高考数学一轮复习 专题7.1 数列的概念与简单表示(讲)
展开高考数学一轮复习策略
1、揣摩例题。
课本上和老师讲解的例题,一般都具有一定的典型性和代表性。要认真研究,深刻理解,要透过“样板”,学会通过逻辑思维,灵活运用所学知识去分析问题和解决问题,特别是要学习分析问题的思路、解决问题的方法,并能总结出解题的规律。
2、精练习题
复习时不要搞“题海战术”,应在老师的指导下,选一些源于课本的变式题,或体现基本概念、基本方法的基本题,通过解题来提高思维能力和解题技巧,加深对所学知识的深入理解。在解题时,要独立思考,一题多思,一题多解,反复玩味,悟出道理。
3、加强审题的规范性
每每大考过后,总有同学抱怨没考好,纠其原因是考试时没有注意审题。审题决定了成功与否,不解决这个问题势必影响到高考的成败。那么怎么审题呢? 应找出题目中的已知条件 ;善于挖掘题目中的隐含条件 ;认真分析条件与目标的联系,确定解题思路 。
4、重视错题
“错误是最好的老师”,但更重要的是寻找错因,及时进行总结,三五个字,一两句话都行,言简意赅,切中要害,以利于吸取教训,力求相同的错误不犯第二次。
专题7.1 数列的概念与简单表示
新课程考试要求 | 1. 了解数列的概念和表示方法 (列表、图象、公式). |
核心素养 | 本节涉及所有的数学核心素养:逻辑推理(多例)、数学运算(多例)等. |
考向预测 | 1.利用an与Sn的关系求通项,递推数列求通项. 2.数列的周期性、单调性及最值. 3.关于数列的概念问题,虽然在高考中很少独立命题,但数列的通项公式、猜想、归纳、递推意识却融入数列的试题之中,多与等差数列、等比数列及数列的求和等综合考查. 4.复习中要特别注意: (1)构造特殊数列求通项; (2)利用数列的单调性求参数范围或数列项的最值. |
【知识清单】
知识点一.数列的概念与通项公式
1.数列的定义
按照一定顺序排列的一列数,称为数列.数列中的每一项叫做数列的项.数列的项在这列数中是第几项,则在数列中是第几项.一般记为数列.
对数列概念的理解
(1)数列是按一定“顺序”排列的一列数,一个数列不仅与构成它的“数”有关,而且还与这些“数”的排列顺序有关,这有别于集合中元素的无序性.因此,若组成两个数列的数相同而排列次序不同,那么它们就是不同的两个数列.
(2)数列中的数可以重复出现,而集合中的元素不能重复出现,这也是数列与数集的区别.
2.数列的分类
分类原则 | 类型 | 满足条件 | |
按项数分类 | 有穷数列 | 项数有限 | |
无穷数列 | 项数无限 | ||
按项与项间的大小关系分类 | 递增数列 | 其中n∈N+ | |
递减数列 | |||
常数列 | |||
按其他标准分类 | 有界数列 | 存在正数,使 | |
摆动数列 | 的符号正负相间,如1,-1,1,-1,… |
3.数列是一种特殊的函数
数列是一种特殊的函数,其定义域是正整数集和正整数集的有限子集.所以数列的函数的图像不是连续的曲线,而是一串孤立的点.
4.数列的通项公式:
如果数列的第项与序号之间的关系可以用一个式子来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.即,不是每一个数列都有通项公式,也不是每一个数列都有一个个通项公式.
5.数列的前项和和通项的关系:.
知识点二.数列的性质
数列是一种特殊的函数,即数列是一个定义在非零自然数集或其子集上的函数,当自变量依次从小到大取值时所对应的一列函数值,就是数列.所以数列的函数的图像不是连续的曲线,而是一串孤立的点,因此,在研究数列问题时既要注意函数方法的普遍性,又要考虑数列方法的特殊性.
数列的性质主要指:
1.数列的单调性----递增数列、递减数列或是常数列;
2.数列的周期性.
【考点分类剖析】
考点一 :由数列的前几项求数列的通项公式
【典例1】(2021·海南高二期末)已知数列的前四项依次为,,,,则的通项公式可能是___________.
【答案】(或其他合理)
【解析】
由四项找出共同的规律,可得通项公式
【详解】
解:,,,,故.
故答案为:
【规律方法】
1.根据数列的前几项求它的一个通项公式,要注意观察每一项的特点,观察出项与n之间的关系、规律,可使用添项、通分、分割等办法,转化为一些常见数列的通项公式来求.对于正负符号变化,可用或来调整.
2.根据数列的前几项写出数列的一个通项公式是不完全归纳法,它蕴含着“从特殊到一般”的思想.由不完全归纳法得出的结果是不可靠,要注意代值验证.
3.对于数列的通项公式要掌握:①已知数列的通项公式,就可以求出数列的各项;②根据数列的前几项,写出数列的一个通项公式,这是一个难点,在学习中要注意观察数列中各项与其序号的变化情况,分解所给数列的前几项,看看这几项的分解中.哪些部分是变化的,哪些是不变的,再探索各项中变化部分与序号的联系,从而归纳出构成数列的规律,写出通项公式.
【变式探究】
若数列的前4项分别是,则此数列的一个通项公式为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
由数列的前4项分别是,
可知:第项的符号为,其绝对值为.
因此此数列的一个通项公式为
故选:C.
【总结提升】
根据数列的前几项求其通项公式,一般通项公式不唯一,我们常常取其形式上较简便的一个即可.解答时,主要靠观察、分析、比较、归纳、联想、转化等方法.观察时特别注意:①各项的符号特征;②分式的分子、分母特征;③相邻项的变化规律(绝对值的增减).处理方法常用的有:①化异为同(统一分子、或分母的结构形式);②拆项;③用(-1)n等表示符号规律;④与特殊数列(自然数、偶数、奇数、自然数的平方,2n等)的联系.
考点二:由前项和公式推导通项公式,即与的关系求通项
【典例2】(2021·正阳县高级中学高三其他模拟(理))已知数列的前项和为,且,若,则数列的最大值为( )
A.第5项 B.第6项 C.第7项 D.第8项
【答案】D
【解析】
由先求出,从而得出,由讨论出其单调性,从而得出答案.
【详解】
当时,;
由,当时,,
两式相减,可得,
解得,当时,也符合该式,故.
所以
由,解得;又,所以,所以,当时,,故,因此最大项为,
故选:D.
【典例3】(2021·浙江高二期末)已知等比数列前项和满足(),数列是递增的,且,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
由等比数列前项和满足,分别求出前3 项,利用等比数列中,求出,再根据数列是递增的,且,利用中求出实数的取值范围
【详解】
解:因为等比数列前项和满足(),
所以,
,
,
因为等比数列中,
所以,解得或(舍去),
所以,
因为数列是递增的,
所以,
所以,
因为,所以,
故选:C
【规律方法】
1.Sn与an关系问题的求解思路
根据所求结果的不同要求,将问题向不同的两个方向转化.
(1)利用an=Sn-Sn-1(n≥2)转化为只含Sn,Sn-1的关系式,再求解.
(2)利用Sn-Sn-1=an(n≥2)转化为只含an,an-1的关系式,再求解.
2.已知Sn求an的三个步骤
(1)先利用a1=S1求出a1.
(2)用n-1替换Sn中的n得到一个新的关系,利用an=Sn-Sn-1(n≥2)便可求出当n≥2时an的表达式.
(3)对n=1时的结果进行检验,看是否符合n≥2时an的表达式,如果符合,则可以把数列的通项公式合写;如果不符合,则应该分n=1与n≥2两段来写.
【变式探究】
1.(2019·山东高考模拟(文))设数列的前n项和为,已知,且,记,则数列的前10项和为______.
【答案】200
【解析】
∵,且,
∴,
∵,
∴时,,
两式相减可得,,()
即时,即,
∵,
∴数列的奇数项和偶数项分别成等比数列,公比均为2,
,
∴,
则数列,则的前10项和为
故答案为:200
2.(2019·山西高考模拟(文))记数列的前项和为,若,则数列的通项公式为______.
【答案】
【解析】
当时,,解得;当时,,,两式相减可得,,故,设,故,即,故.故数列是以为首项,为公比的等比数列,故,故.
故答案为:
考点三:由递推公式推导通项公式
【典例4】(2021·全国高二课时练习)已知数列{an}满足a1=0,an+1=an+(2n-1),写出它的前5项,并归纳出数列的一个通项公式.
【答案】a1=0,a2=1,a3=4,a4=9,a5=16,an=(n-1)2.
【解析】
逐项代入求得数列的前5项,利用归纳法归纳出数列的通项公式.
【详解】
解:∵a1=0,an+1=an+(2n-1),
∴a2=a1+(2×1-1)=0+1=1,
a3=a2+(2×2-1)=1+3=4,
a4=a3+(2×3-1)=4+5=9,
a5=a4+(2×4-1)=9+7=16.
故该数列的一个通项公式是an=(n-1)2.
【典例5】(2021·河北衡水市·高三其他模拟)在①,②,③,这三个条件中任选一个,补充在下面的问题中,并解答该问题.
已知数列中,,满足___________,求数列的前n项和.
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
【答案】答案见解析
【解析】
若选①,由可得,即数列是以3为首项,公比为3的等比数列,然后可求出,然后利用错位相减法求出答案即可,若选②,由可得,即数列是以2为首项,公比为3的等比数列,可得,然后利用分组求和法求出答案即可,若选③,由可得,即数列是以1为首项,公差为1的等差数列,然后可求出,然后利用错位相减法求出答案即可.
【详解】
若选①,因为,所以
因为,所以数列是以3为首项,公比为3的等比数列,
所以,即
所以
即
整理得
若选②,因为
所以
因为,所以数列是以2为首项,公比为3的等比数列,
所以即
所以
所以
若选③,因为
所以
因为,所以数列是以1为首项,公差为1的等差数列,
所以,即
所以
即
整理得
【规律方法】
1.基本方法是归纳法;
2.递推公式推导通项公式方法:
(1)累加法:
(2)累乘法:
(3)待定系数法:(其中均为常数,)
解法:把原递推公式转化为:,其中,再利用换元法转化为等比数列求解.
(4)待定系数法: (其中均为常数,). (或其中均为常数).
解法:在原递推公式两边同除以,得:,令,得:,再按第(3)种情况求解.
(5)待定系数法:
解法:一般利用待定系数法构造等比数列,即令,与已知递推式比较,解出,从而转化为是公比为的等比数列.
(6)待定系数法:
解法:一般利用待定系数法构造等比数列,即令,与已知递推式比较,解出,从而转化为是公比为的等比数列.
(7)待定系数法:(其中均为常数).
解法:先把原递推公式转化为其中满足,再按第(4)种情况求解.
(8)取倒数法:
解法:这种类型一般是等式两边取倒数后换元转化为,按第(3)种情况求解.
(,解法:等式两边同时除以后换元转化为,按第(3)种情况求解.).
(9)取对数
解法:这种类型一般是等式两边取以为底的对数,后转化为,按第(3)种情况求解.
【变式探究】
1.(2019·贵阳清镇北大培文学校高一月考)已知数列满足.
(1)计算;
(2)并猜想的通项公式(不需要证明但要求简要写出分析过程).
【答案】(1).,,,.
(2),详见解析
【解析】
(1)当时,,.
当时,,,
当时,,,
当时,,,
当时,,.
(2),
,
,
,
,
由此猜想.
2.(2017·全国高考真题(文))设数列满足.
(1)求的通项公式;
(2)求数列 的前项和.
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)数列{an}满足a1+3a2+…+(2n﹣1)an=2n.
n≥2时,a1+3a2+…+(2n﹣3)an﹣1=2(n﹣1).
∴(2n﹣1)an=2.∴an.
当n=1时,a1=2,上式也成立.
∴an.
(2).
∴数列{}的前n项和1.
考点四:数列的通项及性质的应用
【典例6】(2021·全国高三其他模拟(理))对于有如下4个数列:(1);(2)(3)(4).其中满足条件的个数为( )
A. B.2 C.3 D.4
【答案】C
【解析】
依题意对各个数列一一判断,即可得解;
【详解】
解:对于(1),所以,显然均不成立,故(1)错误;
对于(2),易知其为递增数列,又,,,故均成立,故(2)正确;
对于(3),当为奇数和为偶数时,均为递增,故成立,而为奇数,为偶数,显然所以也成立,故(3)正确;
对于(4),,,,
当为奇数时,,为递增数列,当为偶数时,也为递增数列,所以成立,
又,,所以,所以,故(4)也成立;
故选:C
【典例7】(2020·上海市七宝中学期中)数列满足,且,.规定的通项公式只能用的形式表示.
(1)求的值;
(2)证明3为数列的一个周期,并用正整数表示;
(3)求的通项公式.
【答案】(1)(2)证明见解析;.(3)
【解析】
(1)当a1=1,a2=2,a1a2a3=a1+a2+a3,解得a3=3;
(2)当n=2时,6a4=2+3+a4,解得a4=1,
当n=3时,3a5=1+3+a5,解得a5=2,
…,
可得an+3=an,当a1=1,a2=2,a3=3;
故3为数列{an}的一个周期,
则=3,k∈N*,则;
(3)由(2)可得an=Asin(n+φ)+c,
则1=Asin(+φ)+c,2=﹣Asin(+φ)+c,3=Asinφ+c,
即1=A•cosφ﹣A•sinφ+c,①
2=﹣A•cosφ﹣A•sinφ+c,②
由①+②,可得3=﹣Asinφ+2c,
∴c=2,Asinφ=1,
①﹣②,可得﹣1=A•cosφ,
则tanφ=﹣,
∵|φ|<,
∴φ=﹣,
∴A=﹣,
故.
【规律方法】
1.解决数列周期性问题的方法
先根据已知条件求出数列的前几项,确定数列的周期,再根据周期性求值.
2.求数列最大项或最小项的方法
(1)利用不等式组(n≥2)找到数列的最大项;
(2)利用不等式组(n≥2)找到数列的最小项.
3.前项和最值的求法
(1)先求出数列的前项和,根据的表达式求解最值;
(2)根据数列的通项公式,若,且,则最大;若,且,则最小,这样便可直接利用各项的符号确定最值.
【变式探究】
1.(2019·湖南师大附中高考模拟(文))已知函数的定义域为,当时,且对任意的实数,等式成立,若数列满足,且,则下列结论成立的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
由,令,,则
时,
当时,令,则,即
又 当时,
令,则
,即
在上单调递减
又
令,;令,;令,
数列是以为周期的周期数列
,,,,
在上单调递减
,,,
本题正确选项:
2.(2021·全国高三其他模拟(理))在数列中,,,,则的值为______.
【答案】1
【解析】
根据其递推公式求得相邻奇数项的乘积为1,相邻偶数项的乘积为1,进而得到数列具有周期性,即可求解.
【详解】
解:,,从而,即数列是以4为周期的数列,又由,,
得,即,,得,,
,
故答案为:1.
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