+2+22+23).20+(20+21)+(20+21+22)+…+(20+21+…+211)可看成是數(shù)列{cn}(cn=2n-1)的前12項和,
解決插項問題,首先要清楚插入數(shù)列的項數(shù),新插入數(shù)列與原數(shù)列各項之間的關系,然后利用分組或并項法求和.
(2024·衡陽質檢)已知數(shù)列{an}的前n項和為Sn,a1=1,Sn+1=2Sn+n+1.(1)證明:數(shù)列{an+1}為等比數(shù)列;
當n=1時,S2=2S1+2,得a1+a2=2a1+2,解得a2=3.當n≥2時,Sn+1=2Sn+n+1,①Sn=2Sn -1+n,②①-②得an+1=2an+1(n≥2),∵a2=3=2a1+1,∴an+1=2an+1(n≥1),
(2)在ak和ak+1(k∈N*)之間插入k個數(shù)構成一個新數(shù)列{cn}:a1,b1,a2,b2,b3,a3,b4,b5,b6,a4,…,其中插入的所有數(shù)依次構成數(shù)列{bn},通項公式bn=(-1)n2n.求數(shù)列{cn}的前30項和T30.
由(1)知an+1=2n,an=2n-1.在數(shù)列{cn}中,項a7之前(含a7)共有1+2+3+4+5+6+7=28

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