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微专题 19 数列的递推关系
高考定位 数列的递推关系是高考重点考查内容,作为两类特殊数列——等差数
列、等比数列,可直接根据它们的通项公式求解,但也有一些数列要通过构造转
化为等差数列或等比数列求解,体现了化归思想在数列中的应用.
【真题体验】
1.(2021·浙江卷)已知数列{a }满足a =1,a =(n∈N*),记数列{a }的前n项和
n 1 n+1 n
为S ,则( )
n
A.0,a >0)型
n+1 n
例6 在正项数列{a }中,a =1,a =2a,求数列{a }的通项公式.
n 1 n+1 n
训练4 已知数列a =a+3a +,a =2,则log (a +1)=________.
n n-1 1 2 5
【精准强化练】
一、单选题
1.数列{a }中,a =2a +1,a =1,则a =( )
n n+1 n 1 100
A.2100+1 B.2101
C.2100-1 D.2100
2.已知数列{a }满足:a =a =2,a =3a +4a (n≥3),则a +a =( )
n 1 2 n n-1 n-2 9 10
A.47 B.48
C.49 D.410
3.已知数列{a }满足a =1,a =,则满足a >的n的最大取值为( )
n 1 n+1 n
A.7 B.8
C.9 D.104.设数列{a }的前n项和为S 若S =2a -2n+1,则S =( )
n n, n n 10
A.211-23 B.210-19
C.3×210-23 D.3×29-19
5.在数列{a }中,a =3,a =2a -n+2,若a >980,则n的最小值是( )
n 1 n n-1 n
A.8 B.9
C.10 D.11
6.已知数列{a }中,a =,a =a +a ·a ,则数列{a }的通项公式为( )
n 1 n+1 n n n+1 n
A. B.
C.-n D.
7.(2024·南昌段测)已知数列{a }满足a =3,a =a +2+1,则a =( )
n 1 n+1 n 10
A.80 B.100
C.120 D.143
8.(2024·西安统模)已知数列{a }满足a =2,a =6,且a -2a +a =2,若[x]
n 1 2 n+2 n+1 n
表示不超过x的最大整数(例如[1.6]=1,[-1.6]=-2),则++…+=( )
A.2 022 B.2 023
C.2 024 D.2 025
二、多选题
9.已知数列{a }满足a =1,a -3a =2a ·a (n∈N*),则下列结论正确的是(
n 1 n n+1 n n+1
)
A.为等比数列
B.{a }的通项公式为a =
n n
C.{a }为递增数列
n
D.的前n项和T =3n-n
n
10.(2024·烟台调研)已知数列{a },{b }满足a =2,b =,a =b +,b =a
n n 1 1 n+1 n n+1 n
+,n∈N*,则下列选项正确的有( )
A.+=4 B.=
C.当n为奇数时,a =4b D.当n为偶数时,a =b
n n n n
11.(2024·郑州调研)设S 是数列{a }的前n项和,且a >0,a =,3a =
n n 1 2 n+12S S ,则( )
n n+1
A.a = B.数列是公差为的等差数列
1
C.数列的前5项和最大 D.a =
n
三、填空题
12.已知数列{a }满足a =2a -n+1,a =3,则a =________.
n n+1 n 1 n
13.已知数列{a }满足:a =2,a =a +2n,则{a }的通项公式为________.
n 1 n+1 n n
14.在正项数列{a }中,a =1,a =10,=(n=3,4,5,…).则{a }的通项a =
n 1 2 n n
________.
【解析版】
1.(2021·浙江卷)已知数列{a }满足a =1,a =(n∈N*),记数列{a }的前n项和
n 1 n+1 n
为S ,则( )
n
A.0,a =,
n 2
所以S >a +a =.
100 1 2
又==+=-,
所以<,
即有<+,
即-<,
由=1,-<,…,-<,由累加法可得≤1+=,
所以≥,
所以a =≤=a ,
n+1 n
即≤,可得≤,…,≤,
由累乘法可得a ≤=6(-)(当且仅当n=1时取等号),
n
所以S <6(-+-+-+…+-)=6(-)<3,故选A.
100
2.(2019·上海卷)已知数列{a }的前 n 项和为 S ,且满足 S +a =2,则 S =
n n n n 5
________.
答案
解析 n=1时,S +a =2,∴a =1.
1 1 1
n≥2时,由S +a =2得S +a =2,
n n n-1 n-1
两式相减得a =a (n≥2),
n n-1
∴{a }是以1为首项,为公比的等比数列,
n
∴S ==.
5
3.(2020·全国Ⅰ卷)数列{a }满足a +(-1)na =3n-1,前16项和为540,则a
n n+2 n 1
=________.
答案 7
解析 因为a +(-1)na =3n-1,
n+2 n
所以当n为偶数时,a +a =3n-1,
n+2 n所以a +a =5,a +a =17,a +a =29,
4 2 8 6 12 10
a +a =41,
16 14
所以a +a +a +a +a +a +a +a =92.
2 4 6 8 10 12 14 16
因为数列{a }的前16项和为540,
n
所以a +a +a +a +a +a +a +a =540-92=448.①
1 3 5 7 9 11 13 15
因为当n为奇数时,a -a =3n-1,
n+2 n
可得a -a =3(n-2)-1,…,a -a =3×1-1,
n n-2 3 1
累加可得a -a =3-=,
n 1
即a =+a ,
n 1
所以a +a +…+a =8a +(0+8+40+96+176+280+408+560)=448,
1 3 15 1
即8a =56,所以a =7.
1 1
4.(2022·北京卷)已知数列{a }的各项均为正数,其前 n项和S 满足a ·S =9(n=
n n n n
1,2,…).给出下列四个结论:
①{a }的第2项小于3;②{a }为等比数列;
n n
③{a }为递减数列;④{a }中存在小于的项,
n n
其中所有正确结论的序号是________.
答案 ①③④
解析 由题意可知,∀n∈N*,a >0,
n
当n=1时,a=9,可得a =3;
1
当n≥2时,由S =,
n可得S =,
n-1
两式作差可得a =-,
n
所以=-a ,则-a =3,
n 2
整理可得a+3a -9=0.
2
因为a >0,
2
所以解得a =<3,①正确;
2
假设数列{a }为等比数列,设其公比为q,
n
则a=a a ,
1 3
即=,所以S=S S ,
1 3
可得a(1+q)2=a(1+q+q2),
解得q=0,不合题意,
故数列{a }不是等比数列,②错误;
n
当n≥2时,a =-=>0,
n
可得a 90 000时,S >900,又a ≥,
n n所以a ·S >×900=9,与a ·S =9矛盾,故④正确.
n n n n
【热点突破】
热点一 形如a =pa +f(n)型
n+1 n
考向1 a =pa +q(p≠0,1,q≠0)
n+1 n
例1 在数列{a }中,a =5,a =3a -4,则数列{a }的通项公式为________.
n 1 n+1 n n
答案 a =3n+2
n
解析 法一(构造法) 由a =3a -4,
n+1 n
设a -λ=3(a -λ),
n+1 n
即a =3a -2λ,故2λ=4,λ=2,
n+1 n
则a -2=3(a -2),
n+1 n
又a =5,所以{a -2}是以a -2=3为首项,
1 n 1
3为公比的等比数列,
所以a -2=3n,即a =3n+2.
n n
法二(不动点法) 令3x-4=x,解得不动点x=2,
由a =3a -4,得a -2=3(a -2)
n+1 n n+1 n
所以数列{a -2}是以a -2=3为首项,
n 1
3为公比的等比数列,所以a -2=3n,
n
即a =3n+2.
n
考向2 a =pa +qn+c(p≠0,1,q≠0)
n+1 n
例2 已知数列{a }满足a =3a -4n-5,a =5,求数列{a }的通项公式.
n n+1 n 1 n解 由a =3a -4n-5,
n+1 n
设a +λ(n+1)=3(a +λn)+m,
n+1 n
即a =3a +2λn-λ+m,
n+1 n
故得
所以a -2(n+1)=3(a -2n)-7.
n+1 n
令b =a -2n,则上式为b =3b -7.
n n n+1 n
法一(构造法) 设b +k=3(b +k),
n+1 n
即b =3b +2k,
n+1 n
故2k=-7,k=-,
所以数列是首项为-,公比为3的等比数列,则b -=-·3n-1,b =-·3n-1+,
n n
故a =-·3n-1+2n+.
n
法二(不动点法) 令3x-7=x,得x=,
由b =3b -7得b -=3,
n+1 n n+1
所以数列是首项为-,公比为3的等比数列,则b -=-·3n-1,b =-·3n-1+,
n n
故a =-·3n-1+2n+.
n
考向3 a =pa +qn(p≠0,1,q≠0,1)
n+1 n
例 3 (2024·兰州质测)在数列{a }中,a =-1,a =2a +4·3n-1,则 a =
n 1 n+1 n n
________.
答案 4·3n-1-5·2n-1解析 法一 原递推式可化为
a +λ·3n=2(a +λ·3n-1).
n+1 n
比较系数得λ=-4,
故a -4·3n=2(a -4·3n-1),
n+1 n
则数列{a -4·3n-1}是首项为a -4·31-1=-5,
n 1
公比为2的等比数列,
所以a -4·3n-1=-5·2n-1,
n
即a =4·3n-1-5·2n-1.
n
法二 将a =2a +4·3n-1的两边同除以3n+1,得=·+,
n+1 n
令b =,则b =b +,
n n+1 n
设b +k=(b +k),比较系数得k=-,
n+1 n
则=,
∴是以-为首项,为公比的等比数列,
∴b -=·,
n
则b =-·,
n
∴a =3n·b =4·3n-1-5·2n-1.
n n
规律方法 形如a =pa +f(n)的数列通项公式的求法
n+1 n
(1)构造法:构造法的基本原理是在递推关系的两边加上相同的数或相同性质的
量,构造数列的每一项都加上相同的数或相同性质的量,使之成为等差数列或等比数列.
(2)不动点法:①形如a =pa +q的数列求通项公式的步骤:a.由x=px+q求出
n+1 n
数列{a }的不动点,b.在递推公式a =pa +q两端同时减去x,化简使其左、右
n n+1 n
两侧结构一致,c.构造数列求通项.
②a =pa +f(n)可转化为b =pb +k的形式求解.
n+1 n n+1 n
训练1 (1)已知数列{a }中,a =1,a =3a +2,则a =________.
n 1 n+1 n n
(2)已知数列{a }中,a =1,a =3a +3n,则a =________.
n 1 n+1 n n
答案 (1)2×3n-1-1 (2)n·3n-1
解析 (1)因为a =3a +2,
n+1 n
所以a +1=3(a +1),
n+1 n
因为1+a =2,所以数列{1+a }是以2为首项,以3为公比的等比数列,
1 n
所以1+a =2×3n-1,所以a =2×3n-1-1.
n n
(2)∵a =3a +3n,∴-=,
n+1 n
∴数列是等差数列,公差为,
又=,∴=+(n-1)×=,
∴a =n·3n-1.
n
热点二 形如a =pa +qa (a =a,a =b)型
n+1 n n-1 1 2
例4 已知在数列{a }中,a =5,a =2,a =2a +3a (n≥3),求这个数列的
n 1 2 n n-1 n-2
通项公式.
解 法一(构造法) ∵a =2a +3a ,
n n-1 n-2
∴a +a =3(a +a ),
n n-1 n-1 n-2
又a +a =7,
1 2∴{a +a }是首项为7,公比为3的等比数列,
n n-1
则a +a =7×3n-2,①
n n-1
又a -3a =-(a -3a ),a -3a =-13,
n n-1 n-1 n-2 2 1
∴{a -3a }是首项为-13,公比为-1的等比数列,
n n-1
则a -3a =(-13)·(-1)n-2,②
n n-1
①×3+②得4a =7×3n-1+13·(-1)n-1,
n
∴a =×3n-1+(-1)n-1.
n
法二(特征根法) 数列{a }的特征方程为x2=2x+3,
n
解得x =-1,x =3.
1 2
令a =c ·(-1)n+c ·3n,
n 1 2
由得
故a =-(-1)n+·3n
n
=·3n-1+(-1)n-1.
规律方法 形如a =m ,a =m ,a =pa +qa (p,q是常数)的二阶递推数列
1 1 2 2 n+2 n+1 n
都可用特征根法求得通项a ,其特征方程为x2=px+q,①
n
若①有二异根α,β,则可令a =c αn+c βn(c ,c 是待定常数);
n 1 2 1 2
若①有二重根α=β,则可令a =(c +nc )αn(c ,c 是待定常数).
n 1 2 1 2
再利用a =m ,a =m ,可求得c ,c ,进而求得a .
1 1 2 2 1 2 n
训练2 (1)在数列{a }中,a =8,a =2,且满足a =2a -a (n∈N*),则数列
n 1 4 n+2 n+1 n
{a }的通项公式为________.
n
(2)在数列{a }中,a =1,a =3,a =3a -2a ,则a =________.
n 1 2 n+2 n+1 n n答案 (1)a =10-2n (2)2n-1
n
解析 (1)由题意知a -a =a -a ,
n+2 n+1 n+1 n
所以{a }为等差数列.
n
设公差为d,由题意得2=8+3d,则d=-2,
得a =8-2(n-1)=10-2n.
n
(2)由题意知a -a =2(a -a ),
n+2 n+1 n+1 n
∵a -a =2,
2 1
∴{a -a }是首项为2,公比为2的等比数列,
n n-1
a -a =2n-1(n≥2),
n n-1
当n≥2时,a =(a -a )+(a -a )+…+(a -a )+a
n n n-1 n-1 n-2 2 1 1
=2n-1+2n-2+…+2+1==2n-1.
显然n=1时满足上式,∴a =2n-1.
n
热点三 形如a =型
n+1
例5 (1)已知数列{a }中,a =1,a =,则a =________.
n 1 n+1 n
(2)已知在数列{a }中,a =2,a =(n∈N*),则a =________.
n 1 n+1 n
答案 (1) (2)
解析 (1)∵a =,a =1,
n+1 1
∴a ≠0,∴=+,即-=.
n
又a =1,则=1,
1
∴是以1为首项,为公差的等差数列.∴=1+(n-1)×=+,
∴a =.
n
(2)法一(构造法) ∵=3·+1,
∴+=3,+=1,
∴是以1为首项,3为公比的等比数列,
∴+=3n-1,∴=3n-1-,
∴a =.
n
法二(不动点法) 由方程=x,
求出x =0,x =-2,
1 2
于是a -0=-0=,
n+1
a +2=+2=,
n+1
两式相除得=·,
故数列是首项为,公比为的等比数列,
故=·,解得a =.
n
规律方法 求形如a =通项公式的方法:
n+1
(1)当q=0时,可用构造法:两边同时取倒数转化为=·+的形式,化归为b =
n+1
pb +q型,求出b 的表达式,再求a .
n n n
(2)当q≠0时,可用不动点法:
①若只有一个动点x ,则是等差数列;
0
②若有两个不动点x ,x ,则是等比数列.
1 2训练3 (1)已知数列{a }的首项a =,a =,则{a }的通项公式为________.
n 1 n+1 n
(2)(2024·武汉质检)在数列{a }中,若a =1,a =,则a =________.
n 1 n+1 n
答案 (1)a = (2)
n
解析 (1)因为a =,
n+1
所以=+,-1=+-1=,
所以是以-1=为首项,为公比的等比数列,
所以-1=,a =.
n
(2)取倒数得=+2,
即-=2(n>1),
所以数列是首项为1,公差为2的等差数列=1+2(n-1)=2n-1,
所以a =.
n
热点四 形如a =pa(p>0,a >0)型
n+1 n
例6 在正项数列{a }中,a =1,a =2a,求数列{a }的通项公式.
n 1 n+1 n
解 取以2为底的对数,得到
log a =log (2a),log a =log 2+2log a ,
2 n+1 2 2 n+1 2 2 n
log a =1+2log a ,设b =log a ,
2 n+1 2 n n 2 n
则有b =1+2b ,则b +1=2(b +1),
n+1 n n+1 n
所以{b +1}是以b +1=1为首项,2为公比的等比数列,
n 1
所以b +1=2n-1,
n所以b =2n-1-1,log a =2n-1-1,a =22n-1-1.
n 2 n n
规律方法 若a =pa(p>0,a >0),则构造=q,最终求得通项.
n+1 n
训练4 已知数列a =a+3a +,a =2,则log (a +1)=________.
n n-1 1 2 5
答案 31log 3-15
2
解析 由a =a+3a +可得a +1=(a +1)2,
n n-1 n n-1
∵a =2>0,根据递推公式可得出a >0,a >0,…,
1 2 3
进而可知,对任意的n∈N*,a >0,
n
在等式a +1=(a +1)2两边取对数,
n n-1
令b =log (a +1),则b >0,
n 2 n n
可得b =2b +log,
n n-1 2
则b +log=2,
n 2
所以,数列是等比数列,
且首项为b +log=log (a +1)+log=log,公比为2,
1 2 2 1 2 2
所以b +log=24log=16(2log 3-1)
5 2 2 2
=32log 3-16,
2
即log (a +1)=32log 3-16-log=31log 3-15.
2 5 2 2 2
【精准强化练】
一、单选题
1.数列{a }中,a =2a +1,a =1,则a =( )
n n+1 n 1 100
A.2100+1 B.2101
C.2100-1 D.2100答案 C
解析 数列{a }中,a =2a +1,
n n+1 n
故a +1=2(a +1),
n+1 n
因为a =1,所以a +1=2≠0,
1 1
所以{a +1}是首项为2,公比为2的等比数列,
n
所以a +1=2n,即a =2n-1,
n n
故a =2100-1.
100
2.已知数列{a }满足:a =a =2,a =3a +4a (n≥3),则a +a =( )
n 1 2 n n-1 n-2 9 10
A.47 B.48
C.49 D.410
答案 C
解析 由题意a +a =4,
1 2
由a =3a +4a (n≥3)
n n-1 n-2
得a +a =4(a +a ),
n n-1 n-1 n-2
即=4(n≥3),
所以数列{a +a }是等比数列,公比为4,首项为4,所以a +a =49.
n n+1 9 10
3.已知数列{a }满足a =1,a =,则满足a >的n的最大取值为( )
n 1 n+1 n
A.7 B.8
C.9 D.10
答案 C
解析 因为a =,所以=4+,
n+1所以-=4,
又=1,数列是以1为首项,4为公差的等差数列,
所以=1+4(n-1)=4n-3,
所以a =,
n
由a >,即>,
n
即0<4n-3<37,解得980,则n的最小值是( )
n 1 n n-1 n
A.8 B.9
C.10 D.11
答案 C
解析 因为a =2a -n+2,
n n-1
所以a -n=2[a -(n-1)].
n n-1
因为a =3,所以a -1=2,所以数列{a -n}是首项和公比都是2的等比数列,
1 1 n
则a -n=2n,即a =2n+n.
n n
因为a -a =2n-1+1>0,
n n-1
所以数列{a }是递增数列.
n
因为a =521<980,a =1 034>980,所以满足a >980的n的最小值是10.
9 10 n
6.已知数列{a }中,a =,a =a +a ·a ,则数列{a }的通项公式为( )
n 1 n+1 n n n+1 n
A. B.
C.-n D.
答案 D
解析 由题意,可得a =a +a ·a ,
n+1 n n n+1
即-=-1.
又=,所以数列是以为首项,公差为-1的等差数列,
所以=-(n-1)=-n,所以a =.
n
7.(2024·南昌段测)已知数列{a }满足a =3,a =a +2+1,则a =( )
n 1 n+1 n 10
A.80 B.100
C.120 D.143
答案 C
解析 因为a =a +2+1,
n+1 n
所以a +1=()2+2+1,
n+1
即a +1=(+1)2,
n+1
等式两边开方可得=+1,
即-=1,
所以数列{}是首项为=2,
公差为1的等差数列,
所以=2+(n-1)×1=n+1,
所以a =n2+2n,
n
所以a =102+20=120.故选C.
10
8.(2024·西安统模)已知数列{a }满足a =2,a =6,且a -2a +a =2,若[x]
n 1 2 n+2 n+1 n
表示不超过x的最大整数(例如[1.6]=1,[-1.6]=-2),则++…+=( )
A.2 022 B.2 023
C.2 024 D.2 025
答案 D解析 由题设,(a -a )-(a -a )=2,a -a =4,
n+2 n+1 n+1 n 2 1
故{a -a }是首项为4,公差为2的等差数列,则a -a =2n+2,
n+1 n n+1 n
则(a -a )+(a -a )+…+(a -a )
n n-1 n-1 n-2 2 1
=a -a =2[n+(n-1)+…+3+2]
n 1
=(n+2)(n-1)(n≥2),
所以a =n(n+1),故=1+.
n
又n∈N*,当n=1时,=2,
当n≥2时,=1,
所以++…+=2 025.
二、多选题
9.已知数列{a }满足a =1,a -3a =2a ·a (n∈N*),则下列结论正确的是(
n 1 n n+1 n n+1
)
A.为等比数列
B.{a }的通项公式为a =
n n
C.{a }为递增数列
n
D.的前n项和T =3n-n
n
答案 AB
解析 因为a -3a =2a ·a ,
n n+1 n n+1
所以+1=3,
又+1=2≠0,所以是以2为首项,
3为公比的等比数列,+1=2×3n-1,即a =.
n
所以{a }为递减数列,的前n项和
n
T =(2×30-1)+(2×31-1)+…+(2×3n-1-1)
n
=2(30+31+…+3n-1)-n
=2×-n=3n-n-1.
10.(2024·烟台调研)已知数列{a },{b }满足a =2,b =,a =b +,b =a
n n 1 1 n+1 n n+1 n
+,n∈N*,则下列选项正确的有( )
A.+=4 B.=
C.当n为奇数时,a =4b D.当n为偶数时,a =b
n n n n
答案 BCD
解析 因为a =2,b =,a =b +,
1 1 n+1 n
b =a +,
n+1 n
所以a =b +=1,b =a +=4,
2 1 2 1
a =b +=5,b =a +=,
3 2 3 2
所以+=,故A错误;
===,故B正确;
由B选项可知==,
所以=
故C,D正确.11.(2024·郑州调研)设S 是数列{a }的前n项和,且a >0,a =,3a =
n n 1 2 n+1
2S S ,则( )
n n+1
A.a = B.数列是公差为的等差数列
1
C.数列的前5项和最大 D.a =
n
答案 AC
解析 ∵a >0,a =,3a =2S S ,
1 2 n+1 n n+1
∴3a =2a (a +a ),
2 1 1 2
∴a =或a =-(舍),故选项A正确;
1 1
又3a =2S S ,
n+1 n n+1
∴3(S -S )=2S S ,
n+1 n n n+1
∴-=-,
∴数列是公差为-的等差数列,故选项B错误;
由==3,得=+(n-1)·
=3-=,
∴>0,<0,
∴数列的前5项和最大,故选项C正确;
当n=1时,
==,
这与a =矛盾,故选项D错误.
1
三、填空题12.已知数列{a }满足a =2a -n+1,a =3,则a =________.
n n+1 n 1 n
答案 2n+n
解析 ∵a =2a -n+1,
n+1 n
∴a -(n+1)=2(a -n),
n+1 n
∴=2,
∴数列{a -n}是以a -1=2为首项,2为公比的等比数列,
n 1
∴a -n=2·2n-1=2n,
n
∴a =2n+n.
n
13.已知数列{a }满足:a =2,a =a +2n,则{a }的通项公式为________.
n 1 n+1 n n
答案 a =2n
n
解析 由已知得a -a =2n,
n+1 n
当n≥2时,a =a +(a -a )+(a -a )+…+(a -a )
n 1 2 1 3 2 n n-1
=2+2+22+…+2n-1
=2+=2n,
又a =2,也满足上式,故a =2n.
1 n
14.在正项数列{a }中,a =1,a =10,=(n=3,4,5,…).则{a }的通项a =
n 1 2 n n
________.
答案 102
解析 对=两边同时取常用对数可得
lg a -lg a =(lg a -lg a ).
n n-1 n-1 n-2令b =lg a -lg a ,则b =lg a -lg a =1,b =b (n=3,4,5,…),
n n+1 n 1 2 1 n-1 n-2
所以b =(n=1,2,3,…),
n
所以lg a -lg a =,
n+1 n
故=10,
由累乘法可得=···…·=10×10×10×…×10,
因为1+++…+==2,
故=102,则a =102,
n
a =1,a =10均满足a =102,
1 2 n
因此,对任意的n∈N*,a =102.
n