(浙江專用)2021版新高考數學一輪復習 第六章 數列與數學歸納法 1 第1講 數列的概念與簡單表示法教學案
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1、第六章 數列與數學歸納法 知識點 最新考綱 數列的概念和 簡單表示法 了解數列的概念和表示方法(列表、圖象、公式). 等差數列 理解等差數列的概念. 掌握等差數列的通項公式與前n項和公式及其應用. 了解等差數列與一次函數的關系. 會用數列的等差關系解決實際問題. 等比數列 理解等比數列的概念. 掌握等比數列的通項公式與前n項和公式及其應用. 了解等比數列與指數函數的關系. 會用數列的等比關系解決實際問題. 數學歸納法 會用數學歸納法證明一些簡單數學問題. 第1講 數列的概念與簡單表示法 1.數列的有關概念 概念 含義 數列
2、 按照一定順序排列的一列數 數列的項 數列中的每一個數 數列的通項 數列{an}的第n項an 通項公式 數列{an}的第n項與序號n之間的關系式 前n項和 數列{an}中,Sn=a1+a2+…+an 2.數列的表示方法 列表法 列表格表示n與an的對應關系 圖象法 把點(n,an)畫在平面直角坐標系中 公式法 通項公式 把數列的通項使用公式表示的方法 遞推公式 使用初始值a1和an與an+1的關系式或a1,a2和an-1,an,an+1的關系式等表示數列的方法 3.an與Sn的關系 若數列{an}的前n項和為Sn,則an= 4.數列的分類 分類原則
3、
類型
滿足條件
按項數
分類
有窮數列
項數有限
無窮數列
項數無限
按項與項間
的大小關
系分類
遞增數列
an+1>an
其中n∈N*
遞減數列
an+1 4、若數列用圖象表示,則從圖象上看都是一群孤立的點.( )
(5)一個確定的數列,它的通項公式只有一個.( )
(6)若數列{an}的前n項和為Sn,則對?n∈N*,都有an=Sn-Sn-1.( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
[教材衍化]
1.(必修5P33A組T4改編)在數列{an}中,a1=1,an=1+(n≥2),則a5=________.
解析:a2=1+=2,a3=1+=,a4=1+=3,a5=1+=.
答案:
2.(必修5P33A組T5改編)根據下面的圖形及相應的點數,寫出點數構成的數列的一個通項公式an=________. 5、
答案:5n-4
[易錯糾偏]
(1)忽視數列是特殊的函數,其自變量為正整數集或其子集{1,2,…,n};
(2)求數列前n項和Sn的最值時忽視項為零的情況;
(3)根據Sn求an時忽視對n=1的驗證.
1.在數列-1,0,,,…,中,0.08是它的第________項.
解析:依題意得=,解得n=10或n=(舍).
答案:10
2.在數列{an}中,an=-n2+6n+7,當其前n項和Sn取最大值時,n=________.
解析:由題可知n∈N*,令an=-n2+6n+7≥0,得1≤n≤7(n∈N*),所以該數列的第7項為零,且從第8項開始an<0,則S6=S7且最大 6、.
答案:6或7
3.已知Sn=2n+3,則an=________.
解析:因為Sn=2n+3,那么當n=1時,a1=S1=21+3=5;當n≥2時,an=Sn-Sn-1=2n+3-(2n-1+3)=2n-1(*).由于a1=5不滿足(*)式,所以an=
答案:
由an與Sn的關系求通項公式an(高頻考點)
an與Sn關系的應用是高考的??純热荩叶喑霈F在選擇題或填空題中,有時也出現在解答題的已知條件中,屬容易題.主要命題角度有:
(1)利用an與Sn的關系求通項公式an;
(2)利用an與Sn的關系求Sn.
角度一 利用an與Sn的關系求通項公式an
7、 (2020·杭州二中高三???已知數列{an}滿足a1+2a2+3a3+4a4+…+nan=3n2-2n+1,求an.
【解】 設a1+2a2+3a3+4a4+…+nan=Tn,
當n=1時,a1=T1=3×12-2×1+1=2,
當n≥2時,
nan=Tn-Tn-1=3n2-2n+1-[3(n-1)2-2(n-1)+1]
=6n-5,
因此an=,
顯然當n=1時,不滿足上式.
故數列的通項公式為an=
角度二 利用an與Sn的關系求Sn
設Sn是數列{an}的前n項和,且a1=-1,an+1=SnSn+1,則Sn=________.
【解析】 由已知得an+1=S 8、n+1-Sn=Sn+1Sn,兩邊同時除以Sn+1Sn,得-=-1,故數列是以-1為首項,-1為公差的等差數列,則=-1-(n-1)=-n,所以Sn=-.
【答案】 -
(1)已知Sn求an的三個步驟
①先利用a1=S1求出a1.
②用n-1替換Sn中的n得到一個新的關系,利用an=Sn-Sn-1(n≥2)便可求出當n≥2時an的表達式.
③注意檢驗n=1時的表達式是否可以與n≥2的表達式合并.
(2)Sn與an關系問題的求解思路
根據所求結果的不同要求,將問題向不同的兩個方向轉化.
①利用an=Sn-Sn-1(n≥2)轉化為只含Sn,Sn-1的關系式,再求解.
②利 9、用Sn-Sn-1=an(n≥2)轉化為只含an,an-1的關系式,再求解.
1.已知數列{an}的前n項和Sn=3n+1,則an=________.
解析:當n=1時,a1=S1=3+1=4;當n≥2時,an=Sn-Sn-1=(3n+1)-(3n-1+1)=2·3n-1.
當n=1時,2×31-1=2≠a1,
所以an=
答案:
2.已知數列{an}的前n項和為Sn,a1=1,Sn=2an+1,則Sn=________.
解析:法一:因為Sn=2an+1,所以當n≥2時,Sn-1=2an,
所以an=Sn-Sn-1=2an+1-2an(n≥2),
即=(n≥2),
又a 10、2=,所以an=×(n≥2).
當n=1時,a1=1≠×=,
所以an=
所以Sn=2an+1=2××=.
法二:因為S1=a1,an+1=Sn+1-Sn,則Sn=2(Sn+1-Sn),
所以Sn+1=Sn,
所以數列{Sn}是首項為1,公比為的等比數列,
所以Sn=.
答案:
由遞推關系求數列的通項公式
分別求出滿足下列條件的數列的通項公式.
(1)a1=0,an+1=an+(2n-1)(n∈N*);
(2)a1=1,an=an-1(n≥2,n∈N*);
(3)a1=1,an+1=3an+2(n∈N*).
【解】 (1)an=a1+(a2-a1) 11、+…+(an-an-1)=0+1+3+…+(2n-5)+(2n-3)=(n-1)2,
所以數列的通項公式為an=(n-1)2.
(2)當n≥2,n∈N*時,
an=a1×××…×
=1×××…×××=n,
當n=1時,也符合上式,
所以該數列的通項公式為an=n.
(3)因為an+1=3an+2,
所以an+1+1=3(an+1),
所以=3,
所以數列{an+1}為等比數列,公比q=3,
又a1+1=2,所以an+1=2·3n-1,
所以該數列的通項公式為an=2·3n-1-1.
(變條件)若本例(3)條件“an+1=3an+2”變?yōu)椤癮n+1=3an+3n+ 12、1”,其他不變,求an.
解:因為an+1=3an+3n+1,所以=+1,
所以數列是以為首項,1為公差的等差數列.
所以=+(n-1)=n-,
所以an=n·3n-2·3n-1.
由數列遞推式求通項公式的常用方法
1.在數列{an}中,a1=2,an+1=an+,則an=________.
解析:an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1=++…+++2=3-.
答案:3-
2.在數列{an}中,a1=1,an+1=2nan,則an=________.
解析:由于=2n,
故=21,=22,…,=2n-1,
將這n-1個 13、等式疊乘,
得=21+2+…+(n-1)=2,故an=2.
答案:2
數列的性質(高頻考點)
數列的性質主要有單調性、周期性及最值問題,是高考的熱點,多以選擇題或填空題形式考查,多存在一定難度.主要命題角度有:
(1)數列的單調性;
(2)數列的周期性;
(3)數列的最值.
角度一 數列的單調性
已知{an}是遞增數列,且對于任意的n∈N*,an=n2+λn恒成立,則實數λ的取值范圍是________.
【解析】 {an}是遞增數列,所以對任意的n∈N*,都有an+1>an,即(n+1)2+λ(n+1)>n2+λn,整理,得2n+1+λ>0,即λ>-(2n 14、+1).(*)
因為n≥1,所以-(2n+1)≤-3,要使不等式(*)恒成立,只需λ>-3.
【答案】 (-3,+∞)
角度二 數列的周期性
(2020·杭州中學高三質檢)在數列{an}中,a1=5,(an+1-2)(an-2)=3(n∈N*),則該數列的前2 018項的和是________.
【解析】 依題意得(an+1-2)(an-2)=3,(an+2-2)·(an+1-2)=3,因此an+2-2=an-2,即an+2=an,所以數列{an}是以2為周期的數列.又a1=5,因此(a2-2)(a1-2)=3(a2-2)=3,故a2=3,a1+a2=8.注意到2 018=2×1 0 15、09,因此該數列的前2 018項的和等于1 009(a1+a2)=8 072.
【答案】 8 072
角度三 數列的最值
已知數列{an}的前n項和Sn=-n2+kn,k∈N*,且Sn的最大值為8.試確定常數k,并求數列{an}的通項公式.
【解】 因為Sn=-n2+kn=-(n-k)2+k2,其中k是常數,且k∈N*,
所以當n=k時,Sn取最大值k2,
故k2=8,k2=16,
因此k=4,從而Sn=-n2+4n.
當n=1時,a1=S1=-+4=;
當n≥2時,an=Sn-Sn-1=-[-(n-1)2+4(n-1)]=-n.
當n=1時,-1==a1,
所以an= 16、-n.
(1)解決數列單調性問題的三種方法
①作差比較法,根據an+1-an的符號判斷數列{an}是遞增數列、遞減數列還是常數列.
②作商比較法,根據(an>0或an<0)與1的大小關系進行判斷.
③結合相應函數的圖象直觀判斷.
(2)解決數列周期性問題的方法
先根據已知條件求出數列的前幾項,確定數列的周期,再根據周期性求值.
(3)數列的最值可以利用數列的單調性或求函數最值的思想求解.
1.設函數f(x)=數列{an}滿足an=f(n),n∈N*,且數列{an}是遞增數列,則實數a的取值范圍是( )
A. B.
C.(1,3) D.(2,3)
解 17、析:選D.因為數列{an}是遞增數列,又an=f(n)(n∈N*),所以?2<a<3.
2.已知數列{an}滿足an+1=an+2n,且a1=33,則的最小值為( )
A.21 B.10
C. D.
解析:選C.由已知條件可知,當n≥2時,
an=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1)
=33+2+4+…+2(n-1)
=n2-n+33,又n=1時,a1=33滿足此式.
所以=n+-1.
令f(n)==n+-1,
則f(n)在[1,5]上為減函數,
在[6,+∞)上為增函數,
又f(5)=,f(6)=,
則f(5)>f(6),故f(n) 18、=的最小值為.
3.(2020·金麗衢十二校聯考)已知函數f(x)由下表定義:
x
1
2
3
4
5
f(x)
4
1
3
5
2
若a1=5,an+1=f(an)(n∈N*),則a2 018=________.
解析:依題意得a1=5,a2=f(a1)=2,a3=f(a2)=1,a4=f(a3)=4,a5=f(a4)=5,a6=f(a5)=2,…,易知數列{an}是以4為周期的數列,注意到2 018=4×504+2,因此a2 018=a2=2.
答案:2
[基礎題組練]
1.已知數列1,2,,,,…,則2在這個數列中的項數是( )
A.16 19、B.24
C.26 D.28
解析:選C.因為a1=1=,a2=2=,a3=,a4=,a5=,…,所以an=.令an==2=,解得n=26.
2.在數列{an}中,a1=1,anan-1=an-1+(-1)n(n≥2,n∈N*),則的值是( )
A. B.
C. D.
解析:選C.由已知得a2=1+(-1)2=2,所以2a3=2+(-1)3,a3=,所以a4=+(-1)4,a4=3,所以3a5=3+(-1)5,所以a5=,所以=×=.
3.(2020·杭州模擬)數列{an}定義如下:a1=1,當n≥2時,an=若an=,則n的值為( )
A.7 20、 B.8
C.9 D.10
解析:選C.因為a1=1,所以a2=1+a1=2,a3==,a4=1+a2=3,a5==,a6=1+a3=,a7==,a8=1+a4=4,a9==,所以n=9,故選C.
4.(2020·溫州瑞安七中高考模擬)數列{an}的前n項和為Sn,若a1=1,an+1=3Sn(n≥1),則a6=( )
A.3×44 B.3×44+1
C.44 D.44+1
解析:選A.由an+1=3Sn,
得到an=3Sn-1(n≥2),
兩式相減得:an+1-an=3(Sn-Sn-1)=3an,
則an+1=4an(n≥2),
又a1=1,a2=3S 21、1=3a1=3,
得到此數列除去第一項后,為首項是3,公比為4的等比數列,所以an=a2qn-2=3×4n-2(n≥2),a6=3×44,故選A.
5.一給定函數y=f(x)的圖象在下列各圖中,并且對任意a1∈(0,1),由關系式an+1=f(an)得到的數列{an}滿足an+1>an(n∈N*),則該函數的圖象是( )
解析:選A.由an+1=f(an),an+1>an知f(an)>an,可以知道x∈(0,1)時f(x)>x,即f(x)的圖象在y=x圖象的上方,由選項中所給的圖象可以看出,A符合條件.
6.已知數列{an}的首項a1=a,其前n項和為Sn,且滿足Sn+Sn-1= 22、3n2+2n+4(n≥2).若對任意的n∈N*,an<an+1恒成立,則a的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
解析:選C.由Sn+Sn-1=3n2+2n+4(n≥2),可得Sn+1+Sn=3(n+1)2+2(n+1)+4,
兩式相減,得an+1+an=6n+5,
故an+2+an+1=6n+11,兩式相減,得an+2-an=6.
由n=2,得a1+a2+a1=20,
則a2=20-2a,
故數列{an}的偶數項為以20-2a為首項,6為公差的等差數列,
從而a2n=6n+14-2a;
由n=3,得a1+a2+a3+a1+a2=37,
則a3=2a-3,
23、
故當n≥3時,奇數項是以2a-3為首項,6為公差的等差數列,
從而a2n+1=6n-9+2a.
由條件得
解得<a<,故選C.
7.(2020·寧波諾丁漢大學附中高三期中檢測)已知數列{an}的前n項和Sn=n2+2n-1(n∈N*),則a1=________;數列{an}的通項公式為an=________.
解析:因為Sn=n2+2n-1,
當n=1時,a1=1+2-1=2,
當n≥2時,
所以an=Sn-Sn-1=n2+2n-1-[(n-1)2+2(n-1)-1]=2n+1,
因為當n=1時,a1=2+1=3≠2,
所以an=
答案:2
8.若數列{an}滿足a 24、1·a2·a3·…·an=n2+3n+2,則數列{an}的通項公式為________.
解析:a1·a2·a3·…·an=(n+1)(n+2),
當n=1時,a1=6;
當n≥2時,
故當n≥2時,an=,
所以an=
答案:an=
9.(2020·寧波效實中學模擬)已知數列{an}滿足a1=1,an-an+1=(n∈N*),則an=____________.
解析:由an-an+1=得-==2×,則由累加法得-=2,又因為a1=1,所以=2+1=,所以an=.
答案:
10.(2020·金華市東陽二中高三調研)已知數列{an}的通項公式為an=-n2+12n-32,其前n 25、項和為Sn,則對任意m,n∈N*(m 26、=S1=22-2=2;
當n≥2時,an=Sn-Sn-1=2n+1-2-(2n-2)=2n+1-2n=2n.
因為a1也適合此等式,
所以an=2n(n∈N*).
(2)因為bn=an+an+1,且an=2n,an+1=2n+1,
所以bn=2n+2n+1=3·2n.
12.已知數列{an}滿足前n項和Sn=n2+1,數列{bn}滿足bn=且前n項和為Tn,設cn=T2n+1-Tn.
(1)求數列{bn}的通項公式;
(2)判斷數列{cn}的增減性.
解:(1)a1=2,an=Sn-Sn-1=2n-1(n≥2).
所以bn=
(2)因為cn=bn+1+bn+2+…+b2n 27、+1
=++…+,
所以cn+1-cn=+-=-=<0,所以cn+1<cn,
所以數列{cn}為遞減數列.
[綜合題組練]
1.設數列{an}滿足:an+1=,a2 018=3,那么a1=( )
A.- B.
C.- D.
解析:選B.設a1=x,由an+1=,
得a2=,
a3===-,
a4===,
a5===x=a1,
所以數列{an}是周期為4的周期數列.
所以a2 018=a504×4+2=a2==3.
解得x=.
2.下列關于星星的圖案構成一個數列,則該數列的一個通項公式是________.
解析:從題圖中可觀察星星的構成規(guī)律,n=1 28、時,有1個,n=2時,有3個;n=3時,有6個;n=4時,有10個;…,所以an=1+2+3+4+…+n=.
答案:an=
3.已知數列{an},{bn},若b1=0,an=,當n≥2時,有bn=bn-1+an-1,則b2 017=________.
解析:由bn=bn-1+an-1得bn-bn-1=an-1,所以b2-b1=a1,b3-b2=a2,…,bn-bn-1=an-1,所以b2-b1+b3-b2+…+bn-bn-1=a1+a2+…+an-1=++…+,即bn-b1=a1+a2+…+an-1=++…+=-+-+…+-=1-=,因為b1=0,所以bn=,所以b2 017=.
答案 29、:
4.已知數列{an}滿足a1=1,a2=-13,an+2-2an+1+an=2n-6.
(1)設bn=an+1-an,求數列{bn}的通項公式;
(2)求n為何值時,an最?。?
解:(1)由得bn+1-bn=2n-6,b1=a2-a1=-14.
當n≥2時,bn=b1+(b2-b1)+(b3-b2)+(b4-b3)+…+(bn-bn-1)
=-14+(2×1-6)+(2×2-6)+(2×3-6)+…+[2(n-1)-6]
=-14+2×-6(n-1)
=n2-7n-8,
當n=1時,上式也成立.
所以數列{bn}的通項公式為bn=n2-7n-8.
(2)由(1)可知
30、
an+1-an=n2-7n-8=(n+1)(n-8),
當n<8時,an+1
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