资源简介 本资料分享自新人教版高中数学资源大全QQ群323031380 期待你的加入与分享第1节 数列的概念与简单表示法知 识 梳 理1.数列的有关概念概念 含义数列 按照一定顺序排列的一列数数列的项 数列中的每一个数数列的通项 数列{an}的第n项an通项公式 数列{an}的第n项an与n之间的关系能用公式an=f(n)表示,这个公式叫做数列的通项公式前n项和 数列{an}中,Sn=a1+a2+…+an叫做数列的前n项和2.数列的表示方法列表法 列表格表示n与an的对应关系图象法 把点(n,an)画在平面直角坐标系中公 式法 通项公式 把数列的通项使用公式表示的方法递推公式 使用初始值a1和an+1=f(an)或a1,a2和an+1=f(an,an-1)等表示数列的方法3.an与Sn的关系若数列{an}的前n项和为Sn,则an=4.数列的分类1.数列是按一定“次序”排列的一列数,一个数列不仅与构成它的“数”有关,而且还与这些“数”的排列顺序有关.2.易混项与项数的概念,数列的项是指数列中某一确定的数,而项数是指数列的项对应的位置序号.3.在利用数列的前n项和求通项时,往往容易忽略先求出a1,而是直接把数列的通项公式写成an=Sn-Sn-1的形式,但它只适用于n≥2的情形.诊 断 自 测1.判断下列说法的正误.(1)给出数列的前几项,写出的通项公式可能不唯一.( )(2)an=Sn+1-Sn(n∈N*).( )(3)利用递推公式和初始项的值,应该能推出数列的其余各项.( )(4)若数列{an}的前n项和Sn=n2+n+1,则an=2n.( )答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)×解析 (2)不正确,an+1=Sn+1-Sn;(4)不正确,当n=1时,a1=S1=3,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n,∴an=2.设数列{an}的前n项和Sn=n2,则a8的值为( )A.15 B.16 C.49 D.64答案 A解析 当n=8时,a8=S8-S7=82-72=15.3.已知数列的前4项为2,0,2,0,则依此归纳该数列的通项不可能是( )A.an=(-1)n-1+1 B.an=C.an=2sin D.an=cos(n-1)π+1答案 C解析 对n=1,2,3,4进行验证,an=2sin不合题意,故选C.4.在数列{an}中,已知a1=1,an+1=4an+1,则a3=________.答案 21解析 由题意知,a2=4a1+1=5,a3=4a2+1=21.5.在数列{an}中,a1=2,且对任意的m,n∈N*有am+n=am·an,则a6=________.答案 64解析 a6=a2a4=a2a2a2=(a)3=26=64.6.(2020·北京朝阳区一模)等比数列{an}满足如下条件:①a1>0;②数列{an}的前n项和Sn<1.试写出满足上述所有条件的一个数列的通项公式________.答案 an=(n∈N*)(答案不唯一)解析 例:a1=>0,q=,Sn==1-<1,则an=.考点一 由数列的前几项求数列的通项【例1】 根据下面各数列前几项的值,写出数列的一个通项公式:(1)-1,7,-13,19,…;(2),,,,,…;(3),2,,8,,…;(4)5,55,555,5 555,….解 (1)偶数项为正,奇数项为负,故通项公式必含有因式(-1)n,观察各项的绝对值,后一项的绝对值总比它前一项的绝对值大6,故数列的一个通项公式为an=(-1)n(6n-5).(2)这是一个分数数列,分母可分解为1×3,3×5,5×7,7×9,9×11,…,每一项都是两个相邻奇数的乘积,分子依次为2,4,6,…,相邻的偶数,故所求数列的一个通项公式为an=.(3)数列的各项,有的是分数,有的是整数,可将数列的各项都统一成分数再观察.即,,,,,…,分子为项数的平方,从而可得数列的一个通项公式为an=.(4)将原数列改写为×9,×99,×999,…,易知数列9,99,999,…的通项为10n-1,故所求的数列的一个通项公式为an=(10n-1).感悟升华 根据所给数列的前几项求其通项时,需仔细观察分析,抓住以下几方面的特征:(1)分式中分子、分母的各自特征;(2)相邻项的联系特征;(3)拆项后的各部分特征;(4)符号特征.应多进行对比、分析,从整体到局部多角度观察、归纳、联想.【训练1】 (1)数列0,,,,…的一个通项公式为( )A.an=(n∈N*) B.an=(n∈N*)C.an=(n∈N*) D.an=(n∈N*)(2)数列-,,-,,…的一个通项公式an=________.答案 (1)C (2)(-1)n解析 (1)注意到分子0,2,4,6都是偶数,对照选项排除即可.(2)这个数列前4项的绝对值都等于序号与序号加1的积的倒数,且奇数项为负,偶数项为正,所以它的一个通项公式为an=(-1)n.考点二 根据Sn与an的关系求通项公式an角度1 由Sn=f(n)求an型【例2-1】 (1)若数列{an}的前n项和Sn=3n2-2n+1,则数列{an}的通项公式an=________.(2)已知数列{an}的前n项和Sn=3n+1,则数列的通项公式an=________.答案 (1) (2)解析 (1)当n=1时,a1=S1=3×12-2×1+1=2;当n≥2时,an=Sn-Sn-1=3n2-2n+1-[3(n-1)2-2(n-1)+1]=6n-5,显然当n=1时,不满足上式.故数列的通项公式为an=(2)当n=1时,a1=S1=3+1=4;当n≥2时,an=Sn-Sn-1=3n+1-3n-1-1=2·3n-1.显然当n=1时,不满足上式.∴an=感悟升华 由Sn=f(n)求an时,先分n=1,n≥2两种情况讨论,然后看能否合并成统一表达式.【训练2-1】 若等比数列{an}的前n项和Sn=k+,求常数k的值.解 当n=1时,a1=S1=k+,a2=S2-S1=-=-,a3=S3-S2=-=-,由等比数列性质得=×,解得k=-2.角度2 由f(an,Sn)=0消去an型【例2-2】 若数列{an}的前n项和为Sn,且满足an+2SnSn-1=0(n≥2),a1=.(1)求证:成等差数列;(2)求数列{an}的通项公式.(1)证明 当n≥2时,由an+2SnSn-1=0,得Sn-Sn-1=-2SnSn-1,所以-=2,又==2,故是首项为2,公差为2的等差数列.(2)解 由(1)可得=2n,∴Sn=.当n≥2时,an=Sn-Sn-1=-==-.当n=1时,a1=不适合上式.故an=感悟升华 由an=Sn-Sn-1(n≥2)消去an,得到Sn的递推式,进而解出Sn的表达式,再求an.【训练2-2】 (2021·上海嘉定区质检)已知数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,2Sn=anan+1(n∈N*),则an=________.答案 n解析 由2Sn=anan+1可知2Sn-1=an-1an(n≥2),两式相减得2an=anan+1-an-1an=an(an+1-an-1),因为a1=1,所以an≠0,2=an+1-an-1,又因为a1=1,2S1=a1a2,所以a2=2,结合an+1-an-1=2,所以an-an-1=1,数列{an}是以1为公差,1为首项的等差数列,所以an=n.角度3 由f(an,Sn)=0消去Sn型【例2-3】 若数列{an}的前n项和Sn=an+,求{an}的通项公式.解 由Sn=an+,得当n≥2时,Sn-1=an-1+,两式相减,得an=an-an-1,∴当n≥2时,an=-2an-1,即=-2.又n=1时,S1=a1=a1+,a1=1,∴an=(-2)n-1.感悟升华 由f(an,Sn)=0得出f(an-1,Sn-1)=0,两式相减得到数列递推公式求解.【训练2-3】 已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,an+1=2Sn+1,n∈N*,求数列{an}的通项公式.解 因为an+1=2Sn+1,当n≥2时,an=2Sn-1+1,两式相减得an+1-an=2an,即an+1=3an,又a1=1,a2=2S1+1=3,所以=3,从而{an}是首项为1,公比为3的等比数列,所以an=3n-1.考点三 由数列的递推公式求通项公式角度1 an+1=an+f(n)、an+1=anf(n)型【例3-1】 在数列{an}中,(1)若a1=2,an+1=an+n+1,则通项公式an=________.(2)(一题多解)若a1=1,an=an-1(n≥2),则通项公式an=________.答案 (1) (2)解析 (1)由题意得,当n≥2时,an=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1)=2+(2+3+…+n)=2+=.又a1=2,符合上式,因此an=.(2)法一 因为an=an-1(n≥2),所以an-1=·an-2,…,a2=a1,以上(n-1)个式子的等号两端分别相乘得an=a1···…·==.法二 因为an=···…···a1=···…·1=.感悟升华 (1)形如an+1=an+f(n)的递推关系式利用累加法求通项公式,特别注意能消去多少项,保留多少项.(2)形如an+1=an·f(n)的递推关系式可化为=f(n)的形式,可用累乘法,也可用an=··…··a1代入求出通项.【训练3-1】 在数列{an}中,(1)a1=1,(n2+2n)(an+1-an)=1(n∈N*),则通项公式an=________.(2)a1=2,an+1=2an,则通项公式an为________.答案 (1)- (2)n·2n解析 (1)由(n2+2n)(an+1-an)=1得an+1-an==·,所以a2-a1=×,a3-a2=×,…,an-1-an-2=,an-an-1=,所以an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a3-a2)+(a2-a1)+a1=×+1=-.(2)an+1=2an=an,即=.∴an=··…··a1=··…··2=n·2n.角度2 an+1=pan+q与an+1=pan+f(n)型【例3-2】 在数列{an}中,(1)若a1=1,an+1=2an+3,则通项公式an=________.(2)若a1=2,an+1=2an+2n+1,则通项公式an=________.答案 (1)2n+1-3 (2)n·2n解析 (1)设递推公式an+1=2an+3可以转化为an+1+t=2(an+t),即an+1=2an+t,解得t=3.故an+1+3=2(an+3).令bn=an+3,则b1=a1+3=4,且==2.所以{bn}是以4为首项,2为公比的等比数列.∴bn=4·2n-1=2n+1,∴an=2n+1-3.(2)将式子an+1=2an+2n+1两边同除以2n+1得,=+1,所以是首项、公差均为1的等差数列,所以=n,an=n·2n.感悟升华 (1)形如an+1=pan+q的递推关系式可以化为(an+1+x)=p(an+x)的形式,构成新的等比数列,求出通项公式,求变量x是关键.(2)求满足an+1=pan+f(n)(p是非零常数)的数列{an}的通项公式,可先在两边同除以f(n)后再用累加法求得.【训练3-2】 (1)在数列{an}中,已知a1=1,an+1=2an+1,则其通项公式an=________.(2)在数列{an}中,已知a1=1,an+1=an-,则其通项公式an=________.答案 (1)2n-1 (2)解析 (1)由题意知an+1+1=2(an+1),∴数列{an+1}是以2为首项,2为公比的等比数列,∴an+1=2n,∴an=2n-1.(2)由an+1=an-得2nan+1=2n-1an-1,令bn=2n-1an,则bn+1-bn=-1,又a1=1,∴b1=1,∴bn=1+(n-1)×(-1)=-n+2.即2n-1an=-n+2,∴an=.角度3 an+2=pan+1+qan与an+1=型【例3-3】 在数列{an}中,(1)若a1=1,a2=4,an+2+2an=3an+1(n∈N*),则数列{an}的通项公式an=________.(2)若a1=1,an+1=,则数列{an}的通项公式an=________.答案 (1)3·2n-1-2 (2)解析 (1)由an+2+2an-3an+1=0,得an+2-an+1=2(an+1-an),∴数列{an+1-an}是以a2-a1=3为首项,2为公比的等比数列,∴an+1-an=3×2n-1,∴n≥2时,an-an-1=3×2n-2,…,a3-a2=3×2,a2-a1=3,将以上各式累加得an-a1=3×2n-2+…+3×2+3=3(2n-1-1),∴an=3×2n-1-2(当n=1时,也满足).(2)对an+1=两边取倒数,得=+3,所以数列是首项为=1,公差为3的等差数列,所以=3n-2,an=.感悟升华 (1)对an+2=pan+1+qan型,可化为an+2+xan+1=(p+x),令x=,求得x来解决.(2)对an+1=型可取倒数,构造新数列求解.【训练3-3】 在数列{an}中,(1)若a1=5,a2=2,an+2=2an+1+3an,则an=________.(2)若a1=5,an+1=,则an=________.答案 (1) (2)解析 (1)设an+2+xan+1=(2+x)an+1+3an(x≠-2,x是待定系数),即an+2+xan+1=(2+x),令x=,解得x=-3或1.当x=-3时,得an+2-3an+1=-(an+1-3an),所以{an+1-3an}是首项为-13、公比为-1的等比数列,得an+1-3an=-13·(-1)n-1.当x=1时,同理可得an+1+an=7·3n-1,解关于an+1,an的方程组可得an=.(2)令an=bn+p,得bn+1+p=bn+1=-p=令4p-4-p2=0,得p=2,所以b1=3,bn+1=,两边取倒数,=1+,为首项为=,公差为1的等差数列,可求得bn=,所以an=.考点四 数列的单调性与周期性【例4】 (1)已知数列{cn},cn=,则当n=________时,cn最大.(2)(2021·浙江考前冲刺卷一)已知数列{an}的前n项和为Sn,且a2=2a1=1,an+1an-1=an(n≥2),则下列结论不正确的是( )A.a2 020=2 B.a4=a100 C.S3= D.S30=6S6答案 (1)5 (2)D解析 (1)cn+1-cn=-=,当n≤4时,cn+1>cn,当n≥5时,cn+1c6>c7>…,∴n=5时,cn取得最大值.(2)因为an+1an-1=an(n≥2),所以对任意的n∈N*有an+6==,==an,所以数列{an}为周期为6的周期数列,又a2=2a1=1,所以a3=2,a4=2,a5=1,a6=,所以a2 020=a4=2,a100=a4,故A,B正确;易知S3=+1+2=,故C正确;易知S30=5S6,所以D不正确.选D.感悟升华 (1)判断数列单调性的常用方法有两个:①利用数列对应的函数的单调性判断;②对数列的前后项作差(或作商),利用比较法判断.(2)判断数列周期的方法①由递推式计算出一些项,发现周期.②推证出an+k=an(n,k∈N*,k为常数).【训练4】 (1)(2021·温州调研)已知数列{an}满足=2,a1=20,则的最小值为( )A.4 B.4-1 C.8 D.9(2)若数列{an}满足a1=1,a2=3,anan-2=an-1(n≥3),记数列{an}的前n项积为Tn,则下列说法错误的是( )A.Tn无最大值 B.an有最大值C.T2 020=9 D.a2 020=1答案 (1)C (2)A解析 (1)由an+1-an=2n知,当n≥2时,a2-a1=2×1,a3-a2=2×2,…,an-an-1=2(n-1),相加得,an-a1=n2-n,所以=n+-1,又=20满足上式,∴=n+-1,又n∈N*,所以n≤4时,单调递减,n≥5时,单调递增,因为=,所以的最小值为==8.故选C.(2)因为a1=1,a2=3,anan-2=an-1(n≥3),所以a3=3,a4=1,a5=,a6=,a7=1,a8=3,…,因此数列{an}为周期数列,an+6=an,an有最大值3,a2 020=a4=1,因为T1=1,T2=3,T3=9,T4=9,T5=3,T6=1,T7=1,T8=3,…,所以{Tn}为周期数列,Tn+6=Tn,Tn有最大值9,T2 020=T4=9,故选A.基础巩固题组一、选择题1.数列,-,,-,…的第10项是( )A.- B.- C.- D.-答案 C解析 所给数列呈现分数形式,且正负相间,求通项公式时,我们可以把每一部分进行分解:符号、分母、分子.很容易归纳出数列{an}的通项公式an=(-1)n+1·,故a10=-.2.数列0,1,0,-1,0,1,0,-1,…的一个通项公式an等于( )A. B.cosC.cos π D.cos π答案 D解析 令n=1,2,3,…,逐一验证四个选项,易得D正确.3.设an=-3n2+15n-18,则数列{an}中的最大项的值是( )A. B. C.4 D.0答案 D解析 ∵an=-3+,∴由二次函数性质得当n=2或3时,an最大,最大为0.4.数列{an}满足an+1+an=2n-3,若a1=2,则a8-a4=( )A.7 B.6 C.5 D.4答案 D解析 依题意得(an+2+an+1)-(an+1+an)=[2(n+1)-3]-(2n-3)=2,即an+2-an=2,所以a8-a4=(a8-a6)+(a6-a4)=2+2=4.5.数列{an}的前n项积为n2,那么当n≥2时,an=( )A.2n-1 B.n2C. D.答案 D解析 设数列{an}的前n项积为Tn,则Tn=n2,当n≥2时,an==.6.已知数列{an}满足a1=1,an+1-an≥2(n∈N*),则( )A.an≥2n+1 B.an≥2n-1C.Sn≥n2 D.Sn≥2n-1答案 C解析 由an+1-an≥2,得a2-a1≥2,a3-a2≥2,…,an-an-1≥2,累加得an=an-an-1+an-1-an-2+…+a2-a1+a1≥2(n-1)+1=2n-1,所以Sn≥1+3+5+…+2n-1=n×=n2.二、填空题7.若数列{an}满足关系an+1=1+,a8=,则a5=________.答案 解析 借助递推关系,则a8递推依次得到a7=,a6=,a5=.8.已知数列{an}的前n项和为Sn,且an≠0(n∈N*),又anan+1=Sn,则a3-a1=________.答案 1解析 因为anan+1=Sn,所以令n=1得a1a2=S1=a1,由于a1≠0,则a2=1,令n=2,得a2a3=S2=a1+a2,即a3=1+a1,所以a3-a1=1.9.已知数列{an}的前n项和Sn=n2+2n-1(n∈N*),则a1=________;数列{an}的通项公式为an=________.答案 2 解析 由题意易得a1=S1=2,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(n2+2n-1)-[(n-1)2+2(n-1)-1]=2n+1,而a1=2≠3,所以an=10.已知数列{an}满足an+2=an+1-an,且a1=2,a2=3,则a2 020的值为________.答案 -2解析 由题意得a3=a2-a1=1,a4=a3-a2=-2,a5=a4-a3=-3,a6=a5-a4=-1,a7=a6-a5=2,a8=a7-a6=3,∴数列{an}是周期为6的周期数列,而2 020=6×336+4,∴a2 020=a4=-2.三、解答题11.(1)已知数列{an}满足a1+2a2+3a3+4a4+…+nan=n,求an;(2)已知数列{an}的前n项和为Sn,若an>0,Sn>1,且6Sn=(an+1)(an+2),求an.解 (1)设a1+2a2+3a3+4a4+…+nan=Tn,当n=1时,a1=T1=1,当n≥2时,nan=Tn-Tn-1=n-(n-1)=1,因此an=,而a1=1,也满足此等式,所以an=.(2)当n=1时,a1=S1=(a1+1)(a1+2),即a-3a1+2=0.解得a1=1或a1=2.因为a1=S1>1,所以a1=2.当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(an+1)(an+2)-(an-1+1)(an-1+2),所以(an-an-1-3)(an+an-1)=0.因为an>0,所以an+an-1>0,所以an-an-1=3,所以数列{an}是以2为首项,3为公差的等差数列.所以an=3n-1.12.已知数列{an}满足a1=1,an=3n-1+an-1(n≥2,n∈N*).(1)求a2,a3的值;(2)证明:an=.(1)解 因为a1=1,an=3n-1+an-1(n≥2,n∈N*),所以a2=32-1+1=4,a3=33-1+a2=9+4=13.(2)证明 因为an=3n-1+an-1(n≥2,n∈N*),所以an-an-1=3n-1,所以an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+(an-2-an-3)+…+(a2-a1)+a1=3n-1+3n-2+…+3+1=(n≥2,n∈N*).当n=1时,a1==1满足上式.所以当n∈N*时,an=.能力提升题组13.数列{an}满足an+1=若a1=,则a2 020=( )A. B. C. D.答案 D解析 由a1=∈,得a2=2a1-1=∈,所以a3=2a2=∈,所以a4=2a3=∈,所以a5=2a4-1==a1.由此可知,该数列是一个周期为4的周期数列,所以a2 020=a504×4+4=a4=.14.(2020·全国Ⅱ卷)0-1周期序列在通信技术中有着重要应用.若序列a1a2…an…满足ai∈{0,1}(i=1,2,…),且存在正整数m,使得ai+m=ai(i=1,2,…)成立,则称其为0-1周期序列,并称满足ai+m=ai(i=1,2,…)的最小正整数m为这个序列的周期.对于周期为m的0-1序列a1a2…an…,C(k)=aiai+k(k=1,2,…,m-1)是描述其性质的重要指标.下列周期为5的0-1序列中,满足C(k)≤(k=1,2,3,4)的序列是( )A.11010… B.11011…C.10001… D.11001…答案 C解析 对于A,因为C(1)==.C(2)==,不满足C(k)≤.故A不正确;对于B,因为C(1)==,不满足C(k)≤,故B不正确;对于C,因为C(1)==,C(2)==0,C(3)==0,C(4)==,满足C(k)≤,故C正确;对于D,因为C(1)==,不满足C(k)≤,故D不正确,综上所述,故选C.15.已知数列{an}满足an=n∈N*.若{an}是递增数列,则实数a的取值范围是________.答案 (2,3)解析 每段单调递增得116.(2021·“超级全能生”联考)十三世纪意大利数学家列昂纳多·斐波那契从兔子繁殖规律中发现了“斐波那契数列”,斐波那契数列{an}满足以下关系:a1=1,a2=1,an=an-1+an-2(n≥3,n∈N*),记其前n项和为Sn,设a2 020=m(m为常数),则S2 018-a2 020=________;a1+a3+a5+…+a2 019=________.答案 -1 m解析 因为an+2=an+1+an=an+an-1+an-1+an-2=an+an-1+an-2+an-3+an-3+an-4=…=Sn+1,所以a2 020=S2 018+1,所以S2 018-a2 020=-1.a1+a3+a5+…+a2 019=a1+a1+a2+a3+a4+…+a2 017+a2 018=a1+S2 018=1+S2 018=a2 020=m.17.已知数列{an}中,a1=1,前n项和Sn=an.(1)求a2,a3;(2)求{an}的通项公式.解 (1)由S2=a2得3(a1+a2)=4a2,解得a2=3a1=3.由S3=a3得3(a1+a2+a3)=5a3,解得a3=(a1+a2)=6.(2)由题设知a1=1.当n≥2时,有an=Sn-Sn-1=an-an-1,整理得an=an-1.于是a1=1,a2=a1,a3=a2,……an-1=an-2,an=an-1.将以上n个等式两端分别相乘,整理得an=.显然,当n=1时也满足上式.综上可知,{an}的通项公式an=.18.已知数列{an}的前n项和Sn=2n2+2n,数列{bn}的前n项和Tn=2-bn.(1)求数列{an}与{bn}的通项公式;(2)(一题多解)设cn=a·bn,证明:当且仅当n≥3时,cn+1<cn.(1)解 当n=1时,a1=S1=4.对于n≥2,有an=Sn-Sn-1=2n(n+1)-2(n-1)n=4n.又当n=1时,a1=4适合上式,故{an}的通项公式an=4n.将n=1代入Tn=2-bn,得b1=2-b1,故T1=b1=1.对于n≥2,由Tn-1=2-bn-1,Tn=2-bn,得bn=Tn-Tn-1=-(bn-bn-1),bn=bn-1,所以数列{bn}是以1为首项,为公比的等比数列,故bn=21-n.(2)证明 法一 由cn=a·bn=n225-n,得=.当且仅当n≥3时,1+≤<,即<1,即cn+1<cn.法二 由cn=a·bn=n225-n,得cn+1-cn=24-n[(n+1)2-2n2]=24-n[-(n-1)2+2].当且仅当n≥3时,cn+1-cn<0,即cn+1<cn.本资料分享自新人教版高中数学资源大全QQ群483122854 期待你的加入与分享 展开更多...... 收起↑ 资源预览