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第三讲 思想方法与规范解答(三)
思想方法
1.函数与方程思想
函数与方程思想在数列中的应用主要体现在:
(1)等差、等比数列基本元素的计算,尤其是“知三求二”,注意消元的方法及整体代换的运用;
(2)数列本身是定义域为正整数集或其有限子集的函数,在解决数列问题时,应有函数与方程思想求解的意识.
[例1] (2012年郑州模拟)已知等差数列{an}满足:a5=9,a2+a6=14.
(1)求{an}的通项公式;
(2)若bn=an+qan(q>0),求数列{bn}的前n项和Sn.
[解析] (1)设数列{an}的首项为a1,公差为d,
则由a5=9,a2+a6=14,
得
解得
所以{an}的通项an=2n-1.
(2)由an=2n-1得bn=2n-1+q2n-1.
当q>0且q≠1时,Sn=[1+3+5+…+(2n-1)]+(q1+q3+q5+…+q2n-1)=n2+;
当q=1时,bn=2n,则Sn=n(n+1).
所以数列{bn}的前n项和
Sn=
跟踪训练
已知两个等比数列{an},{bn}满足a1=a(a>0),b1-a1=1,b2-a2=2,b3-a3=3.
(1)若a=1,求数列{an}的通项公式;
(2)若数列{an}唯一,求a的值.
解析:(1)设数列{an}的公比为q,则b1=1+a=2,b2=2+aq=2+q,b3=3+aq2=3+q2,
由b1,b2,b3成等比数列得(2+q)2=2(3+q2),
即q2-4q+2=0,解得q1=2+,q2=2-
所以数列{an}的通项公式为an=(2+)n-1或an=(2-)n-1.
(2)设数列{an}的公比为q,则由(2+aq)2=(1+a)(3+aq2)得aq2-4aq+3a-1=0.(*)
由a>0得Δ=4a2+4a>0,故方程(*)有两个不同的实根.
由数列{an}唯一,知方程(*)必有一根为0,代入(*)得a=.
2.分类讨论思想
数列中的讨论问题常见类型
(1)求和分段讨论:知道数列{an}的前n项和Sn,求数列{|an|}的前n项和;
(2)对等比数列的公比讨论:求等比数列前n项和问题中对公比q=1和q≠1进行讨论;
(3)对项数的奇偶讨论:与数列有关的求通项或求前n项和问题中对项数n的奇偶进行讨论.
[例2] (2012年高考湖北卷)已知等差数列{an}前三项的和为-3,前三项的积为8.
(1)求等差数列{an}的通项公式;
(2)若a2,a3,a1成等比数列,求数列{|an|}的前n项和.
[解析] (1)设等差数列{an}的公差为d,则a2=a1+d,a3=a1+2d.
由题意得
解得或
所以由等差数列通项公式可得
an=2-3(n-1)=-3n+5,或an=-4+3(n-1)=3n-7.
故an=-3n+5,或an=3n-7.
(2)当an=-3n+5时,a2,a3,a1分别为-1,-4,2,不成等比数列;
当an=3n-7时,a2,a3,a1分别为-1,2,-4,成等比数列,满足条件.
故|an|=|3n-7|=
记数列{|an|}的前n项和为Sn.
当n=1时,S1=|a1|=4;当n=2时,S2=|a1|+|a2|=5;
当n≥3时,Sn=S2+|a3|+|a4|+…+|an|
=5+(3×3-7)+(3×4-7)+…+(3n-7)
=5+=n2-n+10.
当n=2时,满足此式.
综上,Sn=
跟踪训练
在等比数列{an}中,设前n项和为Sn,x=S+S,y=Sn(S2n+S3n),试比较x与y的大小.
解析:设等比数列的首项为a1,公比为q,
则当q=1时,Sn=na1,
∴x=(na1)2+(2na1)2=5n2a,
y=na1(2na1+3na1)=5n2a,∴x=y;
当q≠1时,Sn=,
∴x=[]2+[]2
=()2[(1-qn)2+(1-q2n)2]
=()2(q4n-q2n-2qn+2),
y=[+]
=()2(q4n-q2n-2qn+2),
∴x=y,综上可知x=y.
考情展望
高考对本专题的考查各种题型都有,在选择填空中主要考查等差、等比数列的基本问题,在解答题中主要考查,由递推关系求通项及数列求和问题,同时综合考查数列与不等式,函数的综合应用,难度中档偏上.
名师押题
【押题】 已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=,且Sn=Sn-1+an-1+(n∈N*,n≥2),数列{bn}满足:b1=-,且3bn-bn-1=n(n≥2,且n∈N*).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求证:数列{bn-an}为等比数列;
(3)求数列{bn}的前n项和的最小值.
【解析】 (1)由Sn=Sn-1+an-1+得Sn-Sn-1=an-1+,
即an-an-1=(n∈N*,n≥2),
则数列{an}是以为公差的等差数列,
∴an=a1+(n-1)×=n-(n∈N*).
(2)证明:∵3bn-bn-1=n(n≥2),∴bn=bn-1+n(n≥2),
∴bn-an=bn-1+n-n+
=bn-1-n+=(bn-1-n+)(n≥2),
bn-1-an-1=bn-1-(n-1)+=bn-1-n+(n≥2),
∴bn-an=(bn-1-an-1)(n≥2),
∵b1-a1=-30≠0,∴=(n≥2),
∴数列{bn-an}是以-30为首项,为公比的等比数列.
(3)由(2)得bn-an=-30×()n-1,
∴bn=an-30×()n-1=n--30×()n-1.
∴bn-bn-1=n--30×()n-1-(n-1)++30×()n-2=+30×()n-2×(1-)
=+20×()n-2>0(n≥2),∴数列{bn}是递增数列.
∵当n=1时,b1=-<0;当n=2时,b2=-10<0;
当n=3时,b3=-<0;当n=4时,b4=->0,
∴数列{bn}从第4项起各项均大于0,故数列{bn}的前3项之和最小,记数列{bn}的前n项和为Tn,则T3=-+(-10)+(-)=-.
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