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专题六 数列 1 37
微专题一 数列中的奇偶项问题
学生用书P252
类型一:数列中连续两项和或积的问题(a
n+
a
n +1=
f
(
n
)
或a
n
又a
2 k=3
a
2 k -1
,a
2 k +1=
a
2 k+2
,k
∈
N ,
·a f n 型) 所以a a ,所以c c ,即c c ,所以c
n +1= ( ) 2 k +1=3 2 k -1+2 k +1=3 k+2 n +1=3 n+2 n +1+
1.a a f n 型:由a a f n 得a a f n 从 (c ),
n+ n +1= ( ) n+ n +1= ( ), n +1+ n +2= ( +1), 1=3 n+1
而a a f n f n 特别地 当f n an b a 时 又c ,所以数列{c }是以 为首项, 为公比的等比
n +2- n= ( +1)-( ), , ( )= + ( ≠0) , 1+1=2 n+1 2 3
a a a 则 a 的偶数项与奇数项分别构成一个公差为a 数列,
n +2- n= , { n}
的等差数列. 所以c n+1=2 · 3 n -1,所以c n=2 · 3 n -1 -1 ,
2.a n· a n +1= f ( n ) 型:由a n· a n +1= f ( n ), 得a n +1· a n +2= f ( n +1), 则a 2 n -1=2 · 3 n -1 -1 ,故a 2 n=3 a 2 n -1=2 · 3 n -3 .
从而 a a n + n 2 = f ( f ( n + n ) 1) , 特别地 , 当f ( n )= aqn 时 , a a n + n 2 = q , 则 { a n} 的 所以a n= { 2 · · 3 n n 2 - 2 1 -1 , , n n 为 为 偶 奇 数 数 . ,
偶数项与奇数项分别构成一个公比为q的等比数列 其中a 2 3 -3
, ≠ ( )当n为偶数时,
q . 2
0, ≠0,1 S (a a … a ) (a a … a )
例1 求数 已 列 知数 a 列 的 { a 通 n} 项 满 公 足 式 a 1=3, a n a n +1=9×2 2 n -1 , n ∈ N . = n 4 = (a 1 1 + + a 3 3 + + … + + a n - n 1 -1 ) = + 4 (c 2 1 + + c 4 2 + + … + + c n n 2 )
(1) { n} ; [ ( n 2) n ] n
(2) 证明 : 数列 { a n} 中的任意三项均不能构成等差数列. =4× 2 1-3 - =4 · 3 2 -2 n -4 ;
解析 ( 1 )由 a n a n +1=9×2 2 n -1,得 a n +1 a n +2=9×2 2 n +1,两式相除, 当n为奇 1 数 -3 时, 2
a
得 由 所以 a a n 1 + n 数 a 2 2 = 列 = 4 9 , { × a 2 1,a } 1 是 =3 首 ,得 项为 a 2=6 , , 公比为 的等比数列,则 a S 综 n 上 = S , n S +1 n - = a { n + 4 1 · · =4 3 · n+ 2 n 2 1 - 3 2 n+ 2 n 1 n - - 2 4 ( , , n n n + 为 为 1 ) 奇 偶 - 数 4 数 - . , ( 2 · 3 n+ 2 1 -3 ) =2 · 3 n+ 2 1 -2 n -3 .
2 n -1 3 4 2 n -1= 2 3 -2 -3
3×2 2 n -2 =3×2 ( 2 n -1 ) -1; 类型三:递推式中含有 (-1) n型
数列{a 2 n }是首项为 6 ,公比为 4 的等比数列,则 a 2 n=6×2 2 n -2 对n分奇 、 偶进行讨论 , 转化为相邻两项和或差求解.当项
=3×2 2 n -1. 数不确定时 , 要分奇数和偶数讨论求解.
综上,数列{a n }的通项公式为 a n=3×2 n -1. 例3 已知数列 { a n} 的各项均为正数 , 记S n 为 { a n} 的前n项
(
2
)证明:假设数列{a
n
}中存在三项a
m
,a
k
,a
p
(其中m
<
k
<
p)成 和
,
且
2
S
n=
a2n+ a
n
.
等差数列,则 a a a . 求数列 a 的通项公式
2 k= m+ p (1) { n} ;
由( 1 )得a k=3×2 k -1,a m=3×2 m -1,a p=3×2 p -1,所以 2×3×2 k -1 =3× (2) 记c n=(-1) na n a n +1, 求数列 { c n} 的前n项和T n .
m -1 p -1,即 k m -1 p -1,两边同时除以 m -1,得 k - m +1 解析 ( )当n 时, S a a2 a ,解得a 或a
2 +3×2 2 =2 +2 2 2 =1+ 1 =1 2 1=2 1= 1+ 1 1=1 1=0
p - m,( ) (舍去),
2 ∗
而(
∗
)式等号的左边为偶数,右边为奇数, 当n
≥2
时,由
2
S
n=
a2n+ a
n
得
2
S
n -1=
a2n
-1+
a
n -1
,
∴
(
∗
)式不成立,即假设不成立. 两式相减得
2
a
n=
a2n+ a
n-
a2n
-1-
a
n -1
,n
≥2
,
所以数列{a }中的任意三项均不能构成等差数列. 所以(a a )(a a ) (a a ) ,
n n+ n -1 n- n -1 - n+ n -1 =0
{f n n为奇数 即(a a )(a a ) ,
类型二:a n= g ( n ), n为偶数 又{a n } + 各 n - 项 1 均为 n- 正 n 数 -1- , 1 所以 =0 a a ,n ,
( ), n n- n -1=1 ≥2
此类问题的常用解法 所以{a }是公差为 的等差数列,所以a n.
: n 1 n=
1.按奇偶项分为两个数列分别求解 但要注意原数列项数分奇 ( )由( )知c ( )nn(n ),
, 2 1 n= -1 +1
数和偶数讨论. 当n为偶数时,T ( ) ( ) … [ (n )
n= -1 ×2+2×3+ -3 ×4+4×5+ + - -1
{f n n为奇数 n] n (n )
2.利用a ( ), ,转化为数列 a 的奇数项和偶数项 × + × +1
n= g n n为偶数 { n} ( ) ( ) … n[ (n ) n ]
( ), =2× -1+3 +4× -3+5 + + - -1 + +1
求解. n
( n)
{ a n为奇数 2+ n(n )
例2 已知数列 a 满足a a a a 3 n, , 数 ( … n) 2 +2 ;
{ n} 1+ 3=2 2, n +1= a n+2, n为偶数 , =2× 2+4+ + =2× 2 = 2
列 { c
求
n}
数
满
列
足c
c
n=
和
a 2 n -1
a
.
的通项公式
当n(n ≥3 )为奇数时,T n= T n -1- n(n +1 ) = (n -1 )
2
(n +1 ) - n(n +
(1)
求数列
{
a
n}
的
{
前
n
n
}
项和S .
;
)
(n
+1
)2
,
(2) { n} n 1 =-
{ a ,n为奇数, 2
解析 ( )由a 3 n 得a a ,a a a 经检验,n 也满足上式.
1 n +1= a ,n为偶数 2=3 1 3= 2+2=3 1 =1
n+2 ìn(n )
. ï ï +2 ,n为偶数,
+2
因 得 为 c 1= a 1 a + 1 a = 3 1 = , 2 c n a + 2 1 , = 所 a 2 以 n +1 , a 1+3 a 1+2=6 a 1 ,解得a 1=1 ,由c n= a 2 n -1 , 综上,T n= î í ï ï - (n 2 + 2 1 )2 ,n为奇数.
1 38 5年高考3年模拟 B版 数学(教师用书)
学生用书P85
1.( 2024 安徽皖北协作区联考, 13 )已知数列 { a n} 满足 (-1) n +1 (2) 由 (1) 可知b n +1-3=2( b n-3), 又 ∵ b 1-3= c 1+ c 2-3=2≠0,
·
a
n +2+(-1)
na
n=3(-1)
n
+1(
n
∈
N
),
若a
1=
a
2=1,
则
{
a
n} ∴
数列
{
b
n-3}
是以
2
为首项
,2
为公比的等比数列
,
的前 20 项和S 20= -250 . ∴ b n-3=2×2 n -1 =2 n , (9 分 )
2.( 福建厦门毕业班第四次质量检测, )设 S 为数列 t n n 分
2024 15 n ∴ n=(2 -1)×2 , (10 )
a 的前n项和 已知a S 且 {S n } 为等差数列. ∴ Q n=1×2+3×2 2 +5×2 3 +…+(2 n -1)×2 n ,
{ n} , 1=1, 4=10, n ∴2 Q n=1×2 2 +3×2 3 +5×2 4 +…+(2 n -1)×2 n +1 , (11 分 )
(1) 求 { a n} 的通项公式 ; 两式相减 , 可得 - Q n=1×2+2(2 2 +2 3 +…+2 n )-(2 n -1)×2 n +1
{a n为奇数 n
n, , 8(1-2 -1 ) n n +1 n +2 n n +1
若b 求 b 的前 n项和T . =2+ -(2 -1)×2 =2+2 -8-(2 -1)×2
(2) n= 1 n为偶数 { n} 2 2 n 1-2
a
n
a
n +2
, ,
=(3-2
n
)×2
n +1
-6, (14
分
)
解析 设等差数列 {S n } 的公差为d ∴ Q n=(2 n -3)×2 n +1 +6 . (15 分 )
(1) n , 4.( 山东青岛二中二模, )欧拉函数φ n n N 的函
2024 16 ( )( ∈ )
因为a S 数值等于所有不超过正整数n且与n互素的正整数的个数
1= 1=1, ,
S S 例如 φ φ φ 数列 a 满足a φ n
所以 4 1 d 即10 d d 1 : (1)=1, (4)=2, (8)= 4, { n} n= (2 )
- =3 , -1=3 , = , n N .
4 1 4 2 ( ∈ )
S 求a a a 并求数列 a 的通项公式
所以 n 1 n (1) 1, 2, 3, { n} ;
n =1+ ( -1), a
2 记b n log2 2 n 求数列 b 的前n和S .
n n (2) n=(-1) a , { n} n
即S ( +1) 2 n
n= , 解析 由题意可知 a φ a φ a
2 (1) 1= (2)= 1, 2= (4)= 2, 3=
n n n n φ 分
当n 时 a S S ( +1) ( -1) n (8)=4, (4 )
≥2 , n= n- n -1= - = , 由题意可知 正偶数与 n 不互素 所有正奇数与 n 互素 比
2 2 , 2 , 2 ,
当n
=1
时
,
a
1=1
满足上式
,
所以a
n=
n
,
n
∈
N .
2
n 小的正奇数有
2
n -1个
,
{n
,
n为奇数
,
所以a
n=
φ
(2
n
)=2
n -1.
(6
分
)
(2) 由 (1) 知b n= 1 n为偶数 (2) 由 (1) 知a n= φ (2 n )=2 n -1 , 所以a 2 n= φ (2 2 n )=2 2 n -1 ,
则T 2 n=( b 1+ b 3+ b 5+ n … ( n + + b 2 2 n ) -1 , )+( b 2+ b 4 , + b 6+…+ b 2 n) 所以b n=(-1) n log a 2 2 a n 2 n =(-1) n log 2 2 2 2 n - 2 1 n -1 =(-1) n (2 n -1) 4 2 n =
é ù ( )n
ê ú
n ê 1 1 1 1 ú n 1 分
=(1+3+5+…+2 -1)+ ë + + +…+ n n û (4 -2) - , (8 )
2×4 4×6 6×8 2 ×(2 +2) 4
( ) ( ) ( )n
n n æ ö 所以S 1 1 1 2 n 1 -1 n
(1+2 -1) 1 ç 1 1 1 1 1 1 ÷ n=2× - +6× - +…+(4 -6)× - +(4
= + è - + - +…+ n- n ø 4 4 4
2 2 2 4 4 6 2 2 +2 ( )n
1
n2 1 1 . -2)× - ,①
= + - n 4
4 4 +4 ( ) ( ) 2 ( ) 3 ( )n
1 S 1 1 n 1
所以数列
{
b
n}
的前
2
n项和为T
2 n=
n2
+ 4
1
- 4 n
1
+4
. -
4
n
(
=2×
)
-
n + 4 1
+6× -
4
+…+(4 -6)× -
4
+
3.( 山东齐鲁名校联考七, )已知等差数列 a 的前n项 n 1 分
2024 17 { n} (4 -2)× - ,② (10 )
4
{ 和
2
c 为
n,
n S 是 n, 偶 S 6 数 -
,
S 3
b
= 2
c
7, 数
c
列
.
{ c n} 满足 c 1 = a 2 = 3, c n +1 = ①-② 得 5
4
S n=2× ( -
4
1 ) 1 +4 [( -
4
1 ) 2 +…+ ( -
4
1 )n] -(4 n -
c n-1, n是奇数 , n= 2 n+ 2 n -1 1 [ ( 1 )n -1 ]
求 a 的通项公式 并证明 b b ( )n +1 1- -
(1) { n} , : n +1=2 n-3; 2) × - 1 = - 1 + 4 × 16 ( 4 ) - (4 n - 2)
(2) 设t n= a n( b n-3), 求数列 { t n} 的前n项和Q n . 4 2 1- - 1
解析 设 a 的公差为d. 4
(1) { n} ( )n
+1
a 是等差数列 S S a a a 1
∵ { n} , 6- 3=27,∴ 4+ 5+ 6=27, × -
即 a a 4
3 5=27, 5=9, [ ( )n -1 ] ( )n +1
a a 1 1 1 n 1
又a d 5- 2 分 =- 2 + 5 1- - 4 -(4 -2)× - 4
2=3,∴ =
5-2
=2, (2 )
n
3 20 +6 分
∴ a n= a 2+( n -2) d =3+( n -2)·2=2 n -1 . (3 分 ) =- 10 - 5×(-4) n +1, (13 )
由 { c n} 的递推关系可得c 2 n= c 2 n -1-1, c 2 n +1=2 c 2 n, c 2 n +2= c 2 n +1-1, 所以S 6 20 n +6 . 分
分 n=- + n (15 )
(4 ) 25 25×(-4)
b c c c . 5.( 河北石家庄二模, )已知数列 a 满足 a a
∴ n= 2 n+ 2 n -1=2 2 n+1 2024 17 { n} 1=7, n +1
b c c c c {a n为奇数
∵ n +1= 2 n +2+ 2 n +1=4 2 n-1=2(2 2 n+1)-3, n-3, ,
b b . 分 = a n为偶数.
∴ n +1=2 n-3 (7 ) 2 n,
专题六 数列 1 39
写出a a a 所以数列 a 是首项为 公比为 的等比数列. 分
(1) 2, 3, 4; { 2 n -1-6} 1, 2 (7 )
(2) 证明 : 数列 { a 2 n -1-6} 为等比数列 ; (3) 由 (2) 可知a 2 n -1-6=1·2 n -1 , 即a 2 n -1=2 n -1 +6,
若b a 求数列 n b 的前n项和S . 因为 n为偶数 n 为奇数
(3) n= 2 n, { ·( n-3)} n 2 ,2 -1 ,
解析 (1) 因为a 1=7, 所以a 2= a 1-3=4, (1 分 ) 所以b n= a 2 n= a 2 n -1-3=2 n -1 +3, (9 分 )
a 3=2 a 2=8, (2 分 ) 所以n ·( b n-3)= n ·(2 n -1 +3-3)= n ·2 n -1 , (10 分 )
a 4= a 3-3=5 . (3 分 ) 则S n=1·2 0 +2·2 1 +3·2 2 +…+ n ·2 n -1 ,①
(2) 证明 : 因为a n +1= { 2 a a n- n, 3 n , n 为 为 偶 奇 数 数 , , 2 ① S n - = ② 1 得 · - 2 S 1 + n= 2· 1+ 2 2 2 1 + + 3 2 · 2 + 2 … 3 + + … 2 n + - n 1 - · n 2 2 · n ,② 2 n
所以a 2 n +1-6=2 a 2 n-6=2( a 2 n -1-3)-6=2( a 2 n -1-6), (5 分 ) 1-2 n n n. 分
即 a 2 n +1-6 且a = 1-2 - ·2 (14 )
a 2 n -1-6 =2, 1-6=1, 所以S n=( n -1)2 n +1 . (15 分 )