资源简介 第六节 数列放缩本质论考向一 蛛网图与数列极限单调性判断知识点一 函数迭代和数列的关系已知函数 y f (x)满足 an+1=f (an ),则一定有 an+1=f (an ) f2 (an 1) fn (a1) ,故函数 y f (x)通过反复迭代产生的一系列数构成了数列 an 或者记为 bn 、 xn ,而数列的每一项与函数迭代的关系可以如下表所示:下面以函数 y 2x 1和数列 an 1 2an 1数列 a1 a2 a3 a4 a5 a6 …… an an 1函数 x f (x) f2 (x) f3 (x) f4 (x) f5 (x) …… fn 1(x) fn (x)数列 1 x 7 15 31 63 2n 1 2n 1 1数列 1 1 1 1 1 1 1 1函数 x 2x 1 4x 3 8x 7 16x+15 32x 31 …… 2n 1 x 2n 1 1 2n x 2n 1可以发现:①数列的递推式和函数的迭代式是有着相同的法则的,故数列的任何一项 an ,an+1 都在函数 y f (x)上.②数列的通项公式是函数对 a1迭代 n 1次的结果,即 an fn 1(a1),每一次由于迭代产生出的因变量成为下一次迭代的自变量.③数列的首项 a1对整个数列有很大的影响,当迭代不断重复出现同一结果时,我们将其称为不动点.知识点二 函数的迭代图像——蛛网图函数的迭代图像,简称蛛网图或者折线图,函数 y f (x)和直线 y x共同决定.其步骤如下:1.在同一坐标系中作出 y f (x)和 y x的图像(草图),并确定不动点.(如图 1 所示)图 1 图 22.在找出不动点之后,确定范围,将不动点之间的图像放大,并找出起始点 a1(如图 2所示)3.由 a1向 y f (x)作垂直于 x轴的直线与 y f (x)相交,并确定交点 a1,a2 .4.由 a1,a2 向 y x作平行于 x轴的直线与 y x相交,并确定交点 a2 ,a2 .5.由 a2 ,a2 向 y f (x)作垂直于 x轴的直线与 y f (x)相交,并确定交点 a2 ,a3 .重复 4,5,直至找到点 an ,an 1 的最终去向.知识点三 蛛网图与数列的单调性定理 1: y f (x)的单调增区间存在两个不动点 x1,x2(x1(如左图)则数列 an 1 f (an )在两个不动点之间的区间是递增的,即 an 1 an ,在两不动点以外的区间则是递减的,即 an 1 an .定理 2: y f (x)的单调增区间存在两个不动点 x1,x2(x1(如右图)则数列 an 1 f (an )在两个不动点之间的区间是递减的,即 an 1 an ,在两不动点以外的区间则是递增的,即 an 1 an .综上可得,当 y f (x)的单调增区间位于上凸内或者下凹外时,即当迭代起点 a1位于此区域时,一定有an 1 an 同理,当迭代起点 a1位于单调增区间的上凸外或者下凹内时,一定有 an 1 an .知识点四 数列的极限根据蛛网图可知,当一数列 an 为单调上凸曲线时,迭代点 an ,an 1 会无限靠近大的不动点 x2,我们将这个大的不动点 x2称为数列 an 的极限,记为 lim a x ;当一数列 an n 2 n 为单调下凹曲线时,迭代点 an ,an 1 会无限靠近小的不动点 x1,我们将这个小的不动点 x1称为数列 an 的极限,记为 lim a x .n n 1几种常见的函数迭代图(未画折线)y a x h 2 h a ax b 0 y a x h 2 h a 0 y ax b a 0,b 0 y ad bc cx d顶点为不动点抛物线 顶点为不动点的抛物线 横着的抛物线 二四象限反比例函数的平移函数请思考: lim an h lim an h lim an xn n n 1 lim an xn 2知识点五 由反比例(递减函数)函数迭代构成的摆动数列如下左图所示,当 f (x)在区间为减函数时,和直线 y x相交于不动点,那么由此函数迭代构成的数列为摆动数列,即奇数项和偶数项构成相反的单调性,但都螺旋靠近不动点,极限也是不动点.左图所示 a1 a3 a5 a2n 1,同时 a2 a4 a6 a2n;如右图所示 a1 a3 a5 a2n 1,同时 a2 a4 a6 a2n.1 2023 {a } a 1【例 】( 北京)数列 n 满足3n 1 (an 6) 6,下列说法正确的是 ( )4A.若 a1 3,则{an}是递减数列, M R,使得 n m时, an MB.若 a1 5,则{an}是递增数列, M 6,使得 n m时, an MC.若 a1 7,则{an}是递减数列, M 6,使得 n m时, an MD.若 a1 9,则{an}是递增数列, M R,使得 n m时, an M【例 2】(多选)已知数列{an}的前 n项和为 Sn, a1 0,an 1 ln(ean 2) a *n (n N ),则下列选项正确的是 ( )A. a2n 1 a2n B.存在 n N *,使得 an ln2C. S 220232023 D.{a2n 1}是单调递增数列,{a2n}是单调递减数列【例 3】(多选)数列{an}满足 a1 1, an 1 f (a ), n N*n ,则下列说法正确的是 ( )A.当 f (x) 2x 1时, a nn 2 1B.当 f (x) x 1 时,1 a 2x nC.当 f (x) x 1 时, a7 a8 a5 ax 10D.当 f (x) 2lnx 1 时,数列{ax 2n 1}单调递增,数列{a2n}单调递减【例 4】( 多选)已知数列{a }的首项为 a ,且 a ean 1 ann 1 n 7,则 ( )A.存在 a1使数列{an}为常数列 B.存在 a1使数列{an}为递增数列C.存在 a1使数列{an}为递减数列 D.存在 a1使得 a1 an恒成立跟踪训练【训练 1】已知数列 a 满足 a 1 1 , a ( )ann 1 n 1 ,则下列结论成立的是( )2 2A.a2022 a2023 a2024 B. a2024 a2023 a2022C. a2023 a2022 a2024 D.a2023 a2024 a2022【训练 2】已知数列 an 满足:0 a1 1, an 1 an ln 3 an .则下列说法正确的是( ).A.0 a2020 1 B.1 a2020 2C. 2 a5 52020 D. a2 2 2020 2 2考向二 蛛网图与数列等比放缩(一级精度)a第一类 无不动点判断 n 1 的趋势an若 an 1 f (an ),在 f (x) 0区间,且 f (x) 0, f (x)a为下凹函数,易知 f (x)越来越大,故通过构造 n 1ana3 a4 1 a a a a a a的单调性,如图,当 ,且 6 5 4 1时,则一定有 n 1 n 4 ;a2 a3 a5 a4 a3 an an 1 a3【例 5】(2019 浙江)设 a, b R,数列{an}满足 a1 a, an 1 a2n b, n N*,则 ( )A 1 1.当 b 时, a10 10 B.当 b 时, a10 102 4C.当 b 2时, a10 10 D.当 b 4时, a10 10a x第二类 不动点判断 n 1 0 的趋势an x0当 f (x) 0, f (x) 0,若 , 为 f (x)两个不动点,如图所示,我们假设 f (x) x2,此函数符合模型,则根据蛛网图,当 a1 (0,1)时,则有 a1 a2 an 0,两个不动点为 0, 1,a 0 a 0 a 0 a 1 a 1 a如左图, 2 3 n 1 f (0),如右图, 2 3 n 1 1 1,如此对不动点蛛a1 0 a2 0 an 0 a1 1 a2 1 an 1网图的斜率翻译放缩,称为数列放缩的一级精度。我们通过几道例题来解析数列放缩的一级精度。【例 6 1 1 a】已知数列 an 满足 a1 [ ,), an 1 sin n (n N*),记数列 an 前 n 项和为 Sn ,则对于任意的3 2 2n N *,下列结论正确的是( )A. 存在 k N *,使 ak 1 B.数列 an 单调递增C. a 3 1n 1 an D. 2an 1 2a1 S4 4 n【例 7】已知数列{a }满足 a 1, a ean 1n 1 n ean 1,则 ( )A 1.{an}为单调递减数列 B. an 1 a2 nC a 2. 20232n 1 a2n 1 2a2n D. a2024 ( )3跟踪训练【训练 3】已知正项数列{a }满足: a2n n 1 an 2, n N*,则以下结论正确的是 ( )A.若 a1 (0,2)时,数列{an}单调递减B.若 a1 (2, )时,数列{an}单调递增C.若 a1 (2, )时, 2 an a1D.若 a1 1,数列{an}的前 n项和 Sn a1 an,则 Sn 2n 1(n 2,n N*)考向三 不动点与二次裂项第一类 平方式可裂项递推型 an 1 a a2n 1 b an c(1)若 f (x) ax2 bx c 有两个不动点,当且仅当一个不动点在顶点时,即 b2 4ac 2b,则一定有:a bn 1 a(ab 2n ) ,此时属于可求通项的递推模型,例如 a2n 1 an 2an an 1 1 (a 1)2n ,此模型2a 2a就是由于 f (x) x2 2x x,不动点为 1, 0,且 ( 1, 1)为 f (x)的顶点,故能完成平方式递推;(2)若 f (x) ax2 bx c 1 1 1仅有一个不动点 x0 ,且不动点不在顶点时,则一定有: ,an 1 x0 an x0 an m1 1 1此时属于可直接裂项相消求通项模型,例如 a a2n 1 n an ,此模型就是由于an 1 an an 1f (x) x2 x x,不动点为 x0 0,且 (0,0)不是 f (x)的顶点,故能完成裂项递推,我们做一下总结:n① an 1 an an 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 an 1 an an 1 an 1 an an 1 i 1 ai 1 a1 an 1a a2n a an 1 an an 1 1 1 1n 1 1 1② n 1 n m m m m an m an a n 1 i 1 ai m a1 an 1n③ an 1 a2 1 1 1 1 1 1 1 1 1n an 1 an 1 1 an 1 an a n an 1 an 1 1 i 1 ai a1 1 an 1 1a an 1 1n 1 1 1④ n 1 ka a ( )ka2n 1 an 1 an in i 1 k an 1 a1【例 8】(2024 青羊区月考)已知数列{an}满足 a 1, a a21 n 1 n an, n N*,则 ( )A.{an}是递减数列 B. an n(n 2)C. a 2023 1 1 12024 2 D. 1a1 1 a2 1 an 1【例 9】(2024 福建期中)数列{an}满足 a1 a, an 1 3an a2n 1,则下列说法正确的是 ( )A.若 a 1且 a 2,数列{an}单调递减 B.若存在无数个自然数 n,使得 an 1 an ,则 a 1C.当 a 2 1 1 1 1 或 a 1时,{an}的最小值不存在 D.当 a 3时, ( ,1]a1 2 a2 2 an 2 2【训练 4】在数列{an}中,a1 2,2a2a 1n 1 a2n 1,n N*,设b nn ,若数列{bn}的前 2025项和 Sa 1 2025 t,n则整数 t的最大值为 .第二类 对勾函数单不动点可裂项递推型 a bn 1 a an nan m如果二次符合,那么对勾函数仅有一个不动点的模型也符合可裂项原理.2a2 4a 1【例 10】已知正项数列{an}满足 an 1 n n (n N *),则 ( )an 2A.{an}为递增数列B. a 2nn 1 a1C.若 0 a 1 11 ,则存在大于 1的正整数m,使得 a3 m a1 6D.已知b 1 1n i 1 ,则存在 n N* ,使得 b 1a nn 1 1 2ai 30 n0第三类 平方式立方式等比转化为等比递推型(1)若 f (x) ax2 bx c a a 有两个不动点 , ,则一定有: n 1 aan p, n 1 aan q,此时an an 通过蛛网图算出 aan p和 aan q取值范围,则可以进行两次等比放缩;(2)若 f (x) ax3 bx2 cx d有三个不动点,且中间不动点为 x0 ,且不动点不在对城中心时,则一定有:an 1 x0 aa2n pan q,通过蛛网图算出 aa2n pan q取值范围,则可以进行等比放缩an x0【例 11】已知数列{an}满足: n N* , an 1 a2n 2an b,其中 b R,数列{an}的前 n项和是 Sn ,下列说法正确的是 ( )A.当 b (1, )时,数列{an}是递增数列B.当 b 6时,若数列{an}是递增数列,则 a1 ( , 3) (2, )C 52.当 b ,a1 2时, Sn n 3n4 2D.当 b 2 a 1 1 1 3 , 1 3时, a1 2 a2 2 an 2 10【例 12】设数列{a }满足 a 0,a ca3n 1 n 1 n 2 8c,n N *其中 c为实数,数列{a2n}的前 n项和是 Sn ,下列说法不正确的是 ( )A.当 c 1时,{an}一定是递减数列 B.当 c 0时,不存在 c使{an}是周期数列C 1 1 5.当 c [0, ]时, an [0, 2] D.当 c 时, Sn n 4 7 2考向四 蛛网图构造等比放缩升级为次裂项放缩(二级精度)数列放缩的二级精度,是将不可裂项放缩的,通过等比放缩转化为可裂项放缩的模型,或者将可以裂项出来的二次函数模型,由等比定值转化为等差通项模型.利用差分方程 an 1 an和等比放缩转化为次裂项放缩pan q a第一类:若 an 1 an ,则 pa q a (a a ) n 1a n n n 1 n ,利用二阶导和蛛网图判断 ( , )a ,从而得到次n n裂项相消式子: (an 1 an )(an 1 an ) pan q (an 1 an )(an 1 an );【例 13 2】已知数列{an}满足 a1 a,an 1 an 1,记数列{| an 2 |}的前 n项和为 Sn, Sn对 n N*an恒成立,则下列说法正确的有 ( )A.若 a 0,则数列{| an 2 |}为递减数列 B.若 2 a 2,则数列{an}为递增数列C a 3 35.若 ,则 的可能取值为 D.若 a 3 5 5 ,则 Sn 12 2 3 2n 1a a 2 1【例 14】已知数列{an}满足 an n1 1, an 1 ,则下列说法正确的是 ( )2A 1. a2024 a2023 B.{ 2 }为递增数列anC. 4a2 2n 1 1 4an 1an D. a2024 1013an 1 an a第二类:若 an 1 an ( pan q) an ,则 pan q a ,利用二阶导和蛛网图判断n 1 ( , ),从而得n an1 an 1 an pa q 1 an 1 an到次裂项相消式子: 1 a a n ;n 1 n 1 an 1 ana【例 15】(2021 浙江)已知数列{an}满足 a1 1,a nn 1 (n N*).记数列{a1 a n}的前 n项和为 Sn ,则 (n)A 3 S 9 9. 2 100 3 B.3 S100 4 C. 4 S100 D. S2 2 100 5 【训练 5】数列{a } 1n 满足 a3 *1 0,an 1 an an 1,n N ,Sn 表示数列 前 n项和,则下列选项中错误 an 的是 ( )A.若 0 2 a1 ,则 an 1 B2.若 a1 1,则{an}递减3 3C 1.若 a1 ,则 Sn 4(1 2) D.若 a 22 a 1 2,则 S2025 n 1 31【训练 6】已知数列{an}满足 a22 , an 1an an an 1,n N*,则 ( )2A. an的最大值为 1 B.若 n1 2,则 an 2C. an 1 D. a1 a2 an n 2 n考向五 裂项放缩升级为累加放缩(三级精度)关于三级精度,通常需要在一级(等比)精度,二级(裂项)精度之上,进行通项与求和的综合放缩,其中浙江卷风格经常达到此精度.1 1 1 1如果可裂项式子 ,我们根据 ( , )a x a x a m a m ,可以得到二级精度,就是等差n 1 0 n 0 n n 1 1精度, (n 1) (n 1)1,从而再次得出 h(n) an g(n)a x a x ,这样就将 a 由一级精度升级为n 0 1 0 n x0二级精度,即从常数等比精度升级为可求通项精度.在二级精度基础上,通过累加法,将二级精度升级为三级精度,即1 1 1 ( (n 1 1 1) , (n 1) ),此时通过累加法,得到一个三级精度。an 1 x0 an x0 an m a1 x0 a1 x01【例 16】已知数列{an}满足 a1 1, an 1 an a2n .给出下列四个结论:2①数列{an}每一项 an都满足 0 an 1(n N*);②数列{an}的前 n项和 Sn 2;2 1③数列{an}每一项都满足 an 成立;④数列{a }每一项 a 都满足 a ( )n 1(n N * ).n 1 n n n 2其中,所有正确结论的序号是 ( )A.①④ B.②④ C.①③④ D.①②④17 2022 {a } a 1 a a 1【例 】( 浙江)已知数列 n 满足 1 , n 1 n a2n (n N* ),则 ( )3A 2 100a 5 5 7 7. 100 B. 100a100 3 C.3 100a100 D. 100a100 42 2 2 2中小学教育资源及组卷应用平台第六节 数列放缩本质论考向一 蛛网图与数列极限单调性判断知识点一 函数迭代和数列的关系已知函数满足,则一定有,故函数通过反复迭代产生的一系列数构成了数列或者记为,而数列的每一项与函数迭代的关系可以如下表所示:下面以函数和数列数列 ……函数 ……数列数列函数 16x+15 ……可以发现:①数列的递推式和函数的迭代式是有着相同的法则的,故数列的任何一项都在函数上.②数列的通项公式是函数对迭代次的结果,即,每一次由于迭代产生出的因变量成为下一次迭代的自变量.③数列的首项对整个数列有很大的影响,当迭代不断重复出现同一结果时,我们将其称为不动点.知识点二 函数的迭代图像——蛛网图函数的迭代图像,简称蛛网图或者折线图,函数和直线共同决定.其步骤如下:1.在同一坐标系中作出和的图像(草图),并确定不动点.(如图1所示)图1 图22.在找出不动点之后,确定范围,将不动点之间的图像放大,并找出起始点(如图2所示)3.由向作垂直于轴的直线与相交,并确定交点.4.由向作平行于轴的直线与相交,并确定交点.5.由向作垂直于轴的直线与相交,并确定交点.重复4,5,直至找到点的最终去向.知识点三 蛛网图与数列的单调性定理1:的单调增区间存在两个不动点x1,x2(x1定理2:的单调增区间存在两个不动点x1,x2(x1综上可得,当的单调增区间位于上凸内或者下凹外时,即当迭代起点位于此区域时,一定有同理,当迭代起点位于单调增区间的上凸外或者下凹内时,一定有.知识点四 数列的极限根据蛛网图可知,当一数列为单调上凸曲线时,迭代点会无限靠近大的不动点,我们将这个大的不动点称为数列的极限,记为;当一数列为单调下凹曲线时,迭代点会无限靠近小的不动点,我们将这个小的不动点称为数列的极限,记为.几种常见的函数迭代图(未画折线)顶点为不动点抛物线 顶点为不动点的抛物线 横着的抛物线 二四象限反比例函数的平移函数请思考:知识点五 由反比例(递减函数)函数迭代构成的摆动数列如下左图所示,当在区间为减函数时,和直线相交于不动点,那么由此函数迭代构成的数列为摆动数列,即奇数项和偶数项构成相反的单调性,但都螺旋靠近不动点,极限也是不动点.左图所示,同时;如右图所示,同时.【例1】(2023 北京)数列满足,下列说法正确的是 A.若,则是递减数列,,使得时,B.若,则是递增数列,,使得时,C.若,则是递减数列,,使得时,D.若,则是递增数列,,使得时,【例2】(多选)已知数列的前项和为,,则下列选项正确的是 A. B.存在,使得C. D.是单调递增数列,是单调递减数列【例3】(多选)数列满足,,,则下列说法正确的是 A.当时,B.当时,C.当时,D.当时,数列单调递增,数列单调递减【例4】( 多选)已知数列的首项为,且,则 A.存在使数列为常数列 B.存在使数列为递增数列C.存在使数列为递减数列 D.存在使得恒成立跟踪训练【训练1】已知数列满足,,则下列结论成立的是( )A. B.C. D.【训练2】已知数列满足:,.则下列说法正确的是( ).A. B.C. D.考向二 蛛网图与数列等比放缩(一级精度)第一类 无不动点判断的趋势若,在区间,且,为下凹函数,易知越来越大,故通过构造的单调性,如图,当,且时,则一定有;【例5】(2019 浙江)设,,数列满足,,,则 A.当时, B.当时,C.当时, D.当时,第二类 不动点判断的趋势当,,若为两个不动点,如图所示,我们假设,此函数符合模型,则根据蛛网图,当时,则有,两个不动点为,,如左图,,如右图,,如此对不动点蛛网图的斜率翻译放缩,称为数列放缩的一级精度。我们通过几道例题来解析数列放缩的一级精度。【例6】已知数列满足,,记数列前n项和为,则对于任意的,下列结论正确的是( )存在,使 B.数列单调递增C. D.【例7】已知数列满足,,则 A.为单调递减数列 B.C. D.跟踪训练【训练3】已知正项数列满足:,,则以下结论正确的是 A.若时,数列单调递减B.若时,数列单调递增C.若时,D.若,数列的前项和,则考向三 不动点与二次裂项第一类 平方式可裂项递推型(1)若有两个不动点,当且仅当一个不动点在顶点时,即,则一定有:,此时属于可求通项的递推模型,例如,此模型就是由于,不动点为,,且为的顶点,故能完成平方式递推;(2)若仅有一个不动点,且不动点不在顶点时,则一定有:,此时属于可直接裂项相消求通项模型,例如,此模型就是由于,不动点为,且不是的顶点,故能完成裂项递推,我们做一下总结:①②③④【例8】(2024 青羊区月考)已知数列满足,,,则A.是递减数列 B.C. D.【例9】(2024 福建期中)数列满足,,则下列说法正确的是 A.若且,数列单调递减 B.若存在无数个自然数,使得,则C.当或时,的最小值不存在 D.当时,【训练4】在数列中,,,,设,若数列的前2025项和,则整数的最大值为 .第二类 对勾函数单不动点可裂项递推型如果二次符合,那么对勾函数仅有一个不动点的模型也符合可裂项原理.【例10】已知正项数列满足,则A.为递增数列B.C.若,则存在大于1的正整数,使得D.已知,则存在,使得第三类 平方式立方式等比转化为等比递推型(1)若有两个不动点,则一定有:,,此时通过蛛网图算出和取值范围,则可以进行两次等比放缩;(2)若有三个不动点,且中间不动点为,且不动点不在对城中心时,则一定有:,通过蛛网图算出取值范围,则可以进行等比放缩【例11】已知数列满足:,,其中,数列的前项和是,下列说法正确的是 A.当时,数列是递增数列B.当时,若数列是递增数列,则,,C.当时,D.当,时,【例12】设数列满足,其中为实数,数列的前项和是,下列说法不正确的是 A.当时,一定是递减数列 B.当时,不存在使是周期数列C.当时,, D.当时,考向四 蛛网图构造等比放缩升级为次裂项放缩(二级精度)数列放缩的二级精度,是将不可裂项放缩的,通过等比放缩转化为可裂项放缩的模型,或者将可以裂项出来的二次函数模型,由等比定值转化为等差通项模型.利用差分方程和等比放缩转化为次裂项放缩第一类:若,则,利用二阶导和蛛网图判断,从而得到次裂项相消式子:;【例13】已知数列满足,,记数列的前项和为,对恒成立,则下列说法正确的有 A.若,则数列为递减数列 B.若,则数列为递增数列C.若,则的可能取值为 D.若,则【例14】已知数列满足,,则下列说法正确的是 A. B.为递增数列C. D.第二类:若,则,利用二阶导和蛛网图判断,从而得到次裂项相消式子:;【例15】(2021 浙江)已知数列满足,.记数列的前项和为,则 A. B. C. D.【训练5】数列满足,,,表示数列前项和,则下列选项中错误的是 A.若,则 B.若,则递减C.若,则 D.若,则【训练6】已知数列满足,,则 A.的最大值为1 B.若,则C. D.考向五 裂项放缩升级为累加放缩(三级精度)关于三级精度,通常需要在一级(等比)精度,二级(裂项)精度之上,进行通项与求和的综合放缩,其中浙江卷风格经常达到此精度.如果可裂项式子,我们根据,可以得到二级精度,就是等差精度,,从而再次得出,这样就将由一级精度升级为二级精度,即从常数等比精度升级为可求通项精度.在二级精度基础上,通过累加法,将二级精度升级为三级精度,即,此时通过累加法,得到一个三级精度。【例16】已知数列满足,.给出下列四个结论:①数列每一项都满足;②数列的前项和;③数列每一项都满足成立;④数列每一项都满足.其中,所有正确结论的序号是 ①④ B.②④ C.①③④ D.①②④【例17】(2022 浙江)已知数列满足,,则 A. B. C. D.21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 8.6 数列放缩本质论.docx 8.6 数列放缩本质论.pdf