林生


數(shù)列作為高考數(shù)學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容,是中學(xué)數(shù)學(xué)與高等數(shù)學(xué)有機(jī)聯(lián)系的橋梁,在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中占有重要地位,因此數(shù)列作為高考的一個(gè)“重頭戲”,特別是文科,每年的分值都比較高.縱觀每年的高考數(shù)列大題,它在高考試卷中都特別重視基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的考查,特別是近幾年數(shù)列大題也重視學(xué)科核心素養(yǎng)和數(shù)學(xué)思想方法考查,側(cè)重考查“基本量的換算”等題型,因此我們?cè)趥淇紩r(shí)就要把握基本運(yùn)算關(guān)系,查找出學(xué)生存在的問(wèn)題和薄弱點(diǎn),那么很多問(wèn)題便迎難而解.下面結(jié)合近年全國(guó)卷數(shù)列的題型來(lái)分析,通過(guò)對(duì)該類(lèi)型的研究與分析來(lái)尋找它的“前世今生”,找到其“源”與“流”,進(jìn)一步落實(shí)基礎(chǔ),掌握數(shù)列考點(diǎn)復(fù)習(xí)的“點(diǎn)點(diǎn)通”,博觀而約取,從而對(duì)數(shù)列題型進(jìn)行歸納總結(jié)和預(yù)測(cè),讓考生在考場(chǎng)中開(kāi)啟思維、縱橫聯(lián)系、觸類(lèi)旁通,居高臨下地覓出2021年高考數(shù)列題型的趨勢(shì),探窺出數(shù)列題型優(yōu)效備考的策略.
一、厚積薄發(fā)找“源流” 博觀約取覓“考道”
通過(guò)對(duì)2016年—2020年全國(guó)卷數(shù)列題型的統(tǒng)計(jì)和分析,可得到表1:
通過(guò)表1可看出:數(shù)列在高考中的考查,客觀題突出“小而巧”,題目以容易題、中檔題為主;解答題注重對(duì)數(shù)列基礎(chǔ)知識(shí)與基本方法的考查,主要是圍繞著“數(shù)列的通項(xiàng)公式與數(shù)列的求和”而展開(kāi),在考查的過(guò)程中,突出等差數(shù)列、等比數(shù)列基本量的換算,有時(shí)候還會(huì)與綜合函數(shù)、不等式等有關(guān)知識(shí)結(jié)合,但有關(guān)數(shù)列的綜合性問(wèn)題在高考中往往以壓軸題或解答題的形式出現(xiàn),這類(lèi)問(wèn)題不僅考查了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,還給學(xué)生提供了創(chuàng)新思維的空間.因此我們?cè)趥淇嫉倪^(guò)程中,要時(shí)刻注意數(shù)列作為一種特殊的函數(shù),是反映自然規(guī)律的基本數(shù)學(xué)模型,要弄清等差數(shù)列的通項(xiàng)公式與一次函數(shù)、等差數(shù)列的前n項(xiàng)和公式與二次函數(shù)、等比數(shù)列的通項(xiàng)公式與指數(shù)型函數(shù)的關(guān)系. 解題時(shí)要充分運(yùn)用函數(shù)思想,借助函數(shù)圖象、性質(zhì)簡(jiǎn)化等,同時(shí)還要注意方程思想、分類(lèi)討論思想、函數(shù)思想、遞推思想等在數(shù)列中的靈活運(yùn)用,我們?cè)趥淇贾凶プ∵@些“關(guān)鍵點(diǎn)”,就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)列題型復(fù)習(xí)進(jìn)行優(yōu)效備考,真正地達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效.
二、千淘萬(wàn)漉雖辛苦吹盡狂沙出“考道”
(1)等差數(shù)列和等比數(shù)列相糅合,突出基本運(yùn)算和技能
在近年的高考題中,往往是等差數(shù)列和等比數(shù)列糅合,比如等差數(shù)列、等比數(shù)列的概念、基本運(yùn)算與證明等,主要涉及基本量計(jì)算,突出考查數(shù)列的基本知識(shí)技巧以及技能,重在利用等差等比數(shù)列的公式和性質(zhì)等來(lái)解決問(wèn)題.
例1. 已知{an}是等差數(shù)列,且公差d不為零,其前n項(xiàng)和是Sn,若a3,a4,a8成等比數(shù)列,則( )
A. a1d>0,dS4>0 B. a1d<0,dS4<0
C. a1d>0,dS4<0 D. a1d<0,dS4>0
【分析】本題涉及的知識(shí)點(diǎn)雖相對(duì)多一點(diǎn),但卻是考查等差數(shù)列的通項(xiàng)和求和以及等比中項(xiàng)的基本知識(shí),主要考查考生能否靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題簡(jiǎn)單問(wèn)題. 本題只要從“a3,a4,a8成等比數(shù)列”入手即可,即■=a3a8?圯(a1+3d)2=(a1+2d)(a1+7d),整理后可得:3a1d=-5d2,所以d=-■a1,則a1d=-■■<0,且dS4=d(4a1+6d)=-■<0. 所以可得答案.
解析:由a3,a4,a8成等比數(shù)列可得,即■=a3a8,所以(a1+3d)2=(a1+2d)(a1+7d),化簡(jiǎn)可得3a1d=-5d2,因?yàn)楣頳不為零,所以d=-■a1,因此a1d=-■■<0,dS4=d(4a1+6d)=-■<0,故選B.
【點(diǎn)評(píng)】本題從等差等比的基本知識(shí)出發(fā),將等差等比的基本知識(shí)結(jié)合在一起,側(cè)重基本量的運(yùn)算.其實(shí)在等差數(shù)列(或等比數(shù)列)中,如果涉及公差、公比等有關(guān)項(xiàng)的一個(gè)條件,則可以考慮將涉及的項(xiàng)均用a1,d(或a1,q)進(jìn)行表示,從而得到a1,d(或a1,q)的關(guān)系,從而找到其中的等量關(guān)系. 再如在求解數(shù)列基本量問(wèn)題時(shí),一般設(shè)a1,d(q)),也可以設(shè)ak,d(q);如果等差數(shù)列已知和未知都只與Sn有關(guān),設(shè)Sn=An2+Bn更好算,同樣,如果等比數(shù)列已知和未知都只與Sn有關(guān),可以設(shè)Sn=a(1-qn);解題時(shí)要根據(jù)已知條件設(shè)有利于計(jì)算的未知數(shù),再結(jié)合實(shí)際等量關(guān)系便可迎難而解.
例2. 已知等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和是Sn,且滿(mǎn)足a2,2a5,
3a8成等差數(shù)列,則■等于( )
A. ■或■????? B. ■或3?????? C. ■????? D. ■或■
【分析】本題實(shí)際上是例1的改編,側(cè)重等差等比基本知識(shí)和運(yùn)算量的運(yùn)算,目的是強(qiáng)化該種題型,命題設(shè)置和手法如同一撤,只要抓住“a2,2a5,3a8成等差數(shù)列”這一條件,即4a5=a2+3a8,即4a1q4=a1q+3a1q7,可得3q6-4q3+1=0,解得q3=1或q3=■,所以■=■或■=■.
解析:因?yàn)閍2,2a5,3a8成等差數(shù)列,即4a5=a2+3a8,因此有4a1q4=a1q+3a1q7,化簡(jiǎn)得3q6-4q3+1=0,解得q3=1或q3=■,所以當(dāng)q3=1時(shí),■=■=■,當(dāng)q3=■時(shí),■=■=■=■=■,因此答案選A.
【點(diǎn)評(píng)】本題從等差等比的基本知識(shí)出發(fā),將等差等比的基本知識(shí)結(jié)合在一起,側(cè)重基本量的運(yùn)算.其實(shí)在等差數(shù)列(或等比數(shù)列)中,靈活運(yùn)用等差(等比)基本公式,特別是在運(yùn)用等比數(shù)列公式求和時(shí),要注意q=1或q≠1兩種情況,以免出現(xiàn)漏解的情況.
例3. 已知等比數(shù)列{an}滿(mǎn)足a1+a3=10,a2+a4=5,求a1·a2·a3·…·an的最大值.
【分析】本題將最大值和等比數(shù)列的通性通法結(jié)合在一起,突出考查運(yùn)算的最基本技巧——解方程,而在運(yùn)算的過(guò)程中等比數(shù)列要懂得要用兩個(gè)式子相除,由a1+a3=10,a2+a4=5,即a1(1+q2)=10,a1q(1+q2)=5,從而解得a1=8,q=■,所以a1·a2·a3·…·an=■q1+2+3+…+(n-1)=8n(■)■=2■,因此當(dāng)n=3或n=4時(shí),可得a1·a2·a3·…·an的最大值為64.
解析:設(shè)等比數(shù)列的公比為q,由a1+a3=10,a2+a4=5,即a1(1+q2)=10,a1q(1+q2)=5,從而解得a1=8,q=■,所以a1·a2·a3·…·an=■q1+2+3+…+(n-1)=8n(■)■=2■,而-■n2+■n=-■(n2-7n)=-■(n-■)2+■,所以當(dāng)n=3或n=4時(shí),a1·a2·a3·…·an的最大值為26=64.
【點(diǎn)評(píng)】本題突出考查等比數(shù)列的基本知識(shí),解方程的思想,同時(shí)和二次函數(shù)的最值結(jié)合在一起,題目有一定的靈活性,但只要掌握基礎(chǔ)知識(shí)即可解決.
【小結(jié)】近年的全國(guó)卷高考題的數(shù)列題型突出對(duì)等差等比數(shù)列的基本運(yùn)算和方程的思想的考查,考查的知識(shí)點(diǎn)雖也各不相同,但從考查的“基本運(yùn)算技巧”來(lái)看,這種思路一直沒(méi)有改變,且呈現(xiàn)出加強(qiáng)的趨勢(shì).無(wú)論是哪種方式呈現(xiàn),題目所給出的數(shù)據(jù)都是含有信息的,要學(xué)會(huì)根據(jù)等差(等比)的概念以及公式選擇不同的計(jì)算方式,要學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用方程的思想以及對(duì)公式進(jìn)行變形的應(yīng)用,這些都是體現(xiàn)最基本的運(yùn)算能力的處理,所以考生要對(duì)等差(等比)數(shù)列中基本知識(shí)、基本公式熟練掌握,學(xué)會(huì)用所學(xué)公式知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題,這充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的運(yùn)算能力的核心素養(yǎng).
(2)以等差等比數(shù)列的性質(zhì)為抓手,突出對(duì)基本性質(zhì)的靈活運(yùn)用
近年的高考題除了考查等差等比的基本知識(shí)外,還特別注重考查等差等比的性質(zhì),要求對(duì):性質(zhì)1:在等差(等比)數(shù)列中,若m+n=p+q,則am+an=ap+aq(am·an=ap·aq);性質(zhì)2:在等差(等比)數(shù)列中,其數(shù)列的前n和為Sn,則Sn,S2n-Sn,S3n-S2n仍成等差(等比)數(shù)列,要求要學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用這兩個(gè)性質(zhì),從而解決實(shí)際問(wèn)題.
例4. 在等比數(shù)列{an}中,a2,a16是方程x2+6x+2=0的根,則■的值為( )
A. -■ B. -■???? C. ■??? D. -■或■
【分析】本題只是將等比數(shù)列的性質(zhì)(若m+n=p+q,則am·an=ap·aq)和一元二次方程的根與系數(shù)結(jié)合在一起,即a2a16=■=2,所以■=■=a9,因此所求的值為-■或■.
解析:因?yàn)閍2,a16是方程x2+6x+2=0的根,所以a2·a16=2,因此由等比數(shù)列的性質(zhì)即可得a2a16=■=2,所以■=■=a9,而a9=-■或■,故選D.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要是靈活考查了等比數(shù)列的性質(zhì),其實(shí)只要靈活運(yùn)用性質(zhì),就可以簡(jiǎn)化運(yùn)算.
例5. 已知數(shù)列{an}是公差不為0的等差數(shù)列,bn=■,則數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和、前2n項(xiàng)和、前3n項(xiàng)和分別為A,B,C,則()
A. A+B=CB. B2=AC
C. (A+B)-C=B2 D. (B-A)2=A(C-B)
【分析】本題只是將等比數(shù)列的定義以及等差數(shù)列性質(zhì)結(jié)合一起:即性質(zhì):等差數(shù)列的前n和為Sn,則Sn,S2n-Sn,S3n-S2n仍成等差數(shù)列. 由已知數(shù)列{an}是公差不為0的等差數(shù)列,所以數(shù)列{bn}是公比不等于1的等比數(shù)列,由性質(zhì)可知:A,B-A,C-B成等比數(shù)列,因此(B-A)2=A(C-B).
解析:因?yàn)橐阎獢?shù)列{an}是公差不為0的等差數(shù)列,設(shè)公差為d所以■=■=2■=2d=常數(shù),數(shù)列{bn}是以2d為公比的等比數(shù)列,因此A,B-A,C-B成等比數(shù)列,即(B-A)2=A(C-B),所以選D.
【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于等差(等比)數(shù)列的性質(zhì)有很多,但是高考常考的卻是這兩個(gè),本題和等比數(shù)列的概念結(jié)合在一起,雖然涉及的字母多一點(diǎn),但只要熟練掌握性質(zhì),懂得靈活運(yùn)用,那么很多問(wèn)題便迎難而解.
例6. 已知等比數(shù)列{an}中的各項(xiàng)均為正數(shù),且a10a11+a9a12=2e5,則lna1+lna2+…+lna20=___________.
【分析】本題只是將等比數(shù)列的性質(zhì)(若m+n=p+q,則am·an=ap·aq)和對(duì)數(shù)的有關(guān)公式結(jié)合在一起,這也是常考的一種題型. 因此由等比數(shù)列性質(zhì)可得:a10a11=a9a12,從而a10a11=a9a12=e5,這里得:
lna1+lna2+…+lna20=ln(a1a2…a20)=ln(e5)10=lne50=50,也可以由{an}為等比數(shù)列,可得{lnan}為等差數(shù)列,由等差數(shù)列求和公式:lna1+lna2+…+lna20=■=10lna10a11=10lne5=50.
解析:由于數(shù)列{an}為等比數(shù)列,且a10a11+a9a12=2e5,所以a10a11=a9a12=e5,因此得lna1+lna2+…+lna20=ln(a1a2…a20)=ln(e5)10=lne50=50.
【點(diǎn)評(píng)】本題將等比數(shù)列的性質(zhì)和對(duì)數(shù)知識(shí)結(jié)合在一起,這也是高考常考的題型,只要掌握有關(guān)公式和性質(zhì),懂得靈活運(yùn)用便可.
【小結(jié)】數(shù)列的性質(zhì)雖比較多,但不用刻意去記這么多性質(zhì),只要懂得利用最基本的公式和性質(zhì)出發(fā),從最基本的技能技巧入手,側(cè)重于例4、例5、例6這三個(gè)例題運(yùn)用到的兩個(gè)性質(zhì)便可.
(3)從數(shù)列求通項(xiàng)、求和入手,側(cè)重求通項(xiàng)、求和等基本方法
從近年的高考題來(lái)看,數(shù)列的大題既注重基本量的基本運(yùn)算,但更注重從概念和方法的靈活運(yùn)用考查,尤其是將求通項(xiàng)與求和兩者相結(jié)合.因此要掌握求通項(xiàng)公式的幾種常用方法:①知Sn與an的關(guān)系,用an=S1 (n=1)Sn-Sn-1(n≥2);②累加法:an+1-an=f(n)(變量);③累乘法:■=f(n)(變量);④構(gòu)造新數(shù)列:形如an+1=pan+q(p,q為常數(shù))的形式構(gòu)造新的等比數(shù)列;再形如an+1=■(p,q為常數(shù))的形式也是構(gòu)造新數(shù)列(先是取倒數(shù),即■=■=■+p,再利用形如an+1=pan+q(p,q為常數(shù))構(gòu)造新的等比數(shù)列,因此要熟練掌握以上這些類(lèi)型,而對(duì)于數(shù)列求和則要求先注意觀察數(shù)列的通項(xiàng)公式,根據(jù)通項(xiàng)公式確定求和的方法,而解決非等差數(shù)列、等比數(shù)列的求和,主要是有兩種思路:①轉(zhuǎn)化的思想,即將一般數(shù)列設(shè)法轉(zhuǎn)化為等差或等比數(shù)列,這一思想往往用于通過(guò)通項(xiàng)分解或錯(cuò)位相減來(lái)完成;②不能轉(zhuǎn)化為等差或等比數(shù)列的數(shù)列,往往通過(guò)裂項(xiàng)相消、錯(cuò)位相減法等來(lái)求和,而數(shù)列求和的方法主要有如下:①公式法:等差數(shù)列或等比數(shù)列結(jié)合在一起,就考慮用公式直接解決;②裂項(xiàng)相消法:一般是通項(xiàng)可以通過(guò)裂項(xiàng)后可以達(dá)到相消的類(lèi)型,常用的一些裂項(xiàng)方法有:■=■(■-■),特別地當(dāng)k=1時(shí),■=■-■;■=■(■-■);■=■=1+■=1+■=1+■(■-■),■=■-■等;其實(shí)裂項(xiàng)的基本思想是利用an=f(n)-f(n+1),■=■-■等,因此在裂項(xiàng)求和的時(shí)候注意要正確裂項(xiàng),同時(shí)還要注意裂項(xiàng)相消后剩余的項(xiàng)是哪些,最終達(dá)到裂項(xiàng)相消的目的. ③錯(cuò)位相減法:即{an·bn}的類(lèi)型,其中{an}為等差數(shù)列,{bn}為等比數(shù)列. 其本質(zhì)是錯(cuò)位相減,方法比較機(jī)械,沒(méi)有太多的技巧而言,關(guān)鍵是錯(cuò)位相減后要注意各項(xiàng)的符號(hào)以及利用等比數(shù)列求和時(shí)要注意項(xiàng)數(shù).
例7. 已知各項(xiàng)均不為零的等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且滿(mǎn)足2Sn=■+?姿n,?姿∈R.
(1)求?姿的值;
(2)求數(shù)列■的前n項(xiàng)和為T(mén)n .
【分析】本題側(cè)重考查等差數(shù)列通項(xiàng)和求和的基本知識(shí),但引入?yún)?shù)?姿,這就把一道常規(guī)的題型變得“不常規(guī)”了,但這里只要從Sn與an的關(guān)系出發(fā),再利用等差數(shù)列的定義進(jìn)行解答便可;也可以直接進(jìn)行等差數(shù)列基本量的計(jì)算,但由于等差數(shù)列基本量a1和d中有參數(shù)?姿,因此需要構(gòu)造三個(gè)方程,所以常規(guī)的基本量計(jì)算因?yàn)槎嗔藚?shù)而變得“不常規(guī)”,也可以從表達(dá)式的角度來(lái)進(jìn)行解答,這體現(xiàn)了函數(shù)的思想,但綜合幾種解法來(lái)看,這些看似“不常規(guī)”但其實(shí)是“很常規(guī)”的解法.
(1)解析1:(1)設(shè)等差數(shù)列{an}的通項(xiàng)為an=kn+b(k≠0),則Sn=■=■,由2Sn=■+?姿n可得n(kn+k+2b)=(kn+b)2+?姿n即kn2+(k+2b)n=k2n2+(2kb+?姿)n+b2,則k=k2,k+2b=2kb+?姿,b2=0,解得k=1,b=0,?姿=1,所以?姿=1.
解析2:設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d(d≠0),則a2=a1+d,a3=a1+2d,所以S1=a1,S2=2a1+d,S3=3a1+3d,由2Sn=■+?姿n,可得2a1=■+?姿,2(2a1+d)=(a1+d)2+?姿,2(3a1+3d)=(a1+2d)2+?姿,解得a1=1,d=1,?姿=1,所以?姿=1.
解析3:由2Sn=■+?姿n,得當(dāng)n≥2時(shí),2Sn-1=an-12+?姿(n-1),兩式相減得2an=2Sn-2Sn-1=■-an-12+?姿,所以2an=■-an-12+?姿,所以an-12=■-2an+?姿設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d(d≠0),則an-12=(an-d)2=■-2and+d2,所以■-2and+d2=■-2an+?姿,因此可得2d=2,d2=?姿,所以d=1,?姿=1.
(2)解析:由(1)得知2Sn=■+n,當(dāng)n=1時(shí),2a1=■+1,得a1=1.
所以an=a1+(n-1)d=1+n-1=n,
所以■=■=■(■-■),
所以Tn=■[(1-■)+(■-■)+…+(■-■)]=■(1-■)=■.
【點(diǎn)評(píng)】本題正是把握住了常見(jiàn)等差數(shù)列與前n項(xiàng)和的二次函數(shù)關(guān)系,通過(guò)引入?yún)?shù)?姿,這使這一道題型變得“不常規(guī)”,但只要對(duì)二次模型2Sn=n2+n,或2Sn=■+an熟練掌握,把握住等差數(shù)列的概念和方程的思想,這樣很多題型都可以迎難而解.
(4)注重綜合考查,關(guān)注知識(shí)交匯
在近年的高考中,數(shù)列中也注重綜合知識(shí)的考查,關(guān)注知識(shí)交匯,特別是與不等式等知識(shí)結(jié)合,因此近年來(lái)的高考試題的設(shè)計(jì)都十分注重內(nèi)在聯(lián)系和知識(shí)的綜合性,從學(xué)科的整體高度和思維價(jià)值的高度考慮問(wèn)題,將知識(shí)交匯的特色突出地彰顯出來(lái).因此在備考中我們要注重綜合考查,關(guān)注數(shù)學(xué)學(xué)科相關(guān)知識(shí)的交匯點(diǎn),將相關(guān)知識(shí)結(jié)合在一起備考應(yīng)對(duì).
例8. 已知數(shù)列{an}滿(mǎn)足nan-(n+1)an-1=2n2+2n(n=2,3,4…),a1=6.
(1)求證■為等差數(shù)列,并求出{an}的通項(xiàng)公式;
(2)數(shù)列■的前n項(xiàng)和為Sn,求證:Sn<■.
【分析】本題將等差數(shù)列的知識(shí)與不等式知識(shí)結(jié)合在一起,將交匯的特色彰顯,(1)問(wèn)只需通過(guò)對(duì)給出的條件分析,構(gòu)造出新的等差數(shù)列,而(2)問(wèn)則是要利用所學(xué)知識(shí)和簡(jiǎn)單的放縮法結(jié)合在一起,利用放縮后再進(jìn)行裂項(xiàng)求和便可以得到求證.
解析:(1)由nan-(n+1)an-1=2n2+2n,可得■-■=2,則數(shù)列■是以首項(xiàng)為3公差為2的等差數(shù)列,因此可得■=3+2(n-1)=2n+1,則an=(n+1)(2n+1).
(2)由■<■=■(■-■),因此數(shù)列■的前n項(xiàng)和Sn=■+■+…+■≤■+■(■-■+■-■+…+■-■)=■+■(■-■)<■+■=■,因此可得Sn<■.
【點(diǎn)評(píng)】本題涉及到不等式的證明,大多數(shù)不等式的一端為一個(gè)數(shù)列的前n項(xiàng)和,另一端為常數(shù)的形式,證明的關(guān)鍵是放縮:①如果不等式一端的和式可以通過(guò)公式法、裂項(xiàng)法、錯(cuò)位相減法求得,則先是求和再放縮;②如果不等式一端的和式無(wú)法求和,則要通過(guò)數(shù)列通項(xiàng)公式的合適放縮使之能夠求和,這時(shí)先放縮再求和,最后放縮,比如這里就是先通過(guò)■<■放縮,然后再求和,求出來(lái)之后再放縮. 因此對(duì)于數(shù)列不等式常用放縮技巧有:■<■,■<■<■,■<■<■,■<■等,但在具體解題中,要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行放縮,緊扣著要證明的結(jié)論而進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆趴s,從而達(dá)到證明的目的.
變式:已知各項(xiàng)都為正數(shù)的數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且對(duì)任意的n∈N*,都有2pSn=■+pan(其中p>0,且p為常數(shù)),記數(shù)列■的前n項(xiàng)和為Hn
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式及Hn,
(2)當(dāng)p=2時(shí),將數(shù)列■的前4項(xiàng)抽去其中一項(xiàng)后,剩下三項(xiàng)按原來(lái)的順序恰為等比數(shù)列{bn}的前3項(xiàng),記{bn}的前m項(xiàng)和為T(mén)m,若存在m∈N*,使得對(duì)任意n∈N*,總有Tm 【分析】本題信息量比較大,涉及到的字母比較多,但本質(zhì)是考查Sn與an的通項(xiàng)關(guān)系和裂項(xiàng)求和的類(lèi)型,而在第(2)問(wèn)中實(shí)質(zhì)是在數(shù)列背景下的多元恒成立問(wèn)題,先求Tm,Hn的表達(dá)式,由已知可得:p=2時(shí),Hn=■,要解決Tn,首先要解出等比數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式,當(dāng)p=2時(shí),an=2n,進(jìn)而■=■,■=■,■=■,■=■,顯然抽去的應(yīng)為■,所以b1=■,b2=■,b3=■,得到q=■,Tm=1-(■)m,所以要處理的恒成立不等式為:1-(■)m<■+?姿,再利用最值逐步消元即可求得實(shí)數(shù)?姿的取值范圍. 解析:(1)2pSn=■+pan…①∴2pSn-1=■+pan-1(n≥2)…② ①-②可得:2pan=■-■+pan-pan-1,■- ■-pan-pan-1=0. ∴(an+an-1)(an-an-1-p)=0,∵an>0,∴an-an-1-p=0即an-an-1=p. ∴{an}為公差是以p為公差的等差數(shù)列,在2pSn=■+pan令n=1得:2pS1=■+pa1解得:a1=p,∴an=a1+(n+1)p=np,∴Sn=p(1+2+…+n)=■, ∴■=■·■=■·(■-■). ∴Hn=■+■+…+■=■[(1-■)+(■-■)+…+(■-■)]=■(1-■)=■·■. (2)當(dāng)p=2時(shí),an=2n,進(jìn)而■=■,■=■,■=■,■=■,所以■,■,■是以公比為■的等比數(shù)列,即數(shù)列{bn}的公比為■,且b1=■=■,所以bn=(■)n,因此Tm=■=1-(■)m,而由(1)得,當(dāng)p=2時(shí),Hn=■,所以恒成立的不等式為:1-(■)m<■+?姿,所以■+?姿>[1-(■)m]min,設(shè)f(m)=1-(■)m可得f(m)為遞增函數(shù),所以f(m)min=f(1)=■,所以■+?姿>■對(duì)任意的n∈N*均成立,即?姿>(■-■)max,設(shè)g(n)=■-■=-■+■,g(n)為減函數(shù),所以g(n)max =g(1)=0,因此可得?姿>0. 【點(diǎn)評(píng)】本題其實(shí)質(zhì)是考查數(shù)列基本知識(shí)和利用不等式處理恒成立問(wèn)題,在處理恒成立問(wèn)題時(shí),兩個(gè)階段對(duì)變量量詞的不同導(dǎo)致取最大還是最小值要明確區(qū)分,第一階段是存在m,也就是說(shuō)只要有m滿(mǎn)足不等式即可,所以只要最小值比右邊小,就意味著已經(jīng)存在這樣的m;第二階段是對(duì)任意的n,不等式均要成立,所以只要g(n)最大值滿(mǎn)足不等式,剩下的函數(shù)值也必然能滿(mǎn)足不等式. 三、活水源流隨處滿(mǎn)博觀約取作預(yù)測(cè) 在數(shù)列的題目中,往往考查等差(等比)數(shù)列的基本概念和基本公式,以及求和最基本的方法,就算是以“嶄新”面貌出現(xiàn),在其外表上面賦予一層神秘“面紗”,或“改頭換面”,但本質(zhì)都是考查最基本的內(nèi)容,萬(wàn)變不離其宗,只要大家在備考過(guò)程中以不變應(yīng)萬(wàn)變,熟練掌握數(shù)列的有關(guān)公式和性質(zhì),掌握基本的解題類(lèi)型和方法,同時(shí)加強(qiáng)思想方法的理解,要學(xué)會(huì)在解題中加以強(qiáng)化數(shù)列是一種特殊的函數(shù),理解在公式和性質(zhì)的推導(dǎo)過(guò)程中蘊(yùn)含的很多思想方法,如:①分類(lèi)討論思想,例如利用等比數(shù)列求和公式時(shí)要考慮q=1和q≠1兩種情況;②數(shù)形結(jié)合思想,數(shù)列是一種特殊的函數(shù),因此要學(xué)會(huì)借助函數(shù)的圖像來(lái)反映數(shù)列的性質(zhì),要注意數(shù)形結(jié)合的思想;③化歸與轉(zhuǎn)化思想,將數(shù)列問(wèn)題與函數(shù)、方程、不等式等知識(shí)聯(lián)系起來(lái),轉(zhuǎn)化成可以解決的問(wèn)題. 因此只要我們?cè)趥淇嫉倪^(guò)程中熟悉以上相關(guān)類(lèi)型,做到博觀而約取,學(xué)會(huì)多角度、多方位分析和提取相關(guān)的信息,最終會(huì)厚積而薄發(fā),從而實(shí)現(xiàn)解題的“點(diǎn)點(diǎn)通”,同時(shí)在備考中也要注重知識(shí)的交匯,注意答題的規(guī)范性,通過(guò)規(guī)范訓(xùn)練和強(qiáng)化,我們肯定才可以達(dá)到“八方聯(lián)系、渾然一體,漫江碧透、魚(yú)翔淺底”的解題境界.下面再給出兩道預(yù)測(cè)題,以供考生牛刀小試,優(yōu)效備考. 1. 已知{an}是等差數(shù)列,其前n項(xiàng)和為Sn, {bn}是等比數(shù)列,且a1=b1=2,a4+b4=27,S4-b4=10, (1)求數(shù)列{an}與{bn}的通項(xiàng)公式, (2)記Tn=anb1+an-1b2+…+a1bn,n∈N*,求Tn. (簡(jiǎn)要解答:(1)設(shè){an}的公差為d, {bn}的公比為q,則a4+b4=27?圯a1+3d+b1q3=27,S4-b4=10?圯4a1+6d-b1q3=10, 即2+3d+2q3=278+6d-2q3=10,解得:d=3q=2,∴an=3n-1,bn=2n;(2):Tn=(3n-1)·2+(3n-4)·22+…+2·2n……① 2Tn=(3n-1)·22+(3n-4)·23+…+2·2n+1……② ②-①∴ Tn=-(3n-1)·2+3(22+23+…+2n)+2·2n+1 =2n+2-(3n-1)·2+3·■=10·2n-2(3n-1)-12. 2. 已知數(shù)列{an}滿(mǎn)足an=2n-1,令bn=(-1)n-1■,求數(shù)列的{bn}的前n項(xiàng)和Tn. (簡(jiǎn)要解答:由題意可得:bn=(-1)n-1■,因此分類(lèi)討論,當(dāng)n為偶數(shù)時(shí),bn-1+bn=■-■=■=■=■-■,n為偶數(shù)時(shí),所以Tn=(b1+b2)+(b3+b4)+…+(bn-1+bn)=(1-■)+(■-■)+…+(■-■)=1-■=■. n為奇數(shù)時(shí),Tn=Tn-1+bn=■+■=■=■=■=■,所以可得:Tn=■,n=2k■,n=2k-1) 【本文系廣東省教育科學(xué)規(guī)劃課題——構(gòu)建高中數(shù)學(xué)“優(yōu)效教學(xué)”的行動(dòng)研究(課題號(hào):2016YQJK205)的研究成果】 責(zé)任編輯 徐國(guó)堅(jiān)