2. 解综合题要总揽全局,尤其要注意上一问的结论可作为下面论证的已知条件,在后面求解的过程中适时应用.
话题3:函数与数列的综合题
数列是一特殊的函数,其定义域为正整数集,且是自变量从小到大变化时函数值的序列。注意深刻理解函数性质对数列的影响,分析题目特征,探寻解题切入点.
例6. (2006湖北卷)已知二次函数的图像经过坐标原点,其导函数为
,数列
的前n项和为
,点(n,
)(n
)均在函数
的图像上。(Ⅰ)、求数列
的通项公式;(Ⅱ)、设
,
是数列
的前n项和,求使得
对所有
都成立的最小正整数m;
点评:本题考查二次函数、等差数列、数列求和、不等式等基础知识和基本的运算技能,考查分析问题的能力和推理能力。
解:(Ⅰ)设二次函数为f(x)=ax2+bx (a≠0) ,则 f`(x)=2ax+b,由于f`(x)=6x-2,得
a=3 , b=-2, 所以 f(x)=3x2-2x.
又因为点均在函数
的图像上,所以
=3n2-2n.
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(3n2-2n)-=6n-5.
当n=1时,a1=S1=3×12-2=6×1-5,所以,an=6n-5 ()
(Ⅱ)由(Ⅰ)得知=
=
,
故Tn==
=
(1-
).
因此,要使(1-
)<
(
)成立的m必须且仅需满足
≤
,即m≥10,所以满足要求的最小正整数m为10.
例7. 设,定义
,其中n∈N*.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若求
前2n项的和。
解:(1)=2,
,
,
∴
∴,∴数列{an}是首项为
,公比为
的等比数列,
(2)
两式相减得:
例8. (湖北卷)设数列的前n项和为
,点
均在函数y=3x-2的图像上。
(Ⅰ)求数列的通项公式;(Ⅱ)设
,
是数列
的前n项和,求使得
对所有
都成立的最小正整数m。
本小题主要是考查等差数列、数列求和、不等式等基础知识和基本的运算技能,考查分析问题的能力和推理能力。
解:(I)依题意得,即
。
当n≥2时,a;
当n=1时,×
-2×1-1-6×1-5
所以(
)。
(II)由(I)得,
故。
因此,使得﹤
成立的m必须满足
≤
,即m≥10,故满足要求的最小整数m为10。
话题4:数列与解析几何
数列与解析几何综合题,是今后高考命题的重点内容之一,求解时要充分利用数列、解析几何的概念、性质,并结合图形求解.
例9. 在直角坐标平面上有一点列,对一切正整数
,点
位于函数
的图像上,且
的横坐标构成以
为首项,
为公差的等差数列
.
⑴求点的坐标;⑵设抛物线列
中的每一条的对称轴都垂直于
轴,第
条抛物线
的顶点为
,且过点
,记与抛物线
相切于
的直线的斜率为
,求:
.
解:(1)
(2)的对称轴垂直于
轴,且顶点为
.
设
的方程为:
把代入上式,得
,
的方程为:
。
,
=
点评:本例为数列与解析几何的综合题,难度较大。(1)、(2)两问运用几何知识算出.
例10. 已知抛物线,过原点作斜率1的直线交抛物线于第一象限内一点
,又过点
作斜率为
的直线交抛物线于点
,再过
作斜率为
的直线交抛物线于点
,
,如此继续,一般地,过点
作斜率为
的直线交抛物线于点
,设点
.
令,求证:数列
是等比数列. 并求数列
的前
项和
解:因为、
在抛物线上,故
①
②,又因为直线
的斜率为
,即
,①②代入可得
, 故
是以
为公比的等比数列;,
话题5:数列创新题
例11.(安徽卷)数列的前
项和为
,已知
,
,
,2,…
(Ⅰ)写出与
的递推关系式(
),并求
关于
的表达式;
(Ⅱ)设,
(
),求数列
的前
项和
。
解:由(
)得:
,即
,所以
,对
成立。
由,
,…,
相加得:
,又
,所以
,当
时也成立。
(Ⅱ)由,得
。
而,
,
例12. (福建卷)已知数列{an}满足a1=a, an+1=1+我们知道当a取不同的值时,得到不同的数列,如当a=1时,得到无穷数列:
(Ⅰ)求当a为何值时a4=0;(Ⅱ)设数列{bn}满足b1=-1, bn+1=,求证:a取数列{bn}中的任一个数,都可以得到一个有穷数列{an};
(I)解法一:
故a取数列{bn}中的任一个数,都可以得到一个有穷数列{an}
例13. (全国卷III) 在等差数列中,公差
的等比中项.
已知数列成等比数列,求数列
的通项
解:由题意得: 即
又
又成等比数列,
∴该数列的公比为,
所以
又所以数列
的通项为
话题6:永远的递推
例14. 在数列中,
(1),
,则通项公式
= _____
(2),
,则通项公式
= _____
(3),
,则通项公式
= _____
(4),当
时,
,则通项公式
= _____
(5)已知,
,则通项公式
(6)设,且
. 则通项公式
(7)设,且
. 则通项公式
解:(1)迭加得:
(2)迭乘得:
(3)迭代得:
(4)取倒数得等差数列:
(5)配方得等比数列:
(6)配方得等比数列:
(7)同除以2n得等差数列:
[模拟试题]
4. 解综合题的成败在于审清题目,弄懂来龙去脉,透过给定信息的表象,抓住问题的本质,揭示问题的内在联系和隐含条件,明确解题方向,形成解题策略.
[典型例题]
话题1:等差、等比数列的项与和的特征问题
例1. (四川卷)数列的前
项和记为
(Ⅰ)求
的通项公式;(Ⅱ)等差数列
的各项为正,其前
项和为
,且
,又
成等比数列,求
解:(Ⅰ)由可得
,两式相减得
又 ∴
故
是首项为
,公比为
的等比数列 ∴
(Ⅱ)设的公比为
,由
得,可得
,可得
故可设
又
由题意可得
解得
∵等差数列的各项为正,∴
∴
∴
例2. (上海卷)设数列的前
项和为
,且对任意正整数
,
。(1)求数列
的通项公式?(2)设数列
的前
项和为
,对数列
,从第几项起
?
解:(1) ∵an+ Sn=4096, ∴a1+ S1=4096, a1 =2048.
当n≥2时, an= Sn-Sn-1=(4096-an)-(4096-an-1)= an-1-an
∴=
,an=2048(
)n-1.
(2) ∵log2an=log2[2048()n-1]=12-n, ∴Tn=
(-n2+23n).
由Tn<-509,解得n>,而n是正整数,于是,n≥46. ∴从第46项起Tn<-509.
例3. (全国卷Ⅰ) 设正项等比数列的首项
,前n项和为
,且
。(Ⅰ)求
的通项公式;(Ⅱ)求
的前n项和
。
解:(Ⅰ)由 得
即
可得
因为,所以
解得
,因而
(Ⅱ)因为是首项
、公比
的等比数列,故
则数列的前n项和
前两式相减,得
即
话题2:等差、等比数列的判定问题.
例4. (上海卷)已知有穷数列共有2
项(整数
≥2),首项
=2. 设该数列的前
项和为
,且
=
+2(
=1,2,…,2
-1),其中常数
>1.
(1)求证:数列是等比数列;(2)若
=2
,数列
满足
=
(
=1,2,…,2
),求数列
的通项公式;
(3)若(2)中的数列满足不等式|
-
|+|
-
|+…+|
-
|+|
-
|≤4,求
的值.
(1) 证明:当n=1时,a2=2a,则=a;
2≤n≤2k-1时, an+1=(a-1) Sn+2, an=(a-1) Sn-1+2,
an+1-an=(a-1) an, ∴=a, ∴数列{an}是等比数列.
(2) 解:由(1) 得an=2a, ∴a1a2…an=2
a
=2
a
=2
,
bn=(n=1,2,…,2k).
(3)设bn≤,解得n≤k+
,又n是正整数,于是当n≤k时, bn<
;
当n≥k+1时, bn>.
原式=(-b1)+(
-b2)+…+(
-bk)+(bk+1-
)+…+(b2k-
)
=(bk+1+…+b2k)-(b1+…+bk)
==
.
当≤4,得k2-8k+4≤0, 4-2
≤k≤4+2
,又k≥2,
∴当k=2,3,4,5,6,7时,原不等式成立.
例5. 已知数列中,
是其前
项和,并且
,⑴设数列
,求证:数列
是等比数列;⑵设数列
,求证:数列
是等差数列;⑶求数列
的通项公式及前
项和。
分析:由于{b}和{c
}中的项都和{a
}中的项有关,{a
}中又有S
=4a
+2,可由S
-S
作切入点探索解题的途径.
[注2]本题立意与2007年高考题文科20题结构相似.
解:(1)由S=4a
,S
=4a
+2,两式相减,得S
-S
=4(a
-a
),即a
=4a
-4a
. (根据b
的构造,如何把该式表示成b
与b
的关系是证明的关键,注意加强恒等变形能力的训练)
a-2a
=2(a
-2a
),又b
=a
-2a
,所以b
=2b
①
已知S=4a
+2,a
=1,a
+a
=4a
+2,解得a
=5,b
=a
-2a
=3 ②
由①和②得,数列{b}是首项为3,公比为2的等比数列,故b
=3·2
.
当n≥2时,S=4a
+2=2
(3n-4)+2;当n=1时,S
=a
=1也适合上式.
综上可知,所求的前n项和为S=2
(3n-4)+2.
说明:1. 本例主要复习用等差、等比数列的定义证明一个数列为等差,等比数列,求数列的通项公式与前项和。解决本题的关键在于由条件
得出递推公式。
3. 注意与
之间关系的转化。如:
=
,
=
.
2. 在解决等差数列或等比数列的相关问题时,“基本量法”是常用的方法,但有时灵活地运用性质,可使运算简便,而一般数列的问题常转化为等差、等比数列求解。
1. 证明数列是等差或等比数列常用定义法,即通过证明
或
而得。
3. 数列求和的常用方法:公式法、裂项相消法、错位相减法、倒序相加法等。
2. 在等差数列中,有关
的最值问题--常用邻项变号法求解:
(1)当>0,d<0时,满足
的项数m使得
取最大值.
(2)当<0,d>0时,满足
的项数m使得
取最小值。
在解含绝对值的数列的最值问题时,注意转化思想的应用。
1. 判断和证明数列是等差(等比)数列常用的三种方法:
(1)定义法:对于n≥2的任意自然数,验证为同一常数。
(2)通项公式法:
①若(n-1)d=
+(n-k)d ,则
为等差数列;
②若 ,则
为等比数列。
(3)中项公式法:验证中项公式成立。
3. 培养学生善于分析题意,富于联想,以适应新的背景、新的设问方式,提高学生用函数的思想、方程的思想研究数列问题的自觉性、培养学生主动探索的精神和科学理性的思维方法.
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