【学霸笔记:同步精讲】第1章 1.1 第1课时 数列的概念及简单表示 讲义--2026版高中数学湘教版选必修1

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【学霸笔记:同步精讲】第1章 1.1 第1课时 数列的概念及简单表示 讲义--2026版高中数学湘教版选必修1

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1.1 数列的概念
第1课时 数列的概念及简单表示
学习任务 核心素养
1.理解数列的概念.(重点) 2.掌握数列的通项公式及应用.(重点) 3.理解数列是一种特殊的函数,理解数列与函数的关系.(易混点、难点) 4.能根据数列的前几项写出数列的一个通项公式.(难点、易错点) 1.通过数列概念及数列通项的学习,体现了数学抽象及逻辑推理素养. 2.借助数列通项公式的应用,培养逻辑推理及数学运算素养.
在生活与学习中,为了方便,我们常常用一组有规律的数记录某一活动或数量关系.如三角形数、正方形数.古语云:“勤学如春起之苗,不见其增,日有所长;辍学如磨刀之石,不见其损,日有所亏.”如果对“春起之苗”每日用精密仪器度量,则每日的高度值按日期排列在一起,就可以组成一个数列,同样,对“磨刀之石”用精密仪器测量,则每日的质量按日期排起来,也可得到一个数列.
你能举出几组有规律的数列吗?试想什么是数列?
知识点1 数列的概念及分类
1.数列及其相关的概念
(1)数列:按照一定顺序排成的一列数叫作数列.
(2)项:数列中的每一个数叫作这个数列的项,排在第一位的数叫作数列的首项或叫作数列的第1项,排在第二位的数叫作数列的第2项,…,排在第n位的数叫作数列的第n项.
2.数列的一般形式
数列的一般形式可以写成a1,a2,…,an,…,简记为{an}.
3.数列的分类
只有有限多项的数列称为有穷数列,有无穷多项的数列称为无穷数列.
1.(1)数列的项和它的项数是否相同?
(2)数列1,2,3,4,5,数列5,3,2,4,1与{1,2,3,4,5}有什么区别?
[提示] (1)数列的项与它的项数是不同的概念.数列的项是指这个数列中的某一个确定的数,是一个函数值,而项数是指该数列中的项的总数.
(2)数列1,2,3,4,5和数列5,3,2,4,1为两个不同的数列,因为二者的元素顺序不同,而集合{1,2,3,4,5}与这两个数列也不相同,一方面形式上不一致,另一方面,集合中的元素具有无序性.
知识点2 数列的通项公式、数列与函数的关系
1.数列的通项公式
如果数列{an}的第n项an可以用关于n的一个公式表示,那么这个公式就称为数列{an}的通项公式.
2.数列与函数的关系
定义域 正整数集N+(或它的有限子集{1,2,3,…,n})
解析式 数列的通项公式
值域 当自变量按照从小到大的顺序依次取值时所对应的一列函数值f (1),f (2),f (3),…
表示 方法 (1)通项公式(解析法);(2)列表法;(3)图象法
2.数列的通项公式an=f (n)与函数解析式y=f (x)有什么异同?
[提示] 如图,数列可以看成以正整数集N+(或它的有限子集{1,2,…,n})为定义域的函数,an=f (n)当自变量按照从小到大的顺序依次取值时所对应的一列函数值.不同之处是定义域,数列中的n必须是从1开始且连续的正整数,函数的定义域可以是任意非空数集.
根据数列的前4项,写出数列的一个通项公式.
(1)2,4,6,8,…;
(2)2,4,8,16,….
[解] (1)an=2n(n∈N+).
(2)an=2n(n∈N+).
类型1 数列有关概念
【例1】 下列说法哪些是正确的?哪些是错误的?并说明理由.
(1){0,1,2,3,4}是有穷数列;
(2)所有自然数能构成数列;
(3)-3,-1,1,x,5,7,y,11是一个项数为8的数列;
(4)数列1,3,5,7,…,2n+1,…的通项公式是an=2n+1.
[解] (1)错误.{0,1,2,3,4}是集合,不是数列.
(2)正确.如将所有自然数按从小到大的顺序排列.
(3)错误.当x,y代表数时为项数为8的数列;当x,y中有一个不代表数时,便不是数列,这是因为数列必须是由一列数按一定的次序排列所组成.
(4)错误.数列1,3,5,7,…,2n+1,…的第n项为2n-1,故通项公式为an=2n-1.
 1.数列的项与项数是两个不同的概念,数列的项是指这个数列中的某一个确定的数,它是一个函数值,即f (n);而项数是指该数列中项的总数.
2.数列{an}表示数列a1,a2,a3,…,an,…,不是表示一个集合,只是借用了集合的表示形式,与集合表示有本质的区别.
[跟进训练]
1.已知下列数列:
(1)2 008,2 012,2 016,2 020,2 024;
(2)0,,…,,…;
(3)1,,…,,…;
(4)1,-,…,,…;
(5)1,0,-1,…,sin ,….
其中,有穷数列是________,无穷数列是________.
[答案] (1) (2)(3)(4)(5)
类型2 根据数列的前几项求通项公式
【例2】 已知数列的前几项,写出下面数列的一个通项公式.
(1)1,3,7,15,31,…;
(2)9,99,999,9 999,…;
(3)-,-,-,…;
(4)2,-,-,-,…;
(5)1,2,1,2,1,2,….
[解] (1)观察发现各项分别加上1后,数列变为2,4,8,16,32,…,新数列的通项为2n,故原数列的通项公式为an=2n-1.
(2)各项加上1后,数列变成10,100,1 000,10 000,…,新数列的通项为10n,故原数列的通项公式为an=10n-1.
(3)数列的符号负正相间,可用(-1)n调整,分数的分子依次为自然数,而分母则是分子加上1后的平方,故可表示为,所以该数列的通项公式为an=(-1)n.
(4)数列的符号规律是正负相间,使各项分子为4,数列变为,-,-,…,再把各分母分别加上1,数列又变为,-,-,…,所以an=.
(5)法一:可写成分段函数形式:
an=
法二:an=
=,
即an=.
 复杂数列的通项公式的归纳方法
(1)先统一项的结构,如都化成分数、根式等.
(2)分析这一结构中变化的部分与不变的部分,探索变化部分的规律与对应序号间的关系.
(3)对于符号交替出现的情况,可先观察其绝对值,再用(-1)k处理符号.
(4)对于周期出现的数列,考虑利用周期函数的知识解答.
[跟进训练]
2.写出下列数列的一个通项公式.
(1)1,,…;
(2)2,4,6,8,…;
(3)4,44,444,4 444,…;
(4)-,-,….
[解] (1)分数的分子均为1,分母为正奇数数列,所以通项公式为an=.
(2)整数部分为自然数的2倍,分数部分的分子均为1.分母是2的正整数次幂,即2n.所以通项公式为an=2n+.
(3)各项都乘以后变为9,99,999,9 999,…再均加上1变为10n.故该数列的通项可写为an=(10n-1).
(4)各项符号呈负正相间,可表示为(-1)n,分数的分子均为1,分母为n(n+1).故通项公式可写成an=.
类型3 通项公式的应用
【例3】 已知数列{an}的通项公式为an=3n2-28n.
(1)写出此数列的第4项和第6项;
(2)-49是否是该数列的一项?如果是,应是哪一项?68是否是该数列的一项呢?
(1)数列是一种特殊的函数,是否可考虑求函数值的方法求第n项呢?
(2)由于数列的定义域必须是N+或{1,2,…,n},为此可通过解方程解n,观察是否为正整数.
[解] (1)a4=3×42-28×4=-64,
a6=3×62-28×6=-60.
(2)令3n2-28n=-49,解得n=7或n=(舍去),
所以-49是该数列的第7项;
令3n2-28n=68,解得n=-2或n=,均不合题意,所以68不是该数列的项.
[母题探究]
1.(变结论)若本例中的条件不变.
(1)试写出该数列的第3项和第8项;
(2)20是不是该数列的一项?若是,是哪一项?
[解] (1)因为an=3n2-28n,
所以a3=3×32-28×3=-57,a8=3×82-28×8=-32.
(2)令3n2-28n=20,解得n=10或n=-(舍去),
所以20是该数列的第10项.
2.(变条件,变结论)设数列{bn}的通项公式为bn=2n2-27n+6,那么在数列{an}和{bn}中是否存在相同的项,若存在,求出这些项;若不存在,说明理由.
[解] 由题意,令an=bn,即3n2-28n=2n2-27n+6,可得n2-n-6=0,
解得n=3(n=-2不合题意,舍去),
所以在数列{an}和{bn}中存在相同的项,这一项为a3=-57.
 1.由通项公式写出数列的指定项,主要是对n进行取值,然后代入通项公式,相当于函数中,已知函数解析式和自变量的值求函数值.
2.判断一个数是否为该数列中的项,其方法是可由通
项公式等于这个数求方程的根,根据方程有无正整数根便可确定这个数是否为数列中的项.
3.在用函数的有关知识解决数列问题时,要注意它的定义域是N+(或它的有限子集{1,2,3,…,n})这一约束条件,否则,就会造成错误.
1.(多选题)下列说法中,正确的是(  )
A.数列1,3,5,7可表示为{1,3,5,7}
B.数列1,0,-1,-2与数列-2,-1,0,1是相同的数列
C.数列的第k项是1+
D.数列0,2,4,6,8,…,可表示为an=2(n-1)(n∈N+)
CD [A错,{1,3,5,7}是集合.B错,是两个不同的数列,顺序不同.CD正确.]
2.已知数列1,,…,,则3是它的(  )
A.第22项       B.第23项
C.第24项 D.第28项
B [令=3,解得n=23.所以3是它的第23项,故应选B.]
3.已知数列{an}的通项公式为an=,则该数列的前4项依次为(  )
A.1,0,1,0 B.0,1,0,1
C.,0,,0 D.2,0,2,0
A [当n分别等于1,2,3,4时,a1=1,a2=0,a3=1,a4=0.]
4.(教材P4例2(3)改编)猜想数列,-,-,-,…的通项公式为an=________.
(-1)n+1 [各项呈正负相间,可用(-1)n+1表示,分式的分子为自然数的平方,分母是以3开头的奇数列,可用2n+1表示,故an=(-1)n+1.]
5.已知数列{an}的通项公式an=4n-1,则它的第7项是________,a2 026-a2 025=__________,199是数列的第________项.
27 4 50 [a7=4×7-1=27,a2 026-a2 025=(4×2 026-1)-(4×2 025-1)=4(2 026-2 025)=4.令4n-1=199,解得n=50.]
回顾本节知识,自我完成以下问题:
(1)数列是怎样定义的?数列中的项具有什么特点?
[提示] 数列是按一定的顺序排列的一列数.数列中的项有三个特征即:有序性、确定性和可重复性.
(2)数列是如何分类的?
[提示] 按照项数是否有限可以分为:有穷数列和无穷数列.
(3)所有数列都能写出它的通项公式吗?当数列确定后,它的通项公式唯一吗?你能否各举出一个例子?
[提示] 并不是所有数列都能写出通项公式,如π的近似值数列:3,3.1,3.14,3.141,3.141 5,3.141 59,….当数列确定后,它的通项公式也不一定唯一.如数列1,-1,1,-1,1,-1,….可以用an=
也可以用an=(-1)n+1,an=sin ,an=cos (n-1)π表示等.
课时分层作业(一) 数列的概念及简单表示
一、选择题
1.不能作为数列2,0,2,0,…的通项公式的是(  )
A.an=1+(-1)n+1    B.an=1-(-1)n
C.an=1+(-1)n D.an=1-cos nπ
C [经过验证知A、B、D均可以作为数列的通项公式,只有C不符合.]
2.已知数列-1,,-,…,(-1)n·,…,则它的第5项为(  )
A.   B.-   C.   D.-
D [易知,数列的通项公式为an=(-1)n·,当n=5时,该项为(-1)5·=-.]
3.已知数列{an}的通项公式为an=n2-n-50,则-8是该数列的(  )
A.第5项 B.第6项
C.第7项 D.非任何一项
C [n2-n-50=-8,得n=7或n=-6(舍去).]
4.(教材P5练习T3(2)改编)数列0.3,0.33,0.333,0.333 3,…的一个通项公式an等于(  )
A.(10n-1) B.(10n-1)
C.(1-) D.(10n-1)
C [代入n=1检验,排除A、B、D,故选C.]
5.已知数列的通项公式为an=则a2a3等于(  )
A.20 B.28 C.0 D.12
A [a2=2×2-2=2,a3=3×3+1=10,∴a2a3=2×10=20.]
二、填空题
6.数列{an}中,若an=,则a4=________.
 [a4==.]
7.已知数列{an},an=an+m(a<0,n∈N+),满足a1=2,a2=4,则a3=________.
2 [∴a2-a=2,
∴a=2或a=-1,又a<0,∴a=-1.
又a+m=2,∴m=3,∴an=(-1)n+3,
∴a3=(-1)3+3=2.]
8.已知数列{an}的通项公式an=19-2n,则使an>0成立的最大正整数n的值为________.
9 [由an=19-2n>0,得n<.
∵n∈N+,∴n9.]
三、解答题
9.(源自人教B版教材)写出以下各数列{an}的一个通项公式.
(1)2,4,6,8,10,…;
(2)1,3,5,7,9,…;
(3)0,2,0,2,0,…;
(4)-,-,-,….
[解] (1)观察数列的前5项可知,每一项都是序号的2倍,因此数列的一个通项公式为an=2n.
(2)因为这个数列每一项都比(1)中数列的对应项小1,所以数列的一个通项公式为an=2n-1.
(3)因为数列的第1,3,5,…项都是0,而第2,4,…项都是2,所以它的一个通项公式为
an=
(4)忽略正负号时,数列每一项的分子构成的数列是
2,4,6,8,10,…,
其中每一个数都是序号的2倍;数列每一项的分母都是分子的平方减去1.又因为负号、正号是交替出现的,所以它的一个通项公式为
an=(-1)n.
10.(多选题)已知数列的通项公式为an=n2-8n+15,则3可以是(  )
A.数列{an}中的第1项 B.数列{an}中的第2项
C.数列{an}中的第4项 D.数列{an}中的第6项
BD [由an=n2-8n+15=3得n2-8n+12=0,
解得n=2或6.故应选BD.]
11.已知数列1,,…,则是该数列的(  )
A.第127项 B.第128项
C.第129项 D.第130项
B [将该数列的第一项1写成,再将该数列分组,第一组1项:;第二组2项:;第三组3项:;第四组4项:;…容易发现:每组中各个分数的分子与分母之和均为该组序号加1,且从第二组起每组的分子从1开始依次增加1,因此应位于第十六组的第8项.由1+2+…+15+8=128,得是该数列的第128项.]
12.函数f (x)=x2-2x+n(n∈N+)的最小值记为an,设bn=f (an),则数列{an},{bn}的通项公式分别是an=________,bn=________.
n-1 n2-3n+3 [f (x)=x2-2x+n=(x-1)2+n-1.当x=1时,[f (x)]min=n-1,∴an=n-1,bn=f (an)=(n-1)2-2(n-1)+n=n2-3n+3,即bn=n2-3n+3.]
13.如图1是第七届国际数学教育大会(简称ICME-7)的会徽图案,会徽的主体图案是由如图2的一连串直角三角形演化而成的,其中OA1=A1A2=A2A3=…=A7A8=1,那么OA4=________,如果把图2中的直角三角形继续作下去,记OA1,OA2,…,OAn,…的长度构成数列{an},则此数列的通项公式为an=________.
图1         图2
2  [因为OA1=A1A2=1=A2A3=A3A4=…,△OAiAi+1(i=1,2,3,…)为直角三角形,
所以OA2=,OA3=,OA4==2,依此类推可归纳为OAn=an=.]
14.已知数列{an}的通项公式为an=(n∈N+).
(1)0和1是不是数列{an}中的项?如果是,那么是第几项?
(2)数列{an}中是否存在连续且相等的两项?若存在,分别是第几项?
[解] (1)令an=0,得n2-21n=0,∴n=21或n=0(舍去),∴0是数列{an}中的第21项.
令an=1,得=1,
而该方程无正整数解,∴1不是数列{an}中的项.
(2)假设存在连续且相等的两项是an,an+1,
则有an=an+1,即=.
解得n=10,所以存在连续且相等的两项,它们分别是第10项和第11项.
1 / 11.1 数列的概念
第1课时 数列的概念及简单表示
学习任务 核心素养
1.理解数列的概念.(重点) 2.掌握数列的通项公式及应用.(重点) 3.理解数列是一种特殊的函数,理解数列与函数的关系.(易混点、难点) 4.能根据数列的前几项写出数列的一个通项公式.(难点、易错点) 1.通过数列概念及数列通项的学习,体现了数学抽象及逻辑推理素养. 2.借助数列通项公式的应用,培养逻辑推理及数学运算素养.
在生活与学习中,为了方便,我们常常用一组有规律的数记录某一活动或数量关系.如三角形数、正方形数.古语云:“勤学如春起之苗,不见其增,日有所长;辍学如磨刀之石,不见其损,日有所亏.”如果对“春起之苗”每日用精密仪器度量,则每日的高度值按日期排列在一起,就可以组成一个数列,同样,对“磨刀之石”用精密仪器测量,则每日的质量按日期排起来,也可得到一个数列.
你能举出几组有规律的数列吗?试想什么是数列?
知识点1 数列的概念及分类
1.数列及其相关的概念
(1)数列:按照一定顺序排成的一列数叫作____.
(2)项:数列中的每一个数叫作这个数列的__,排在第一位的数叫作数列的____或叫作数列的第1项,排在第二位的数叫作数列的第2项,…,排在第n位的数叫作数列的第_项.
2.数列的一般形式
数列的一般形式可以写成a1,a2,…,an,…,简记为________.
3.数列的分类
只有有限多项的数列称为____数列,有无穷多项的数列称为____数列.
1.(1)数列的项和它的项数是否相同?
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
(2)数列1,2,3,4,5,数列5,3,2,4,1与{1,2,3,4,5}有什么区别?
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
知识点2 数列的通项公式、数列与函数的关系
1.数列的通项公式
如果数列{an}的第n项an可以用关于n的一个公式表示,那么这个公式就称为数列{an}的____公式.
2.数列与函数的关系
定义域 ____________(或它的有限子集{1,2,3,…,n})
解析式 数列的通项公式
值域 当自变量按照从小到大的顺序依次取值时所对应的一列函数值f (1),f (2),f (3),…
表示 方法 (1)通项公式(解析法);(2)______;(3)______
2.数列的通项公式an=f (n)与函数解析式y=f (x)有什么异同?
                                   
                                   
                                   
                                   
根据数列的前4项,写出数列的一个通项公式.
(1)2,4,6,8,…;
(2)2,4,8,16,….
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
类型1 数列有关概念
【例1】 下列说法哪些是正确的?哪些是错误的?并说明理由.
(1){0,1,2,3,4}是有穷数列;
(2)所有自然数能构成数列;
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
(3)-3,-1,1,x,5,7,y,11是一个项数为8的数列;
(4)数列1,3,5,7,…,2n+1,…的通项公式是an=2n+1.
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
 1.数列的项与项数是两个不同的概念,数列的项是指这个数列中的某一个确定的数,它是一个函数值,即f (n);而项数是指该数列中项的总数.
2.数列{an}表示数列a1,a2,a3,…,an,…,不是表示一个集合,只是借用了集合的表示形式,与集合表示有本质的区别.
[跟进训练]
1.已知下列数列:
(1)2 008,2 012,2 016,2 020,2 024;
(2)0,,…,,…;
(3)1,,…,,…;
(4)1,-,…,,…;
(5)1,0,-1,…,sin ,….
其中,有穷数列是________,无穷数列是________.
类型2 根据数列的前几项求通项公式
【例2】 已知数列的前几项,写出下面数列的一个通项公式.
(1)1,3,7,15,31,…;
(2)9,99,999,9 999,…;
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
(3)-,-,-,…;
(4)2,-,-,-,…;
(5)1,2,1,2,1,2,….
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
 复杂数列的通项公式的归纳方法
(1)先统一项的结构,如都化成分数、根式等.
(2)分析这一结构中变化的部分与不变的部分,探索变化部分的规律与对应序号间的关系.
(3)对于符号交替出现的情况,可先观察其绝对值,再用(-1)k处理符号.
(4)对于周期出现的数列,考虑利用周期函数的知识解答.
[跟进训练]
2.写出下列数列的一个通项公式.
(1)1,,…;
(2)2,4,6,8,…;
(3)4,44,444,4 444,…;
(4)-,-,….
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
类型3 通项公式的应用
【例3】 已知数列{an}的通项公式为an=3n2-28n.
(1)写出此数列的第4项和第6项;
(2)-49是否是该数列的一项?如果是,应是哪一项?68是否是该数列的一项呢?
(1)数列是一种特殊的函数,是否可考虑求函数值的方法求第n项呢?
(2)由于数列的定义域必须是N+或{1,2,…,n},为此可通过解方程解n,观察是否为正整数.
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
[母题探究]
1.(变结论)若本例中的条件不变.
(1)试写出该数列的第3项和第8项;
(2)20是不是该数列的一项?若是,是哪一项?
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
2.(变条件,变结论)设数列{bn}的通项公式为bn=2n2-27n+6,那么在数列{an}和{bn}中是否存在相同的项,若存在,求出这些项;若不存在,说明理由.
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
 1.由通项公式写出数列的指定项,主要是对n进行取值,然后代入通项公式,相当于函数中,已知函数解析式和自变量的值求函数值.
2.判断一个数是否为该数列中的项,其方法是可由通
项公式等于这个数求方程的根,根据方程有无正整数根便可确定这个数是否为数列中的项.
3.在用函数的有关知识解决数列问题时,要注意它的定义域是N+(或它的有限子集{1,2,3,…,n})这一约束条件,否则,就会造成错误.
1.(多选题)下列说法中,正确的是(  )
A.数列1,3,5,7可表示为{1,3,5,7}
B.数列1,0,-1,-2与数列-2,-1,0,1是相同的数列
C.数列的第k项是1+
D.数列0,2,4,6,8,…,可表示为an=2(n-1)(n∈N+)
2.已知数列1,,…,,则3是它的(  )
A.第22项       B.第23项
C.第24项 D.第28项
3.已知数列{an}的通项公式为an=,则该数列的前4项依次为(  )
A.1,0,1,0 B.0,1,0,1
C.,0,,0 D.2,0,2,0
4.(教材P4例2(3)改编)猜想数列,-,-,-,…的通项公式为an=________.
5.已知数列{an}的通项公式an=4n-1,则它的第7项是________,a2 026-a2 025=__________,199是数列的第________项.
回顾本节知识,自我完成以下问题:
(1)数列是怎样定义的?数列中的项具有什么特点?
(2)数列是如何分类的?
(3)所有数列都能写出它的通项公式吗?当数列确定后,它的通项公式唯一吗?你能否各举出一个例子?
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