
[考情考向分析] 高考對數(shù)列求和的考查主要以解答題的形式出現(xiàn),通過分組轉(zhuǎn)化、錯(cuò)位相減、裂項(xiàng)相消等方法求一般數(shù)列的和,體現(xiàn)了轉(zhuǎn)化與化歸的思想.
熱點(diǎn)一 分組轉(zhuǎn)化法求和
有些數(shù)列,既不是等差數(shù)列,也不是等比數(shù)列,若將數(shù)列通項(xiàng)拆開或變形,可轉(zhuǎn)化為幾個(gè)等差、等比數(shù)列或常見的數(shù)列,即先分別求和,然后再合并.
例1 (2018·西南名校聯(lián)盟月考)在各項(xiàng)均為正數(shù)的等比數(shù)列{an}中,a1a3=4,a3是a2-2與a4的等差中項(xiàng),若an+1=(n∈N*).
(1)求數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式;
(2)若數(shù)列滿足cn=an+1+,求數(shù)列的前n項(xiàng)和Sn.
解 (1)設(shè)等比數(shù)列{an}的公比為q,且q>0,
由an>0,a1a3=4,得a2=2,
又a3是a2-2與a4的等差中項(xiàng),
故2a3=a2-2+a4,∴2·2q=2-2+2q2,
∴q=2或q=0(舍).
∴an=a2qn-2=2n-1,
∴an+1=2n=,∴bn=n(n∈N*).
(2)由(1)得,cn=an+1+
=2n+=2n+,
∴數(shù)列的前n項(xiàng)和
Sn=2+22+…+2n+
=+
=2n+1-2+(n∈N*).
思維升華 在處理一般數(shù)列求和時(shí),一定要注意使用轉(zhuǎn)化思想.把一般的數(shù)列求和轉(zhuǎn)化為等差數(shù)列或等比數(shù)列進(jìn)行求和,在求和時(shí)要分清楚哪些項(xiàng)構(gòu)成等差數(shù)列,哪些項(xiàng)構(gòu)成等比數(shù)列,清晰正確地求解.在利用分組求和法求和時(shí),由于數(shù)列的各項(xiàng)是正負(fù)交替的,所以一般需要對項(xiàng)數(shù)n進(jìn)行討論,最后再驗(yàn)證是否可以合并為一個(gè)公式.
跟蹤演練1 (2018·焦作模擬)已知{an}為等差數(shù)列,且a2=3,{an}前4項(xiàng)的和為16,數(shù)列{bn}滿足b1=4,b4=88,且數(shù)列為等比數(shù)列(n∈N*).
(1)求數(shù)列{an}和的通項(xiàng)公式;
(2)求數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Sn.
解 (1)設(shè){an}的公差為d,
因?yàn)閍2=3,{an}前4項(xiàng)的和為16,
所以a1+d=3,4a1+d=16,
解得a1=1,d=2,
所以an=1+(n-1)×2=2n-1(n∈N*).
設(shè)的公比為q,則b4-a4=q3,
所以q3===27,得q=3,
所以bn-an=×3n-1=3n(n∈N*).
(2)由(1)得bn=3n+2n-1,
所以Sn=+
=+
=+n2=+n2-(n∈N*).
熱點(diǎn)二 錯(cuò)位相減法求和
錯(cuò)位相減法是在推導(dǎo)等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式時(shí)所用的方法,這種方法主要用于求數(shù)列{an·bn}的前n項(xiàng)和,其中{an},{bn}分別是等差數(shù)列和等比數(shù)列.
例2 (2018·百校聯(lián)盟聯(lián)考)已知數(shù)列{an}滿足a1=a3,an+1-=,設(shè)bn=2nan(n∈N*).
(1)求數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式;
(2)求數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn.
解 (1)由bn=2nan,得an=,代入an+1-=得
-=,即bn+1-bn=3,
所以數(shù)列{bn}是公差為3的等差數(shù)列,
又a1=a3,所以=,即=,所以b1=2,
所以bn=b1+3(n-1)=3n-1(n∈N*).
(2)由bn=3n-1,得an==,
所以Sn=+++…+,
Sn=+++…+,
兩式相減得Sn=1+3-
=-,
所以Sn=5-(n∈N*).
思維升華 (1)錯(cuò)位相減法適用于求數(shù)列{an·bn}的前n項(xiàng)和,其中{an}為等差數(shù)列,{bn}為等比數(shù)列.
(2)所謂“錯(cuò)位”,就是要找“同類項(xiàng)”相減.要注意的是相減后得到部分求等比數(shù)列的和,此時(shí)一定要查清其項(xiàng)數(shù).
(3)為保證結(jié)果正確,可對得到的和取n=1,2進(jìn)行驗(yàn)證.
跟蹤演練2 (2018·濱海新區(qū)七所重點(diǎn)學(xué)校聯(lián)考)已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和是Sn,且Sn+an=1(n∈N*).?dāng)?shù)列{bn}是公差d不等于0的等差數(shù)列,且滿足:b1=a1,b2,b5,b14成等比數(shù)列.
(1)求數(shù)列{an},{bn}的通項(xiàng)公式;
(2)設(shè)cn=an·bn,求數(shù)列{cn}的前n項(xiàng)和Tn.
解 (1)n=1時(shí),a1+a1=1,a1=,
n≥2時(shí),
Sn-Sn-1=,∴an=an-1(n≥2),
{an}是以為首項(xiàng),為公比的等比數(shù)列,
an=×n-1=2n.
b1=1,
由b=b2b14得,2=,
d2-2d=0,因?yàn)閐≠0,解得d=2,
bn=2n-1(n∈N*).
(2)cn=,
Tn=+++…+,①
Tn=+++…++,②
①-②得,Tn=+4-
=+4×-
=--,
所以Tn=2-(n∈N*).
熱點(diǎn)三 裂項(xiàng)相消法求和
裂項(xiàng)相消法是指把數(shù)列和式中的各項(xiàng)分別裂開后,某些項(xiàng)可以相互抵消從而求和的方法,主要適用于或(其中{an}為等差數(shù)列)等形式的數(shù)列求和.
例3 (2018·天津市十二校模擬)已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn滿足:Sn=a(n∈N*)(a為常數(shù),a≠0,a≠1).
(1)求{an}的通項(xiàng)公式;
(2)設(shè)bn=an+Sn,若數(shù)列{bn}為等比數(shù)列,求a的值;
(3)在滿足條件(2)的情形下,cn=.若數(shù)列的前n項(xiàng)和為Tn,且對任意n∈N*滿足Tn0,
∴an-an-1=2,
又當(dāng)n=2時(shí),2=a-2a1+1,
即a-2a2-3=0,解得a2=3或a2=-1(舍),
a2-a1=2,
符合an-an-1=2,
∴{an}是以1為首項(xiàng),以2為公差的等差數(shù)列,
∴an=1+(n-1)×2=2n-1(n∈N*).
(2)bn==,
∴Tn==,
又∵Tn>,即>,解得n>9,
又n∈N*,∴n的最小值為10.
真題體驗(yàn)
1.(2017·全國Ⅱ)等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,a3=3,S4=10,則=________.
答案 (n∈N*)
解析 設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d,
由得
∴Sn=n×1+×1=,
==2.
∴=+++…+
=2
=2=(n∈N*).
2.(2017·天津)已知{an}為等差數(shù)列,前n項(xiàng)和為Sn(n∈N*),{bn}是首項(xiàng)為2的等比數(shù)列,且公比大于0,b2+b3=12,b3=a4-2a1,S11=11b4.
(1)求{an}和{bn}的通項(xiàng)公式;
(2)求數(shù)列{a2nb2n-1}的前n項(xiàng)和(n∈N*).
解 (1)設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d,等比數(shù)列{bn}的公比為q.
由已知b2+b3=12,得b1(q+q2)=12,而b1=2,
所以q2+q-6=0.
又因?yàn)閝>0,解得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
聯(lián)立①②,解得a1=1,d=3,
由此可得an=3n-2(n∈N*).
所以數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為an=3n-2(n∈N*),數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式為bn=2n(n∈N*).
(2)設(shè)數(shù)列{a2nb2n-1}的前n項(xiàng)和為Tn,由a2n=6n-2,b2n-1=2×4n-1,得a2nb2n-1=(3n-1)×4n,
故Tn=2×4+5×42+8×43+…+(3n-1)×4n,③
4Tn=2×42+5×43+8×44+…+(3n-4)×4n+(3n-1)×4n+1,④
③-④,得-3Tn=2×4+3×42+3×43+…+3×4n-(3n-1)×4n+1
=-4-(3n-1)×4n+1
=-(3n-2)×4n+1-8,
得Tn=×4n+1+(n∈N*).
所以數(shù)列{a2nb2n-1}的前n項(xiàng)和為×4n+1+(n∈N*).
押題預(yù)測
1.已知數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為an=(n∈N*),其前n項(xiàng)和為Sn,若存在M∈Z,滿足對任意的n∈N*,都有Sn0,∴2bn+1=bn,
∴q=,b3=b1q2=,
∴b1=1,bn=n-1(n∈N*).
(2)由(1)得cn=(2n-1)n-1,
Tn=1+3×+5×2+…+(2n-1)n-1,
Tn=1×+3×2+…+(2n-3)n-1+(2n-1)×n,
兩式相減,得Tn=1+2×+2×2+…+2×n-1-(2n-1)×n
=1+2-(2n-1)×n
=3-n-1.
∴Tn=6-n-1(2n+3)(n∈N*).
A組 專題通關(guān)
1.已知數(shù)列{an},{bn}滿足a1=1,且an,an+1是方程x2-bnx+2n=0的兩根,則b10等于( )
A.24 B.32
C.48 D.64
答案 D
解析 由已知有anan+1=2n,
∴an+1an+2=2n+1,則=2,
∴數(shù)列{an}的奇數(shù)項(xiàng)、偶數(shù)項(xiàng)均為公比為2的等比數(shù)列,可以求出a2=2,
∴數(shù)列{an}的項(xiàng)分別為1,2,2,4,4,8,8,16,16,32,32,…,而bn=an+an+1,
∴b10=a10+a11=32+32=64.
2.(2018·河南省六市聯(lián)考)已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn=2n+1+m,且a1,a4,a5-2成等差數(shù)列,bn=,數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和為Tn,則滿足Tn>的最小正整數(shù)n的值為( )
A.11 B.10 C.9 D.8
答案 B
解析 根據(jù)Sn=2n+1+m可以求得an=
所以有a1=m+4,a4=16,a5=32,
根據(jù)a1,a4,a5-2成等差數(shù)列,
可得m+4+32-2=32,從而求得m=-2,
所以a1=2滿足an=2n,
從而求得an=2n(n∈N*),
所以bn==
=-,
所以Tn=1-+-+-+…+-=1-,
令1->,整理得2n+1>2 019,
解得n≥10.
3.(2018·山西榆社中學(xué)模擬)設(shè)Sn為數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,已知a1=,=+2n(n∈N*),則S100等于( )
A.2- B.2-
C.2- D.2-
答案 D
解析 由=+2n,得-=2n,
則-=2n-1,-=2n-2,…,-=21,
將各式相加得-=21+22+…+2n-1=2n-2,
又a1=,所以an=n·,
因此S100=1×+2×+…+100×,
則S100=1×+2×+…+99×+100×,
兩式相減得S100=+++…+-100×,
所以S100=2-99-100·100=2-.
4.在等比數(shù)列{an}中,a2·a3=2a1,且a4與2a7的等差中項(xiàng)為17,設(shè)bn=(-1)nan,n∈N*,則數(shù)列{bn}的前2 018項(xiàng)的和為________.
答案?。?br />
解析 設(shè)等比數(shù)列{an}的首項(xiàng)為a1,公比為q.
∵a2·a3=2a1,∴a1·q3=2,即a4=2.
∵a4與2a7的等差中項(xiàng)為17,
∴a4+2a7=34,即a7=16,
∴a1=,q=2,
∴an=·2n-1=2n-3(n∈N*).
∵bn=(-1)nan=(-1)n·2n-3,
∴數(shù)列{bn}的前2 018項(xiàng)的和為
S2 018=-(a1+a3+…+a2 017)+(a2+a4+…+a2 018)=-(2-2+20+22+…+22 014)+(2-1+21+23+…+22 015)
=-+=-.
5.(2018·保山模擬)若數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式an=nsin?(n∈N*),其前n項(xiàng)和為Sn,則S2 018=________.
答案
解析 a1+a2+a3+a4+a5+a6=-3,
a7+a8+a9+a10+a11+a12=-3,
……
a6m+1+a6m+2+a6m+3+a6m+4+a6m+5+a6m+6=-3,m∈N,
所以S2 018=.
6.(2018·山東K12聯(lián)盟考試)已知數(shù)列{an},a1=e(e是自然對數(shù)的底數(shù)),an+1=a(n∈N*).
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;
(2)設(shè)bn=(2n-1)ln an,求數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Tn.
解 (1)由a1=e,an+1=a知,an>0,
所以ln an+1=3ln an,
數(shù)列是以1為首項(xiàng),3為公比的等比數(shù)列,
所以ln an=3n-1,an=e3n-1(n∈N*).
(2)由(1)得bn=(2n-1)ln an=(2n-1)·3n-1,
Tn=1×30+3×31+5×32+…+(2n-1)×3n-1,①
3Tn=1×31+3×32+…+(2n-3)×3n-1+(2n-1)×3n,②
①-②,得-2Tn=1+2(31+32+33+…+3n-1)-(2n-1)×3n
=1+2×-(2n-1)×3n=-2(n-1)×3n-2.
所以Tn=(n-1)×3n+1(n∈N*).
7.(2018·永州模擬)在等比數(shù)列{an}中,首項(xiàng)a1=8,數(shù)列{bn}滿足bn=log2an(n∈N*),且b1+b2+b3=15.
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;
(2)記數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和為Sn,又設(shè)數(shù)列的前n項(xiàng)和為Tn,求證:Tn
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