知識巧交匯 數(shù)列妙應(yīng)用

?安徽省阜陽市紅旗中學(xué) 王茂快

1 引言

在“知識網(wǎng)絡(luò)交匯點處設(shè)計試題”是高考數(shù)學(xué)大綱的明確要求與高考數(shù)學(xué)命題的指導(dǎo)思想之一，作為高中數(shù)學(xué)的主干知識之一的數(shù)列，更是多知識交匯與綜合的重要場所，是創(chuàng)新應(yīng)用與創(chuàng)新意識的更深層次體現(xiàn)，在高考中的地位將越來越重要，是每年高考數(shù)學(xué)中的熱點與亮點之一.數(shù)列的交匯綜合問題，以數(shù)列的相關(guān)知識為背景或串聯(lián)點，把相關(guān)的數(shù)學(xué)知識加以合理創(chuàng)新與交匯，類型多樣，變化多端，倍受關(guān)注.

2 數(shù)列與新信息的交匯綜合

含“新信息”情境背景的數(shù)列交匯綜合問題，經(jīng)常以圖表遷移、新運(yùn)算、新概念、新情境等形式出現(xiàn).此類問題與新信息相關(guān)，變化形式多樣，要運(yùn)用的相關(guān)知識隱藏比較深，破解的關(guān)鍵是找到解題的方向，借助數(shù)列的相關(guān)知識來分析與處理.

例1如圖1，是某省從1月21日至2月24日的新冠肺炎每日新增確診病例變化曲線圖.

圖1

若該省從1月21日至2月24日的新冠肺炎每日新增確診病例數(shù)按日期順序排列構(gòu)成數(shù)列{an}，{an}的前n項和為Sn，則下列說法中正確的是( ).

A.數(shù)列{an}是遞增數(shù)列

B.數(shù)列{Sn}是遞增數(shù)列

C.數(shù)列{an}的最大項是a11

D.數(shù)列{Sn}的最大項是S11

解析：因為1月28日的新增確診病例數(shù)小于1月27日的新增確診病例數(shù)，即a7>a8，所以{an}不是遞增數(shù)列，所以選項A錯誤；

因為2月23日新增確診病例數(shù)為0，所以S33=S34，所以數(shù)列{Sn}不是遞增數(shù)列，所以選項B錯誤；

因為1月31日新增確診病例數(shù)最多，從1月21日算起，1月31日是第11天，所以數(shù)列{an}的最大項是a11，所以選項C正確；

數(shù)列{Sn}的最大項是S35，所以選項D錯誤.

故選擇答案：C.

點評：以新情境為問題背景，結(jié)合數(shù)列的變化曲線圖，利用圖表遷移，數(shù)形結(jié)合，根據(jù)具體的數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的數(shù)列，并結(jié)合通項、求和、數(shù)列性質(zhì)等來分析相應(yīng)的說法的正確性問題.

3 數(shù)列與函數(shù)的交匯綜合

數(shù)列與函數(shù)的交匯綜合問題主要包括：(1)借助函數(shù)條件來解決數(shù)列問題，一般利用函數(shù)的圖象與性質(zhì)來研究數(shù)列問題；(2)借助數(shù)列條件來解決函數(shù)問題，一般利用數(shù)列的取值范圍、公式、求和方法，結(jié)合式子進(jìn)行化簡變形來研究函數(shù)問題.

例2(多選題)定義在(-∞，0)∪(0，+∞)上的函數(shù)f(x)，如果對任意給定的等比數(shù)列{an}，{f(an)}仍是等比數(shù)列，那么稱函數(shù)f(x)為“保等比數(shù)列函數(shù)”.現(xiàn)有定義在(-∞，0)∪(0，+∞)上的如下函數(shù)，其中是“保等比數(shù)列函數(shù)”的為( ).

A.f(x)=x3B.f(x)=ex

故選擇答案：AC.

點評：以創(chuàng)新函數(shù)定義為問題背景，結(jié)合數(shù)列與函數(shù)的交匯綜合來設(shè)置問題，借助函數(shù)的解析式，通過等比數(shù)列的定義與性質(zhì)，對比創(chuàng)新定義逐一剖析，進(jìn)而判定是否滿足對應(yīng)的創(chuàng)新定義問題.

4 數(shù)列與不等式的交匯綜合

數(shù)列與不等式的交匯綜合問題主要包括：(1)研究數(shù)列中項或前n項和的最值，一般利用數(shù)列的單調(diào)性來解決；(2)研究數(shù)列與不等式的交匯融合，一般通過分解、轉(zhuǎn)化為數(shù)列與不等式單獨(dú)的問題，各自利用相關(guān)知識點來解決.

例3已知Sn是等差數(shù)列{an}的前n項和，設(shè)bn=anan+1an+2，若S7

A.6 B.7 C.8 D.9

解析：由S7

設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d.

由于a8+a9+a10>0，即3(a1+8d)>0，可得a9>0.又a9+a10<0，則知a10<0，所以d<0.

所以等差數(shù)列{an}是遞減數(shù)列，且a7>0，a8>0，a9>0，a10<0.

所以b1>0，b2>0，……，b7>0，b8<0，b9>0，b10<0，b11<0，……

由于b9+b8=a9a10(a11+a8)，a11+a8=a9+a10<0，a10<0，a9>0，所以b9+b8>0，即當(dāng)Tn取得最大值時，n=9.

故選擇答案：D.

5 數(shù)列與解析幾何的交匯綜合

數(shù)列與解析幾何的交匯綜合，經(jīng)常借助解析幾何曲線上點的坐標(biāo)關(guān)系等來探究數(shù)列的遞推關(guān)系式問題.破解的步驟是：①分析曲線上點的坐標(biāo)滿足的條件；②探究數(shù)列的遞推關(guān)系式，并進(jìn)行檢驗.

圖2

解析：當(dāng)r1=1時，圓C1：x2+(y-a1)2=1.

將圓C1的方程與y=x2聯(lián)立，消去x，得y2-(2a1-1)y+a12-1=0.

由圖可知當(dāng)n≥2時，an=an-1+rn-1+rn.

①

將x2+(y-an)2=rn2與y=x2聯(lián)立，消去x，得

y2-(2an-1)y+an2-rn2=0.

對于當(dāng)代大學(xué)生來說，多掌握一門語言對于自身發(fā)展和未來職業(yè)規(guī)劃具有重要的意義。德語作為世界大國語言之一，并且德語國家的經(jīng)濟(jì)實力強(qiáng)大，在世界占有重要的位置。因此中國多數(shù)大學(xué)都設(shè)有德語專業(yè)，并且很多綜合類大學(xué)、語言類大學(xué)以及眾多偏理工類的大學(xué)都將德語作為一門重要的外語，配備了完善的師資力量。

②

點評：以平面解析幾何為問題背景，通過曲線與圓的相切，結(jié)合函數(shù)與方程思維的應(yīng)用，代入消參，建立對應(yīng)的方程，并利用判別式的建立與轉(zhuǎn)化來確定數(shù)列的遞推關(guān)系式，進(jìn)而結(jié)合數(shù)列的相關(guān)知識來分析與處理.

6 數(shù)列與平面向量的交匯綜合

數(shù)列與平面向量的交匯綜合問題往往是把數(shù)列的項或前n項和滲透在平面向量的線性運(yùn)算或坐標(biāo)運(yùn)算中，利用向量滿足的條件轉(zhuǎn)化得到數(shù)列的遞推關(guān)系式，進(jìn)一步解決數(shù)列的相關(guān)問題.

A.31 B.33 C.63 D.65

解析：如圖3所示，連接BD，設(shè)AC與BD交于點O，過點B作BE⊥AC于點E，過點D作DF⊥AC于點F.因為△ACD的面積是△ABC的面積的2倍，所以DF=2BE.

圖3

所以

an+1-3=2(an-2)，

即

an+1-1=2(an-1).

因此，數(shù)列{an-1}是首項為a1-1=2，公比為2的等比數(shù)列，an-1=2×2n-1=2n，則an=2n+1，從而a5=25+1=33.

故選擇答案：B.

點評：以平面幾何圖形為問題背景，結(jié)合平面幾何的相關(guān)知識、平面向量的線性運(yùn)算等加以分解與展開，巧妙轉(zhuǎn)化并確定平面向量的相關(guān)參數(shù)，建立數(shù)列的遞推關(guān)系式，為數(shù)列的進(jìn)一步分析與求解提供條件.

7 結(jié)束語

數(shù)列與其他知識的交匯綜合問題，一直都是歷年高考數(shù)學(xué)中的重點所在與熟悉面孔，巧妙通過數(shù)與形的結(jié)合，溝通不同數(shù)學(xué)知識之間的關(guān)聯(lián)，增加數(shù)學(xué)之間的交匯與綜合，提升問題的趣味性與拓展性，增強(qiáng)創(chuàng)新意識與創(chuàng)新應(yīng)用，提升數(shù)學(xué)能力，提高數(shù)學(xué)品質(zhì)，培養(yǎng)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).