文档内容
重难点 5-1 数列通项公式的求法
数列的通项公式求法是高考数学的必考考点,通常在选择题、填空题与解答题第一问中考查。难度中等,
但有时在同一个题目中会涉及到多种方法综合性较强。
【题型1 观察法求通项】
满分技巧
已知数列前若干项,求该数列的通项时,一般对所给的项观察分析,寻找规律,从而根据规律写出此数
列的一个通项.
【例1】(2023·河北张家口·高三尚义县第一中学校联考阶段练习)已知数列 ,则
是这个数列的( )
A.第21项 B.第22项 C.第23项 D.第24项
【答案】B
【解析】由题意可得数列的通项公式为 ,
又 ,解得 ,
所以 是这个数列的第22项.故选:B.
【变式1-1】(2023·内蒙古通辽·高三校考阶段练习)数列 , , , , 的一个通项公
式是a=( )
n
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】因为数列 , , , , 的通项公式为 ,
则数列 , , , , 的通项公式为 ,而数列 , , , , 的每一项都是上面数列对应项的 ,
所以数列 , , , , 的通项公式为 .故选:C.
【变式1-2】(2023·河南·高三校联考期中)数列 的一个通项公式为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设该数列为 , .
选项A, ,不满足题意,故A错误;
选项B, ,不满足题意,故B错误;
选项C, ,不满足题意,故C错误;
选项D, ,均满足题意.故选:D.
【变式1-3】(2023·全国·高三专题练习)(多选)已知数列的前4项为2,0,2,0,则依此归纳该数列的
通项可能是( )
A. B. C. D.
【答案】ABD
【解析】对于A,当n为奇数时, ,当n为偶数时, ,故A中通项公式正确;对于B显然正确;
对于C,当 时, ,显然不符合;
对于D,当n为奇数时, ,当n为偶数时, ,故D中通项公式正确.故选:ABD.
【变式1-4】(2023·四川成都·石室中学校考模拟预测)南宋数学家杨辉所著的《解析九章算法》中有如下
俯视图所示的几何体,后人称之为“三角垛”.其最上层有1个球,第二层有3个球,第三层有6个球,
第四层10个…,则第三十六层球的个数为( )
A.561 B.595 C.630 D.666【答案】D
【解析】由题意,第一层 个球,第二层 个,第三层 个,第四层 个,
据此规律,第三十六层有小球 个.故选:D
【题型2 由Sn与an关系求通项】
满分技巧
若已知数列的前n项和 S n与 的关系,
求数列 的通项 可用公式 构造两式作差求解.
用此公式时要注意结论有两种可能,一种是“一分为二”,即分段式;另一种是“合二为一”,即 和
合为一个表达,(要先分 和 两种情况分别进行运算,然后验证能否统一).
【例2】(2023·山东潍坊·高三校考期中)数列前 项和 ,则该数列的第4项为( )
A.19 B.20 C.21 D.22
【答案】B
【解析】 ,
该数列的第4项 .故选:B.
【变式2-1】(2023·陕西渭南·高三校考阶段练习)数列 的前 项和为 ,若 ,
则 .
【答案】
【解析】 ①, ②,
两式相减得 ,故 , ,
令 中 得, ,
所以 ,而 不适合上式.
【变式2-2】(2023·黑龙江·校联考模拟预测)已知数列 的前 项和为 ,若 ,且
都有 ,则( )
A. 是等比数列 B. C. D.【答案】D
【解析】依题意,因为 ,
即 ,
又 ,所以 ,
又 ,所以数列 是以3为首项,2为公比的等比数列,所以 ,
时, , 时, ,
所以 ,故选:D.
【变式2-3】(2023·四川·校联考三模)已知数列 满足 ,则 的通
项公式为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】当 时,有 ,所以 ,
当 时,由 , ,
两式相减得 ,
此时, , 也满足,
所以 的通项公式为 .故选:B.
【变式2-4】(2023·全国·模拟预测)已知数列 满足 , ,且数列
的前 项和为 .若 的最大值为 ,则实数 的最大值是 .
【答案】
【解析】因为 ,即 ,
当 时, ,
两式相减得 ,所以 ,( ),
又 满足 ,所以 ,( ),
令 , ,
显然数列 是等差数列,若 的最大值为 ,则 ,解得 ,
所以实数 的最大值是 .
【题型3 累加法求通项】
满分技巧
适用于a =a+f(n),可变形为a -a=f(n)
n+1 n n+1 n
利用恒等式a=a+(a-a)+(a-a)+…+(a-a )(n≥2,n∈N*)求解
n 1 2 1 3 2 n n-1
【例3】(2023·福建·高三校联考期中)已知数列 满足 ,且 ,若 ,则
正整数 为( )
A.13 B.12 C.11 D.10
【答案】B
【解析】 ,故 , ,故 ,
.
故 , ,即 ,故 ,解得 .故选:B
【变式3-1】(2023·广东佛山·高二佛山市荣山中学校考期中)已知 是数列 的前 项和, ,
,则 的通项公式为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由 得 ,
两式相减得: ,
即 ,即 ,即 , .
所以 , , ,…, .
相乘得: … … ,即 ,因为 ,所以 , .
当 时, ,所以 .故选:B
【变式3-2】(2023·山西·高三校联考阶段练习)在等比数列 中, ,则
.
【答案】
【解析】设等比数列 的公比为 ,
因为 ,所以 ,所以 ,
则当 时, ,
则 .又 也满足 ,所以 .
【变式3-3】(2023·上海普陀·统考一模)若数列 满足 , ( , ),则
的最小值是 .
【答案】6
【解析】由已知 , ,…, , ,
所以 , ,
又 也满足上式,所以 ,
设 ,由对勾函数性质知 在 上单调递减,在 递增,
因此 在 时递减,在 时递增,
又 , ,所以 的最小值是6.
【变式3-4】(2023·北京·高三汇文中学校考期中)已知数列 满足 , , ,
.则集合 中元素的个数为 .
【答案】24【解析】由题意得 , ,
所以
,
又 ,所以 , ,
当 为偶数时,令 ,解得 ,
当 为奇数时,令 ,因为函数 的对称轴为 ,
当 时, ,当 时, ,所以 ,
综上可得集合 中元素的个数为 .
【题型4 累乘法求通项】
满分技巧
适用于a =f(n)a,可变形为=f(n)
n+1 n
要点:利用恒等式a=a···…·(a≠0,n≥2,n∈N*)求解
n 1 n
【例4】(2023·全国·高三专题练习)已知 中, ,且 ,求数列通项公式.
【答案】 .
【解析】数列 中, , ,显然 ,当 时, ,
, 也满足上式,
所以数列 通项公式是 .
【变式4-1】(2023·山东青岛·高二青岛二中校考阶段练习)若数列 满足 ,
,则满足不等式 的最大正整数 为( )
A.28 B.29 C.30 D.31
【答案】B【解析】依题意,数列 满足 , ,
,所以 ,
也符合,所以 , 是单调递增数列,
由 ,解得 ,
所以 的最大值为 .故选:B
【变式4-2】(2023·河南·模拟预测)已知数列 满足 , ,则 ( )
A.2023 B.2024 C.4045 D.4047
【答案】C
【解析】 ,
,即 ,可得 ,
.故选:C.
【变式4-3】(2023·重庆·高三重庆八中校考阶段练习)已知正项数列 的前n项积为 ,且 ,
则使得 的最小正整数n的值为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【答案】C
【解析】由题, ,又 ,
, ,两式相除可得 ,
上式两边取对数,可得 ,即 , ,
,化简得 ,解得 ,
又 ,即 ,所以 的通项公式为 ,
,
要使 ,即 ,解得 ,
且 ,所以满足题意的最小正整数 的值为6.故选:C.【变式4-4】(2023·河南·高三校联考开学考试)数列 的首项为2,等比数列 满足 且
,则 的值为 .
【答案】2
【解析】设等比数列 的首项为 ,公比为 ,
利用等比数列定义可知
所以可得 , , ,
由累乘可得 ,
整理可得
所以 ,
又 ,所以可得 ;即 .
【题型5 构造法求通项】
满分技巧
1、形如 (其中 均为常数 且 )型
设 ,展开移项整理得 ,与题设 比较系数(待定系数
法)得 ,即 构成以
为首项,以 为公比的等比数列.
2、形如 型
(1)当 为一次函数类型(即等差数列)时:
设 ,通过待定系数法确定 的值,转化成以 为首项,以
为公比的等比数列 ;
(2)当 为指数函数类型(即等比数列)时:
法一:设 ,通过待定系数法确定 的值,转化成以 为首项,以
为公比的等比数列 ,再利用等比数列的通项公式求出 的通项整理
可得法二:当 的公比为 时,由递推式得: —①, ,两边同时乘以
得 —②,由①②两式相减得 ,即 ,构造等比
数列。
法三:递推公式为 (其中p,q均为常数)或 (其中p,q,r均为常数)
时,要先在原递推公式两边同时除以 ,得: ,引入辅助数列 (其中 ),
得: 。
【例5】(2023·江苏淮安·盱眙中学校考模拟预测)在数列 中, ,且 ,则 的通项
为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】∵ ,∴ ,
由 ,得 ,∴数列 是以2为首项,2为公比的等比数列,
∴ ,即 .故选:A
【变式5-1】(2023·宁夏石嘴山·高三平罗中学校考阶段练习)已知数列 中, ,则
等于( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
所以 所以数列 是一个以2为首项,以4为公比的等比数列,
所以 .故选:C
【变式5-2】(2023·全国·模拟预测)(多选)已知数列 的前 项和为 ,满足 ,则
下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】BCD
【解析】由 ,可得:
所以数列 是首项为 ,公比为2的等比数列,则 ,故 .
所以 , , , .
则 ,所以选项A错误,选项B、D正确.
因为 所以 正确.
故选:BCD.
【变式5-3】(2023·山西太原·高三统考期中)(多选)已知数列 中, , ,
则下列结论正确的是( )
A. B. 是递增数列 C. D.
【答案】BD
【解析】由 ,可得 ,则 ,
又由 ,可得 ,所以数列 表示首项为 ,公比为 的等比数列,
所以 ,所以 ,
由 ,所以A不正确;
由 ,即 ,所以 是递增数列,所以B正确;
由 ,所以C错误;
由 , ,所以 ,所以D正确.故选:BD.
【变式5-4】(2023·浙江·模拟预测)已知数列 的前 项和为
(1)试求数列 的通项公式;
(2)求 .
【答案】(1) ;(2)
【解析】(1)由题意 ,两边同时除以 ,将其变形为 ,即 ,
由等差数列的定义可知 是以首项为 、公差为 的等差数列,
所以 ,即 .
(2)由(1)可知 ,显然当 时,有 ,
当 时,有 ,所以 ,
两式相减得
.
而当 时,也有 ,
综上所述: , .
【题型6 倒数法求通项】
满分技巧
形如a =(p,q,r是常数),可变形为=·+
n+1
要点:①若p=r,则是等差数列,且公差为,可用公式求通项;
②若p≠r,则转化为a =sa+t型,再利用待定系数法构造新数列求解
n+1 n
【例6】(2022·重庆·高三西南大学附中校考阶段练习)已知数列 满足: , ,
则 ( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由题意, ,即 ,故 ,
又因为 ,所以数列 是以首项为2,公比为2的等比数列,
从而 ,解得 .故选:C.
【变式6-1】(2023·全国·高三课时练习)已知数列 满足 ,则数列 的前
2017项和 ( )
A. B. C. D.
【答案】C【解析】根据题意,有 ,于是 ,进而 ,
于是 ,进而 .故选:C
【变式6-2】(2023·河南郑州·统考模拟预测)已知数列 各项均为正数, ,且有 ,则
( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】 , ,
显然若 ,则 ,则 , ,与题意矛盾,
所以 , ,两边同时取倒数,得: ,
设 , , , ,
因为 ,故 ,故 ,所以 为等比数列,
所以 ,故 ,所以 ,
故 ,故选:D.
【变式6-3】(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 ,且满足
.若 ,则n的最大值为 .
【答案】15
【解析】因为 ,所以 ,即 ,且 ,
所以数列 是首项为 ,公差为 的等差数列.
可求得 ,所以 ,
即 且 单调递增, .
则n的最大值为15.
【题型7 三项递推法求通项】
满分技巧
适用于形如 型的递推式
用待定系数法,化为特殊数列 的形式求解.方法为:设 ,比较系数得
,可解得 ,于是 是公比为 的等比数列,这样就化归为
型.
【例7】(2023·四川成都·高三成都七中校考期中)已知数列 满足
,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】因为 ,
所以 ,即 ,
所以数列 以首项为 ,公比为4的等比数列,
所以 , , , ,
,
累加得: ,
所以 ,
所以 ,故选:A.
【变式7-1】(2023·全国·模拟预测)在数列 中, ,若 ,
则 ( )A.18 B.24 C.30 D.36
【答案】A
【解析】由 且数列不存在为0的项,得 ,
所以数列 是等差数列,且首项为 ,公差为 ,
所以 ,所以 .
由 ,得 ,故选:A.
【变式7-2】(2023·广东茂名·高三校考阶段练习)已知 , , ( ,
), 为其前 项和,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由 ( , )可得 ,
已知 , ,所以 ,
即 是一个以3为首项,2为公比的等比数列,
所以 ,即 ,
, , , , ,
,故选B.
【变式7-3】(2023·全国·高三专题练习)数列 满足 ,且 ,求通项 .
【答案】
【解析】因为 ,所以 ,
又 ,所以 ,
由等比数列定义知,数列 是以 为首项,3为公比的等比数列,
所以 ,
累加法可得: ,
所以 ,又 符合该式,故 .【变式7-4】(2023·全国·高三对口高考)数列 满足: , ,且
,则数列 的通项公式为 .
【答案】
【解析】由 ,
化简得 ,
由 , ,得 ,
所以 是以 为首项,以 为公差的等差数列,
所以 ,所以 .
【题型8 不动点法求通项】
满分技巧
f(x)=x f(x)
(1)定义:方程 的根称为函数 的不动点.
f(x) a =f(a )
利用函数 的不动点,可将某些递推关系 n+1 n 所确定的数列化为等比数列或较易求通项的数
列,这种求数列通项的方法称为不动点法.
(2)在数列 中, 已知,且 时, ( 是常数),
** 错误的表达式 **当 时,数列 为等差数列;
** 错误的表达式 **当 时,数列 为常数数列;
** 错误的表达式 **当 时,数列 为等比数列;
** 错误的表达式 **当 时,称 是数列 的一阶特征方程,
其根 叫做特征方程的特征根,这时数列 的通项公式为: ;
(3)形如
a
1
=m
1,
a
2
=m
2,
a
n+2
=p⋅a
n+1
+q⋅a
n( p、q 是常数)的二阶递推数列都可用特征根法求
a x2 =px+q
得通项 n,其特征方程为 (*).
β c c
(1)若方程(*)有二异根α、 ,则可令 ( 1、 2是待定常数);
β a =(c +nc )⋅αn c c
(2)若方程(*)有二重根α= ,则可令 n 1 2 ( 1、 2是待定常数).
c c a =m a =m
(其中 1、 2可利用 1 1, 2 2求得)【例8】(2023·全国·高三专题练习)若 ( ,且 )求数列 的通项公式.
【答案】
【解析】根据迭代数列 ,构造函数 ,易知 有唯一的不动点 ,
根据定理3可知 , , , ,
则 ,即数列 是以首项 ,公差为 的等差数列.
则对应的通项公式为 ,解得 ,
又 也满足上式.
∴ 的通项公式为 .
【变式8-1】(2023·全国·高三专题练习)已知数列 满足性质:对于 且 求
的通项公式.
【答案】
【解析】依定理作特征方程 变形得 其根为
故特征方程有两个相异的根,使用定理2的第(2)部分,则有
,
∴
∴ ,即 .
【变式8-2】(2022·全国·高三专题练习)已知数列的递推公式 ,且首项 ,求数列
的通项公式.
【答案】【解析】令 .先求出数列的不动点 ,解得 .
将不动点 代入递推公式,得 ,
整理得 , ,
∴ .
令 ,则 , .
∴数列 是以 为首项,以1为公差的等差数列.
∴ 的通项公式为 .
将 代入,得 ,∴ .
【变式8-3】(2023·全国·高三专题练习)数列 满足下列关系: , , ,求数
列 的通项公式.
【答案】
【解析】令函数 ,解方程 求出不动点 ,
于是 ,
∴ 是以 为首项,公差为 的等差数列,
∴ ,∴ .
【变式8-4】(2023·全国·高三专题练习)已知数列 满足 , .求数列 的通项公式.
【答案】
【解析】依题 ,记 ,令 ,求出不动点 或3
所以 , ,∴ ,
又 ,所以 ,……, , ,
∴ .
又 ,令 ,则数列 是首项为 ,公比为 的等比数列.
∴ .由 ,得 .
∴ .
(建议用时:60分钟)
1.(2023·四川内江·校考模拟预测)已知数列1, , , ,3, ,…, ,…,则7是这
个数列的( )
A.第21项 B.第23项 C.第25项 D.第27项
【答案】C
【解析】因为数列的第 项为 ,而 ,
所以7是题中数列的第25项.故选:C
2.(2023·天津·高三天津市咸水沽第一中学校考期中)设 是数列 的前 项和,已知 且
,则 ( )
A.9 B.27 C.81 D.101
【答案】B
【解析】 时, ,
时, ,
作差得 ,即 ,
所以数列 从第二项起成等比数列,
所以 .故选:B.
3.(2023·陕西安康·安康中学校考模拟预测)在数列 中, , ,则
( )A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为 ,故可得 , ,…, ,及
累加可得 ,
则 ,所以 ,
则 .故选:B.
4.(2023·陕西汉中·高三统考阶段练习)设数列 满足 ,且 ,则数列 的前9
项和为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由题设, ,
所以 ,
故 .故选:C
5.(2023·天津北辰·高三统考期中)已知数列 的前 项和为 ,且 ,则 ( )
A. B. C.16 D.32
【答案】B
【解析】∵ ①,
∴ ②,
②减去①得: ,即 ,
又∵ ,即 ,
∴数列 是以 为首项,公比为 的等比数列,
∴ .故选:B.
6.(2023·甘肃张掖·高台县第一中学校考模拟预测)已知数列 的前n项和为 ,若 ,
, ( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由 ,得 ,所以 ,所以 ,
因为 ,
所以 是以3为首项,3为公比的等比数列,
所以 ,所以 ,
所以 .故选:D
7.(2023·全国·高三专题练习)数列 满足 ( ),则
等于( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由 , ,得 ,
当 时, ,
两式相减得 ,则 ,
显然 满足上式,因此 ,
所以 .故选:A
8.(2022·高二单元测试)已知数列 满足 = , ,则数列 的通项公式是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】因为 ,所以 ,
设 ,可得 ,
所以 ,即 ,
所以 ,
所以数列 是首项为 ,公比为3的等比数列,
所以 ,所以 .故选:A.
9.(2023·安徽亳州·高二亳州二中校考期中)(多选)已知数列 满足 ,,数列 的前n项和为 ,则( )
A. B. C. D.
【答案】ABD
【解析】由 ,
可得: , , , , ,
则
即 ,则 ,
又 时也成立,所以 故选项B判断正确;
由 ,可知选项A判断正确;
令
则2
两式相减得 ,
故选项D判断正确;
由 ,可得选项C判断错误.故选:ABD
10.(2023·福建福州·高三校考阶段练习)(多选)已知数列 的前 项的和为 , , ,
,则下列说法正确的是( )
A. B. 是等比数列 C. D.
【答案】AD
【解析】由题意可知 ,所以 ,故A正确;
因为 ,
所以 不能是等比数列,故B错误;
因为 ( ),即 ( ),
所以 ,
所以 ,即 ,
又因为 ,所以 是以2为首项,4为公比的等比数列,所以 ,
所以 ,
即 ,故D正确.故选:AD.
11.(2023·全国·模拟预测)已知数列 满足 , , 则该数列
的通项公式为 .
【答案】
【解析】当 时, ,
又 ,所以数列 是以3为首项, 为公比的等比数列,
所以 ,等式两边同时除以 ,得 ,
又 ,所以数列 是以 为首项,3为公差的等差数列,
所以 ,得到 .
12.(2023·贵州黔东南·凯里一中校考模拟预测)已知数列 满足: , ,
若 ,则数列 的前50项和为 .
【答案】
【解析】由 , ,
可得数列 中从奇数项起的连续三项成等比数列,从偶数项起的连续三项成等差数列,
又 , ,可得数列 的前10项为1,2,4,6,9,12,16,20,25,30,
由此可得
进而可得 ,
则数列 的前50项和为
.
13.(2023·广东佛山·高三佛山市第四中学校考开学考试)已知 , ,则数列
的通项公式是 .
【答案】
【解析】由题意知 ,整理得 ,可得 ,又由 ,则 ,
所以数列 的通项公式为 ,显然n = 1也满足.
14.(2022·福建漳州·高三校考期中)已知 为数列 的前 项和,且满足
.
(1)求数列 的通项公式;
(2)记 ,求数列 的前 项和 .
【答案】(1) ( );(2) .
【解析】(1)∵ ,
∴当 时, ,
两式相减得 ,即 ( ),
当 时, ,符合上式,
∴ 的通项公式为 ( ).
(2)∵ ,
∴ ,
∴ .
15.(2023·湖南衡阳·高二校考期末)已知数列 满足 ,且 , .
(1)求数列 的通项公式;
(2)求数列 的前 项和 .
【答案】(1) ;(2)
【解析】(1)因为 ,所以 ,
又因为 ,所以数列 是以 为首项, 为公比的等比数列,
所以, ,①
又因为 ,所以,数列 为常数列,
故 ,②② ①可得 ,所以, ,
所以,对任意的 , .
(2)令 ,则 ,
则
.
令 ①,
所以 ②,
① ②得 ,
所以 ,所以 .