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4.1.1数列的概念
要点一 数列的有关概念
1.定义:按照确定的顺序排列的一列数.
2.项:数列中的每一个数叫做这个数列的项;排在第一位的数称为这个数列的第1项(也叫首项).
3.一般形式:a1,a2,a3,…,an,…,简记为.
【重点总结】
(1)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,也就是相当于f(n),而项数是指这个数在数列中的位置序号,它是自变量的值,相当于f(n)中的n.
(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.
要点二 数列的分类
类别 含义
按项的 个数 有穷数列 项数有限的数列
无穷数列 项数无限的数列
按项的变 化趋势 递增数列 从第2项起,每一项都大于它的前一项的数列
递减数列 从第2项起,每一项都小于它的前一项的数列
常数列 各项相等的数列
摆动数列 从第2项起,有些项大于它的前一项,有些项小于它的前一项的数列
要点三 数列的通项公式
如果数列{an}的第n项an与序号n之间的关系可以用一个式子来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.
要点四 数列与函数的关系
从函数的观点看,数列可以看作是特殊的函数,关系如下表:
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 自变量按照从小到大的顺序依次取值时对应的一列函数值构成
表示方法 (1)通项公式(解析法);(2)列表法;(3)图表法
【基础自测】
1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1){0,1,2,3,4}是有穷数列.( )
(2)数列1,2,3,4和数列1,2,4,3是同一数列.( )
(3)所有自然数能构成数列.( )
(4)数列1,3,5,7,…,2n+1,…的通项公式是an=2n+1.( )
2.若数列{an}满足an=2n,则数列{an}是( )
A.递增数列 B.递减数列
C.常数列 D.摆动数列
【答案】A
【解析】an+1-an=2n+1-2n=2n>0,∴an+1>an,即{an}是递增数列.故选A.
3.(多选题)数列-1,1,-1,1,…的通项公式可以为( )
A.an=(-1)n-1 B.an=(-1)n
C.an=cos nπ D.an=sin nπ
【答案】BC
4.数列1,2,,,,…中的第26项为________.
【答案】2
【解析】因为a1=1=,a2=2=,
a3=,a4=,a5=,所以an=,
所以a26===2.
题型一 数列的概念和分类
1.数列-11,-20,-27,…,n2-12n,…是( )
A.递增数列 B.递减数列
C.常数列 D.摆动数列
【答案】D
【解析】该数列从第2项起,第n项与第n-1项的差为(n2-12n)-[(n-1)2-12(n-1)]=2n-13,所以该数列的前6项单调递减,从第6项往后单调递增,故选D.
2.已知下列数列:
①1,2,22,23,…,260;②1,0.5,0.52,0.53,…;
③-2,2,-2,2,…;④3,3,3,3,…;
⑤0,,,,…,,…;⑥1,0,-1,…,sin,….
其中有穷数列是______;无穷数列是________;
递增数列是________;递减数列是________;
摆动数列是________;常数列是________.(填序号)
【答案】
【方法归纳】
判断数列是哪一种类型的数列时要紧扣概念及数列的特点.对于递增、递减、摆动还是常数列要从项的变化趋势来分析;而有穷还是无穷数列则看项的个数有限还是无限.
题型二 由数列的前n项求通项公式
【例1】写出数列的一个通项公式,使它的前4项是下列各数:
(1)-1,,-,;
(2),3,,;
(3)0.9,0.99,0.999,0.999 9;
(4)3,5,3,5.
【解析】(1)任何一个整数都可以看成一个分数,所以此数列可以看做是自然数列的倒数,正负相间用(-1)的多少次幂进行调整,其一个通项公式为an=(-1)n·.
(2)数列可化为,,,,即,,,,…,每个根号里面可分解成两数之积,前一个因数为常数3,后一个因数为2n-1,故原数列的一个通项公式为an==.
(3)原数列可变形为,,,,…,故数列的一个通项公式为an=1-.
(4)数列给出前4项,其中奇数项为3,偶数项为5,所以通项公式的一种表示方法为an=.此数列还可以这样考虑,3与5的算术平均数为=4,4+1=5,4-1=3,因此数列的一个通项公式又可以写为an=4+(-1)n.
【方法归纳】
(1)据所给数列的前几项求其通项公式时,需仔细观察分析,抓住以下几方面的特征:
①分式中分子、分母的特征;
②相邻项的变化特征;
③拆项后的特征;
④各项符号特征等,并对此进行归纳、联想.
(2)观察、分析数列中各项的特点是最重要的,观察出项与序号之间的关系、规律,利用我们熟知的一些基本数列(如自然数列、奇偶数列等)转换而使问题得到解决,对于正负符号变化,可用(-1)n或(-1)n+1来调整.
【跟踪训练】写出下列数列的一个通项公式:
(1)0,3,8,15,24,…;
(2)1,-3,5,-7,9,…;
(3)1,2,3,4,…;
(4)1,11,111,1 111,….
【解析】(1)观察数列中的数,可以看到0=1-1,3=4-1,8=9-1,15=16-1,24=25-1,…,所以它的一个通项公式是an=n2-1(n∈N*).
(2)数列各项的绝对值为1,3,5,7,9,…,是连续的正奇数,并且数列的奇数项为正,偶数项为负,所以它的一个通项公式为an=(-1)n+1(2n-1)(n∈N*).
(3)此数列的整数部分1,2,3,4,…恰好是序号n,分数部分与序号n的关系为,故所求的数列的一个通项公式为an=n+=(n∈N*).
(4)原数列的各项可变为×9,×99,×999,×9 999,…,易知数列9,99,999,9 999,…的一个通项公式为an=10n-1,所以原数列的一个通项公式为an=(10n-1)(n∈N*).
题型三 数列的单调性
【例2】已知函数f(x)=(x≥1),构造数列an=f(n)(n∈N*).
(1)求证:an>-2;
(2)数列{an}是递增数列还是递减数列?为什么?
【解析】(1)因为f(x)===-2+,
所以an=-2+.因为n∈N*,所以an>-2.
(2)数列{an}为递减数列.理由如下:
因为an=-2+,所以
an+1-an=-
=-=<0
即an+1
先化简f x 的解析式,再构造{an},然后判断an+1-an的符号.
【方法归纳】
用作差法判断数列的单调性关键是判断符号,为此,一般要对差式进行通分,因式分解等变形;若用作商法则要特别注意分母的符号.
【跟踪训练2】已知数列{an}的第n项可以表示为,n∈N*,试判断数列的增减性.
【解析】因为{an}的第n项为,所以{an}的第n+1项为.因为-=-
=
==>0,
所以>,所以数列{an}的第n+1项大于第n项,
故数列{an}是递增数列.
【易错辨析】忽视数列中n∈N*致错
例3 已知数列{an}的通项公式为an=n2-5n+4,则an的最小值为________.
【答案】-2
【解析】∵an=n2-5n+4=2-,
可知对称轴方程为n=,
又n∈N*,故n=2或3时,
an有最小值,且a2=a3=-2.
【易错警示】
出错原因
在求出an=2-时,忘记n∈N*了,导致得出错误答案:-.
2.纠错心得
数列的定义域是正整数集合,是特殊的函数,所以解题时一定不要忘记n∈N*这一条件.
一、单选题
1.某新冠疫苗接种点统计了一周(星期一至星期日)每天接种加强针的人数(单位:百人)如下:,( ),,因不慎丢失星期六的数据,根据数据的规律,则星期六的数据为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
通过观察数列的规律,可得到从第三个数据起,每个数据等于它前面两个数据之和,根据这一结论可推得结果.
【解析】
从第三个数据起,每个数据等于它前面两个数据之和,所以星期六的数据为故选:C.
2.数列,则是这个数列的第( )
A.项 B.项 C.项 D.项
【答案】A
【分析】
根据数列的规律,求出通项公式,进而求出是这个数列的第几项
【解析】
数列为,故通项公式为,是这个数列的第项.
故选:A.
3.若数列满足,,则( )
A.2 B. C.-1 D.-2
【答案】C
【分析】
由题意得数列是周期为3的数列,即可得解.
【解析】
由,代入可得,同理可得.
由,得,从而有,
即,从而有,
所以数列的周期为3,
所以.
故选:C.
4.已知数列满足且,则的值为( )
A.1 B.2 C.4 D.-4
【答案】A
【分析】
根据数列的递推公式,可知数列是周期为的周期数列,由此即可求出结果.
【解析】
因为数列满足且,
所以,,
所以,
又,
所以,
又,所以
所以,……
所以数列是周期为的周期数列,所以.
故选:A.
5.已知数列满足,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】
写出数列的前5项,即可得出数列是以4为周期的数列,.
【解析】
解:因为,所以由已知可得
,,,
.可以判断出数列是以4为周期的数列,
所以.
故选:A
6.大衍数列,来源于《乾坤谱》中对易传“大衍之数五十”的推论,主要用于解释中国传统文化中的太极衍生原理,数列中的每一项都代表太极衍生过程,是中华传统文化中隐藏着的世界数学史上第一道数列题,其中一列数如下:0,2,4,8,12,18,24,32,40,50,……,按此规律得到的数列记为,则( )
A.98 B.112 C.128 D.132
【答案】B
【分析】
根据题意可得奇数项的通项公式,即可求出.
【解析】
奇数项为0,4,12,24,40,…,即
可得当为奇数时,,.
故选:B.
7.数列满足,,且,,记数列的前项和为,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
利用递推公式求出数列的前20项,直接求和.
【解析】
因为,,且,,
所以;;;
;;;
同理递推可得:;;;;;;;;;;;.
所以=2.
故选:C
8.在数列中,,,,,则( )
A.0 B.1 C. D.
【答案】B
【分析】
计算得到数列周期为6,化简得到原式,计算得到答案.
【解析】
,故,故,数列的周期为6.
,,,,,,,
.
故选:B.
二、多选题
9.已知数列{an}中,a1=3,an+1=-,能使an=3的n可以为( )
A.22 B.24
C.26 D.28
【答案】AD
【分析】
通过计算找到数列的周期,即得解.
【解析】
解:由a1=3,an+1=-,得a2=-,a3=-,a4=3.
所以数列{an}是周期为3的数列,故a22=a28=3.
故选:AD
10.下列四个选项中,正确的是( )
A.数列的图象是一群孤立的点
B.数列1,,1,,…与数列,1,,1,…是同一数列
C.数列,,,,…的一个通项公式是
D.数列,,…,是递减数列
【答案】AD
【分析】
利用数列通项公式、数列的图象、数列的定义以及数列的单调性依次判断四个选项即可.
【解析】
解:对于A,由数列的通项公式以及可知,数列的图象是一群孤立的点,故选项A正确;
对于B,由于两个数列中的数排列的次序不同,因此不是同一数列,故选项B错误;
对于C,当通项公式为时,,不符合题意,故选项C错误;
对于D,数列,,是递减数列,故选项D正确.
故选:AD.
第II卷(非选择题)
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三、填空题
11.在数学课堂上、教师引导学生构造新数列:在数列的每相邻两项之间插入此两项的和,形成新的数列,再把所得数列按照同样的方法不断构造出新的数列,例如将数列1,2进行构造,第一次得到数列1,3,2;第二次得到数列1,4,3,5,2;第次得到数列1,,,,…,,2(共项),则______.
【答案】
【分析】
根据第一次得到数列1,3,2,共项,第二次得到数列1,4,3,5,2,共项,第三次得到数列1,5,4,7,3,8,5,7,2,共项,得到规律求解.
【解析】
第一次得到数列1,3,2,共项;
第二次得到数列1,4,3,5,2,共项;
第三次得到数列1,5,4,7,3,8,5,7,2,共项;
依此第n次得到数列1,,,,…,,2,共项;
解得,
故答案为:
12.数列{an}的通项公式为an=,则a3+a6=________.
【答案】8
【解析】
a3+a6=(3+2)+(6-3)=5+3=8.
13.已知数列满足,则该数列前26项的和为____.
【答案】
【分析】
根据递推公式可以求出数列的周期,利用周期进行求解即可.
【解析】
因为,
所以,,,,
因此该数列的周期为,且,
所以该数列前26项的和为:,
故答案为:
四、解答题
14.若数列满足,,,求.
【答案】
【分析】
计算出数列的前项的值,可知数列为周期数列,结合数列的周期性可得结果.
【解析】
解:因为,,则,,
,,
所以,数列是周期为的数列,因此,.
15.根据下面的图形及相应的点数,写出点数构成的数列的一个通项公式,并在横线上和括号中分别填上第项的图形和点数.
(1)
(2)
(3)
【答案】
(1)第项图形见解析,通项公式为,第项的点数为
(2)第项图形见解析,通项公式为,第项的点数为
(3)第项图形见解析,通项公式为,第项的点数为
【分析】
(1)根据图形中点数的规律可作出第项的图形,并根据各项的点数可归纳出数列的通项公式;
(2)根据图形中点数的规律可作出第项的图形,并根据各项的点数可归纳出数列的通项公式;
(3)根据图形中点数的规律可作出第项的图形,并根据各项的点数可归纳出数列的通项公式.
(1)
解:设第项的点数为,
,,,,该数列的第项为,
数列的一个通项公式为,第项的图形如下图所示:
(2)
解:设第项的点数为,
,,,,该数列的第项为,
数列的一个通项公式为,第项的图形如下图所示:
(3)
解:设第项的点数为,
,,,,该数列的第项为,
数列的一个通项公式为,第项的图形如下图所示:
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