第11讲   数列问题的题型与方法

数列是高中数学的重要内容,又是学习高等数学的基础。高考对本章的考查比较全面,等差数列,等比数列的考查每年都不会遗漏。有关数列的试题经常是综合题,经常把数列知识和指数函数、对数函数和不等式的知识综合起来,试题也常把等差数列、等比数列,求极限和数学归纳法综合在一起。探索性问题是高考的热点,常在数列解答题中出现。本章中还蕴含着丰富的数学思想,在主观题中着重考查函数与方程、转化与化归、分类讨论等重要思想,以及配方法、换元法、待定系数法等基本数学方法。

近几年来,高考关于数列方面的命题主要有以下三个方面;(1)数列本身的有关知识,其中有等差数列与等比数列的概念、性质、通项公式及求和公式。(2)数列与其它知识的结合,其中有数列与函数、方程、不等式、三角、几何的结合。(3)数列的应用问题,其中主要是以增长率问题为主。试题的难度有三个层次,小题大都以基础题为主,解答题大都以基础题和中档题为主,只有个别地方用数列与几何的综合与函数、不等式的综合作为最后一题难度较大。

一、知识整合

1.在掌握等差数列、等比数列的定义、性质、通项公式、前n项和公式的基础上,系统掌握解等差数列与等比数列综合题的规律,深化数学思想方法在解题实践中的指导作用,灵活地运用数列知识和方法解决数学和实际生活中的有关问题;

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3.培养学生善于分析题意,富于联想,以适应新的背景,新的设问方式,提高学生用函数的思想、方程的思想研究数列问题的自觉性、培养学生主动探索的精神和科学理性的思维方法.

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二、方法技巧

1.判断和证明数列是等差(等比)数列常有三种方法:

(1)定义法:对于n≥2的任意自然数,验证为同一常数。

(2)通项公式法:

①若  = +(n-1)d= +(n-k)d ,则为等差数列;

②若  ,则为等比数列。

(3)中项公式法:验证中项公式成立。

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2. 在等差数列中,有关的最值问题――常用邻项变号法求解:  

(1)当>0,d<0时,满足的项数m使得取最大值.

(2)当<0,d>0时,满足的项数m使得取最小值。

在解含绝对值的数列最值问题时,注意转化思想的应用。

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3.数列求和的常用方法:公式法、裂项相消法、错位相减法、倒序相加法等。

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三、注意事项

1.证明数列是等差或等比数列常用定义,即通过证明 或而得。

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2.在解决等差数列或等比数列的相关问题时,“基本量法”是常用的方法,但有时灵活地运用性质,可使运算简便,而一般数列的问题常转化为等差、等比数列求解。

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3.注意与之间关系的转化。如:

=  ,  =.

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4.数列极限的综合题形式多样,解题思路灵活,但万变不离其宗,就是离不开数列极限的概念和性质,离不开数学思想方法,只要能把握这两方面,就会迅速打通解题思路.

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5.解综合题的成败在于审清题目,弄懂来龙去脉,透过给定信息的表象,抓住问题的本质,揭示问题的内在联系和隐含条件,明确解题方向,形成解题策略.

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四、例题解析

例1.已知数列{a}是公差d≠0的等差数列,其前n项和为S.

(2)过点Q(1,a),Q(2,a)作直线12,设l与l的夹角为θ,

证明:(1)因为等差数列{a}的公差d≠0,所以

Kpp是常数(k=2,3,…,n).

(2)直线l的方程为y-a=d(x-1),直线l的斜率为d.

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例2.已知数列中,是其前项和,并且,

⑴设数列,求证:数列是等比数列;

⑵设数列,求证:数列是等差数列;

⑶求数列的通项公式及前项和。

分析:由于{b}和{c}中的项都和{a}中的项有关,{a}中又有S=4a+2,可由S-S作切入点探索解题的途径.

解:(1)由S=4a,S=4a+2,两式相减,得S-S=4(a-a),即a=4a-4a.(根据b的构造,如何把该式表示成b与b的关系是证明的关键,注意加强恒等变形能力的训练)

a-2a=2(a-2a),又b=a-2a,所以b=2b    ①

已知S=4a+2,a=1,a+a=4a+2,解得a=5,b=a-2a=3   ②

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由①和②得,数列{b}是首项为3,公比为2的等比数列,故b=3?2.

当n≥2时,S=4a+2=2(3n-4)+2;当n=1时,S=a=1也适合上式.

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综上可知,所求的求和公式为S=2(3n-4)+2.

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说明:1.本例主要复习用等差、等比数列的定义证明一个数列为等差,等比数列,求数列通项与前项和。解决本题的关键在于由条件得出递推公式。

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2.解综合题要总揽全局,尤其要注意上一问的结论可作为下面论证的已知条件,在后面求解的过程中适时应用.

 

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例3.(04年浙江)设数列{an}的前项的和Sn=(an-1) (n+),(1)求a1;a2;   (2)求证数列{an}为等比数列。

解: (Ⅰ)由,得 ∴ 又,即,得.

    (Ⅱ)当n>1时,

    得所以是首项,公比为的等比数列.

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例4、(04年重庆)设a1=1,a2=,an+2=an+1-an  (n=1,2,---),令bn=an+1-an  (n=1,2---)求数列{bn}的通项公式,(2)求数列{nan}的前n项的和Sn

      解:(I)因

故{bn}是公比为的等比数列,且 

       (II)由

      

       注意到可得

       记数列的前n项和为Tn,则

 

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例5.在直角坐标平面上有一点列,对一切正整数,点位于函数的图象上,且的横坐标构成以为首项,­为公差的等差数列。

⑴求点的坐标;

⑵设抛物线列中的每一条的对称轴都垂直于轴,第条抛物线的顶点为,且过点,记与抛物线相切于的直线的斜率为,求:。

⑶设,等差数列的任一项,其中是中的最大数,,求的通项公式。

解:(1)

(2)的对称轴垂直于轴,且顶点为.设的方程为:

把代入上式,得,的方程为:。

=

(3),

T中最大数.

设公差为,则,由此得

说明:本例为数列与解析几何的综合题,难度较大(1)、(2)两问运用几何知识算出,解决(3)的关键在于算出及求数列的公差。

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例6.数列中,且满足   

⑴求数列的通项公式;

⑵设,求;

⑶设=,是否存在最大的整数,使得对任意,均有成立?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由。

解:(1)由题意,,为等差数列,设公差为,

由题意得,.

(2)若,

时,

   

(3)

若对任意成立,即对任意成立,

的最小值是,的最大整数值是7。

即存在最大整数使对任意,均有

说明:本例复习数列通项,数列求和以及有关数列与不等式的综合问题。.

五、强化训练

(一)用基本量方法解题

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1、(04年浙江)已知等差数列的公差为2,若a1,a3,a4成等比数列,则a2= (B )

A  -4     B -6      C -8         D -10 

(二)用赋值法解题

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2、(96年)等差数列{an}的前m项和为30,前2m项和为100,则它的前3m项和为(C )

A  130        B  170       C  210       D  260

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3、(01年)设{an}是公比为q的等比数列, Sn是{an}的前n项和,若{Sn}是等差数列,则q=__1_

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4、设数列{an}的前项的和Sn= (对于所有n1),且a4=54,则a1=__2___

(三)用整体化方法解题

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5、(00年)已知等差数列{an}满足a1+a2+a3+…+a101=0,则有(C )             

   A  a1+a101>0     B  a2+a100<0    C   a3+a99=0    D  a51=51

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6、(02年)若一个等差数列的前3项和为34,最后3项的和为146,且所有项的和为390,则这个数列的项数为(A)                 

    A  13         B  12         C 11            D 10

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7、(03年上海)在等差数列{an}中a5=3,a6=-2,a4+a5+…+a10=-49

(四)用函数方法解题                       

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8、(04年天津)已知数列{an},那么“对任意的nN+,点Pn(n ,an)都在直线y=x+1上”是“{an}为等差数列”的( B)

A必要条件  B 充分条件   C  充要条件  D  既不充分也不必要条件

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9、(99年上海)已知等差数列{an}满足3a4=7a7,且a1>0,Sn是{an}的前n项和,Sn取得最大值,则n=___9______.

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10、(01年上海)已知数列{an}中an=2n-7,(nN+),++--+=_153___  

(五)用递推方法解题

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11、(03年全国)设{an}是首项为1的正项数列,且(n+1)a2n+1-nan2+an+1an=0,求它的通项公式是__1/n

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12、(04年全国)已知数列{an}满足a.1=1,an=a1+2a2+3a3+---+(n-1)an-1 (n>1),则{an}的通项an=______a1=1;an=n2  

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13、(04年北京)定义“等和数列”:在一个数列中,如果每一项与它的后一项的和都为同一个常数,那么这个数列叫做等和数列,这个常数叫做该数列的公和。

已知数列是等和数列,且,公和为5,那么的值为__3___,这个数列的前n项和的计算公式为__当n为偶数时,;当n为奇数时,

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14. (04年全国)已知数列{an}中,a1=1,a2k=a2k-1+(-1)K,a2k+1=a2k+3k,其中k=1,2,3,…。

(1)求a3,a5;    (2)求{an}的通项公式

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解:(I)a2=a1+(-1)1=0, a3=a2+31=3.a4=a3+(-1)2=4  a5=a4+32=13,  所以a3=3,a5=13.

    (II)  a2k+1=a2k+3k = a2k-1+(-1)k+3k,    所以a2k+1a2k-1=3k+(-1)k,

    同理a2k-1a2k-3=3k-1+(-1)k-1,      a3a1=3+(-1).

    所以(a2k+1a2k-1)+(a2k-1a2k-3)+…+(a3a1)

        =(3k+3k-1+…+3)+[(-1)k+(-1)k-1+…+(-1)],

    由此得a2k+1a1=(3k-1)+[(-1)k-1],

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    于是a2k+1=a2k= a2k-1+(-1)k=(-1)k-1-1+(-1)k=(-1)k=1.

{an}的通项公式为:

    当n为奇数时,an­=

    当n为偶数时,

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