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2020届二轮复习数列通项与求和学案(全国通用)
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第2讲 数列通项与求和
[做真题]
题型一 an与Sn关系的应用
1.(2018·高考全国卷Ⅰ)记Sn为数列{an}的前n项和.若Sn=2an+1,则S6=________.
解析:法一:因为Sn=2an+1,所以当n=1时,a1=2a1+1,解得a1=-1;
当n=2时,a1+a2=2a2+1,解得a2=-2;
当n=3时,a1+a2+a3=2a3+1,解得a3=-4;
当n=4时,a1+a2+a3+a4=2a4+1,解得a4=-8;
当n=5时,a1+a2+a3+a4+a5=2a5+1,解得a5=-16;
当n=6时,a1+a2+a3+a4+a5+a6=2a6+1,解得a6=-32;
所以S6=-1-2-4-8-16-32=-63.
法二:因为Sn=2an+1,所以当n=1时,a1=2a1+1,解得a1=-1,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2an+1-(2an-1+1),所以an=2an-1,所以数列{an}是以-1为首项,2为公比的等比数列,所以an=-2n-1,所以S6==-63.
答案:-63
2.(2015·高考全国卷Ⅱ)设Sn是数列{an}的前n项和,且a1=-1,an+1=SnSn+1,则Sn=________.
解析:因为 an+1=Sn+1-Sn,an+1=SnSn+1,
所以Sn+1-Sn=SnSn+1.
因为 Sn≠0,所以-=1,即-=-1.
又=-1,所以{}是首项为-1,公差为-1的等差数列.
所以=-1+(n-1)×(-1)=-n,所以Sn=-.
答案:-
题型二 数列求和
1.(2017·高考全国卷Ⅱ)等差数列{an}的前n项和为Sn,a3=3,S4=10,则=__________.
解析:设等差数列{an}的首项为a1,公差为d,依题意,
即解得
所以Sn=,
因此=2=.
答案:
2.(2018·高考全国卷Ⅱ)记Sn为等差数列{an}的前n项和,已知a1=-7,S3=-15.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求Sn,并求Sn的最小值.
解:(1)设{an}的公差为d,由题意得3a1+3d=-15.
由a1=-7得d=2.所以{an}的通项公式为an=2n-9.
(2)由(1)得Sn=n2-8n=(n-4)2-16.
所以当n=4时,Sn取得最小值,最小值为-16.
3.(2016·高考全国卷Ⅱ)Sn为等差数列{an}的前n项和,且a1=1,S7=28.记bn=[lg an],其中[x]表示不超过x的最大整数,如[0.9]=0,[lg 99]=1.
(1)求b1,b11,b101;
(2)求数列{bn}的前1 000项和.
解:(1)设{an}的公差为d,据已知有7+21d=28,解得d=1.
所以{an}的通项公式为an=n.
b1=[lg 1]=0,b11=[lg 11]=1,b101=[lg 101]=2.
(2)因为bn=
所以数列{bn}的前1 000项和为1×90+2×900+3×1=1 893.
[明考情]
1.已知数列递推关系求通项公式,主要考查利用an与Sn的关系求通项公式、累加法、累乘法及构造法求通项公式,主要以选择题、填空题的形式考查,有时作为解答题的第(1)问考查,难度中等.
2.数列求和常与数列综合应用一起考查,常以解答题的形式考查,有时与函数不等式综合在一起考查,难度中等偏上.
Sn,an关系的应用
[典型例题]
(1)已知数列{an}的前n项和为Sn,若3Sn=2an-3n,则a2 019=( )
A.-22 019-1 B.32 019-6
C.- D.-
(2)(2019·东北四市联合体模拟(一))已知数列{an}中,a1=2,an+1=(n∈N*),则=________.
(3)(一题多解)(2019·武汉市调研测试)已知数列{an}的前n项和Sn满足Sn=3Sn-1+2n-3(n≥2),a1=-1,则a4=________.
【解析】 (1)因为a1=S1,所以3a1=3S1=2a1-3⇒a1=-3.
当n≥2时,3Sn=2an-3n,3Sn-1=2an-1-3(n-1),所以an=-2an-1-3,即an+1=-2(an-1+1),所以数列{an+1}是以-2为首项,-2为公比的等比数列.
所以an+1=(-2)×(-2)n-1=(-2)n,
则a2 019=-22 019-1.
(2)由题意可知nan+1+2anan+1=(n+1)an,两边同除以anan+1,得-=2,又=,所以是以为首项,2为公差的等差数列,所以=n+n(n-1)×2=n2-n.
(3)法一:由Sn=3Sn-1+2n-3(n≥2)可得S2=3S1+1=3a1+1,
即a2=2a1+1=-1.根据Sn=3Sn-1+2n-3(n≥2)①,知Sn+1=3Sn+2n+1-3②,
②-①可得,an+1=3an+2n(n≥2).
两边同时除以2n+1可得=·+(n≥2),令bn=,可得bn+1=·bn+(n≥2).
所以bn+1+1=(bn+1)(n≥2),数列{bn+1}是以b2+1=为首项,为公比的等比数列.
所以bn+1=·(n≥2),
所以bn=·-1(n≥2).*
又b1=-也满足*式,
所以bn=·-1(n∈N*),又bn=,所以an=2nbn,即an=3n-1-2n.
所以a4=33-24=11.
法二:由Sn=3Sn-1+2n-3(n≥2),a1=-1,知S2=3S1+4-3,所以a2=-1.
S3=3S2+8-3,所以a3=1.S4=3S3+16-3,所以a4=11.
【答案】 (1)A (2)n2-n (3)11
(1)给出Sn与an的递推关系求an的常用思路:一是利用Sn-Sn-1=an(n≥2)转化为an的递推关系,再求其通项公式;二是转化为Sn的递推关系,先求出Sn与n之间的关系,再求an.
(2)形如an+1=pan+q(p≠1,q≠0),可构造一个新的等比数列.
[对点训练]
1.(2019·武昌区调研考试)已知数列{an}的前n项和Sn=n2-1,则a1+a3+a5+a7+a9=( )
A.40 B.44
C.45 D.49
解析:选B.法一:因为Sn=n2-1,所以当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-1-(n-1)2+1=2n-1,又a1=S1=0,所以an=,所以a1+a3+a5+a7+a9=0+5+9+13+17=44.故选B.
法二:因为Sn=n2-1,所以当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-1-(n-1)2+1=2n-1,又a1=S1=0,所以an=,所以{an}从第二项起是等差数列,a2=3,公差d=2,所以a1+a3+a5+a7+a9=0+4a6=4×(2×6-1)=44,故选B.
2.(2019·福州市质量检测)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,且Sn=λan-1(λ为常数),若数列{bn}满足anbn=-n2+9n-20,且bn+1
解析:因为a1=1,且Sn=λan-1(λ为常数),
所以a1=λ-1=1,解得λ=2,
所以Sn=2an-1,所以Sn-1=2an-1-1(n≥2),
所以an=2an-1,所以an=2n-1.
因为anbn=-n2+9n-20,
所以bn=,
所以bn+1-bn==<0,
解得4
即满足条件的n的取值集合为{5,6}.
答案:{5,6}
数列求和问题
[典型例题]
命题角度一 公式法求和
已知数列{an}满足a1=1,an+1=,n∈N*.
(1)求证:数列为等差数列;
(2)设T2n=-+-+…+-,求T2n.
【解】 (1)证明:由an+1=,得==+,
所以-=.
又a1=1,则=1,所以数列是首项为1,公差为的等差数列.
(2)设bn=-=,
由(1)得,数列是公差为的等差数列,
所以-=-,即bn==-×,
所以bn+1-bn=-=-×=-.
又b1=-×=-×=-,
所以数列{bn}是首项为-,公差为-的等差数列,
所以T2n=b1+b2+…+bn=-n+×=-(2n2+3n).
求解此类题需过“三关”:第一关,定义关,即会利用等差数列或等比数列的定义,判断所给的数列是等差数列还是等比数列;第二关,应用关,即会应用等差(比)数列的前n项和公式来求解,需掌握等差数列{an}的前n项和公式:Sn=或Sn=na1+d;等比数列{an}的前n项和公式:Sn=;第三关,运算关,认真运算,此类题将迎刃而解.
命题角度二 裂项相消法求和
(2019·广东省七校联考)已知数列{an}为公差不为0的等差数列,a1=5,且a2,a9,a30成等比数列.
(1)求{an}的通项公式;
(2)若数列{bn}满足bn+1-bn=an(n∈N*),且b1=3,求数列{}的前n项和Tn.
【解】 (1)设等差数列{an}的公差为d(d≠0),依题意得(a1+d)(a1+29d)=(a1+8d)2.
又a1=5,所以d=2,所以an=2n+3.
(2)依题意得bn+1-bn=2n+3(n∈N*),所以bn-bn-1=2n+1(n≥2且n∈N*),
所以bn=(bn-bn-1)+(bn-1-bn-2)+…+(b2-b1)+b1=(2n+1)+(2n-1)+…+5+3==n2+2n(n≥2且n∈N*),b1=3,上式也成立,
所以bn=n(n+2)(n∈N*),所以==.
所以Tn==.
(1)裂项相消法求和就是将数列中的每一项裂成两项或多项,使这些裂开的项出现有规律的相互抵消,要注意消去了哪些项,保留了哪些项.
(2)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.
[提醒] 常见的裂项式有:=,=[-],=-等.
命题角度三 错位相减法求和
(2019·唐山模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,Sn=.
(1)求an;
(2)若bn=(n-1)an,且数列{bn}的前n项和为Tn,求Tn.
【解】 (1)由已知可得,2Sn=3an-1,①
所以2Sn-1=3an-1-1(n≥2),②
①-②得,2(Sn-Sn-1)=3an-3an-1,
化简得an=3an-1(n≥2),
在①中,令n=1可得,a1=1,
所以数列{an}是以1为首项,3为公比的等比数列,
从而有an=3n-1.
(2)bn=(n-1)3n-1,
Tn=0×30+1×31+2×32+…+(n-1)×3n-1,③
则3Tn=0×31+1×32+2×33+…+(n-1)×3n.④
③-④得,-2Tn=31+32+33+…+3n-1-(n-1)×3n
=-(n-1)×3n=.
所以Tn=.
(1)求解此类题需掌握三个技巧:一是巧分拆,即把数列的通项转化为等差数列、等比数列的通项的和,并求出等比数列的公比;二是构差式,求出前n项和的表达式,然后乘以等比数列的公比,两式作差;三是得结论,即根据差式的特征进行准确求和.
(2)运用错位相减法求和时应注意三点:一是判断模型,即判断数列{an},{bn}一个为等差数列,一个为等比数列;二是错开位置;三是相减时一定要注意最后一项的符号,学生常在此步出错,一定要小心.
命题角度四 分组转化求和
(2019·河北省九校第二次联考)已知数列{an}为等比数列,首项a1=4,数列{bn}满足bn=log2an,且b1+b2+b3=12.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)令cn=+an,求数列{cn}的前n项和Sn.
【解】 (1)由bn=log2an和b1+b2+b3=12得log2(a1a2a3)=12,
所以a1a2a3=212.
设等比数列{an}的公比为q.
因为a1=4,所以a1a2a3=4·4q·4q2=26·q3=212,
计算得q=4.
所以an=4·4n-1=4n.
(2)由(1)得bn=log24n=2n,
cn=+4n=+4n=-+4n.
设数列的前n项和为An,则An=1-+-+…+-=,
设数列{4n}的前n项和为Bn,则Bn==(4n-1),
所以Sn=+(4n-1).
(1)在处理一般数列求和时,一定要注意运用转化思想.把一般的数列求和转化为等差数列或等比数列进行求和.在利用分组求和法求和时,常常根据需要对项数n进行讨论.最后再验证是否可以合并为一个表达式.
(2)分组求和的策略:①根据等差、等比数列分组.②根据正号、负号分组.
命题角度五 并项求和
数列{an}满足an+1=an+2n,n∈N*,则数列{an}的前100项和为( )
A.5 050 B.5 100
C.9 800 D.9 850
【解析】 设k∈N*,
当n=2k时,a2k+1=-a2k+4k,即a2k+1+a2k=4k,①
当n=2k-1时,a2k=a2k-1+4k-2,②
联立①②可得,a2k+1+a2k-1=2,
所以数列{an}的前100项和
Sn=a1+a2+a3+a4+…+a99+a100
=(a1+a3+…+a99)+(a2+a4+…+a100)
=(a1+a3+…+a99)+[(-a3+4)+(-a5+4×2)+(-a7+4×3)+…+(-a101+4×50)]
=25×2+[-(a3+a5+…+a101)+4×(1+2+3+…+50)]
=25×2-25×2+4×
=5 100.
故选B.
【答案】 B
(1)将一个数列分成若干段,然后各段分别利用等差(比)数列的前n项和的公式及错位相减法进行求和.利用并项求和法求解问题的常见类型:一是数列的通项公式中含有绝对值符号;二是数列的通项公式中含有符号因子“(-1)n”.
(2)运用分类讨论法求数列的前n项和的突破口:一是对分类讨论的“度”的把控,如本题,因为可以等于1,也可以等于0,因此分类的“度”可定位到“n分为奇数与偶数”,有些含绝对值的数列,其分类的“度”需在零点处下功夫;二是对各类分法做到不重不漏,解题的思路就能顺畅.
[对点训练]
1.(2019·唐山市摸底考试)已知数列{an}是公差不为0的等差数列,a4=3,a2,a3,a5成等比数列.
(1)求an;
(2)设bn=n·2an,数列{bn}的前n项和为Tn,求Tn.
解:(1)设数列{an}的公差为d(d≠0),则an=a1+(n-1)d.
因为a2,a3,a5成等比数列,
所以(a1+2d)2=(a1+d)(a1+4d),
化简得,a1d=0,
又d≠0,
所以a1=0.
又a4=a1+3d=3,
所以d=1.
所以an=n-1.
(2)bn=n×2n-1,
Tn=1×20+2×21+3×22+…+n×2n-1,①
则2Tn=1×21+2×22+3×23+…+n×2n.②
①-②得,
-Tn=1+21+22+…+2n-1-n×2n
=-n×2n
=(1-n)×2n-1.
所以Tn=(n-1)×2n+1.
2.(2019·安徽省考试试题)已知等差数列{an}中,a5-a3=4,前n项和为Sn,且S2,S3-1,S4成等比数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)令bn=(-1)n,求数列{bn}的前n项和Tn.
解:(1)设等差数列{an}的公差为d,由a5-a3=4,得2d=4,d=2.
所以S2=2a1+2,S3-1=3a1+5,S4=4a1+12,
又S2,S3-1,S4成等比数列,所以(3a1+5)2=(2a1+2)(4a1+12),
解得a1=1,
所以an=2n-1.
(2)bn=(-1)n=(-1)n,
当n为偶数时,Tn=-+-+…-+
=-1+=-.
当n为奇数时,Tn=-+-+…+-
=-1-=-.
所以Tn=.
数列与不等式的综合问题
[典型例题]
(2019·江西七校第一次联考)设数列{an}满足:a1=1,3a2-a1=1,且=(n≥2).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设数列{bn}的前n项和为Tn,且b1=,4bn=an-1an(n≥2),证明:Tn<1.
【解】 (1)因为=(n≥2),所以=+(n≥2).
又a1=1,3a2-a1=1,
所以=1,=,
所以-=,
所以是首项为1,公差为的等差数列.
所以=1+(n-1)=(n+1),
即an=.
(2)证明:因为4bn=an-1an(n≥2),
所以bn==-(n≥2),
所以Tn=b1+b2+…+bn=++…+=1-<1.
解决与数列求和有关的不等式问题的常用方法——“放缩法”
(1)如果和式能够求出,则求出结果后进行放缩,本例就是这种类型.
(2)如果和式不能求出,则需要把数列的通项放缩成能够求和的形式,求和后再进行放缩,但要注意放缩的“尺度”和“位置”.
[对点训练]
(2019·四省八校双教研联考)已知数列{an}的前n项和为Sn,an+1=,a1=1且n∈N*.
(1)求{an}的通项公式;
(2)设anbn=,数列{bn}的前n项和为Tn,求证:Tn<(n∈N*).
解:(1)由an+1=,得(2n-1)an+1=4Sn-1,
可得(2n-3)an=4Sn-1-1(n≥2),
两式相减得(2n+1)an=(2n-1)an+1,即=(n≥2),
又由an+1=,a1=1,得a2=3,所以=,
所以为常数列,所以=1,即an=2n-1.
(2)证明:由an=2n-1,得Sn=n2,所以bn=.
当n=1时,T1=1<成立;
当n≥2时,bn==<
=,
所以Tn<1+
=1+<.
综上,Tn<(n∈N*).
[A组 夯基保分专练]
一、选择题
1.(2019·广东省六校第一次联考)数列{an}的前n项和为Sn=n2+n+1,bn=(-1)nan(n∈N*),则数列{bn}的前50项和为( )
A.49 B.50
C.99 D.100
解析:选A.由题意得,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n,当n=1时,a1=S1=3,所以数列{bn}的前50项和为-3+4-6+8-10+…+96-98+100=1+48=49,故选A.
2.(一题多解)(2019·洛阳尖子生第二次联考)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,Sn=2an+1,则Sn=( )
A.2n-1 B.
C. D.
解析:选B.法一:当n=1时,S1=a1=2a2,则a2=.当n≥2时,Sn-1=2an,则Sn-Sn-1=an=2an+1-2an,所以=,所以当n≥2时,数列{an}是公比为的等比数列,所以an=,所以Sn=1++×+…+×=1+=,当n=1时,此式也成立.
故选B.
法二:当n=1时,S1=a1=2a2,则a2=,所以S2=1+=,结合选项可得只有B满足,故选B.
3.数列{an}中,a1=2,a2=3,an+1=an-an-1(n≥2,n∈N*),那么a2 019=( )
A.1 B.-2
C.3 D.-3
解析:选A.因为an+1=an-an-1(n≥2),所以an=an-1-an-2(n≥3),所以an+1=an-an-1=(an-1-an-2)-an-1=-an-2(n≥3).
所以an+3=-an(n∈N*),所以an+6=-an+3=an,
故{an}是以6为周期的周期数列.
因为2 019=336×6+3,
所以a2 019=a3=a2-a1=3-2=1.故选A.
4.若数列{an}满足a1=1,且对于任意的n∈N*都有an+1=an+n+1,则++…++等于( )
A. B.
C. D.
解析:选C.由an+1=an+n+1,得an+1-an=n+1,
则a2-a1=1+1,
a3-a2=2+1,
a4-a3=3+1,
…,
an-an-1=(n-1)+1,
以上等式相加,得an-a1=1+2+3+…+(n-1)+n-1,
把a1=1代入上式得,an=1+2+3+…+(n-1)+n=,
==2,
则++…++=2
=2=.
5.(2019·郑州市第一次质量预测)已知数列{an}满足2an+1+an=3(n≥1),且a3=,其前n项和为Sn,则满足不等式|Sn-n-6|<的最小整数n是( )
A.8 B.9
C.10 D.11
解析:选C.由2an+1+an=3,得2(an+1-1)+(an-1)=0,即=-(*),
又a3=,所以a3-1=,代入(*)式,有a2-1=-,a1-1=9,所以数列{an-1}是首项为9,公比为-的等比数列.所以|Sn-n-6|=|(a1-1)+(a2-1)+…+(an-1)-6|==<,又n∈N*,所以n的最小值为10.故选C.
6.(2019·江西省五校协作体试题)设Sn是数列{an}的前n项和,若an+Sn=2n,2bn=2an+2-an+1,则++…+=( )
A. B.
C. D.
解析:选D.因为an+Sn=2n①,所以an+1+Sn+1=2n+1②,②-①得2an+1-an=2n,所以2an+2-an+1=2n+1,又2bn=2an+2-an+1=2n+1,所以bn=n+1,==-,则++…+=1-+-+…+-=1-=,故选D.
二、填空题
7.古代数学著作《九章算术》有如下问题:“今有女子善织,日自倍,五日织五尺,问日织几何?”意思是:“一女子善于织布,每天织的布都是前一天的2倍,已知她5天共织布5尺,问这女子每天分别织布多少?”根据上述的已知条件,可求得该女子前3天所织布的总尺数为________.
解析:设该女子第一天织布x尺,
则=5,解得x=,
所以该女子前3天所织布的总尺数为=.
答案:
8.(一题多解)已知Sn是数列{an}的前n项和,且Sn+1=Sn+an+3,a4+a5=23,则S8=________.
解析:法一:由Sn+1=Sn+an+3得an+1-an=3,
则数列{an}是公差为3的等差数列,又a4+a5=23=2a1+7d=2a1+21,所以a1=1,S8=8a1+d=92.
法二:由Sn+1=Sn+an+3得an+1-an=3,则数列{an}是公差为3的等差数列,S8===92.
答案:92
9.(2019·蓉城名校第一次联考)已知Sn是数列{an}的前n项和,若an+Sn=2,则a12=________.
解析:当n=1,2,3,4,…时,=0,1,0,1,…,所以a1=a3=a5=a7=…=2,a2+S2=a4+S4=a6+S6=a8+S8=…=a12+S12=…=2,S2-S1+S2=S4-S3+S4=S6-S5+S6=S8-S7+S8=…=2,所以2S2=2+S1⇒S2=2;2S4=2+S3=4+S2⇒S4=2+S2=3,同理可得S6=2+S4=2+=,S8=2+S6=2+=,S10=2+=,S12=,又a12+S12=2,所以a12=2-S12=2-=-.
答案:-
三、解答题
10.(2019·广州市综合检测(一))已知{an}是等差数列,且lg a1=0,lg a4=1.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若a1,ak,a6是等比数列{bn}的前3项,求k的值及数列{an+bn}的前n项和.
解:(1)因为lg a1=0,lg a4=1,
所以a1=1,a4=10.
设等差数列{an}的公差为d,
则d==3.
所以an=a1+3(n-1)=3n-2.
(2)由(1)知a1=1,a6=16,
因为a1,ak,a6是等比数列{bn}的前3项,所以a=a1a6=16.
又an=3n-2>0,
所以ak=4.
因为ak=3k-2,
所以3k-2=4,得k=2.
所以等比数列{bn}的公比q===4.
所以bn=4n-1.
所以an+bn=3n-2+4n-1.
所以数列{an+bn}的前n项和为Sn=+=n2-n+(4n-1).
11.(2019·江西八所重点中学联考)设数列{an}满足a1=1,an+1=(n∈N*).
(1)求证:数列是等差数列;
(2)设bn=-1,求数列{bn}的前n项和Tn.
解:(1)证明:因为an+1=,所以-=-
=-==-.
又a1=1,所以=-1,
所以数列是以-1为首项,-为公差的等差数列.
(2)由(1)知=-1+(n-1)=-,所以an=2-=,
所以bn=-1=-1=-1
==,
所以Tn=b1+b2+b3+…+bn=
==,
所以数列{bn}的前n项和Tn=.
12.(2019·福建省质量检查)数列{an}的前n项和Sn满足Sn=2an-n.
(1)求证数列{an+1}是等比数列,并求an;
(2)若数列{bn}为等差数列,且b3=a2,b7=a3,求数列{anbn}的前n项和.
解:(1)当n=1时,S1=2a1-1,所以a1=1.
因为Sn=2an-n①,所以当n≥2时,Sn-1=2an-1-(n-1)②,
①-②得an=2an-2an-1-1,所以an=2an-1+1,
所以===2.
所以{an+1}是首项为2,公比为2的等比数列.
所以an+1=2·2n-1,所以an=2n-1.
(2)由(1)知,a2=3,a3=7,所以b3=a2=3,b7=a3=7.
设{bn}的公差为d,则b7=b3+(7-3)·d,所以d=1.
所以bn=b3+(n-3)·d=n.
所以anbn=n(2n-1)=n·2n-n.
设数列{n·2n}的前n项和为Kn,数列{n}的前n项和为Tn,
则Kn=2+2×22+3×23+…+n·2n③,
2Kn=22+2×23+3×24+…+n·2n+1④,
③-④得,
-Kn=2+22+23+…+2n-n·2n+1=-n·2n+1=(1-n)·2n+1-2,
所以Kn=(n-1)·2n+1+2.
又Tn=1+2+3+…+n=,
所以Kn-Tn=(n-1)·2n+1-+2,
所以数列{anbn}的前n项和为(n-1)·2n+1-+2.
[B组 大题增分专练]
1.(2019·江西七校第一次联考)数列{an}满足a1=1,=an+1(n∈N*).
(1)求证:数列{a}是等差数列,并求出{an}的通项公式;
(2)若bn=,求数列{bn}的前n项和.
解:(1)由=an+1得a-a=2,且a=1,
所以数列{a}是以1为首项,2为公差的等差数列,
所以a=1+(n-1)×2=2n-1,
又由已知易得an>0,所以an=(n∈N*).
(2)bn===-,
故数列{bn}的前n项和Tn=b1+b2+…+bn=(-1)+(-)+…+(-)=-1.
2.(2019·湖南省湘东六校联考)已知数列{an}的前n项和Sn满足=+1(n≥2,n∈N),且a1=1.
(1)求数列{an}的通项公式an;
(2)记bn=,Tn为{bn}的前n项和,求使Tn≥成立的n的最小值.
解:(1)由已知有-=1(n≥2,n∈N),所以数列为等差数列,又==1,所以=n,即Sn=n2.
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-(n-1)2=2n-1.
又a1=1也满足上式,所以an=2n-1.
(2)由(1)知,bn==,
所以Tn===.
由Tn≥得n2≥4n+2,即(n-2)2≥6,所以n≥5,
所以n的最小值为5.
3.(2019·河北省九校第二次联考)已知{an}是各项都为正数的数列,其前n项和为Sn,且Sn为an与的等差中项.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=,求{bn}的前n项和Tn.
解:(1)由题意知,2Sn=an+,即2Snan-a=1,①
当n=1时,由①式可得S1=1;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1,代入①式,得2Sn(Sn-Sn-1)-(Sn-Sn-1)2=1,
整理得S-S=1.
所以{S}是首项为1,公差为1的等差数列,S=1+n-1=n.
因为{an}的各项都为正数,所以Sn=,
所以an=Sn-Sn-1=-(n≥2),
又a1=S1=1,所以an=-.
(2)bn===(-1)n(+),
当n为奇数时,
Tn=-1+(+1)-(+)+…+(+)-(+)=-;
当n为偶数时,
Tn=-1+(+1)-(+)+…-(+)+(+)=.所以{bn}的前n项和Tn=(-1)n.
4.(2019·高考天津卷)设{an}是等差数列,{bn}是等比数列.已知a1=4,b1=6,b2=2a2-2,b3=2a3+4.
(1)求{an}和{bn}的通项公式;
(2)设数列{cn}满足c1=1,cn=其中k∈N*.
①求数列{a(c-1)}的通项公式;
②求aici(n∈N*).
解:(1)设等差数列{an}的公差为d,等比数列{bn}的公比为q.依题意得解得故an=4+(n-1)×3=3n+1,bn=6×2n-1=3×2n.
所以,{an}的通项公式为an=3n+1,{bn}的通项公式为bn=3×2n.
(2)①a(c-1)=a(bn-1)=(3×2n+1)(3×2n-1)=9×4n-1.
所以,数列{a(c-1)}的通项公式为a(c-1)=9×4n-1.
②aici=[ai+ai(ci-1)]
=ai+a (c-1)
=[2n×4+×3]+(9×4i-1)
=(3×22n-1+5×2n-1)+9×-n
=27×22n-1+5×2n-1-n-12(n∈N*).
[做真题]
题型一 an与Sn关系的应用
1.(2018·高考全国卷Ⅰ)记Sn为数列{an}的前n项和.若Sn=2an+1,则S6=________.
解析:法一:因为Sn=2an+1,所以当n=1时,a1=2a1+1,解得a1=-1;
当n=2时,a1+a2=2a2+1,解得a2=-2;
当n=3时,a1+a2+a3=2a3+1,解得a3=-4;
当n=4时,a1+a2+a3+a4=2a4+1,解得a4=-8;
当n=5时,a1+a2+a3+a4+a5=2a5+1,解得a5=-16;
当n=6时,a1+a2+a3+a4+a5+a6=2a6+1,解得a6=-32;
所以S6=-1-2-4-8-16-32=-63.
法二:因为Sn=2an+1,所以当n=1时,a1=2a1+1,解得a1=-1,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2an+1-(2an-1+1),所以an=2an-1,所以数列{an}是以-1为首项,2为公比的等比数列,所以an=-2n-1,所以S6==-63.
答案:-63
2.(2015·高考全国卷Ⅱ)设Sn是数列{an}的前n项和,且a1=-1,an+1=SnSn+1,则Sn=________.
解析:因为 an+1=Sn+1-Sn,an+1=SnSn+1,
所以Sn+1-Sn=SnSn+1.
因为 Sn≠0,所以-=1,即-=-1.
又=-1,所以{}是首项为-1,公差为-1的等差数列.
所以=-1+(n-1)×(-1)=-n,所以Sn=-.
答案:-
题型二 数列求和
1.(2017·高考全国卷Ⅱ)等差数列{an}的前n项和为Sn,a3=3,S4=10,则=__________.
解析:设等差数列{an}的首项为a1,公差为d,依题意,
即解得
所以Sn=,
因此=2=.
答案:
2.(2018·高考全国卷Ⅱ)记Sn为等差数列{an}的前n项和,已知a1=-7,S3=-15.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求Sn,并求Sn的最小值.
解:(1)设{an}的公差为d,由题意得3a1+3d=-15.
由a1=-7得d=2.所以{an}的通项公式为an=2n-9.
(2)由(1)得Sn=n2-8n=(n-4)2-16.
所以当n=4时,Sn取得最小值,最小值为-16.
3.(2016·高考全国卷Ⅱ)Sn为等差数列{an}的前n项和,且a1=1,S7=28.记bn=[lg an],其中[x]表示不超过x的最大整数,如[0.9]=0,[lg 99]=1.
(1)求b1,b11,b101;
(2)求数列{bn}的前1 000项和.
解:(1)设{an}的公差为d,据已知有7+21d=28,解得d=1.
所以{an}的通项公式为an=n.
b1=[lg 1]=0,b11=[lg 11]=1,b101=[lg 101]=2.
(2)因为bn=
所以数列{bn}的前1 000项和为1×90+2×900+3×1=1 893.
[明考情]
1.已知数列递推关系求通项公式,主要考查利用an与Sn的关系求通项公式、累加法、累乘法及构造法求通项公式,主要以选择题、填空题的形式考查,有时作为解答题的第(1)问考查,难度中等.
2.数列求和常与数列综合应用一起考查,常以解答题的形式考查,有时与函数不等式综合在一起考查,难度中等偏上.
Sn,an关系的应用
[典型例题]
(1)已知数列{an}的前n项和为Sn,若3Sn=2an-3n,则a2 019=( )
A.-22 019-1 B.32 019-6
C.- D.-
(2)(2019·东北四市联合体模拟(一))已知数列{an}中,a1=2,an+1=(n∈N*),则=________.
(3)(一题多解)(2019·武汉市调研测试)已知数列{an}的前n项和Sn满足Sn=3Sn-1+2n-3(n≥2),a1=-1,则a4=________.
【解析】 (1)因为a1=S1,所以3a1=3S1=2a1-3⇒a1=-3.
当n≥2时,3Sn=2an-3n,3Sn-1=2an-1-3(n-1),所以an=-2an-1-3,即an+1=-2(an-1+1),所以数列{an+1}是以-2为首项,-2为公比的等比数列.
所以an+1=(-2)×(-2)n-1=(-2)n,
则a2 019=-22 019-1.
(2)由题意可知nan+1+2anan+1=(n+1)an,两边同除以anan+1,得-=2,又=,所以是以为首项,2为公差的等差数列,所以=n+n(n-1)×2=n2-n.
(3)法一:由Sn=3Sn-1+2n-3(n≥2)可得S2=3S1+1=3a1+1,
即a2=2a1+1=-1.根据Sn=3Sn-1+2n-3(n≥2)①,知Sn+1=3Sn+2n+1-3②,
②-①可得,an+1=3an+2n(n≥2).
两边同时除以2n+1可得=·+(n≥2),令bn=,可得bn+1=·bn+(n≥2).
所以bn+1+1=(bn+1)(n≥2),数列{bn+1}是以b2+1=为首项,为公比的等比数列.
所以bn+1=·(n≥2),
所以bn=·-1(n≥2).*
又b1=-也满足*式,
所以bn=·-1(n∈N*),又bn=,所以an=2nbn,即an=3n-1-2n.
所以a4=33-24=11.
法二:由Sn=3Sn-1+2n-3(n≥2),a1=-1,知S2=3S1+4-3,所以a2=-1.
S3=3S2+8-3,所以a3=1.S4=3S3+16-3,所以a4=11.
【答案】 (1)A (2)n2-n (3)11
(1)给出Sn与an的递推关系求an的常用思路:一是利用Sn-Sn-1=an(n≥2)转化为an的递推关系,再求其通项公式;二是转化为Sn的递推关系,先求出Sn与n之间的关系,再求an.
(2)形如an+1=pan+q(p≠1,q≠0),可构造一个新的等比数列.
[对点训练]
1.(2019·武昌区调研考试)已知数列{an}的前n项和Sn=n2-1,则a1+a3+a5+a7+a9=( )
A.40 B.44
C.45 D.49
解析:选B.法一:因为Sn=n2-1,所以当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-1-(n-1)2+1=2n-1,又a1=S1=0,所以an=,所以a1+a3+a5+a7+a9=0+5+9+13+17=44.故选B.
法二:因为Sn=n2-1,所以当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-1-(n-1)2+1=2n-1,又a1=S1=0,所以an=,所以{an}从第二项起是等差数列,a2=3,公差d=2,所以a1+a3+a5+a7+a9=0+4a6=4×(2×6-1)=44,故选B.
2.(2019·福州市质量检测)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,且Sn=λan-1(λ为常数),若数列{bn}满足anbn=-n2+9n-20,且bn+1
所以a1=λ-1=1,解得λ=2,
所以Sn=2an-1,所以Sn-1=2an-1-1(n≥2),
所以an=2an-1,所以an=2n-1.
因为anbn=-n2+9n-20,
所以bn=,
所以bn+1-bn==<0,
解得4
答案:{5,6}
数列求和问题
[典型例题]
命题角度一 公式法求和
已知数列{an}满足a1=1,an+1=,n∈N*.
(1)求证:数列为等差数列;
(2)设T2n=-+-+…+-,求T2n.
【解】 (1)证明:由an+1=,得==+,
所以-=.
又a1=1,则=1,所以数列是首项为1,公差为的等差数列.
(2)设bn=-=,
由(1)得,数列是公差为的等差数列,
所以-=-,即bn==-×,
所以bn+1-bn=-=-×=-.
又b1=-×=-×=-,
所以数列{bn}是首项为-,公差为-的等差数列,
所以T2n=b1+b2+…+bn=-n+×=-(2n2+3n).
求解此类题需过“三关”:第一关,定义关,即会利用等差数列或等比数列的定义,判断所给的数列是等差数列还是等比数列;第二关,应用关,即会应用等差(比)数列的前n项和公式来求解,需掌握等差数列{an}的前n项和公式:Sn=或Sn=na1+d;等比数列{an}的前n项和公式:Sn=;第三关,运算关,认真运算,此类题将迎刃而解.
命题角度二 裂项相消法求和
(2019·广东省七校联考)已知数列{an}为公差不为0的等差数列,a1=5,且a2,a9,a30成等比数列.
(1)求{an}的通项公式;
(2)若数列{bn}满足bn+1-bn=an(n∈N*),且b1=3,求数列{}的前n项和Tn.
【解】 (1)设等差数列{an}的公差为d(d≠0),依题意得(a1+d)(a1+29d)=(a1+8d)2.
又a1=5,所以d=2,所以an=2n+3.
(2)依题意得bn+1-bn=2n+3(n∈N*),所以bn-bn-1=2n+1(n≥2且n∈N*),
所以bn=(bn-bn-1)+(bn-1-bn-2)+…+(b2-b1)+b1=(2n+1)+(2n-1)+…+5+3==n2+2n(n≥2且n∈N*),b1=3,上式也成立,
所以bn=n(n+2)(n∈N*),所以==.
所以Tn==.
(1)裂项相消法求和就是将数列中的每一项裂成两项或多项,使这些裂开的项出现有规律的相互抵消,要注意消去了哪些项,保留了哪些项.
(2)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.
[提醒] 常见的裂项式有:=,=[-],=-等.
命题角度三 错位相减法求和
(2019·唐山模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,Sn=.
(1)求an;
(2)若bn=(n-1)an,且数列{bn}的前n项和为Tn,求Tn.
【解】 (1)由已知可得,2Sn=3an-1,①
所以2Sn-1=3an-1-1(n≥2),②
①-②得,2(Sn-Sn-1)=3an-3an-1,
化简得an=3an-1(n≥2),
在①中,令n=1可得,a1=1,
所以数列{an}是以1为首项,3为公比的等比数列,
从而有an=3n-1.
(2)bn=(n-1)3n-1,
Tn=0×30+1×31+2×32+…+(n-1)×3n-1,③
则3Tn=0×31+1×32+2×33+…+(n-1)×3n.④
③-④得,-2Tn=31+32+33+…+3n-1-(n-1)×3n
=-(n-1)×3n=.
所以Tn=.
(1)求解此类题需掌握三个技巧:一是巧分拆,即把数列的通项转化为等差数列、等比数列的通项的和,并求出等比数列的公比;二是构差式,求出前n项和的表达式,然后乘以等比数列的公比,两式作差;三是得结论,即根据差式的特征进行准确求和.
(2)运用错位相减法求和时应注意三点:一是判断模型,即判断数列{an},{bn}一个为等差数列,一个为等比数列;二是错开位置;三是相减时一定要注意最后一项的符号,学生常在此步出错,一定要小心.
命题角度四 分组转化求和
(2019·河北省九校第二次联考)已知数列{an}为等比数列,首项a1=4,数列{bn}满足bn=log2an,且b1+b2+b3=12.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)令cn=+an,求数列{cn}的前n项和Sn.
【解】 (1)由bn=log2an和b1+b2+b3=12得log2(a1a2a3)=12,
所以a1a2a3=212.
设等比数列{an}的公比为q.
因为a1=4,所以a1a2a3=4·4q·4q2=26·q3=212,
计算得q=4.
所以an=4·4n-1=4n.
(2)由(1)得bn=log24n=2n,
cn=+4n=+4n=-+4n.
设数列的前n项和为An,则An=1-+-+…+-=,
设数列{4n}的前n项和为Bn,则Bn==(4n-1),
所以Sn=+(4n-1).
(1)在处理一般数列求和时,一定要注意运用转化思想.把一般的数列求和转化为等差数列或等比数列进行求和.在利用分组求和法求和时,常常根据需要对项数n进行讨论.最后再验证是否可以合并为一个表达式.
(2)分组求和的策略:①根据等差、等比数列分组.②根据正号、负号分组.
命题角度五 并项求和
数列{an}满足an+1=an+2n,n∈N*,则数列{an}的前100项和为( )
A.5 050 B.5 100
C.9 800 D.9 850
【解析】 设k∈N*,
当n=2k时,a2k+1=-a2k+4k,即a2k+1+a2k=4k,①
当n=2k-1时,a2k=a2k-1+4k-2,②
联立①②可得,a2k+1+a2k-1=2,
所以数列{an}的前100项和
Sn=a1+a2+a3+a4+…+a99+a100
=(a1+a3+…+a99)+(a2+a4+…+a100)
=(a1+a3+…+a99)+[(-a3+4)+(-a5+4×2)+(-a7+4×3)+…+(-a101+4×50)]
=25×2+[-(a3+a5+…+a101)+4×(1+2+3+…+50)]
=25×2-25×2+4×
=5 100.
故选B.
【答案】 B
(1)将一个数列分成若干段,然后各段分别利用等差(比)数列的前n项和的公式及错位相减法进行求和.利用并项求和法求解问题的常见类型:一是数列的通项公式中含有绝对值符号;二是数列的通项公式中含有符号因子“(-1)n”.
(2)运用分类讨论法求数列的前n项和的突破口:一是对分类讨论的“度”的把控,如本题,因为可以等于1,也可以等于0,因此分类的“度”可定位到“n分为奇数与偶数”,有些含绝对值的数列,其分类的“度”需在零点处下功夫;二是对各类分法做到不重不漏,解题的思路就能顺畅.
[对点训练]
1.(2019·唐山市摸底考试)已知数列{an}是公差不为0的等差数列,a4=3,a2,a3,a5成等比数列.
(1)求an;
(2)设bn=n·2an,数列{bn}的前n项和为Tn,求Tn.
解:(1)设数列{an}的公差为d(d≠0),则an=a1+(n-1)d.
因为a2,a3,a5成等比数列,
所以(a1+2d)2=(a1+d)(a1+4d),
化简得,a1d=0,
又d≠0,
所以a1=0.
又a4=a1+3d=3,
所以d=1.
所以an=n-1.
(2)bn=n×2n-1,
Tn=1×20+2×21+3×22+…+n×2n-1,①
则2Tn=1×21+2×22+3×23+…+n×2n.②
①-②得,
-Tn=1+21+22+…+2n-1-n×2n
=-n×2n
=(1-n)×2n-1.
所以Tn=(n-1)×2n+1.
2.(2019·安徽省考试试题)已知等差数列{an}中,a5-a3=4,前n项和为Sn,且S2,S3-1,S4成等比数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)令bn=(-1)n,求数列{bn}的前n项和Tn.
解:(1)设等差数列{an}的公差为d,由a5-a3=4,得2d=4,d=2.
所以S2=2a1+2,S3-1=3a1+5,S4=4a1+12,
又S2,S3-1,S4成等比数列,所以(3a1+5)2=(2a1+2)(4a1+12),
解得a1=1,
所以an=2n-1.
(2)bn=(-1)n=(-1)n,
当n为偶数时,Tn=-+-+…-+
=-1+=-.
当n为奇数时,Tn=-+-+…+-
=-1-=-.
所以Tn=.
数列与不等式的综合问题
[典型例题]
(2019·江西七校第一次联考)设数列{an}满足:a1=1,3a2-a1=1,且=(n≥2).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设数列{bn}的前n项和为Tn,且b1=,4bn=an-1an(n≥2),证明:Tn<1.
【解】 (1)因为=(n≥2),所以=+(n≥2).
又a1=1,3a2-a1=1,
所以=1,=,
所以-=,
所以是首项为1,公差为的等差数列.
所以=1+(n-1)=(n+1),
即an=.
(2)证明:因为4bn=an-1an(n≥2),
所以bn==-(n≥2),
所以Tn=b1+b2+…+bn=++…+=1-<1.
解决与数列求和有关的不等式问题的常用方法——“放缩法”
(1)如果和式能够求出,则求出结果后进行放缩,本例就是这种类型.
(2)如果和式不能求出,则需要把数列的通项放缩成能够求和的形式,求和后再进行放缩,但要注意放缩的“尺度”和“位置”.
[对点训练]
(2019·四省八校双教研联考)已知数列{an}的前n项和为Sn,an+1=,a1=1且n∈N*.
(1)求{an}的通项公式;
(2)设anbn=,数列{bn}的前n项和为Tn,求证:Tn<(n∈N*).
解:(1)由an+1=,得(2n-1)an+1=4Sn-1,
可得(2n-3)an=4Sn-1-1(n≥2),
两式相减得(2n+1)an=(2n-1)an+1,即=(n≥2),
又由an+1=,a1=1,得a2=3,所以=,
所以为常数列,所以=1,即an=2n-1.
(2)证明:由an=2n-1,得Sn=n2,所以bn=.
当n=1时,T1=1<成立;
当n≥2时,bn==<
=,
所以Tn<1+
=1+<.
综上,Tn<(n∈N*).
[A组 夯基保分专练]
一、选择题
1.(2019·广东省六校第一次联考)数列{an}的前n项和为Sn=n2+n+1,bn=(-1)nan(n∈N*),则数列{bn}的前50项和为( )
A.49 B.50
C.99 D.100
解析:选A.由题意得,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n,当n=1时,a1=S1=3,所以数列{bn}的前50项和为-3+4-6+8-10+…+96-98+100=1+48=49,故选A.
2.(一题多解)(2019·洛阳尖子生第二次联考)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,Sn=2an+1,则Sn=( )
A.2n-1 B.
C. D.
解析:选B.法一:当n=1时,S1=a1=2a2,则a2=.当n≥2时,Sn-1=2an,则Sn-Sn-1=an=2an+1-2an,所以=,所以当n≥2时,数列{an}是公比为的等比数列,所以an=,所以Sn=1++×+…+×=1+=,当n=1时,此式也成立.
故选B.
法二:当n=1时,S1=a1=2a2,则a2=,所以S2=1+=,结合选项可得只有B满足,故选B.
3.数列{an}中,a1=2,a2=3,an+1=an-an-1(n≥2,n∈N*),那么a2 019=( )
A.1 B.-2
C.3 D.-3
解析:选A.因为an+1=an-an-1(n≥2),所以an=an-1-an-2(n≥3),所以an+1=an-an-1=(an-1-an-2)-an-1=-an-2(n≥3).
所以an+3=-an(n∈N*),所以an+6=-an+3=an,
故{an}是以6为周期的周期数列.
因为2 019=336×6+3,
所以a2 019=a3=a2-a1=3-2=1.故选A.
4.若数列{an}满足a1=1,且对于任意的n∈N*都有an+1=an+n+1,则++…++等于( )
A. B.
C. D.
解析:选C.由an+1=an+n+1,得an+1-an=n+1,
则a2-a1=1+1,
a3-a2=2+1,
a4-a3=3+1,
…,
an-an-1=(n-1)+1,
以上等式相加,得an-a1=1+2+3+…+(n-1)+n-1,
把a1=1代入上式得,an=1+2+3+…+(n-1)+n=,
==2,
则++…++=2
=2=.
5.(2019·郑州市第一次质量预测)已知数列{an}满足2an+1+an=3(n≥1),且a3=,其前n项和为Sn,则满足不等式|Sn-n-6|<的最小整数n是( )
A.8 B.9
C.10 D.11
解析:选C.由2an+1+an=3,得2(an+1-1)+(an-1)=0,即=-(*),
又a3=,所以a3-1=,代入(*)式,有a2-1=-,a1-1=9,所以数列{an-1}是首项为9,公比为-的等比数列.所以|Sn-n-6|=|(a1-1)+(a2-1)+…+(an-1)-6|==<,又n∈N*,所以n的最小值为10.故选C.
6.(2019·江西省五校协作体试题)设Sn是数列{an}的前n项和,若an+Sn=2n,2bn=2an+2-an+1,则++…+=( )
A. B.
C. D.
解析:选D.因为an+Sn=2n①,所以an+1+Sn+1=2n+1②,②-①得2an+1-an=2n,所以2an+2-an+1=2n+1,又2bn=2an+2-an+1=2n+1,所以bn=n+1,==-,则++…+=1-+-+…+-=1-=,故选D.
二、填空题
7.古代数学著作《九章算术》有如下问题:“今有女子善织,日自倍,五日织五尺,问日织几何?”意思是:“一女子善于织布,每天织的布都是前一天的2倍,已知她5天共织布5尺,问这女子每天分别织布多少?”根据上述的已知条件,可求得该女子前3天所织布的总尺数为________.
解析:设该女子第一天织布x尺,
则=5,解得x=,
所以该女子前3天所织布的总尺数为=.
答案:
8.(一题多解)已知Sn是数列{an}的前n项和,且Sn+1=Sn+an+3,a4+a5=23,则S8=________.
解析:法一:由Sn+1=Sn+an+3得an+1-an=3,
则数列{an}是公差为3的等差数列,又a4+a5=23=2a1+7d=2a1+21,所以a1=1,S8=8a1+d=92.
法二:由Sn+1=Sn+an+3得an+1-an=3,则数列{an}是公差为3的等差数列,S8===92.
答案:92
9.(2019·蓉城名校第一次联考)已知Sn是数列{an}的前n项和,若an+Sn=2,则a12=________.
解析:当n=1,2,3,4,…时,=0,1,0,1,…,所以a1=a3=a5=a7=…=2,a2+S2=a4+S4=a6+S6=a8+S8=…=a12+S12=…=2,S2-S1+S2=S4-S3+S4=S6-S5+S6=S8-S7+S8=…=2,所以2S2=2+S1⇒S2=2;2S4=2+S3=4+S2⇒S4=2+S2=3,同理可得S6=2+S4=2+=,S8=2+S6=2+=,S10=2+=,S12=,又a12+S12=2,所以a12=2-S12=2-=-.
答案:-
三、解答题
10.(2019·广州市综合检测(一))已知{an}是等差数列,且lg a1=0,lg a4=1.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若a1,ak,a6是等比数列{bn}的前3项,求k的值及数列{an+bn}的前n项和.
解:(1)因为lg a1=0,lg a4=1,
所以a1=1,a4=10.
设等差数列{an}的公差为d,
则d==3.
所以an=a1+3(n-1)=3n-2.
(2)由(1)知a1=1,a6=16,
因为a1,ak,a6是等比数列{bn}的前3项,所以a=a1a6=16.
又an=3n-2>0,
所以ak=4.
因为ak=3k-2,
所以3k-2=4,得k=2.
所以等比数列{bn}的公比q===4.
所以bn=4n-1.
所以an+bn=3n-2+4n-1.
所以数列{an+bn}的前n项和为Sn=+=n2-n+(4n-1).
11.(2019·江西八所重点中学联考)设数列{an}满足a1=1,an+1=(n∈N*).
(1)求证:数列是等差数列;
(2)设bn=-1,求数列{bn}的前n项和Tn.
解:(1)证明:因为an+1=,所以-=-
=-==-.
又a1=1,所以=-1,
所以数列是以-1为首项,-为公差的等差数列.
(2)由(1)知=-1+(n-1)=-,所以an=2-=,
所以bn=-1=-1=-1
==,
所以Tn=b1+b2+b3+…+bn=
==,
所以数列{bn}的前n项和Tn=.
12.(2019·福建省质量检查)数列{an}的前n项和Sn满足Sn=2an-n.
(1)求证数列{an+1}是等比数列,并求an;
(2)若数列{bn}为等差数列,且b3=a2,b7=a3,求数列{anbn}的前n项和.
解:(1)当n=1时,S1=2a1-1,所以a1=1.
因为Sn=2an-n①,所以当n≥2时,Sn-1=2an-1-(n-1)②,
①-②得an=2an-2an-1-1,所以an=2an-1+1,
所以===2.
所以{an+1}是首项为2,公比为2的等比数列.
所以an+1=2·2n-1,所以an=2n-1.
(2)由(1)知,a2=3,a3=7,所以b3=a2=3,b7=a3=7.
设{bn}的公差为d,则b7=b3+(7-3)·d,所以d=1.
所以bn=b3+(n-3)·d=n.
所以anbn=n(2n-1)=n·2n-n.
设数列{n·2n}的前n项和为Kn,数列{n}的前n项和为Tn,
则Kn=2+2×22+3×23+…+n·2n③,
2Kn=22+2×23+3×24+…+n·2n+1④,
③-④得,
-Kn=2+22+23+…+2n-n·2n+1=-n·2n+1=(1-n)·2n+1-2,
所以Kn=(n-1)·2n+1+2.
又Tn=1+2+3+…+n=,
所以Kn-Tn=(n-1)·2n+1-+2,
所以数列{anbn}的前n项和为(n-1)·2n+1-+2.
[B组 大题增分专练]
1.(2019·江西七校第一次联考)数列{an}满足a1=1,=an+1(n∈N*).
(1)求证:数列{a}是等差数列,并求出{an}的通项公式;
(2)若bn=,求数列{bn}的前n项和.
解:(1)由=an+1得a-a=2,且a=1,
所以数列{a}是以1为首项,2为公差的等差数列,
所以a=1+(n-1)×2=2n-1,
又由已知易得an>0,所以an=(n∈N*).
(2)bn===-,
故数列{bn}的前n项和Tn=b1+b2+…+bn=(-1)+(-)+…+(-)=-1.
2.(2019·湖南省湘东六校联考)已知数列{an}的前n项和Sn满足=+1(n≥2,n∈N),且a1=1.
(1)求数列{an}的通项公式an;
(2)记bn=,Tn为{bn}的前n项和,求使Tn≥成立的n的最小值.
解:(1)由已知有-=1(n≥2,n∈N),所以数列为等差数列,又==1,所以=n,即Sn=n2.
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-(n-1)2=2n-1.
又a1=1也满足上式,所以an=2n-1.
(2)由(1)知,bn==,
所以Tn===.
由Tn≥得n2≥4n+2,即(n-2)2≥6,所以n≥5,
所以n的最小值为5.
3.(2019·河北省九校第二次联考)已知{an}是各项都为正数的数列,其前n项和为Sn,且Sn为an与的等差中项.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=,求{bn}的前n项和Tn.
解:(1)由题意知,2Sn=an+,即2Snan-a=1,①
当n=1时,由①式可得S1=1;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1,代入①式,得2Sn(Sn-Sn-1)-(Sn-Sn-1)2=1,
整理得S-S=1.
所以{S}是首项为1,公差为1的等差数列,S=1+n-1=n.
因为{an}的各项都为正数,所以Sn=,
所以an=Sn-Sn-1=-(n≥2),
又a1=S1=1,所以an=-.
(2)bn===(-1)n(+),
当n为奇数时,
Tn=-1+(+1)-(+)+…+(+)-(+)=-;
当n为偶数时,
Tn=-1+(+1)-(+)+…-(+)+(+)=.所以{bn}的前n项和Tn=(-1)n.
4.(2019·高考天津卷)设{an}是等差数列,{bn}是等比数列.已知a1=4,b1=6,b2=2a2-2,b3=2a3+4.
(1)求{an}和{bn}的通项公式;
(2)设数列{cn}满足c1=1,cn=其中k∈N*.
①求数列{a(c-1)}的通项公式;
②求aici(n∈N*).
解:(1)设等差数列{an}的公差为d,等比数列{bn}的公比为q.依题意得解得故an=4+(n-1)×3=3n+1,bn=6×2n-1=3×2n.
所以,{an}的通项公式为an=3n+1,{bn}的通项公式为bn=3×2n.
(2)①a(c-1)=a(bn-1)=(3×2n+1)(3×2n-1)=9×4n-1.
所以,数列{a(c-1)}的通项公式为a(c-1)=9×4n-1.
②aici=[ai+ai(ci-1)]
=ai+a (c-1)
=[2n×4+×3]+(9×4i-1)
=(3×22n-1+5×2n-1)+9×-n
=27×22n-1+5×2n-1-n-12(n∈N*).
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