5.3 习题课 分组、并项及分类讨论法求和(课件+学案+练习,共3份)人教B版(2019)选择性必修 第三册

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5.3 习题课 分组、并项及分类讨论法求和(课件+学案+练习,共3份)人教B版(2019)选择性必修 第三册

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习题课 分组、并项及分类讨论法求和
第五章 数列 5.3 等比数列
课标要求
1.熟练掌握等差数列和等比数列求和.
2.掌握分组、并项、分类讨论法求和的一般过程和思路.
题型剖析
课时精练
内容索引
题型剖析
题型一 并项求和
例1
已知数列an=(-1)nn,求数列{an}的前n项和Sn.
思维升华
并项求和法适用的题型
一般地,对于摆动数列适用于并项求和,此类问题需要对项数的奇偶性进行分类讨论,有些摆动型的数列也可采用分组求和.
若数列{an}的通项公式是an=(-1)n+1·(3n-2),则a1+a2+…+a2 024等于
A.-3 036 B.3 036 C.-3 034 D.3 034
训练1

S2 024=(1-4)+(7-10)+…+(6 067-6 070)=1 012×(-3)=-3 036.
题型二 分组求和
例2
在等比数列{an}中,已知a1=3,公比q≠1;等差数列{bn}满足b1=a1,b4=a2,b13=a3.
(1)求数列{an}与{bn}的通项公式;
由已知,得a2=3q,a3=3q2,b1=3,
设等差数列{bn}的公差为d.
则b4=3+3d,b13=3+12d,
∴an=3n,bn=2n+1.
(2)记cn=(-1)nbn+an,求数列{cn}的前n项和Sn.
由题意,得cn=(-1)nbn+an=(-1)n(2n+1)+3n,
思维升华
已知正项等比数列{an}中,a1+a2=6,a3+a4=24.
(1)求数列{an}的通项公式;
训练2
设数列{an}的公比为q(q>0),
∴an=a1·qn-1=2×2n-1=2n.
(2)数列{bn}满足bn=log2an,求数列{an+bn}的前n项和.
bn=log22n=n,设{an+bn}的前n项和为Sn,
则Sn=(a1+b1)+(a2+b2)+…+(an+bn)
=(a1+a2+…+an)+(b1+b2+…+bn)
=(2+22+…+2n)+(1+2+…+n)
题型三 分类讨论法求和
例3
当n=2k(k∈N+)时,
当n=2k-1(k∈N+)时,
S2k-1=S2k-a2k=5k2+k+2k+1-2-2k=5k2+k+2k-2,
思维升华
分类讨论法求和适用的类型
(1)已知an=(-1)n·n2或an=(-1)n·(pn+q),求Sn.
(2)已知an=pn+q,且an的值有正有负,求{|an|}的前n项和.
(3)已知an(分段给出),求Sn.
若an=(-1)nn2,求数列{an}的前n项和Sn.
训练3
若n是偶数,Sn=(-12+22)+(-32+42)+(-52+62)+…+[-(n-1)2+n2]
若n是奇数,Sn=(-12+22)+(-32+42)+(-52+62)+…+(-n2)
=3+7+11+…+(-n2),
课堂达标
1.若数列{an}的通项公式是an=(-1)n(3n-1),则a1+a2+…+a10=
A.15 B.12 C.-12 D.-15

因为an=(-1)n(3n-1),
所以a1+a2=-2+5=3,
a3+a4=-8+11=3,
a5+a6=-14+17=3,
a7+a8=-20+23=3,
a9+a10=-26+29=3,
因此a1+a2+…+a10=3×5=15.
1 133
当n为奇数时,由an+2=an+2可知,{an}的奇数项成等差数列,且公差为2,首项a1=2;
当n为偶数时,由an+2=2an可知,{an}的偶数项成等比数列,且公比为2,首项a2=1,
故a1+a2+a3+…+a19+a20=(a1+a3+a5+…+a19)+(a2+a4+a6+…+a20)
3.已知数列{an}为等比数列,其前n项和为Sn,且满足Sn=2n+m(m∈R).
(1)求m的值及数列{an}的通项公式;
因为Sn=2n+m,所以n≥2时,Sn-1=2n-1+m,所以an=2n-1(n≥2).
又由数列{an}为等比数列,
所以an=2n-1.
又因为a1=S1=21+m=21-1=1,
所以m=-1,
综上m=-1,an=2n-1.
(2)设bn=|log2an-5|,求数列{bn}的前n项和Tn.
由(1)知bn=|n-6|,当1≤n≤6时,
当n>6时,
课时精练
一、基础巩固

数列{b2n-1}中的项是数列{bn}中的所有奇数项,
已知数列{bn}为等比数列,故其所有的奇数项也构成等比数列,
公比为4,首项为1,


S27=a1+(a2+a3)+(a4+a5)+…+(a26+a27)
3.在数列{an}中,已知a1=1,且an+1+an=2n,则其前27项的和S27的值为
A.56 B.365 C.481 D.666
=1+2×2+2×4+…+2×26
=1+2×(2+4+…+26)

4.已知数列{an}的通项公式为an=ncos(n-1)π,Sn为数列的前n项和,则S2 024=
A.-1 012 B.1 012 C.-1 010 D.1 010
当n为奇数时,cos(n-1)π=1,n为偶数时,cos(n-1)π=-1,所以cos(n-1)π=(-1)n-1,
所以an=ncos(n-1)π=(-1)n-1·n.
所以S2 024=1-2+3-4+…+2 023-2 024
=-1×1 012=-1 012.

5.(多选)数列{an}是首项为1的正项数列,an+1=2an+3,Sn是数列{an}的前n项和,则下列结论正确的是
A.a3=13 B.数列{an+3}是等比数列
C.an=4n-3 D.Sn=2n+1-n-2
an+1=2an+3,∴an+1+3=2(an+3),

∴数列{an+3}是等比数列,
又∵a1=1,∴an+3=(a1+3)2n-1=4·2n-1=2n+1,
∴an=2n+1-3,∴a3=13,
∵an=(-1)n(2n-1),
6.数列{an}的前n项和为Sn,an=(-1)n(2n-1),则S10=________.
10
∴S10=(-1+3)+(-5+7)+…+(-17+19)
=2×5=10.
7.设数列{an}是以2为首项,1为公差的等差数列,{bn}是以1为首项,2为公比的等比数列,则ab1+ab2+ab3+…+ab10=________.
∵数列{an}是以2为首项,1为公差的等差数列,
1 033
∴an=2+(n-1)×1=n+1,
∵{bn}是以1为首项,2为公比的等比数列,
∴bn=1×2n-1=2n-1,∴abn=2n-1+1,
∴ab1+ab2+ab3+…+ab10
676
8.在数列{an}中,a1=1,a2=2,且an+2-an=1+(-1)n(n∈N+),则a1+a2+…+a51=________.
当n为奇数时,an+2-an=0,an=1;
所以a1+a2+…+a51
=26×1+(2+4+6+…+50)
9.已知等差数列{an}的前n项的和为Sn,且a3=5,S3=9.
(1)求数列{an}的通项公式;
设等差数列{an}的公差为d,
故数列{an}的通项公式为an=1+2(n-1),
即an=2n-1.

11.已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,an+an+1=2n+1(n∈N+),则S21=
A.210 B.221 C.231 D.242
二、综合运用
将n=1代入an+an+1=2n+1得a2=3-1=2,由an+an+1=2n+1①,可以得到an+1+an+2=2n+3②,②-①得an+2-an=2,所以数列{an}的奇数项、偶数项都是以2为公差的等差数列,则a21=1+10×2=21,a20=2+9×2=20,
所以S21=(a1+a3+a5+…+a21)+(a2+a4+a6+…+a20)
12.等差数列{an}满足a5=8,a7=2,则数列{|an|}的前15项的和为________.
169
设数列{an}首项为a1,公差为d,
所以an=20+(n-1)×(-3)=-3n+23,
当n≤7时,an>0,当n≥8时,an<0.
所以|a1|+|a2|+|a3|+…+|a15|
=a1+a2+a3+…+a7-(a8+a9+…+a15)=S7-(S15-S7)=2S7-S15
=2×77+15=169.
①当n为大于或等于3的奇数时,
Sn=[1+13+…+(6n-5)]+(42+44+…+4n-1)
当n=1时,S1=a1=1,上式同样成立.
②当n为偶数时,
Sn=[1+13+…+(6n-11)]+(42+44+…+4n-2+4n)
三、创新拓展
14.大衍数列来源于《乾坤谱》中对易传“大衍之数五十”的推论,主要用于解释中国传统文化中的太极衍生原理,数列中的每一项都代表太极衍生过程中,曾经经历过的两仪数量总和,是中华传统文化中隐藏的世界数学史上第一道数列题,已知该数列{an}的前10项依次是0,2,4,8,12,18,24,32,40,50,记bn=(-1)n·an,n∈N+,则数列{bn}的前20项和是
A.110 B.100 C.90 D.80

所以数列{bn}的前20项和为课标要求 1.熟练掌握等差数列和等比数列求和. 2.掌握分组、并项、分类讨论法求和的一般过程和思路.
题型一 并项求和
例1 已知数列an=(-1)nn,求数列{an}的前n项和Sn.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 并项求和法适用的题型
一般地,对于摆动数列适用于并项求和,此类问题需要对项数的奇偶性进行分类讨论,有些摆动型的数列也可采用分组求和.
训练1 若数列{an}的通项公式是an=(-1)n+1·(3n-2),则a1+a2+…+a2 024等于(  )
A.-3 036 B.3 036
C.-3 034 D.3 034
题型二 分组求和
例2 在等比数列{an}中,已知a1=3,公比q≠1;等差数列{bn}满足b1=a1,b4=a2,b13=a3.
(1)求数列{an}与{bn}的通项公式;
(2)记cn=(-1)nbn+an,求数列{cn}的前n项和Sn.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 (1)若数列{cn}的通项公式为cn=an±bn,且{an},{bn}为等差或等比数列,可采用分组求和法求数列{cn}的前n项和.
(2)若数列{cn}的通项公式为cn= 其中数列{an},{bn}是等比数列或等差数列,可采用分组求和法求{cn}的前n项和.
训练2 已知正项等比数列{an}中,a1+a2=6,a3+a4=24.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)数列{bn}满足bn=log2an,求数列{an+bn}的前n项和.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
题型三 分类讨论法求和
例3 已知an=求Sn.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 分类讨论法求和适用的类型
(1)已知an=(-1)n·n2或an=(-1)n·(pn+q),求Sn.
(2)已知an=pn+q,且an的值有正有负,求{|an|}的前n项和.
(3)已知an(分段给出),求Sn.
训练3 若an=(-1)nn2,求数列{an}的前n项和Sn.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
【课堂达标】
1.若数列{an}的通项公式是an=(-1)n(3n-1),则a1+a2+…+a10=(  )
A.15 B.12
C.-12 D.-15
2.已知数列{an}满足an+2= 且a1=2,a2=1,则此数列的前20项的和为________.
3.已知数列{an}为等比数列,其前n项和为Sn,且满足Sn=2n+m(m∈R).
(1)求m的值及数列{an}的通项公式;
(2)设bn=|log2an-5|,求数列{bn}的前n项和Tn.
习题课 分组、并项及分类讨论法求和
题型剖析
例1 解 若n是偶数,则Sn=(-1+2)+(-3+4)+(-5+6)+…+[-(n-1)+n]=.
若n是奇数,则Sn=(-1+2)+(-3+4)+(-5+6)+…+(-n)=-n=
-.
综上所述,Sn=
训练1 A [S2 024=(1-4)+(7-10)+…+(6 067-6 070)=1 012×(-3)=-3 036.]
例2 解 (1)由已知,得a2=3q,a3=3q2,b1=3,
设等差数列{bn}的公差为d.
则b4=3+3d,b13=3+12d,
∴∴
∴或(舍去).
∴an=3n,bn=2n+1.
(2)由题意,
得cn=(-1)nbn+an=(-1)n(2n+1)+3n,
当n为偶数时,Sn=c1+c2+…+cn=(-3+5)+(-7+9)+…+[(-1)n-1(2n-1)+(-1)n(2n+1)]+3+32+…+3n=n+-=+n-;
当n为奇数时,Sn=c1+c2+…+cn=(-3+5)+(-7+9)+…+[(-1)n-2(2n-3)+(-1)n-1(2n-1)]+(-1)n(2n+1)+3+32+…+3n=(n-1)-(2n+1)+-=-n-.
∴Sn=
训练2 解 (1)设数列{an}的公比为q(q>0),
则解得
∴an=a1·qn-1=2×2n-1=2n.
(2)bn=log22n=n,设{an+bn}的前n项和为Sn,
则Sn=(a1+b1)+(a2+b2)+…+(an+bn)
=(a1+a2+…+an)+(b1+b2+…+bn)
=(2+22+…+2n)+(1+2+…+n)
=+
=2n+1-2+n2+n.
例3 解 当n=2k(k∈N+)时,
S2k=(a1+a3+…+a2k-1)+(a2+a4+…+a2k)=[6+16+…+(10k-4)]+(21+22+…+2k)=+=5k2+k+2k+1-2,
此时Sn=n2++2+1-2(n为偶数);
当n=2k-1(k∈N+)时,S2k-1=S2k-a2k=5k2+k+2k+1-2-2k=5k2+k+2k-2,
此时Sn=5++2-2(n为奇数).
综上,可知
Sn=
训练3 解 若n是偶数,Sn=(-12+22)+(-32+42)+(-52+62)+…+[-(n-1)2+n2]
=3+7+11+…+(2n-1),共有项,
故Sn=×3+×4=+;
若n是奇数,Sn=(-12+22)+(-32+42)+(-52+62)+…+(-n2)
=3+7+11+…+(-n2),其中有前项是等差数列,
故有Sn=×3+×4-n2
=--,.
综上所述,Sn=n∈N+.
课堂达标
1.A [因为an=(-1)n(3n-1),
所以a1+a2=-2+5=3,
a3+a4=-8+11=3,
a5+a6=-14+17=3,a7+a8=-20+23=3,
a9+a10=-26+29=3,
因此a1+a2+…+a10=3×5=15.]
2.1 133 [当n为奇数时,由an+2=an+2可知,{an}的奇数项成等差数列,且公差为2,首项a1=2;
当n为偶数时,由an+2=2an可知,{an}的偶数项成等比数列,且公比为2,首项a2=1,
故a1+a2+a3+…+a19+a20
=(a1+a3+a5+…+a19)+(a2+a4+a6+…+a20)
=+
=110+1 023=1 133.]
3.解 (1)因为Sn=2n+m,所以n≥2时,Sn-1=2n-1+m,所以an=2n-1(n≥2).
又由数列{an}为等比数列,所以an=2n-1.
又因为a1=S1=21+m=21-1=1,
所以m=-1,
综上m=-1,an=2n-1.
(2)由(1)知bn=|n-6|,
当1≤n≤6时,
Tn=-×n=;
当n>6时,Tn=T6+×(n-6)
=15+=
所以Tn=课时精练15 分组、并项及分类讨论法求和
(分值:100分)
单选题每小题5分,共30分;多选题每小题6分,共6分.
一、基础巩固
1.已知数列{bn}为等比数列,且首项b1=1,公比q=2,则数列{b2n-1}的前10项的和为(  )
×(49-1) ×(410-1)
×(49-1) ×(410-1)
2.数列1,3,5,7…的前n项和Sn为(  )
n2+1- n2+2-
n2+1- n2+2-
3.在数列{an}中,已知a1=1,且an+1+an=2n,则其前27项的和S27的值为(  )
56 365
481 666
4.已知数列{an}的通项公式为an=ncos(n-1)π,Sn为数列的前n项和,则S2 024=(  )
-1 012 1 012
-1 010 1 010
5.(多选)数列{an}是首项为1的正项数列,an+1=2an+3,Sn是数列{an}的前n项和,则下列结论正确的是(  )
a3=13
数列{an+3}是等比数列
an=4n-3
Sn=2n+1-n-2
6.数列{an}的前n项和为Sn,an=(-1)n(2n-1),则S10=________.
7.设数列{an}是以2为首项,1为公差的等差数列,{bn}是以1为首项,2为公比的等比数列,则ab1+ab2+ab3+…+ab10=________.
8.在数列{an}中,a1=1,a2=2,且an+2-an=1+(-1)n(n∈N+),则a1+a2+…+a51=________.
9.(14分)已知等差数列{an}的前n项的和为Sn,且a3=5,S3=9.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若bn=3-1,求数列{bn}的前n项和Tn.
10.(15分)已知数列{an}满足a1=2,-=.等比数列{bn}的公比为3,且b1+b3=10.
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
(2)记数列cn=+bn,求数列{cn}的前n项和Tn.
二、综合运用
11.已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,an+an+1=2n+1(n∈N+),则S21=(  )
210 221
231 242
12.等差数列{an}满足a5=8,a7=2,则数列{|an|}的前15项的和为________.
13.(15分)已知数列{an}的通项公式为an= 求数列{an}的前n项和Sn.
三、创新拓展
14.大衍数列来源于《乾坤谱》中对易传“大衍之数五十”的推论,主要用于解释中国传统文化中的太极衍生原理,数列中的每一项都代表太极衍生过程中,曾经经历过的两仪数量总和,是中华传统文化中隐藏的世界数学史上第一道数列题,已知该数列{an}的前10项依次是0,2,4,8,12,18,24,32,40,50,记bn=(-1)n·an,n∈N+,则数列{bn}的前20项和是(  )
110 100
90 80
课时精练15 分组、并项及分类讨论法求和
1.D [数列{b2n-1}中的项是数列{bn}中的所有奇数项,
已知数列{bn}为等比数列,故其所有的奇数项也构成等比数列,
公比为4,首项为1,
则其前10项的和为=.]
2.C [数列1,3,5,7…的通项公式为an=(2n-1)+,
所以Sn=++++…+
=[1+3+5+…+(2n-1)]+
=+=n2+1-.]
3.B [S27=a1+(a2+a3)+(a4+a5)+…+(a26+a27)
=1+2×2+2×4+…+2×26
=1+2×(2+4+…+26)=1+2×=365.]
4.A [当n为奇数时,cos(n-1)π=1,n为偶数时,cos(n-1)π=-1,所以cos(n-1)π=(-1)n-1,
所以an=ncos(n-1)π=(-1)n-1·n.
所以S2 024=1-2+3-4+…+2 023-2 024
=-1×1 012=-1 012.]
5.AB [an+1=2an+3,
∴an+1+3=2(an+3),
∴数列{an+3}是等比数列,
又∵a1=1,∴an+3=(a1+3)2n-1
=4·2n-1=2n+1,
∴an=2n+1-3,∴a3=13,
∴Sn=-3n=2n+2-3n-4.]
6.10 [∵an=(-1)n(2n-1),
∴S10=(-1+3)+(-5+7)+…+(-17+19)
=2×5=10.]
7.1 033 [∵数列{an}是以2为首项,1为公差的等差数列,
∴an=2+(n-1)×1=n+1,
∵{bn}是以1为首项,2为公比的等比数列,
∴bn=1×2n-1=2n-1,∴abn=2n-1+1,
∴ab1+ab2+ab3+…+ab10
=+10=1 033.]
8.676 [当n为偶数时,an+2-an=2,an=2+×2=n;
当n为奇数时,an+2-an=0,an=1;
所以a1+a2+…+a51=26×1+(2+4+6+…+50)=26×1+×25×(2+50)=676.]
9.解 (1)设等差数列{an}的公差为d,
则解得
故数列{an}的通项公式为an=1+2(n-1),
即an=2n-1.
(2)由(1)得bn=3-1=3n-1,
所以Tn=(3+32+33+…+3n)-n
=-n-.
10.解 (1)数列{an}满足a1=2,-=,
∴是以为首项,
以为公差的等差数列.
∴=+(n-1)=.
∴an=,
∵等比数列{bn}的公比为3,且b1+b3=10,
∴b1+9b1=10,
∴b1=1,
∴bn=3n-1.
(2)由(1)得=,bn=3n-1,
∴cn=+3n-1.
故Tn=+30++3+…++3n-1
=+(30+3+32+…+3n-1)
=+
=+.
11.C [将n=1代入an+an+1=2n+1得a2=3-1=2,由an+an+1=2n+1①,可以得到an+1+an+2=2n+3②,②-①得an+2-an=2,所以数列{an}的奇数项、偶数项都是以2为公差的等差数列,则a21=1+10×2=21,a20=2+9×2=20,
所以S21=(a1+a3+a5+…+a21)+(a2+a4+a6+…+a20)=+=231.]
12.169 [设数列{an}首项为a1,公差为d,
由解得
所以an=20+(n-1)×(-3)=-3n+23,
所以数列{an}的前n项和
Sn=-n2+n.
当n≤7时,an>0,当n≥8时,an<0.
所以|a1|+|a2|+|a3|+…+|a15|
=a1+a2+a3+…+a7-(a8+a9+…+a15)
=S7-(S15-S7)=2S7-S15
=2×77+15=169.]
13.解 ①当n为大于或等于3的奇数时,
Sn=[1+13+…+(6n-5)]+(42+44+…+4n-1)
=·+
=+
=+.
当n=1时,S1=a1=1,上式同样成立.
②当n为偶数时,
Sn=[1+13+…+(6n-11)]+(42+44+…+4n-2+4n)=+.
综上,
Sn=
14.A [由数列可知,当n为偶数时,an=,
当n为奇数时,an=.
所以bn=(-1)nan=
所以数列{bn}的前20项和为
(0+2)+(-4+8)+(-12+18)+…+
=2+4+6+…+20==110.]

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