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    【最新】2023版高中高考数学二轮专题复习微专题10 数列的递推关系与通项公式
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    【最新】2023版高中高考数学二轮专题复习微专题10 数列的递推关系与通项公式

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    这是一份【最新】2023版高中高考数学二轮专题复习微专题10 数列的递推关系与通项公式,共14页。学案主要包含了基本技能练,创新拓展练等内容,欢迎下载使用。

    1.求数列的通项公式是高考的重点内容,等差、等比数列可直接利用其通项公式求解,但有些数列是以递推关系给出的,需要构造新数列转为等差或等比数列,再利用公式求解.
    2.利用数列的递推关系求数列的通项,常见的方法有:(1)累加法,(2)累乘法,(3)构造法(包括辅助数列法,取倒数法,取对数法等).
    类型一 利用an与Sn的关系求通项
    1.已知Sn求an的步骤
    (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,若符合,则数列的通项公式合写;若不符合,则应该分n=1与n≥2两段来写.
    2.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.
    例1 (1)已知数列{an}为正项数列,且eq \f(4S1,a1+2)+eq \f(4S2,a2+2)+…+eq \f(4Sn,an+2)=Sn,求数列{an}的通项公式;
    (2)已知数列{an}的各项均为正数,且Sn=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(an+\f(1,an))),求数列{an}的通项公式.
    解 (1)由题知eq \f(4S1,a1+2)+eq \f(4S2,a2+2)+…+eq \f(4Sn,an+2)=Sn, ①
    则eq \f(4S1,a1+2)+eq \f(4S2,a2+2)+…+eq \f(4Sn-1,an-1+2)=Sn-1(n≥2,n∈N*),②
    由①-②可得eq \f(4Sn,an+2)=an,
    即4Sn=aeq \\al(2,n)+2an,n≥2,n∈N*,
    在已知等式中令n=1,
    得eq \f(4S1,a1+2)=S1,
    则4S1=a1(a1+2), ③
    满足上式,所以4Sn=aeq \\al(2,n)+2an(n∈N*) ④
    则4Sn-1=aeq \\al(2,n-1)+2an-1(n≥2), ⑤
    ④-⑤可得4an=aeq \\al(2,n)+2an-aeq \\al(2,n-1)-2an-1⇔2(an+an-1)=aeq \\al(2,n)-aeq \\al(2,n-1).
    因为aeq \\al(2,n)-aeq \\al(2,n-1)=(an+an-1)(an-an-1),an>0,
    所以an-an-1=2,
    所以{an}为公差是2的等差数列,
    由③可解得a1=2,
    所以an=2+(n-1)×2=2n.
    (2)由Sn=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(an+\f(1,an))),
    得当n≥2时,
    Sn=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Sn-Sn-1+\f(1,Sn-Sn-1))),
    所以2Sn=Sn-Sn-1+eq \f(1,Sn-Sn-1),
    即Sn+Sn-1=eq \f(1,Sn-Sn-1),
    所以Seq \\al(2,n)-Seq \\al(2,n-1)=1,
    所以{Seq \\al(2,n)}为公差是1的等差数列,
    所以Seq \\al(2,n)=Seq \\al(2,1)+(n-1).
    在Sn=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(an+\f(1,an)))中,
    令n=1可得S1=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a1+\f(1,a1))),
    解得a1=1,
    所以Seq \\al(2,n)=n,所以Sn=eq \r(n),
    所以an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Sn-Sn-1,n≥2,,S1,n=1))=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\r(n)-\r(n-1),n≥2,,1,n=1,))
    所以an=eq \r(n)-eq \r(n-1).
    训练1 已知正项数列{an+2n-1}的前n项和为Sn,且4Sn=aeq \\al(2,n)+(2n+2)an+4n-1+2n-3.求数列{an}的通项公式.
    解 由题知4Sn=aeq \\al(2,n)+(2n+2)an+4n-1+2n-3=(an+2n-1)2+2(an+2n-1)-3,
    令bn=an+2n-1,
    则4Sn=beq \\al(2,n)+2bn-3, ①
    当n≥2时,4Sn-1=beq \\al(2,n-1)+2bn-1-3,②
    由①-②,得4bn=beq \\al(2,n)-beq \\al(2,n-1)+2bn-2bn-1,
    整理得(bn-bn-1-2)(bn+bn-1)=0.
    因为bn>0,所以bn-bn-1=2(n≥2).
    又4S1=beq \\al(2,1)+2b1-3,
    即beq \\al(2,1)-2b1-3=0,
    解得b1=3或b1=-1(舍去),
    所以数列{bn}是以3为首项,2为公差的等差数列,
    则bn=2n+1,
    所以an=bn-2n-1=2n+1-2n-1.
    类型二 构造辅助数列求通项
    (1)形如an=pan-1+q(p≠1,q≠0)的形式.通常可构造出等比数列an+eq \f(q,p-1)=peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(an-1+\f(q,p-1))),进而求出通项公式.
    (2)形如an=pan-1+qn,此类问题可先处理qn,两边同时除以qn,得eq \f(an,qn)=peq \f(an-1,qn)+1,进而构造成eq \f(an,qn)=eq \f(p,q)·eq \f(an-1,qn-1)+1,设bn=eq \f(an,qn),从而变成bn=eq \f(p,q)bn-1+1,从而将问题转化为第(1)个问题.
    (3)形如qan-1-pan=anan-1,可以考虑两边同时除以anan-1,转化为eq \f(q,an)-eq \f(p,an-1)=1的形式,进而可设bn=eq \f(1,an),递推公式变为qbn-pbn-1=1,从而转变为(1)中的类型进行求解.
    (4)形如an=eq \f(man-1,k(an-1+b))(其中n≥2,mkb≠0)取倒数,得到eq \f(1,an)=eq \f(k,m)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(b,an-1)))⇔eq \f(1,an)=eq \f(kb,m)·eq \f(1,an-1)+eq \f(k,m),转化为(1)中的类型.
    (5)形如an=paeq \\al(r,n-1)(n≥2,an,p>0)两边取常用对数,得lg an=rlg an-1+lg p,转化为(1)中的类型.
    考向1 构造法求通项
    例2 (1)在数列{an}中,a1=eq \f(1,2),an=2an+1-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(n)(n∈N*),求数列{an}的通项公式;
    (2)设数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,Sn+1-2Sn=1,n∈N*,求数列{an}的通项公式.
    解 (1)由an=2an+1-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(n),
    得2nan=2n+1an+1-1,
    所以数列{2nan}是首项和公差均为1的等差数列,
    于是2nan=1+(n-1)×1=n,
    所以an=eq \f(n,2n)(n∈N*).
    (2)因为Sn+1-2Sn=1,
    所以Sn+1+1=2(Sn+1),n∈N*.
    因为a1=S1=1,
    所以可推出Sn+1>0,
    故eq \f(Sn+1+1,Sn+1)=2,
    即{Sn+1}为等比数列.
    因为S1+1=2,公比为2,
    所以Sn+1=2n,
    即Sn=2n-1.
    因为Sn-1=2n-1-1,
    所以当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n-1,
    又a1=1也满足此式,
    所以an=2n-1(n∈N*).
    考向2 取倒数法求通项
    例3 已知数列{an}满足an+1=eq \f(an,an+3),a1=2,求数列{an}的通项公式.
    解 对an+1=eq \f(an,an+3)两边取倒数,可得eq \f(1,an+1)=eq \f(3,an)+1,
    由eq \f(1,an+1)+eq \f(1,2)=3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,an)+\f(1,2))).
    ∴数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,an)+\f(1,2)))是首项为1,公比为3的等比数列,
    ∴eq \f(1,an)+eq \f(1,2)=3n-1,
    则an=eq \f(2,2·3n-1-1)(n∈N*).
    考向3 取对数法求通项
    例4 设正项数列{an}满足a1=1,an=2aeq \\al(2,n-1)(n≥2).求数列{an}的通项公式.
    解 对an=2aeq \\al(2,n-1)两边取对数得
    lg2an=1+2lg2an-1,
    ∴lg2an+1=2(lg2an-1+1),
    设bn=lg2an+1,
    则{bn}是以2为公比,1为首项的等比数列,所以bn=2n-1,
    即lg2an+1=2n-1,
    故an=22n-1-1(n∈N*).
    训练2 (1)若数列{an}中,a1=3,且an+1=aeq \\al(2,n),则an=________.
    答案 32n-1(n∈N*)
    解析 易知an>0,由an+1=aeq \\al(2,n)得
    lg an+1=2lg an,
    故{lg an}是以lg 3为首项,2为公比的等比数列,
    则lg an=lg a1·2n-1=lg 32n-1,
    即an=32n-1(n∈N*).
    (2)已知数列{an}中,a1=1,an=eq \f(an-1,2an-1+1),则an=________.
    答案 eq \f(1,2n-1)(n∈N*)
    解析 由an=eq \f(an-1,2an-1+1),
    取倒数得eq \f(1,an)=2+eq \f(1,an-1),
    故eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,an)))是以2为公差,1为首项的等差数列,
    所以eq \f(1,an)=1+2(n-1)=2n-1,
    即an=eq \f(1,2n-1)(n∈N*).
    (3)在数列{an}中,a1=1,an+1=eq \f(1,2)an+1,求数列{an}的通项公式.
    解 因为an+1=eq \f(1,2)an+1,
    所以an+1-2=eq \f(1,2)(an-2),
    所以数列{an-2}是以-1为首项,eq \f(1,2)为公比的等比数列,
    所以an-2=-1×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(n-1),
    所以an=2-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(n-1),n∈N*.

    一、基本技能练
    1.已知数列{an}的前n项和为Sn,则“Sn=3n+1”是“数列{an}是常数列”的( )
    A.充分不必要条件B.必要不充分条件
    C.充要条件D.既不充分也不必要条件
    答案 D
    解析 因为Sn=3n+1,
    所以a1=4,
    当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(3n+1)-[3(n-1)+1]=3,
    所以an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(4,n=1,,3,n≥2,))
    所以数列{an}不是常数列,
    反之,当an=1时,Sn=n,显然不成立,
    所以“Sn=3n+1”是“数列{an}是常数列”的既不充分也不必要条件.
    2.若数列{an}中,a1=2且an=eq \r(3+aeq \\al(2,n-1))(n≥2),则an=( )
    A.eq \r(3n+1) B.3n+1
    C.eq \r(3n-1) D.3n-1
    答案 A
    解析 由题设得aeq \\al(2,n)-aeq \\al(2,n-1)=3,n≥2,
    故{aeq \\al(2,n)}是以aeq \\al(2,1)=4,公差d=3的等差数列,
    则aeq \\al(2,n)=aeq \\al(2,1)+(n-1)×3=3n+1,
    又an>0,故an=eq \r(3n+1).
    3.(2022·上海金山一模)已知定义在R上的函数f(x)是奇函数,且满足f(x+3)=f(x),f(1)=-3,数列{an}满足Sn=2an+n(其中Sn为{an}的前n项和),则f(a5)+f(a6)=( )
    A.-3 B.-2
    C.3 D.2
    答案 C
    解析 对任意的n∈N*,Sn=2an+n.
    当n=1时,a1=S1=2a1+1,
    解得a1=-1;
    当n≥2时,由Sn=2an+n可得Sn-1=2an-1+n-1,
    两式作差得an=2an-2an-1+1,
    即an=2an-1-1,
    所以an-1=2(an-1-1),
    所以数列{an-1}是以a1-1=-2为首项,2为公比的等比数列,
    所以an-1=-2·2n-1=-2n,
    即an=1-2n,
    所以a5=-31,a6=-63.
    因为函数f(x)是定义在R上的奇函数,
    所以f(0)=0,
    又函数f(x)满足f(x+3)=f(x),
    f(1)=-3,
    所以f(a5)=f(-31)=-f(31)=-f(1)=3,f(a6)=f(-63)=f(0)=0,
    因此,f(a5)+f(a6)=3.故选C.
    4.(2022·湖北新高考协作体联考)已知数列{an}的首项a1=2,其前n项和为Sn,若Sn+1=2Sn+1,则a7=________.
    答案 96
    解析 因为Sn+1=2Sn+1,
    所以Sn=2Sn-1+1(n≥2),
    两式相减得an+1=2an(n≥2),
    又因为a1=2,S2=a1+a2=2a1+1,
    得a2=3,
    所以数列{an}从第二项开始成等比数列,
    因此其通项公式为an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(2,n=1,,3·2n-2,n≥2,))
    所以a7=3×25=96.
    5.(2022·南平模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,Sn=n2an(n∈N*),则数列{an}的通项公式为________.
    答案 an=eq \f(2,n(n+1))(n∈N*)
    解析 由Sn=n2an可得,
    当n≥2时,Sn-1=(n-1)2an-1,
    则an=Sn-Sn-1=n2an-(n-1)2an-1,
    即(n2-1)an=(n-1)2an-1,
    故eq \f(an,an-1)=eq \f(n-1,n+1),
    所以an=eq \f(an,an-1)·eq \f(an-1,an-2)·eq \f(an-2,an-3)·…·eq \f(a3,a2)·eq \f(a2,a1)·a1=eq \f(n-1,n+1)·eq \f(n-2,n)·eq \f(n-3,n-1)·…·eq \f(2,4)×eq \f(1,3)×1=eq \f(2,n(n+1)).
    当n=1时,a1=1满足an=eq \f(2,n(n+1)).
    故数列{an}的通项公式为
    an=eq \f(2,n(n+1)),n∈N*.
    6.已知正项数列{an}满足a1=2,an+1=eq \r(an),则an=________.
    答案 221-n(n∈N*)
    解析 将an+1=eq \r(an)两边取以2为底的对数得lg2an+1=eq \f(1,2)lg2an,
    ∴数列{lg2an}是以1为首项,eq \f(1,2)为公比的等比数列,
    故lg2an=1×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(n-1)=21-n,
    即an=221-n(n∈N*).
    7.数列{an}的首项a1=2,且an+1=3an+2(n∈N*),令bn=lg3(an+1),则bn=________.
    答案 n
    解析 由an+1=3an+2(n∈N*)可知an+1+1=3(an+1),
    又a1=2,知an+1≠0,
    所以数列{an+1}是以3为首项,3为公比的等比数列,
    因此an+1=3·3n-1=3n,
    故bn=lg3(an+1)=n.
    8.(2022·洛阳调研)在数列{bn}中,b1=-1,bn+1=eq \f(bn,3bn+2),n∈N*,则通项公式bn=________.
    答案 eq \f(1,2n-3)(n∈N*)
    解析 由bn+1=eq \f(bn,3bn+2),且b1=-1.
    易知bn≠0,得eq \f(1,bn+1)=eq \f(2,bn)+3.
    因此eq \f(1,bn+1)+3=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,bn)+3)),eq \f(1,b1)+3=2,
    故eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,bn)+3))是以2为首项,2为公比的等比数列,于是eq \f(1,bn)+3=2·2n-1,
    可得bn=eq \f(1,2n-3),n∈N*.
    9.在数列{an}中,a1=1,an=2an-1+ln 3(n≥2),则数列{an}的通项an=________.
    答案 (1+ln 3)·2n-1-ln 3(n∈N*)
    解析 由an=2an-1+ln 3得
    an+ln 3=2(an-1+ln 3),
    则{an+ln 3}是以1+ln 3为首项,2为公比的等比数列,
    所以an+ln 3=(1+ln 3)·2n-1,
    因此an=(1+ln 3)·2n-1-ln 3(n∈N*).
    10.已知数列{an}满足an+1=2an-n+1(n∈N*),a1=3,则数列{an}的通项公式为________.
    答案 an=2n+n(n∈N*)
    解析 ∵an+1=2an-n+1,
    ∴an+1-(n+1)=2(an-n),
    ∴eq \f(an+1-(n+1),an-n)=2,
    ∴数列{an-n}是以a1-1=2为首项,2为公比的等比数列,
    ∴an-n=2·2n-1=2n,
    ∴an=2n+n(n∈N*).
    11.(2022·青岛二模)已知数列{an},{bn}满足a1=eq \f(1,2),an+bn=1,bn+1=eq \f(bn,1-aeq \\al(2,n)),则b2 023=________.
    答案 eq \f(2 023,2 024)
    解析 因为an+bn=1,bn+1=eq \f(bn,1-aeq \\al(2,n)),
    所以1-an+1=eq \f(1-an,(1-an)(1+an)),
    an+1=1-eq \f(1,1+an)=eq \f(an,1+an),
    所以eq \f(1,an+1)=eq \f(1,an)+1,
    所以数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,an)))是等差数列,其公差为1,首项为eq \f(1,a1)=2,
    所以eq \f(1,an)=2+(n-1)×1=n+1,
    所以an=eq \f(1,n+1),
    所以bn=eq \f(n,n+1),
    所以b2 023=eq \f(2 023,2 024).
    12.已知数列{an}的前n项和Sn满足2Sn-nan=3n(n∈N*),且S3=15,则S10=________.
    答案 120
    解析 当n=1时,2S1-a1=3,
    解得a1=3.
    又2Sn-nan=3n, ①
    当n≥2时,
    2Sn-1-(n-1)an-1=3(n-1),②
    所以①-②得
    (n-1)an-1-(n-2)an=3, ③
    当n≥3时,
    (n-2)an-2-(n-3)an-1=3, ④
    所以④-③得
    (n-1)·an-1-(n-2)an=(n-2)an-2-(n-3)an-1,
    可得2an-1=an+an-2,
    所以数列{an}为等差数列,设其公差为d.
    因为a1=3,S3=3a1+3d=9+3d=15,
    解得d=2.
    故S10=10×3+eq \f(10×9,2)×2=120.
    二、创新拓展练
    13.已知数列{an}满足:a1=1,a2=3,an+2=an+1+2an.某同学已经证明了数列
    {an+1-2an}和数列{an+1+an}都是等比数列,则数列{an}的通项公式是an=________.
    答案 eq \f(2n+1-(-1)n-1,3)
    解析 因为an+2=an+1+2an,
    所以当n=1时, a3=a2+2a1=5.
    令bn=an+1-2an,则{bn}为等比数列.
    又b1=a2-2a1=1,b2=a3-2a2=-1,
    所以等比数列{bn}的公比q=eq \f(b2,b1)=-1,
    所以bn=(-1)n-1,
    即an+1-2an=(-1)n-1. ①
    令cn=an+1+an,则{cn}为等比数列,
    c1=a2+a1=4,c2=a3+a2=8,
    所以等比数列{cn}的公比q1=eq \f(c2,c1)=2,
    所以cn=4×2n-1=2n+1,
    即an+1+an=2n+1. ②
    联立①②,解得an=eq \f(2n+1-(-1)n-1,3).
    14.数列{an}满足an+1=3an+2n+1,a1=-1,则数列{an}的前n项和Sn=________.
    答案 eq \f(3n+1,2)-2n+2+eq \f(5,2)(n∈N*)
    解析 ∵an+1=3an+2n+1,
    ∴eq \f(an+1,2n+1)=eq \f(3,2)·eq \f(an,2n)+1
    ∴eq \f(an+1,2n+1)+2=eq \f(3,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(an,2n)+2)),
    ∴数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(an,2n)+2))是以eq \f(a1,2)+2=eq \f(3,2)为首项,eq \f(3,2)为公比的等比数列,
    ∴eq \f(an,2n)+2=eq \f(3,2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2)))eq \s\up12(n-1)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2)))eq \s\up12(n),
    ∴an=3n-2n+1,
    ∴Sn=(31+32+…+3n)-(22+23+…+2n+1)=eq \f(3-3n+1,1-3)-eq \f(4-2n+2,1-2)=eq \f(3n+1,2)-2n+2+eq \f(5,2)(n∈N*).
    15.已知在数列{an}中,a1=1,a2=2,an+1=2an+3an-1,则{an}的通项公式为________.
    答案 an=eq \f(3n-(-1)n,4)(n∈N*)
    解析 ∵an+1=2an+3an-1,
    ∴an+1+an=3(an+an-1),
    ∴{an+1+an}是以a2+a1=3为首项,3为公比的等比数列,
    ∴an+1+an=3×3n-1=3n,①
    又an+1-3an=-(an-3an-1),
    ∴{an+1-3an}是以a2-3a1=-1为首项,-1为公比的等比数列,
    ∴an+1-3an=(-1)×(-1)n-1
    =(-1)n, ②
    由①-②得4an=3n-(-1)n,
    ∴an=eq \f(3n-(-1)n,4)(n∈N*).
    16.已知数列{an}满足a1=3,an+1=eq \f(7an-2,an+4),则该数列的通项公式an=________.
    答案 eq \f(4·6n-1-5n-1,2·6n-1-5n-1)(n∈N*)
    解析 由eq \f(an+1-1,an+1-2)=eq \f(\f(7an-2,an+4)-1,\f(7an-2,an+4)-2)
    =eq \f(7an-2-(an+4),7an-2-2(an+4))=eq \f(6,5)·eq \f(an-1,an-2),
    所以eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(an-1,an-2)))是首项为eq \f(a1-1,a1-2)=2,
    公比为eq \f(6,5)的等比数列,
    所以eq \f(an-1,an-2)=2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(6,5)))eq \s\up12(n-1),
    解得an=eq \f(1,2×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(6,5)))\s\up12(n-1)-1)+2
    =eq \f(4·6n-1-5n-1,2·6n-1-5n-1),n∈N*.
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