例题15 (2008年全国高考题)设数列?an?的前n项和为Sn.已知a1?a,an?1?Sn?3n,
*n?N.
(Ⅰ)设bn?Sn?3n,求数列?bn?的通项公式; (Ⅱ)若an?1≥an,n?N*,求a的取值范围.
解:(Ⅰ)依题意,Sn?1?Sn?an?1?Sn?3n,即Sn?1?2Sn?3n, 由此得Sn?1?3n?1?2(Sn?3n).因此,所求通项公式为
bn?Sn?3?(a?3)2nn?1,n?N*.①
(Ⅱ)由①知Sn?3n?(a?3)2n?1,n?N*, 于是,当n≥2时,an?Sn?Sn?1
?3?(a?3)?2an?1?an?4?3nn?1?3n?1?(a?3)?2n?2n?2?2?3n?1?(a?3)2n?2,
n?1?(a?3)2?2n?2n?2???3??a?3?, ?12????2??????3?当n≥2时,an?1≥an?12????2?n?2?a?3≥0?a≥?9.又a2?a1?3?a1.
???. 综上,所求的a的取值范围是??9,数列求和常用方法有:
(1)公式法:利用等成等比求和公式; (2)并项法:等差数列求和公式的推导; (3)错位相减法:等比数列求和公式的推导; (4)裂项法:例如an?1n(n?1)?1n1n?n?1?1n?1。
例题16 已知数列?an?,an?值为_____.
思路点拨:裂项法。 解:an?1n?n?1?且数列?an?的前n项和Sn?9,那么n的(n?N?),
n?1?n,则Sn?n?1?1?9?n?99.
例题17 已知数列?an?的通项公式为an?11?2n,Sn?a1?a2???an,则S10的值
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为 。
解:令an?0?n?5.5,?n?5,则S10?2(a1?a2???a5)?(a1?a2???a10)?50 提示:这样转化,是为了便于利用公式。我们总要寻找一种最合适,最快捷的解题方法。 思考:如果要求Sn,该如何求呢?
例题12 (09安徽高考题)(1)已知?an?为等差数列,a1?a3?a5?105,a2?a4?a6?99。以Sn表示?an?的前n项和,则使得Sn达到最大值的n是( ) A. 21 B. 20 C. 19 D. 18
思路点拨:对于等差数列,若公差d≥0,则Sn存在最小值;若d<0,则Sn存在最大值。对于首项为正,公差为负的等差数列,只需求出所有正数项之和,即为Sn的最大值。
解:由a1+a3+a5=105得3a3?105,即a3?35,由a2?a4?a6=99得3a4?99即a4?33 ,?an?0∴d??2,an?a4?(n?4)?(?2)?41?2n,由?得n?20,选B.
?an?1?0?2n?1 (n为奇数)例题18 已知数列?an?为,an??n求Sn。
?3 (n为偶数)思路点拨:分段数列,分为奇数项等差和偶数项等比,所以必须分开求和。先写出前几项,1,
3,5,3,9,3,?,容易找出规律。
246解:当n?2k(k?N*)时,Sn?n2k[1?2(2k?1)?1]2?9(3?1)8?n?9(9?1)8k?k(2k?1)?9(9?1)8k
用k?代入可得,Sn?n(n?1)2;
k当n?2k?1时,Sn?n?12k[1?2(2k?1)?1]2n(n?1)2?9(9?1)8n?1?k(2k?1)?9(9k?1?1)8
用k?代入可得,Sn?9(3?1)8;
注意:本题是易错题,思路比较简单,但运算过程极易出错。
例题19、若数列?an?满足:a1?m1,a2?m2,an?2?pan?1?qan(p,q是常数),则称数列?an?为二阶线性递推数列,且定义方程x?px?q为数
2列?an?的特征方程,方程的根称为特征根; 数列?an?的通项公式an均可用特征根求得:
①若方程x?px?q有两相异实根?,?,则数列通项可以写成
2 12
an?c1?n(其中c1,c2是待定常数); ?c2?,
n②若方程x2?px?q有两相同实根?,则数列通项可以写成an?(c1?nc2)?n,(其中; c1,c2是待定常数)
再利用a1?m1,a2?m2,可求得c1,c2,进而求得an. 根据上述结论求下列问题:
(1)当a1?5,a2?13,an?2?5an?1?6an(n?N?)时,求数列?an?的通项公式; (2)当a1?1,a2?11,an?2?2an?1?3an?4(n?N?)时,求数列?an?的通项公式;
12n(3)当a1?1,a2?1,an?2?an?1?an(n?N?)时,记Sn?a1Cn?a2Cn???anCn,若Sn能被数8整除,求所有满足条件的正整数n的取值集合. 解:(1)由an?2?5an?1?6an可知特征方程为:
x?5x?6?0, x1?2,x2?3
2?c1?2?c2?3?5nn所以 设 an?c1?2?c2?3 ,由?得到c1?c2?1,
?c1?4?c2?9?13nn所以 an?2?3; ???????6分
(2)由an?2?2an?1?3an?4可以得到(an?2?1)?2(an?1?1)?3(an?1) 设bn?an?1,则上述等式可以化为:bn?2?2bn?1?3bn
b1?a1?1?2,b2?a2?1?12,所以bn?2?2bn?1?3bn对应的特征方程为:
x?2x?3?0,x1??1,x2?3???????10分
2nn所以令 bn?c1?3?c2?(?1),由b1?2,7?c?1??6 b2?12可以得出?3?c?2??2所以bn?即 an?7676?3?n3232???1? ???1??1,n?n?3?nn?N
nn???1?5??1?5????,????????5??2??2????(3)同样可以得到通项公式an?1n?N
? 13
123n所以Sn?a1Cn?a2Cn?a3Cn???anCn
112233??????????????????11?51?511?51?511?51?5123??????Cn????Cn????Cn??????????????????????555??2??2????2???2??2???2???????? ???1nn??????1?51?5n? Cn??????????5??2??2?????1?1?5?12[Cn??Cn??2?5??11?1?5??1?5?3n?C???Cn????n?2??2??????1?5??1?5?3n?C???Cn????n?2??2?????2323?1?5?] ??2?????1?5?] ??2????nn?1?1?5?12[Cn??Cn??2?5??nnnn????????????11?51?513?53?5??1?????? ???1???????????????2?2??225??5???????????nn??????13?53?5???,n?N? 即 Sn?????????225????????n?2n?2n?1n?1????????????13?53?513?53?5???????? ?????????????????22225??5??????????????Sn?2nn??3?5??3?5????3?5??3?5??? ?????????????????????????2222???????????????3Sn?1?Sn
?即 Sn?2?3Sn?1?Sn,n?N
因此Sn?2除以8的余数,完全由Sn?1,Sn除以8的余数确定, 因为a1?1,a2?1 所以 S1?C1a1?1,
S2?C2a1?C2a2?3,S3?3S2?S1?9?1?8,
S4?3S3?S2?24?3?21,S5?3S4?S3?63?8?55, S6?3S5?S4?165?21?144,S7?3S6?S5?432?55?377, S8?3S7?S6?1131?144?987,S9?3S8?S7?2961?377?2584,
121由以上计算及Sn?2?3Sn?1?Sn可知,数列?Sn?各项除以8的余数依次是:
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1,3,0,5,7,0,1,3,0,5,7,0,??,它是一个以6为周期的数列,从而Sn除以8的余数等价于n除以3的余数,所以n?3k,k?N?, 即所求集合为:nn?3k,k?N? 练习:
1、数列?an?中a1,a2?a1,a3?a2,?,an?an?1,?是首项为1,公比为
an? 。
13??的等比数列,那么
222、设?an?是首项为1的数列,an?0,且(n?1)an?1?nan?an?1an?0(n?N),则它的通项公式是 。
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