文档内容
第 05 讲 数列求和
目录
考点要求 考题统计 考情分析
（1）熟练掌握等差、等比 高考对数列求和的考查相对稳定，考
数列的前n项和公式． 查内容、频率、题型、难度均变化不
（2）掌握非等差数列、非 大．数列的求和主要考查等差、等比
2023年甲卷（理）第17题，12分
等比数列求和的几种常见 数列的前 项和公式及非等差、等比
2023年II卷第18题，12分
方法． 数列的求和方法，其综合性较强．数
2023年I卷第20题，12分
列求和问题以解答题的形式为主，偶
尔出现在选择填空题当中，常结合函
数、不等式综合考查．一．公式法
（1）等差数列 的前n项和 ，推导方法：倒序相加法．
（2）等比数列 的前n项和 ，推导方法：乘公比，错位相减法．
（3）一些常见的数列的前n项和：
① ；
② ；
③ ；④
二．几种数列求和的常用方法
（1）分组转化求和法：一个数列的通项公式是由若干个等差或等比或可求和的数列组成的，则求和
时可用分组求和法，分别求和后相加减．
（2）裂项相消法：把数列的通项拆成两项之差，在求和时中间的一些项可以相互抵消，从而求得前n
项和．
（3）错位相减法：如果一个数列的各项是由一个等差数列和一个等比数列的对应项之积构成的，那
么求这个数列的前 项和即可用错位相减法求解．
（4）倒序相加法：如果一个数列 与首末两端等“距离”的两项的和相等或等于同一个常数，那
么求这个数列的前 项和即可用倒序相加法求解．
【解题方法总结】
常见的裂项技巧
积累裂项模型1：等差型
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
（11）（12）
积累裂项模型2：根式型
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
积累裂项模型3：指数型
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6） ，设 ，易得 ，
于是
（7）积累裂项模型4：对数型
积累裂项模型5：三角型
（1）
（2）
（3）
（4） ，
则
积累裂项模型6：阶乘
（1）
（2）
常见放缩公式：
（1） ；
（2） ；
（3） ；
（4） ；
（5） ；
（6） ；
（7） ；（8） ；
（9） ；
（10）
；
（11）
；
（12） ；
（13） ．
（14） ．
题型一：通项分析法
例1．（2023·全国·高三专题练习）求和 ．
【解析】∵
，
∴ ．例2．数列9，99，999， 的前 项和为
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】 数列通项 ，
．
故选： ．
例3．求数列1， ， ， ， ， 的前 项之和．
【解析】由于 ，
所以前 项之和
．
变式1．（2023·全国·高三专题练习）数列 的前n
项和为 .
【答案】
【解析】观察数列得到 ，
所以前n项和
.
故答案为： .
变式2．（2023·全国·高三对口高考）数列 的前n项和 .【答案】
【解析】由题意， ，
所以
故答案为：
变式3．（2023·全国·高三专题练习） 年意大利数学家列昂那多 斐波那契以兔子繁殖为例，引人“兔
子数列”，又称斐波那契数列，即 该数列中的数字被人们称为神奇数，在现代物理，
化学等领域都有着广泛的应用 若此数列各项被 除后的余数构成一新数列 ，则数列 的前 项
的和为 .
【答案】
【解析】由数列 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 各项除以 的余数，
可得数列 为 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，1， ，
所以数列 是周期为 的数列，
一个周期中八项和为 ，
又因为 ，
所以数列 的前 项的和 .
故答案为： .
【解题方法总结】
先分析数列通项的特点，再选择合适的方法求和是求数列的前 项和问题应该强化的意识．
题型二：公式法
例4．（2023·重庆沙坪坝·高三重庆一中校考阶段练习）已知数列 为等差数列，数列 为等比数列，
且 ，若 ．
(1)求数列 ， 的通项公式；
(2)设由 ， 的公共项构成的新数列记为 ，求数列 的前5项之和 ．
【解析】（1）设数列 的公差为 ，数列 的公比为 ，因为
则 ，解得 ，
所以 ，
因为 ，
所以 ，则 ，
所以 ，
因为 ，所以 ， ，
所以 ．
（2）设数列 的第 项与数列 的第 项相等，
则 ， ， ，
所以 ， ， ，
因为 ， ，
所以当 时， ，当 时， ，则 ，当 时， ，
当 时， ，则 ，当 时， ，
当 时， ，则 ，当 时，
当 时， ，则 ，当 时，
当 时， ，则 ，
故 的前5项之和 ．
例5．（2023·湖北武汉·统考模拟预测）已知 是数列 的前 项和， ， ．
(1)求数列 的通项公式；
(2)若 ，求数列 的前 项和 ．
【解析】（1）由 ，则 ，
两式相减得： ，
整理得： ，即 时， ，
所以 时， ，
又 时， ，得 ，也满足上式．
故 ．
（2）由（1）可知： ．
记 ，设数列 的前 项和 ．
当 时， ；
当 时，
综上：
例6．（2023·宁夏银川·高三银川一中阶段练习）已知等差数列 的前四项和为10，且 成等比数
列
(1)求通项公式
(2)设 ，求数列 的前 项和
【解析】（1）设等差数列 的公差为 ，则 ，即 ，
又 成等比数列，所以 ，即 ，
整理得 ，得 或 ，
若 ，则 ， ，
若 ，则 ，得 ， ， .
综上所述： 或 .
（2）若 ，则 ， ；若 ，则 ， .
【解题方法总结】
针对数列的结构特征，确定数列的类型，符合等差或等比数列时，直接利用等差、等比数列相应公式
求解．
题型三：错位相减法
例7．（2023·广东茂名·高三茂名市第一中学校考阶段练习）已知数列 满足 且
(1)若存在一个实数 ，使得数列 为等差数列，请求出 的值；
(2)在（1）的条件下，求出数列 的前n项和 ．
【解析】（1）假设存在实数 符合题意，则 必为与 无关的常数.
因为 .
要使 是与 无关的常数，
则 ，可得 .
故存在实数 ，使得数列 为等差数列.
（2）由 ，且 ，
由（1）知等差数列 的公差 ，
所以 ，即 ，
所以
记： ，
有 ，
两式相减，得 ，
故 .例8．（2023·四川绵阳·高三盐亭中学校考阶段练习）设数列 的前 项和为 ，且 ; 数列
为等差数列，且 .
(1)求数列 的通项公式.
(2)若 ，求数列 的前 项和 .
【解析】（1）当 时， ，得 .
当 时， 两式相减有
即 .
因为 ，所以数列 是以 为首项，公比为 的等比数列.
则 .
所以数列 的通项公式为 .
（2）在等差数列 中，设首项为 公差为 ，
则 解得
所以 .
则
①
②
所以① ②得
即
解得
例9．（2023·湖南长沙·高三湖南师大附中校考阶段练习）已知数列 的首项为1，且
.(1)求数列 的通项公式；
(2)若 为 前 项的和，求 .
【解析】（1）因为 ，
所以 .
两式作差得 ，
整理得 .
令 ，得 ，故 对任意 都成立.
所以 的首项为1，故 ，所以 是公比为2的等比数列.
所以 的通项公式是 .
（2）由（1）得 ，
所以 .
所以 .
又 ，
作差得 ，
，
.
变式4．（2023·西藏日喀则·统考一模）已知数列 的前 项和为 ，且
.
(1)求 ，并求数列 的通项公式；
(2)若 ，求数列 的前 项和 .
【解析】（1）由题意 ①，
当 时 ；当 时 ；
当 时， ②，
①－②得 ，当 时， 也适合上式，所以 ，所以 时 ，
两式相减得 ，故数列 是以2为首项，2为公比的等比数列，
所以 .
（2）由（1）得 ，
③，
④，
③－④得： ，
所以 .
变式5．（2023·广东东莞·校考三模）已知数列 和 ， ， ， .
(1)求证数列 是等比数列；
(2)求数列 的前 项和 .
【解析】（1）由 ， ， 得 ，
整理得 ，而 ，
所以数列 是以 为首项，公比为 的等比数列
（2）由（1）知 ，∴ ，
∴ ，
设 ，则 ，
两式相减得 ，
从而∴ .
变式6．（2023·广东广州·广州市从化区从化中学校考模拟预测）设数列 的前 项和为 ，已知 ，
且数列 是公比为 的等比数列.
(1)求数列 的通项公式；
(2)若 ，求其前 项和
【解析】（1）因为 ，
所以由题意可得数列 是首项为1，公比为 的等比数列，
所以 ，即 ，
所以 ，
两式作差得： ，
化简得： 即 ，
所以 ，
所以数列 是以 为首项，以3为公比的等比数列，
故数列 的通项公式为 ；
（2）方法一：
设 ，
则有 ，比较系数得 ，
所以
所以 ，
所以 ，
所以 .
方法二：
因为 ，所以 ，
所以 ，
所以
，
所以 .
【解题方法总结】
错位相减法求数列 的前n项和
（1）适用条件
若 是公差为 的等差数列， 是公比为 的等比数列，求数列{a·b}的前n项和 ．
n n
（2）基本步骤
（3）注意事项
①在写出 与 的表达式时，应特别注意将两式“错位对齐”，以便下一步准确写出 ；
②作差后，应注意减式中所剩各项的符号要变号．
c =(An+B)⋅qn
等差乘等比数列求和，令 n ，可以用错位相减法．
T =(A+B)q+(2A+B)q2 +(3A+B)q3 +...+(An+B)qn
n ①
qT =(A+B)q2 +(2A+B)q3 +(3A+B)q4 +...+(An+B)qn+1
n ②
得： ．
An B A B A
T =( + − )qn+1 −( − )q
整理得：
n q−1 q−1 (q−1) 2 q−1 (q−1) 2
．
题型四：分组求和法
例10．（2023·贵州贵阳·高三贵阳一中校考期末）已知数列 和 满足： ， ，
， ，其中 ．(1)求证： ；
(2)求数列 的前 项和 ．
【解析】（1）证明：因为 ①， ②，
① ②可得 ，且 ，
所以，数列 为常数列，且 ③，
① ②可得 ，且 ，
所以，数列 为等比数列，且该数列的首项为 ，公比为 ，
所以， ④，
③ ④可得 ，则 ，
所以， .
（2）由（1）可知， ，
则
.
例11．（2023·广东深圳·高三北师大南山附属学校校考阶段练习）已知数列 的前n项和为 ，且满足
， ， .
(1)求数列 的通项公式；
(2)设数列 满足 ， ， ，按照如下规律构造新数列 ：
，求数列 的前2n项和.
【解析】（1）当 时，由 且 得
当 时，由 得 ，所以 .所以 ，故 ，
又当 时， ，适合上式.
所以 .
（2）因为 ， ，
所以数列 的偶数项构成以 为首项､2为公比的等比数列.
故数列 的前2n项的和 ，
所以数列 的前2n项和为 .
例12．（2023·重庆巴南·统考一模）已知数列 的首项 ，且满足 .
(1)求证： 是等比数列；
(2)求数列 的前项和 .
【解析】（1）因为 ，即 ，
则 ，
又因为 ，可得 ，
所以数列 表示首项为 ，公比为 的等比数列.
（2）由（1）知 ，所以 .
所以
，
当 为偶数时，可得 ；
当 为奇数时，可得 ；
综上所述： .变式7．（2023·江苏镇江·高三江苏省镇江中学校考阶段练习）已知等差数列 的前n项和为 ，数列
为等比数列，满足 是 与 的等差中项.
(1)求数列 的通项公式；
(2)设 ，求数列 的前20项和 .
【解析】（1）设等差数列 的公差为d，等比数列 的公比为q，
因为 ，所以 ，解得 ，所以 ，
由题意知： ，因为 ，所以 ，
解得 ，所以 ；
（2）由（1）得 ，
.
变式8．（2023·海南·高三校联考期末）已知数列 满足 ， ．
(1)求数列 的通项公式；
(2)若 ，求数列 的前 项和 ．
【解析】（1）由 ，得 ，
故 ，
所以数列 是以6为首项，2为公比的等比数列，
所以 ，
故 ．
（2） ，
所以
变式9．（2023·吉林通化·梅河口市第五中学校考模拟预测） 为数列 的前 项和，已知
，且 .
(1)求数列 的通项公式 ；(2)数列 依次为： ，规律是在 和 中间插入 项，
所有插入的项构成以3为首项，3为公比的等比数列，求数列 的前100项的和.
【解析】（1）当 时， ，解得 （ 舍去），
由 得 时， ，
两式相减得 ，
因为 ，所以 ，
所以 是等差数列，首项为4，公差为3，
所以 ；
（2）由于 ，
因此数列 的前100项中含有 的前13项，含有 中的前87项，
所求和为 .
变式10．（2023·福建福州·福建省福州第一中学校考模拟预测）已知数列 的首项 ， ，
.
(1)设 ，求数列 的通项公式；
(2)在 与 （其中 ）之间插入 个3，使它们和原数列的项构成一个新的数列 .记 为数列
的前n项和，求 .
【解析】（1）因为 ， ，
所以 ，取倒得 ，
所以 ，即 ，即 ，
因为 ，所以 是 ， 的等比数列，
所以 .
（2）在 之间有2个3， 之间有 个3， 之间有 个3， 之间有 个3，
合计 个3，所以 .
变式11．（2023·广东梅州·高三大埔县虎山中学校考阶段练习）已知各项均为正数的数列{an}中，a=1且
1
满足 ，数列{bn}的前n项和为Sn，满足2Sn+1=3bn.
(1)求数列{an}，{bn}的通项公式；
(2)设 ，求数列 的前n项和Sn；
(3)若在bk与bk 之间依次插入数列{an}中的k项构成新数列 ：b，a，b，a，a，b，a，a，a，
+1 1 1 2 2 3 3 4 5 6
b，……，求数列{cn}中前50项的和T .
4 50
【解析】（1）由
得：
∵
是首项 ，公差为2的等差数列
∴
又当 时， 得
当 ，由 …①
…②
由①－②整理得： ，
∵ ，
∴ ，
∴ ，
∴数列 是首项为1，公比为3的等比数列，故 ；
（2）
（3）依题意知：新数列 中， （含 ）前面共有： 项．由 ，（ ）得： ，
∴新数列 中含有数列 的前9项： ， ，……， ，含有数列 的前41项： ， ， ，……，
；
∴ ．
【解题方法总结】
（1）分组转化求和
数列求和应从通项入手，若无通项，则先求通项，然后通过对通项变形，转化为等差数列或等比数列
或可求前n项和的数列求和．
（2）分组转化法求和的常见类型
题型五：裂项相消法
例13．（2023·海南省直辖县级单位·文昌中学校考模拟预测）已知数列 的前 项和
，且 .
(1)求数列 的通项公式；
(2)求数列 的前 项和 .
【解析】（1）当 时， ，
当 时，
因为 对 也成立.
所以 ，所以数列 是等差数列，
则公差 ，
故 .
（2）因为 ，
所以 ，故 .
例14．（2023·宁夏石嘴山·统考一模）已知 是数列 的前 项和，且 ．
(1)求数列 的通项公式；
(2)若 ，求数列 的前 项和 ．
【解析】（1） 时， ，
时 ，
经验证 时满足 ，
；
（2） ，
.
例15．（2023·江西赣州·高三校联考阶段练习）已知等差数列 的前 项和为 ，且 ， .
(1)求数列 的通项公式；
(2)求数列 的前 项和 ，并证明： .
【解析】（1）设公差为 ，
由题意得
解得 ∴ .
（2）由（1）知 ，
∴ ，
.
∵ ，
∴ .变式12．（2023·全国·高三专题练习）在数列 中，已知 ， ．
(1)求 ；
(2)若 ， 为 的前n项和，证明： ．
【解析】（1）
而 ， 是公比为 首项为 的等比数列，
,
.
（2） , , ,
，
，
.
变式13．（2023·四川遂宁·射洪中学校考模拟预测）已知数列 的前n项和为 ，且 ．
(1)求 的通项公式；
(2)若 ，求数列 的前n项和 ．
【解析】（1）由已知 ①，当 时， ，即 ，解得 ，
当 时， ②，
① ②得 ，即 ，
所以数列 是以 为首项， 为公比的等比数列，
所以 ；
（2）因为 ，
所以
.
变式14．（2023·陕西商洛·镇安中学校考模拟预测）已知公差为正数的等差数列 的前 项和为
，且 成等比数列.
(1)求 和 .
(2)设 ，求数列 的前 项和 .
【解析】（1）设等差数列 的公差为 ，
因为 ， 成等比数列，
所以 ，即 ，
得 ，
解得 或 （舍），
所以 ，
所以 ，
.
（2）由（1）得， ，
所以 .
变式15．（2023·全国·高三专题练习）已知 为数列 的前 项和， ．
(1)求数列 的通项公式 ；(2)设 ，记 的前 项和为 ，证明： ．
【解析】（1）当 时， ，则 ，
因为 ，
所以 ，
两式相减得： ，
所以 ， ，
， ，则 ，即 也适合上式，
所以 是以5为首项，公比为2的等比数列，
故： ，
故 ；
（2）由（1）得
，
故
，
当 时， ，故 .
变式16．（2023·全国·高三专题练习）已知数列 满足 ．
(1)证明 为等差数列，并 的通项公式；
(2)设 ，求数列 的前 项和 ．
【解析】（1）证明：因为 ，所以 ，即
所以 是以 为首项， 为公差的等差数列，则 ，
所以 ；（2）
.
变式17．（2023·福建漳州·统考模拟预测）已知数列 的前 项和为 ，且 ， .
(1)求 的通项公式；
(2)记数列 的前 项和为 ，求集合 中元素的个数.
【解析】（1）因为 ，所以 ，
所以
所以 ，即 .
又因为 ，所以 ，
所以 .
（2）因为 ，
所以
令 ，得 ，
所以集合 中元素的个数为 .
变式18．（2023·安徽黄山·屯溪一中校考模拟预测）设数列 的前 项和为 ，且 .
(1)求 ；
(2)记 ，数列 的前 项和为 ，求 .
【解析】（1）由 ，
当 时， ，解得 ，
当 时， ，所以 ，
整理得： ，①
所以有 ，②
①-②可得 ，
所以 为等差数列，
因为 ，所以公差为 ，
所以 .
（2） ，
∴
.
变式19．（2023·全国·高三专题练习）已知数列 ．
(1)求数列 的通项公式；
(2)若数列 满足 ，求数列 的前 项和
【解析】（1）由 得， ，
所以 时， ，
故 ，又 ，则 ，当 时， 成立，
所以， ．
（2）由（1）知， ，
所以，
，
因为 ，于是 ，
所以， ．
故数列 的前 项和为 ．
变式20．（2023·江西南昌·江西师大附中校考三模）已知 是数列 的前 项和，满足
，且 .
(1)求 ；
(2)若 ，求数列 的前 项和 .
【解析】（1）因为 ，显然 ，
所以 ，即 ，
所以
，
所以 ，又当 时， 也满足，所以 .
（2）由（1）知 ，则当 时， ，
又 也满足，所以 ，
则 ，
则 .
变式21．（2023·浙江·校联考模拟预测）已知数列 满足 .
(1)求数列 的通项；
(2)设 为数列 的前 项和，求证 ．
【解析】（1）由 ，且 ，则 ，
所以 ，而 ，即 ，所以数列 为等比数列，公比为2，
所以 ，所以 .
（2） ，
由 得， ，
所以 ，
即 ，
所以 ，
所以 ，
所以
，
因为 ，所以 .
变式22．（2023·安徽·合肥一中校联考模拟预测）设数列 的前n项和为 ，已知 ，
， ．
(1)证明：数列 是等差数列；
(2)记 ， 为数列 的前n项和，求 ．
【解析】（1）因为 ，
所以 ，即
所以
（为常数），
所以数列 是等差数列．
（2）由（1）知 ，即 .所以 ，
所以 为公比为 的等比数列，
又 ，
所以 ，
因为 ，
所以 ，
所以数列 的前 项和为：
．
变式23．（2023·湖北武汉·华中师大一附中校考模拟预测）已知数列 满足
．
(1)求数列 的通项公式；
(2)求 的前 项和 ．
【解析】（1）由 ，得 ，
令 ，有 ， ，
当 时， ，
又 满足上式，于是 ，则 ，
当 时， ，
又 满足上式，因此 ，
所以数列 的通项公式是 ．
（2）由（1）知， ，
所以 ．
【解题方法总结】
裂
（1）基本步骤
裂项
相
消
法
（2）裂项原则
求
一般是前边裂几项，后边就裂几项，直到发现被消去项的规律为止．
和
（3）消项规律
消项后前边剩几项，后边就剩几项，前边剩第几项，后边就剩倒数第几项．
题型六：倒序相加法
例16．（2023·江苏盐城·盐城市伍佑中学校考模拟预测）已知数列 的项数为 ，且
，则 的前n项和 为 ．
【答案】
【解析】因为 ，又 ，
所以
又因为 ，
所以 ，即 .
故答案为： .
例17．（2023·广西玉林·统考三模）已知函数 ，若函数 ，数列 为等差
数列， ，则 ．
【答案】44
【解析】由题意，可得 ，
设等差数列 的前 项和为 ，公差为 ，
则 ，解得 ，
则 ，根据等差中项的性质，可得 ，
则，
同理可得， ， ， ， ，
∴ ．
故答案为：
例18．（2023·高三课时练习）设函数 ，利用课本中推导等差数列前n项和的方法，求得
的值为 .
【答案】11
【解析】因 ，
设 ，则
，故 .
故答案为：11
变式24．（2023·全国·高三专题练习）已知 ，则 .
【答案】4042
【解析】由 ，令 可得， ，
且 ，
则，
所以，函数 关于点 对称，即
由已知， ，
又
两式相加可得，
所以， .
故答案为：4042.变式25．（2023·江西宜春·高三校考开学考试）德国大数学家高斯年少成名，被誉为数学届的王子，19岁
的高斯得到了一个数学史上非常重要的结论，就是《正十七边形尺规作图之理论与方法》．在其年幼时，
对 的求和运算中，提出了倒序相加法的原理，该原理基于所给数据前后对应项的和呈
现一定的规律生成，因此，此方法也称之为高斯算法，现有函数 ，设数列 满足
，若 ，则 的前n项和 ．
【答案】
【解析】由 得，
，
由 ，
得 ，
故 ，
故 ，
所以 ，
则 ，
两式相减得：
故 ，
故答案为：
变式26．（2023·全国·高三专题练习）设函数 ， ，
．则数列 的前n项和 ．
【答案】
【解析】由题设， ，
所以 ，即 且n ≥ 2，
当 时， ，
当 时， ，
所以 ，
故答案为： .
变式27．（2023·全国·高三专题练习）已知数列 的前n项和为 ，且 ，设函数
，则 ．
【答案】 /
【解析】∵ ①，
∴当 时， ②，
①－②得 ，∴ ；
当 时， ，∴ ，此时 仍然成立，
∴ ．
∴当n=1时， ；
当 时， ，
当n=1时，上式也成立，故 ．
由于 ，
设
则 ，
∴ ．故答案为： ．
变式28．（2023·全国·高三专题练习）“数学王子”高斯是近代数学奠基者之一，他的数学研究几乎遍及
所有领域，并且高斯研究出很多数学理论，比如高斯函数､倒序相加法､最小二乘法､每一个 阶代数方程必
有 个复数解等.若函数 ，设 ，
则 .
【答案】46
【解析】因为函数 的定义域为 ，
设 是函数 图象上的两点，其中 ，且 ，则有
，
从而当 时，有： ，当 时， ，
，
相加得
所以 ，又 ，
所以对一切正整数 ，有 ；
故有 .
故答案为：46.
【解题方法总结】
将一个数列倒过来排列，当它与原数列相加时，若有规律可循，并且容易求和，则这样的数列求和时
可用倒序相加法（等差数列前 项和公式的推导即用此方法）．
题型七：并项求和
例19．（2023·北京海淀·高三专题练习）已知数列 的前 项和为 ，则
．
【答案】36
【解析】由题意可得 为奇数时， ，
两式相减得 ；
为偶数时， ，两式相加得 ，故 .
故答案为：36
例20．（2023·全国·高三专题练习）已知 的前 项和为 ， ， ，则
.
【答案】
【解析】当 时，则 为偶数， 为偶数，
可得 ， ，
两式相加可得： ，
故
，
解得 .
故答案为： .
例21．（2023·江西·校联考模拟预测）记 为等差数列 的前 项和，已知 ， .
(1)求 的通项公式；
(2)记 ，求数列 的前30项的和 .
【解析】（1）设公差为 ，则 ，解得 ， ，
所以 .
（2） ，
所以 ，
所以
.
变式29．（2023·河南·襄城高中校联考三模）在等比数列 中， ，且 ， ， 成等
差数列．(1)求 的通项公式；
(2)设 ，数列 的前n项和为 ，求满足 的k的值．
【解析】（1）设 的公比为q，由 ，得 ，解得 ，
由 ， ， 成等差数列，得 ，即 ，解得 ，
所以数列 的通项公式是 ．
（2）由（1）知， ， ，
当k为偶数时， ，令 ，得 ；
当k为奇数时， ，令 ，得 ，
所以 或37.
变式30．（2023·河北沧州·校考模拟预测）已知正项数列 的前 项和为 ，满足 .
(1)求数列 的通项公式；
(2)若 ，求数列 的前 项和 .
【解析】（1） ，
当 时， ，两式子作差可得
，
又 ，所以 ，
可得数列 为公差为2 的等差数列，
当 时， ，
所以，数列 的通项公式为 .
（2） ，，
所以，数列 的前 项和 .
变式31．（2023·河北·沧县中学模拟预测）已知数列 为等差数列， 为其前n项和，若
．
(1)求数列 的通项公式；
(2)若 ，求数列 的前18项和 ．
【解析】(1)设等差数列 的公差为 ．则
，解得 .
故数列 的通项公式为 ．
(2)由（1）知， ，
所以 .
因为当 时， ，
．
所以数列 的前18项和为 .
【解题方法总结】
两两并项或者四四并项
题型八：先放缩后裂项求和
例22．（2023·天津·一模）已知数列 是等差数列，其前n项和为 ， ， ；数列 的前n项和为 ， .
(1)求数列 ， 的通项公式；
(2)求数列 的前n项和 ；
(3)求证： .
【解析】(1)数列 是等差数列，设公差为d，
，
化简得 ，
解得 ， ，
∴ ， .
由已知 ，
当 时， ，解得 ，
当 时， ，
∴ ， ，
即 ，
∴数列 构成首项为3，公比为3的等比数列，
∴ ， .
(2)由（1）可得 ， ，
∴ ，
∴
(3)由（1）可得 ， ，则 ，
方法一：
∵ ，
∴ ，
令 ，
，
两式相减可得
，
∴ ，
∴
方法二：
∵ 时，
，
根据“若 ， ，则 ”，可得 ，
∴ ，
令 ，
，
两式相减可得
，∴
∴ ，
∴
方法三：
令 ，下一步用分析法证明“ ”
要证 ，即证 ，
即证 ，
即证 ，
当 ，显然成立，
∴ ，
∴
例23．（2023·天津市宝坻区第一中学二模）已知 为等差数列，前n项和为 是首项为2
的等比数列，且公比大于0， ．
(1) 和 的通项公式；
(2)求数列 的前8项和 ；
(3)证明： ．
【解析】(1)解：设等差数列 的公差为d，等比数列 的公比为q．
由已知 ，得 ，而 ，所以 ．又因为 ，解得 ．所以
．
由 ，可得 ①．由 ，得 ②，联立①②，解得 ，由此可
得 ．所以， 的通项公式为 的通项公式为 ．
(2)解：设数列 的前n项和为 ，由 ，得 ，所以
，
，
上述两式相减，得
．
得 ．
所以，数列 的前n项和为
当 时， ．
(3)解：由（1）得 ，所以：
当 时， ，不等式成立；
当 时， ，所以 ，不等式成立；
当 时， ，
所以，
，
所以 ，得证．
例24．（2023·浙江·效实中学模拟预测）设各项均为正数的数列 的前 项和为 ，满足
.
(1)求 的值：
(2)求数列 的通项公式：
(3)证明：对一切正整数 ，有 .【解析】(1)令 ， ，则 舍去，
所以 .
(2) ，
因为数列 各项均为正数， 舍去，
，当 时，
，
(3)令
，
所以
变式32．（2023·广东汕头·一模）已知数列 的前n项和为 ， .
(1)证明：数列 为等比数列，并求数列 的前n项和为 ；
(2)设 ，证明： .
【解析】(1)当 时， ，即
由 ，则
两式相减可得 ，即
所以 ，即
数列 为等比数列
则 ，所以
则(2)
所以
【解题方法总结】
先放缩后裂项，放缩的目的是为了“求和”，这也是凑配放缩形式的目标．
题型九：分段数列求和
例25．（2023·全国·高三专题练习）已知 为等差数列， 为等比数列，
．
(1)求 和 的通项公式；
(2)记 的前n项和为 ，求证： ；
(3)对任意的正整数n，设 ，求数列 的前 项和．
【解析】（1）设等差数列 的公差为 ，等比数列 的公比为q．
由 ， ，可得 ．
所以 的通项公式为 ．
因为 ， ，
所以 ，
又因为 ，
所以 ，解得 ，
从而 的通项公式为 ．
（2）证明：由（1）可得 ，
所以 ， ，
所以 ，
所以 ．
（3）当n为奇数时， ，当n为偶数时， ，
对任意的正整数n，有 ，
设 ，①
所以 ， ②
所以由①②得： ，
所以 ，即： ，
所以 ，
所以数列 的前 项和为 .
例26．（2023·天津津南·天津市咸水沽第一中学校考模拟预测）已知 是单调递增的等差数列，其前
项和为 . 是公比为 的等比数列. .
(1)求 和 的通项公式；
(2)设 ，求数列 的前 项和 .
【解析】（1）设等差数列 的公差为 ，
由题意可得： ，解得 或 （舍去），
所以 .
（2）由（1）可得 ，
当 为奇数时，则 ，
设 ，
则 ，两式相减得
，
所以 ；
当 为偶数时，则 ，
设 ，
所以 ；
综上所述： ，
当 为奇数时，则
；
当 为偶数时，则
；
综上所述： .
例27．（2023·湖南·校联考模拟预测）已知等比数列 的公比 ，前n项和为 ，满足：
.
(1)求 的通项公式；
(2)设 ，求数列 的前 项和 .
【解析】（1）法一：
因为 是公比 的等比数列，所以由 ，得 ，即 ，
两式相除得 ，整理得 ，即 ，
解得 或 ，又 ，所以 ，故 ，
所以 ，
法二：因为 是公比 的等比数列，
所以由 得 ，即 ，则 ， ，解得 或
（舍去），
故 ，则 ，所以 .
（2）当 为奇数时， ，
当 为偶数时， ，
所以
.
变式33．（2023·湖南常德·高三常德市一中校考阶段练习）已知数列 ， ， 为数列 的前n项
和， ，若 ， ，且 ， .
(1)求数列 的通项公式；
(2)若数列 的通项公式为 ，令 为 的前n项的和，求 .
【解析】（1） ，因为 ，所以 ，
又 ，所以 是公比为2，首项为2的等比数列，
， ，
，
综上， 是公差为1，首项为1的等差数列，
．
（2）令 ，
① ②，得 ，
，
．
变式34．（2023·湖南衡阳·衡阳市八中校考模拟预测）已知等差数列 与等比数列 的前 项和分别
为： ，且满足： ，
(1)求数列 的通项公式；
(2)若 求数列 的前 项的和 .
【解析】（1） ，解得：
设等差数列 的公差为 ，等比数列 的首项为 ，公比为
， ，
，则：
又 ，得：（2）
数列 的前 项的和： .
变式35．（2023·湖南岳阳·统考三模）已知等比数列 的前n项和为 ，其公比 ， ，
且 ．
(1)求数列 的通项公式；
(2)已知 ，求数列 的前n项和 ．
【解析】（1）因为 是等比数列，公比为 ，则 ，
所以 ，解得 ，
由 ，可得 ，解得 ，
所以数列 的通项公式为 ．
（2）由（1）得 ，
当n为偶数时，
；
当n为奇数时 ；综上所述： .
【解题方法总结】
（1）分奇偶各自新数列求和
（2）要注意处理好奇偶数列对应的项：
①可构建新数列；②可“跳项”求和
1．（2021•浙江）已知数列 满足 ， ．记数列 的前 项和为 ，则
A． B． C． D．
【答案】
【解析】因为 ，所以 ，所以 ，
，
，故 ，
由累加法可得当 时，
，
又因为当 时， 也成立，所以 ，
所以 ，
，故 ，
由累乘法可得当 时， ，
所以 ．另设 ， ， ，可得 在 递增，接下来运用待定系数法估计
的上下界，设 ，则探索 也满足上界的条件．
．
在此条件下，有 ，
注意到 ，取 ， ，从而 ，此时可得 ．
故选： ．
2．（2021•新高考Ⅰ）某校学生在研究民间剪纸艺术时，发现剪纸时经常会沿纸的某条对称轴把纸对折．
规格为 的长方形纸，对折1次共可以得到 ， 两种规格的图形，它们的
面积之和 ，对折2次共可以得到 ， ， 三种规格的图形，它
们的面积之和 ，以此类推．则对折4次共可以得到不同规格图形的种数为 ；如果对折 次，
那么 ．
【答案】5； ．
【解析】易知有 ， ，共5种规格；
由题可知，对折 次共有 种规格，且面积为 ，故 ，
则 ，记 ，则 ，
，
，．
故答案为：5； ．
3．（2021•上海）已知 为无穷等比数列， ， 的各项和为9， ，则数列 的各项和为
．
【答案】 ．
【解析】设 的公比为 ，
由 ， 的各项和为9，可得 ，
解得 ，
所以 ，
，
可得数列 是首项为2，公比为 的等比数列，
则数列 的各项和为 ．
故答案为： ．
