资源简介 §3 数列求和【备考指南】 数列求和重点考查分组转化、错位相减、裂项相消三种求和方法,常与不等式等综合命题,备考时务必强化归纳、推理、转化、构造等思想方法的灵活运用.基础考点1 分组(并项)求和【典例1】 (2021·新高考Ⅰ卷)已知数列{an}满足a1=1,an+1=(1)记bn=a2n,写出b1,b2,并求数列{bn}的通项公式;(2)求{an}的前20项和.[解] (1)因为bn=a2n,且a1=1,an+1=所以b1=a2=a1+1=2,b2=a4=a3+1=a2+2+1=5.因为bn=a2n,所以bn+1=a2n+2=a2n+1+1=a2n+1+1=a2n+2+1=a2n+3,所以bn+1-bn=a2n+3-a2n=3,所以数列{bn}是以2为首项,3为公差的等差数列,bn=2+3(n-1)=3n-1,n∈N*.(2)因为an+1=所以k∈N*时,a2k=a2k-1+1=a2k-1+1,即a2k=a2k-1+1,①a2k+1=a2k+2,②a2k+2=a2k+1+1=a2k+1+1,即a2k+2=a2k+1+1,③所以①+②得a2k+1=a2k-1+3,即a2k+1-a2k-1=3,所以数列{an}的奇数项是以1为首项,3为公差的等差数列;②+③得a2k+2=a2k+3,即a2k+2-a2k=3,又a2=2,所以数列{an}的偶数项是以2为首项,3为公差的等差数列.所以数列{an}的前20项和S20=(a1+a3+a5+…+a19)+(a2+a4+a6+…+a20)=10+×3+20+×3=300.若数列{cn}的通项公式为cn=an±bn,或cn=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.已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足Sn=(n+1)2.(1)求数列{an}的通项公式;(2)若bn=(-1)n+1an,求数列{bn}的前2n项和T2n.[解] (1)当n=1时,a1=S1=4,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(n+1)2-n2=2n+1,当n=1时,an=2n+1不成立,所以an=(2)由(1)可知bn=所以,T2n=4-5+7-9+11-13+…+(4n-1)-(4n+1)=4+(7-5)+(11-9)+…+[(4n-1)-(4n-3)]-(4n+1)=4+2(n-1)-4n-1=-2n+1.【教师备选资源】1.(2024·浙江台州一模)已知等比数列{an}的各项均为正数,前n项和为Sn,若an+1+an+2=12an,S5=121.(1)求数列{an}的通项公式;(2)若bn=an+ln an,求数列{bn}的前n项和Tn.[解] (1)设等比数列{an}的公比为q(q>0),因为an+1+an+2=12an,即anq+anq2=12an,且an≠0,可得q2+q-12=0,解得q=3或q=-4(舍去).又因为S5==121,解得a1=1,所以an=a1·qn-1=3n-1.(2)由(1)可得,bn=3n-1+(n-1)ln 3,所以Tn=b1+b2+b3+…+bn=(30+31+32+…+3n-1)+[0+1+2+3+…+(n-1)]ln 3=+ln 3=,所以Tn=.2.已知Sn是等差数列{an}的前n项和,数列{bn}满足bn=n-(-1)nSn,a1+b1=3,a2-b2=5.(1)求数列{bn}的通项公式;(2)设数列{bn}的前n项和为Tn.①求T10;②若集合A={n|n≤100 且Tn≤100,n∈N*},求集合A中所有元素的和.[解] (1)设等差数列{an}的公差为d,当n=1时,b1=1-(-1)1S1=1+a1,所以a1+b1=a1+1+a1=3,解得a1=1,当n=2时,b2=2-(-1)2S2=2-(a1+a2)=1-a2,所以a2-b2=a2-(1-a2)=5,解得a2=3,则d=a2-a1=3-1=2,所以an=1+2(n-1)=2n-1,Sn===n2,则bn=n-(-1)n·n2.(2)①T10=b1+b2+…+b10=1+12+2-22+…+9+92+10-102=(1+2+…+10)-=(1+2+…+10)-(1+2+…+10)=0,②Tn=b1+b2+…+bn=1-(-12)+2-22+3-(-32)+…+(n-1)-(-1)n-1(n-1)2+n-(-1)nn2=1+2+3+…+(n-1)+n-[-12+22-32+…+(-1)n-1(n-1)2+(-1)nn2]=-[-12+22-32+…+(-1)n-1(n-1)2+(-1)nn2].当n为偶数时,Tn=-[-12+22-32+…-(n-1)2+n2]=-=-=0.所以当n为偶数时,Tn≤100恒成立.当n为奇数时,Tn=-[-12+22-32+…+(n-1)2-n2]=-=n+n2,令Tn=n2+n≤100,易知函数y=x2+x在[1,+∞)上单调递增,且92+9=90<100,10+102=110>100,所以可得n≤9,所以集合A中所有元素的和为(2+4+…+100)+(1+3+5+7+9)=+=2 575.基础考点2 裂项相消法求和【典例2】 设各项均为正数的数列{an}的前n项和为Sn,已知a3=5,且=4Sn+4n+1.(1)求{an}的通项公式;(2)若bn=,求数列{bn}的前n项和Tn.[解] (1)因为=4Sn+4n+1,所以4Sn=-4n-1.①所以n≥2时,4Sn-1=-4(n-1)-1.②由①-②,得4an=-4,即=(an+2)2.因为{an}各项均为正数,所以an+1=an+2,即an+1-an=2,因为a3=5,所以==4a1+5,解得a2=3,a1=1,a2-a1=2,所以数列{an}是首项为1,公差为2的等差数列,所以an=1+(n-1)×2=2n-1.(2)由(1)得bn==.当n为偶数时,Tn=-+-+-…+==-;当n为奇数时,Tn=-+-+-…-==-.所以Tn=裂项相消法就是把数列的每一项分解,使得相加后项与项之间能够相互抵消,但在抵消的过程中,有的是依次项抵消,有的是间隔项抵消.(2024·河北秦皇岛二模)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,且数列{Sn+2}是公比为2的等比数列.(1)求{an}的通项公式;(2)若bn=,数列{bn}的前n项和为Tn,求证:Tn<.[解] (1)因为数列{Sn+2}是公比为2的等比数列,又S1+2=a1+2,所以Sn+2=(a1+2)·2n-1.当n≥2时,由Sn+2=(a1+2)·2n-1,得Sn-1+2=(a1+2)·2n-2,两式相减,得an=(a1+2)·2n-2(n≥2),又{an}是等比数列,所以==2,所以=2,解得a1=2,所以an=2n(n≥2),当n=1时,上式成立,所以an=2n.(2)证明:由(1)知bn===-,所以Tn=b1+b2+b3+…+bn=-+-+…+-=-.又>0,所以Tn<.基础考点3 错位相减法求和【典例3】 (2024·全国甲卷)记Sn为数列{an}的前n项和,已知4Sn=3an+4.(1)求{an}的通项公式;(2)设bn=(-1)n-1nan,求数列{bn}的前n项和Tn.[解] (1)当n=1时,4S1=4a1=3a1+4,解得a1=4.当n≥2时,4Sn-1=3an-1+4,所以4Sn-4Sn-1=4an=3an-3an-1,即an=-3an-1,而a1=4≠0,故an≠0,故=-3,所以数列{an}是以4为首项,-3为公比的等比数列,所以an=4×(-3)n-1.(2)由(1)知bn=(-1)n-1n×4×(-3)n-1=4n·3n-1,所以Tn=b1+b2+b3+…+bn=4×30+8×31+12×32+…+4n×3n-1,故3Tn=4×31+8×32+12×33+…+4n×3n,所以-2Tn=4+4×31+4×32+…+4×3n-1-4n×3n=4+4×-4n×3n=4+2×3×(3n-1-1)-4n×3n=(2-4n)×3n-2,所以Tn=3n(2n-1)+1.如果数列{an}是等差数列,{bn}是等比数列,那么求数列{an·bn}的前n项和Sn时,可采用错位相减法.在①Sn=2an+1-3,a2=,②2Sn+1-3Sn=3,a2=,③点(an,Sn)(n∈N*)在直线3x-y-3=0上这三个条件中任选一个,补充到下面的问题中,并解答.已知数列{an}的前n项和为Sn,________.(1)求{an}的通项公式;(2)若bn=,求{bn}的前n项和Tn.[解] (1)选条件①:∵Sn=2an+1-3,∴当n≥2时,Sn-1=2an-3,两式相减,整理得an+1=an(n≥2).∵a2=,∴a1=S1=2a2-3=,a2=a1,∴=(n∈N*),∴数列{an}是以为首项,为公比的等比数列,∴an=×=.选条件②:∵2Sn+1-3Sn=3,∴当n≥2时,2Sn-3Sn-1=3,两式相减,整理得an+1=an(n≥2).∵2(a1+a2)-3a1=3,a2=,∴a1=,a2=a1,∴=(n∈N*),∴数列{an}是以为首项,为公比的等比数列,∴an=×=.选条件③:∵点(an,Sn)(n∈N*)在直线3x-y-3=0上,∴Sn=3an-3,∴Sn+1=3an+1-3,两式相减,整理得an+1=an,当n=1时,a1=3a1-3,得a1=,∴数列{an}是以为首项,为公比的等比数列,∴an=×=.(2)由(1)可得bn=n×,则Tn=1×+2×+…+n×,∴Tn=1×+2×+…+n×,两式相减得Tn=+++…+-n×=-n×=2-×,∴Tn=6-(2n+6)×.专题限时集训(九) 数列求和一、单项选择题1.已知数列{an}满足an+1-an=2,a1=-5,则|a1|+|a2|+…+|a6|=( )A.9 B.15C.18 D.30C [∵an+1-an=2,a1=-5,∴数列{an}是首项为-5,公差为2的等差数列,∴an=-5+2(n-1)=2n-7,数列{an}的前n项和Sn==n2-6n.令an=2n-7≥0,解得n≥,∴n≤3时,|an|=-an;n≥4时,|an|=an.则|a1|+|a2|+…+|a6|=-a1-a2-a3+a4+a5+a6=S6-2S3=62-6×6-2×(32-6×3)=18.]2.(2024·河北张家口三模)已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足a1=1,an+1=则S100=( )A.3×251-156 B.3×251-103 C.3×250-156 D.3×250-103A [因为a1=1,an+1=所以a2k+2=a2k+1+1=2a2k+1,a2k+1=2a2k=2a2k-1+2,k∈N*,且a2=2,所以a2k+2+a2k+1=2+3,记bn=a2n+a2n-1,n≥1,则bn+1=2bn+3,所以bn+1+3=2(bn+3),所以{bn+3}是以b1+3=a1+a2+3=6为首项,2为公比的等比数列,所以bn+3=6×2n-1,bn=6×2n-1-3,记{bn}的前n项和为Tn,则S100=T50=(6×20+6×21+6×22+…+6×249)-3×50=3×251-156.故选A.]3.(2024·广东深圳模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=n2+3n,若首项为的数列{bn}满足-=an,则数列{bn}的前2 024项的和为( )A. B.C. D.D [∵Sn=n2+3n,∴an=Sn-Sn-1=2n+2(n≥2),当n=1时,a1=4,符合an=2n+2,∴数列{an}的通项公式为an=2n+2.∵-=an,∴-=2n+2,即-=4,-=6,…, -=2n.又=2,累加法可得=n2+n,即bn===-.设数列{bn}的前n项和为Tn,则T2 024=+…+=1-=.故选D.]4.设[x]表示不超过x的最大整数(例如:[3.5]=3,[-1.5]=-2),则[log21]+[log22]+[log23]+…+[log22 046]=( )A.9×210-8 B.9×211-8C.9×210+2 D.9×211+2B [当2n≤x<2n+1时,[log2x]=n,即[log22n]==…=[log2(2n+1-1)]=n,共有2n个n.因为210<2 046<211,故[log21]+[log22]+[log23]+…+[log22 046]=[log21]+[log22]+[log23]+…+[log22 047]-[log22 047]=0+2×1+4×2+…+210×10-10=20×0+21×1+22×2+…+210×10-10,设S=20×0+21×1+22×2+…+210×10,①则2S=21×0+22×1+23×2+…+211×10,②①-②,得-S=21+22+…+210-211×10=-211×10=211-2-211×10=-9×211-2,所以S=9×211+2.所以[log21]+[log22]+[log23]+…+[log22 046]=9×211+2-10=9×211-8.故选B.]二、多项选择题5.(2024·江苏盐城模拟)已知数列{an}满足a1+3a2+…+3n-1an=n·3n+1(n∈N*),设数列{an}的前n项和为Sn,则下列结论正确的是( )A.数列{an}为等差数列B.Sn=3n2+6nC.数列{(-1)nan}的前100项和为300D.数列的前20项和为284ABC [由a1+3a2+…+3n-1an=n·3n+1(n∈N*),设bn=3n-1an,则b1+b2+…+bn=n·3n+1,所以当n≥2时,b1+b2+…+bn-1=(n-1)·3n,两式相减,得bn=(2n+1)·3n,当n=1时,b1=a1=9也适合上式.则bn=(2n+1)·3n=3n-1an,解得an=3(2n+1),所以an+1-an=6,故数列{an}是以9为首项,6为公差的等差数列,则Sn==3n(n+2)=3n2+6n,故选项AB正确;选项C,数列{(-1)nan}的前100项和M=3=3×2×50=300,故选项C正确;选项D,|an-20|=|6n-17|=n∈N*,则的前20项和为N=11+5+1+7+13+…+103=16+=952,故选项D错误.故选ABC.]6.(2024·浙江台州一模)已知等差数列{an}中,a1=,公差为,bn=tan an,记Sn为数列{an}的前n项和,则下列说法正确的是( )A.bn=(-1)nB.b1+b2+b3+…+bn=C.若cn=anbn,则c1+c2+c3+…+cn=πD.若dn=bnSn,则d1+d2+d3+…+d2n=-πBCD [由{an}为等差数列,a1=,公差d=,则an=+(n-1)=(2n-1),所以Sn=na1+d=π,所以bn=tan an=tan=tan = (k∈N*),当n=1时,b1=1,则选项A不正确;当n为偶数时,b1+b2+b3+…+bn=0,当n为奇数时,b1+b2+b3+…+bn=1,故b1+b2+b3+…+bn=,所以选项B正确;cn=anbn= (k∈N*),c2k+c2k-1=-a2k+a2k-1=-.当n为偶数时,c1+c2+c3+…+cn=-π.当n为奇数时,c1+c2+c3+…+cn=-π+(2n-1)=π.所以c1+c2+c3+…+cn=π,故选项C正确;dn=bnSn=(k∈N*),d2k-1+d2k=S2k-1-S2k=[(2k-1)2-(2k)2]=-(4k-1),所以d1+d2+d3+…+d2n=(d1+d2)+(d3+d4)+…+(d2n-1+d2n)=-[3+7+…+(4n-1)]=-××n=-(2n2+n),所以选项D正确.故选BCD.]三、填空题7.如图为某校数学社团用数学软件制作的“蚊香”.画法如下:在水平直线上取长度为1的线段AB,作一个等边三角形ABC,然后以点B为圆心,AB为半径逆时针画圆弧交线段CB的延长线于点D(第一段圆弧),再以点C为圆心,CD为半径逆时针画圆弧交线段AC的延长线于点E(第二段圆弧),再以点A为圆心,AE为半径逆时针画圆弧……以此类推,当得到的“蚊香”恰好有11段圆弧时,“蚊香”的长度为________.44π [由题意知每段圆弧所对的圆心角都是,第n段圆弧的半径为n,弧长记为an,则an=·n,所以前11段圆弧的长度S11=(1+2+…+11)=44π.]8.(2021·新高考Ⅰ卷)某校学生在研究民间剪纸艺术时,发现剪纸时经常会沿纸的某条对称轴把纸对折.规格为20 dm×12 dm的长方形纸,对折1次共可以得到10 dm×12 dm,20 dm×6 dm两种规格的图形,它们的面积之和S1=240 dm2,对折2次共可以得到5 dm×12 dm,10 dm×6 dm,20 dm×3 dm三种规格的图形,它们的面积之和S2=180 dm2,以此类推.则对折4次共可以得到不同规格图形的种数为________;如果对折n次,那么=________dm2.5 240 [依题意得,S1=120×2=240;S2=60×3=180;当n=3时,共可以得到5 dm×6 dm, dm×12 dm,10 dm×3 dm,20 dm× dm四种规格的图形,且5×6=30,×12=30,10×3=30,20×=30,所以S3=30×4=120;当n=4时,共可以得到5 dm×3 dm, dm×6 dm, dm×12 dm,10 dm× dm,20 dm× dm五种规格的图形,所以对折4次共可以得到不同规格图形的种数为5,且5×3=15,×6=15,×12=15,10×=15,20×=15,所以S4=15×5=75;……所以可归纳Sk=×(k+1)=.所以=240①,所以=240②,由①-②得,=240=240=240,所以=240dm2.]四、解答题9.(2024·山东烟台二模)已知{an}是公差不为0的等差数列,其前4项和为16,且a1,a2,a5成等比数列.(1)求数列{an}的通项公式;(2)设bn=求数列{bn}的前2n项和T2n.[解] (1)设{an}的公差为d(d≠0),由题意知即即有解得所以an=2n-1.(2)设数列{bn}的前2n项中的奇数项之和为A,偶数项之和为B,则A==21+25+…+24n-3===,B=++…+====-,所以T2n=A+B=+-=--.10.已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足a1=1,nan+1=2Sn+n(n∈N*).(1)求证:数列为常数列;(2)设Tn=+++…+,求Tn.[解] (1)证明:由nan+1=2Sn+n,当n=1时,a2=2S1+1=2a1+1=3,当n≥2时,(n-1)an=2Sn-1+n-1,两式相减得nan+1-(n-1)an=2an+1,即nan+1=(n+1)an+1,所以n(an+1+1)=(n+1)(an+1),所以=,当n=1时,=2=,满足上式,所以数列为常数列.(2)由(1)得==2,所以an=2n-1,则Tn=+++…+=+++…+,则Tn=+++…+,两式相减得Tn=+++…+-=+2×-=+2×-,所以Tn=--.15 / 15§3 数列求和【备考指南】 数列求和重点考查分组转化、错位相减、裂项相消三种求和方法,常与不等式等综合命题,备考时务必强化归纳、推理、转化、构造等思想方法的灵活运用.基础考点1 分组(并项)求和【典例1】 (2021·新高考Ⅰ卷)已知数列{an}满足a1=1,an+1=(1)记bn=a2n,写出b1,b2,并求数列{bn}的通项公式;(2)求{an}的前20项和.[听课记录] 若数列{cn}的通项公式为cn=an±bn,或cn=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.已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足Sn=(n+1)2.(1)求数列{an}的通项公式;(2)若bn=(-1)n+1an,求数列{bn}的前2n项和T2n. 基础考点2 裂项相消法求和【典例2】 设各项均为正数的数列{an}的前n项和为Sn,已知a3=5,且=4Sn+4n+1.(1)求{an}的通项公式;(2)若bn=,求数列{bn}的前n项和Tn.[听课记录] 裂项相消法就是把数列的每一项分解,使得相加后项与项之间能够相互抵消,但在抵消的过程中,有的是依次项抵消,有的是间隔项抵消.(2024·河北秦皇岛二模)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,且数列{Sn+2}是公比为2的等比数列.(1)求{an}的通项公式;(2)若bn=,数列{bn}的前n项和为Tn,求证:Tn<. 基础考点3 错位相减法求和【典例3】 (2024·全国甲卷)记Sn为数列{an}的前n项和,已知4Sn=3an+4.(1)求{an}的通项公式;(2)设bn=(-1)n-1nan,求数列{bn}的前n项和Tn.[听课记录] 如果数列{an}是等差数列,{bn}是等比数列,那么求数列{an·bn}的前n项和Sn时,可采用错位相减法.在①Sn=2an+1-3,a2=,②2Sn+1-3Sn=3,a2=,③点(an,Sn)(n∈N*)在直线3x-y-3=0上这三个条件中任选一个,补充到下面的问题中,并解答.已知数列{an}的前n项和为Sn,________.(1)求{an}的通项公式;(2)若bn=,求{bn}的前n项和Tn. 1 / 1 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第一阶段 专题三 §3 数列求和(学生版).docx 第一阶段 专题三 §3 数列求和(教师版).docx