19届高考数学大一轮复习第六章数列6.4数列求和学案理(2)

2019-03-27 19:08

(2)由a1=3,an=2n+1得Sn=2??,n为奇数,

则cn=?n?n+2?

??2n-1,n为偶数,

n?a1+an?

2

=n(n+2),

11??-,n为奇数,nn+2即cn=???2n-1,n为偶数,

∴T2n=(c1+c3+…+c2n-1)+(c2+c4+…+c2n)

??1??11??1-1??+ =??1-?+?-?+…+?????3??35??2n-12n+1??

(2+2+…+2

3

2n-1

)

n12?1-4?2n2n=1-+=+(4-1).

2n+11-42n+13题型二 错位相减法求和

典例 (2017·天津)已知{an}为等差数列,前n项和为Sn(n∈N+),{bn}是首项为2的等比数列,且公比大于0,b2+b3=12,b3=a4-2a1,S11=11b4. (1)求{an}和{bn}的通项公式;

(2)求数列{a2nb2n-1}的前n项和(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. 由已知b2+b3=12,得b1(q+q)=12,而b1=2, 所以q+q-6=0.

又因为q>0,解得q=2,所以bn=2. 由b3=a4-2a1,可得3d-a1=8,① 由S11=11b4,可得a1+5d=16,②

联立①②,解得a1=1,d=3,由此可得an=3n-2.

所以数列{an}的通项公式为an=3n-2,数列{bn}的通项公式为bn=2. (2)设数列{a2nb2n-1}的前n项和为Tn,由a2n=6n-2,b2n-1=2×4故Tn=2×4+5×4+8×4+…+(3n-1)×4,③ 4Tn=2×4+5×4+8×4+…+(3n-4)×4+(3n-1)×4

2

3

2

3

4

2

3

2

2

nnn-1

,得a2nb2n-1=(3n-1)×4,

nnnn+1

,④

n+1

③-④,得-3Tn=2×4+3×4+3×4+…+3×4-(3n-1)×412×?1-4?n+1

=-4-(3n-1)×4

1-4=-(3n-2)×4

n+1

nn

-8,

3n-2n+18得Tn=×4+. 33

6

3n-2n+18

所以数列{a2nb2n-1}的前n项和为×4+.

33思维升华 错位相减法求和时的注意点

(1)要善于识别题目类型,特别是等比数列公比为负数的情形.

(2)在写出“Sn”与“qSn”的表达式时应特别注意将两式“错项对齐”以便下一步准确写出“Sn-qSn”的表达式.

(3)在应用错位相减法求和时,若等比数列的公比为参数,应分公比等于1和不等于1两种情况求解.

跟踪训练 (2018·阜阳调研)设等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,等比数列{bn}的公比为q,已知b1=a1,b2=2,q=d,S10=100. (1) 求数列{an},{bn}的通项公式;

(2)当d>1时,记cn=,求数列{cn}的前n项和Tn.

??10a1+45d=100,

解 (1)由题意得?

?a1d=2,???a1=1,

解得?

??d=2

anbn

??2a1+9d=20,即?

?a1d=2,?

a1=9,??

或?2

d=.??9

??an=2n-1,

故?n-1

?bn=2?

1

a=?2n+79?,??9或?

?2?.

b=9·?9?????

nn-1

nn-1

(2)由d>1,知an=2n-1,bn=2

2n-1

,故cn=n-1,于是

2

Tn=1++2+3+4+…+325272922n-1

n-1,① 2

1135792n-1Tn=+2+3+4+5+…+n.② 2222222①-②可得

11112n-12n+3Tn=2++2+…+n-2-n=3-n, 2222222n+3故Tn=6-n-1. 2

题型三 裂项相消法求和

7

命题点1 形如an=

1

n?n+k?

1

典例 (2017·郑州市第二次质量预测)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=-2,且满足Sn=an2

+1

+n+1(n∈N+).

(1)求数列{an}的通项公式; (2)若bn=log3(-an+1),设数列?

1?3?的前n项和为Tn,求证:Tn<. 4?bnbn+2?

?

1

(1)解 由Sn=an+1+n+1(n∈N+),

21

得Sn-1=an+n(n≥2,n∈N+),

2两式相减,并化简,得an+1=3an-2, 即an+1-1=3(an-1), 又a1-1=-2-1=-3≠0,

所以{an-1}是以-3为首项,3为公比的等比数列, 所以an-1=(-3)·3故an=-3+1.

(2)证明 由bn=log3(-an+1)=log33=n, 得

1

nnn-1

=-3.

nbnbn+2

=1?11?1

=?-?,

n?n+2?2?nn+2?

11?11111

所以Tn=?1-+-+-+…+

n-12?32435

111?

+- n+1nn+2??

11?1?1

-=?1+-

2n+1n+2?2??32n+33

=-<. 42?n+1??n+2?4命题点2 an=

1

n+n+kα

1

,n∈N+.记数列{an}的前nf?n+1?+f?n?

典例 已知函数f(x)=x的图像过点(4,2),令an=项和为Sn,则S2 017=________. 答案

2 018-1

1

解析 由f(4)=2,可得4=2,解得α=,则f(x)=x2.

2

α

1 8

∴an=

11

==n+1-n,

f?n+1?+f?n?n+1+nS2 017=a1+a2+a3+…+a2 017=(2-1)+(3-2)+(4-3)+…+(2 017-2 016)

+(2 018-2 017)=2 018-1.

思维升华 (1)用裂项相消法求和时,要对通项进行变换,如:1

n+n+kk1

=(n+k-n),

1?11?1

=?-?,裂项后可以产生连续相互抵消的项.(2)抵消后并不一定只剩下第一

n?n+k?k?nn+k?

项和最后一项,也有可能前面剩两项,后面也剩两项.

跟踪训练 (2018届贵州遵义航天高级中学模拟)已知等差数列{an}满足(a1+a2)+(a2+a3)+…+(an+an+1)=2n(n+1). (1)求数列{an}的通项公式; (2)设bn=

1

,求{bn}的前n项和Sn.

an·an+1

解 (1)设等差数列{an}的公差为d, 当n=1时,a1+a2=4,

当n=2时,a1+a2+a2+a3=12,即4a2=12,a2=3, ∴a1=1,d=a2-a1=2,

∴等差数列{an}的通项公式an=1+2(n-1)=2n-1, ∴an=2n-1. (2)由(1)得bn=

1

?2n-1??2n+1?

1?1?1-=??,

2?2n-12n+1?∴Sn=b1+b2+b3+…+bn

11?1?111

-=?1-+-+…+

3352n-12n+1?2??1?1?n=?1-=. ?2n+1?2n+12?

四审结构定方案

?1?典例 (12分)在数列{an}中,a1=2,an+1=2?1+?an(n∈N+).

?

n?

(1)求数列{an}的通项公式;

2

(2)设bn=,数列{bn}的前n项的和为Sn,试求数列{S2n-Sn}的最小值;

nan 9

(3)求证:当n≥2时,S7n+11

2n≥

12

.

(1)an+1=2??1?1+n??确定方案

an+1an?

an构造数列――――→n+1=2·n

ann=2n―→ann=n·2 (2)b2n1111

n=a=―→S2n-Sn=n+1+n+2+…+2n

nn―确定解题方案利用数列单调性

―――――――→设c作差法

n=S2n-Sn――→ 确定{cn}单调性并求最值

(3)利用数列{c结合?2?中n}表示S2n――结论――→放缩法证明结论 规范解答

(1)解 由条件an+1=2??1?

1+n???

an,

an+1ann+1=2·n,又a2,所以a1

1=1

=2, 因此数列??an??n?

?构成首项为2,公比为2的等比数列.[3分]

ann=2·2n-1=2n,因此,ann=n·2.[4分] (2)解 由(1)得b1

n=n,设cn=S2n-Sn,

则c1n=

n+1+1n+2+…+12n,[6分] 所以c1n+1=

n+2+1n+3+…+12n+12n+1+1

2n+2

, 从而c111111

n+1-cn=2n+1+2n+2-n+1>2n+2+2n+2-n+1=0,因此数列{cn}是增加的, 所以(c1

n)min=c1=2.[8分]

(3)证明 当n≥2时,

S2n=(S2n-S2n?1)+(S2n?1-S2n?2)+…+(S2-S1)+S1

10


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