专题10数列求和及其应用(易错起源)-2018年高考数学(理)备考黄金(3)

2018-11-26 20:54

易错起源1、分组转化求和

例1、等比数列{an}中,a1,a2,a3分别是下表第一、二、三行中的某一个数,且a1,a2,a3中的任何两个数不在下表的同一列.

第一行 第二行 第三行 (1)求数列{an}的通项公式;

第一列 3 6 9 第二列 2 4 8 第三列 10 14 18 (2)若数列{bn}满足:bn=an+(-1)lnan,求数列{bn}的前n项和Sn.

n

(2)因为bn=an+(-1)lnan =2·3=2·3=2·3

n-1

n+(-1)ln(2·3

nnn-1

)

n-1

+(-1)[ln 2+(n-1)ln 3] +(-1)(ln2-ln3)+(-1)nln3,

n-1

nnn-1

所以Sn=2(1+3+?+3(-1)n]ln3. 当n为偶数时, 1-3nSn=2×+ln3

1-32=3+ln3-1;

2当n为奇数时,

nnn)+[-1+1-1+?+(-1)]·(ln2-ln3)+[-1+2-3+?+

nn1-3?n-1-n?ln3

Sn=2×-(ln2-ln3)+??1-3?2?

n=3-

nn-1

2

ln3-ln2-1.

n??

综上所述,S=?n-1

3-??2ln3-ln2-1,n为奇数.

nn3+ln3-1, n为偶数,

2

n

【变式探究】设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=1,a2=2,且an+2=3Sn-Sn+1+3,n∈N. (1)证明:an+2=3an; (2)求Sn.

(1)证明 由条件,对任意n∈N, 有an+2=3Sn-Sn+1+3,

因而对任意n∈N,n≥2,有an+1=3Sn-1-Sn+3. 两式相减,得an+2-an+1=3an-an+1, 即an+2=3an,n≥2. 又a1=1,a2=2,

所以a3=3S1-S2+3=3a1-(a1+a2)+3=3a1, 故对一切n∈N,an+2=3an. (2)解 由(1)知,an≠0,所以

*

*

*

*

an+2

=3.于是数列{a2n-1}是首项a1=1,公比为3等比数列;数ann-1

列{a2n}是首项a2=2,公比为3的等比数列.因此a2n-1=3于是S2n=a1+a2+?+a2n

=(a1+a3+?+a2n-1)+(a2+a4+?+a2n) =(1+3+?+3

n-1

,a2n=2×3

n-1

.

)+2(1+3+?+3)

n-1

)

=3(1+3+?+33?3-1?=. 2

nn-1

3?3-1?n-1

从而S2n-1=S2n-a2n=-2×3

23n-2

=(5×3-1). 2

n?3?3(5?32?1),n是奇数,??Sn??2n?3(32?1),n是偶数.??2综上所述,

n【名师点睛】

在处理一般数列求和时,一定要注意使用转化思想.把一般的数列求和转化为等差数列或等比数列进行求和,在求和时要分析清楚哪些项构成等差数列,哪些项构成等比数列,清晰正确地求解.在利用分组求和法求和时,由于数列的各项是正负交替的,所以一般需要对项数n进行讨论,最后再验证是否可以合并为一个公式. 【锦囊妙计,战胜自我】

有些数列,既不是等差数列,也不是等比数列,若将数列通项拆开或变形,可转化为几个等差、等比数列或常见的数列,即先分别求和,然后再合并. 易错起源2、错位相减法求和

例2、已知数列{an}的前n项和为Sn,且有a1=2,3Sn=5an-an-1+3Sn-1(n≥2). (1)求数列{an}的通项公式;

(2)若bn=(2n-1)an,求数列{bn}的前n项和Tn. 解 (1)3Sn-3Sn-1=5an-an-1(n≥2), ∴2an=an-1,又∵a1=2,

1

∴{an}是首项为2,公比为的等比数列,

21n-11n-22-n∴an=2×()=()=2.

22

an1

=, an-12

【变式探究】已知正项数列{an}的前n项和Sn满足:4Sn=(an-1)(an+3)(n∈N).

*

(1)求an;

(2)若bn=2·an,求数列{bn}的前n项和Tn. 解 (1)∵4Sn=(an-1)(an+3)=an+2an-3, ∴当n≥2时,4Sn-1=an-1+2an-1-3, 两式相减得,4an=an-an-1+2an-2an-1, 化简得,(an+an-1)(an-an-1-2)=0, ∵{an}是正项数列,∴an+an-1≠0,

∴an-an-1-2=0,对任意n≥2,n∈N都有an-an-1=2, 又由4S1=a1+2a1-3得,a1-2a1-3=0, 解得a1=3或a1=-1(舍去),

∴{an}是首项为3,公差为2的等差数列, ∴an=3+2(n-1)=2n+1. (2)由已知及(1)知,

2

2

*

2

22

2

nbn=(2n+1)·2n,

Tn=3·21+5·22+7·23+?+(2n-1)·2n-1+(2n+1)·2n,①

2Tn=3·2+5·2+7·2+?+(2n-1)·2+(2n+1)·2

1

2

3

4

2

3

4

nn+1

,②

n+1

②-①得,Tn=-3×2-2(2+2+2+?+2)+(2n+1)·2+1)·2

n+1

n4?1-2?

=-6-2×+(2n1-2

n-1

n+1

=2+(2n-1)·2【名师点睛】

.

(1)错位相减法适用于求数列{an·bn}的前n项和,其中{an}为等差数列,{bn}为等比数列;(2)所谓“错位”,就是要找“同类项”相减.要注意的是相减后得到部分,求等比数列的和,此时一定要查清其项数.(3)为保证结果正确,可对得到的和取n=1,2进行验证. 【锦囊妙计,战胜自我】

错位相减法是在推导等比数列的前n项和公式时所用的方法,这种方法主要用于求数列{an·bn}的前n项和,其中{an},{bn}分别是等差数列和等比数列. 易错起源3、裂项相消法求和

1*例3 设等差数列{an}的前n项和为Sn,a22-3a7=2,且,S2-3,S3成等比数列,n∈N.

a2

(1)求数列{an}的通项公式;

(2)令bn=

2

anan+2

,数列{bn}的前n项和为Tn,若对于任意的n∈N,都有8Tn<2λ+5λ成立,

*2

求实数λ的取值范围.

解 (1)设等差数列{an}的公差为d,

a22-3a7=2,??由?12

?S2-3?=·S3?a2?

???a1+21d?-3?a1+6d?=2,??

??2a1+d-3?·?a1+d?=3a1+3d,???-2a1+3d=2,即????a1+d??2a1+d-6?=0,

??a1=2,解得?

?d=2?

2

a=-,??5或?2

d=??5.

1

22

当a1=-,d=时,S2-3=

5517

-没有意义, 5

∴a1=2,d=2,此时an=2+2(n-1)=2n.

【变式探究】(1)设Sn为等差数列{an}的前n项和,a2=2,S5=15,若?9

,则m的值为( ) 10

A.8B.9C.10D.11

(2)已知数列{an}的通项公式为an=log2的正整数n有( ) A.最小值63

B.最大值63

1?

?的前m项和为

?an·an+1?

?

n+1*

(n∈N),设其前n项和为Sn,则使Sn<-5成立n+2


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