(共74张PPT)
复习任务群一
现代文阅读Ⅰ
把握共性之“新” 打通应考之“脉”
第4章 数列
章末综合提升
巩固层·知识整合
类型1 求数列的通项公式
数列通项公式的求法
(1)定义法,直接利用等差数列或等比数列的定义求通项的方法叫定义法,这种方法适用于已知数列类型的题目.
(2)已知Sn求an.若已知数列的前n项和Sn与an的关系,求数列{an}的通项an可用公式an=求解.
提升层·题型探究
(3)累加或累乘法
形如an-an-1=f(n)(n2)的递推式,可用累加法求通项公式;形如=f(n)(n2)的递推式,可用累乘法求通项公式.
(4)构造法
如an+1=Aan+B可构造{an+λ}为等比数列,再求解得通项公式.
【例1】 (1)已知等比数列{an}为递增数列,且=5an+1,则数列的通项公式an=( )
A.2n B.2n+1
C. D.
(2)已知在数列{an}中,an+1=3an+4,且a1=1,求通项公式.
√
(1)A [法一:由数列{an}为递增的等比数列,可知公比q>0,而=a10>0,所以q>1,an>0.由2(an+an+2)=5an+1,得2an+2anq2=5anq,则2q2-5q+2=0,解得q=2或q=(舍去).由=a10,得(a1q4)2=a1q9,解得a1=2.因此an=2n.
法二:由等比数列{an}为递增数列知,公比q>0,而=a10>0,所以an>0,q>1.由条件得=5,即2=5,解得q=2.又由=a10,得(a1q4)2=a1q9,即a1=q=2,故an=2n.]
(2)[解] 法一:∵an+1=3an+4,∴an+1+2=3(an+2).
令bn=an+2,∵b1=a1+2=3,∴数列{bn}是首项为3,公比为3的等比数列,则bn=3n,∴an=3n-2.
法二:∵an+1=3an+4, ①
∴an=3an-1+4(n2). ②
①-②,得an+1-an=3(an-an-1)(n2).
∵a2-a1=3+4-1=6,
∴数列{an+1-an}是首项为6,公比为3的等比数列,即an+1-an=6×3n-1=2×3n,利用累加法得an=3n-2.
类型2 等差、等比数列的基本运算
在等差数列和等比数列的通项公式与前n项和公式中,共涉及五个量:a1,an,n,d(或q),Sn,其中a1和d(或q)为基本量,“知三求二”是指将已知条件转换成关于a1,d(q),an,Sn,n的方程组,利用方程的思想求出需要的量,当然在求解中若能运用等差(比)数列的性质会更好,这样可以化繁为简,减少运算量,同时还要注意整体代入思想的运用.
【例2】 在等比数列{an}中,已知a1=2,a4=16.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若a3,a5分别为等差数列{bn}的第3项和第5项,试求数列{bn}的通项公式及前n项和Sn.
[解] (1)设{an}的公比为q,由已知得16=2q3,解得q=2,∴an=2×2n-1=2n.
(2)由(1)得a3=8,a5=32,则b3=8,b5=32.
设{bn}的公差为d,则有
解得
所以bn=-16+12(n-1)=12n-28.
所以数列{bn}的前n项和
Sn==6n2-22n.
类型3 等差、等比数列的判定等差数列、等比数列的判断方法
(1)定义法:an+1-an=d(常数) {an}是等差数列;=q(q为常数,q≠0) {an}是等比数列.
(2)中项公式法:2an+1=an+an+2 {an}是等差数列;=an·an+2(an≠0) {an}是等比数列.
(3)通项公式法:an=kn+b(k,b是常数) {an}是等差数列;an=c·qn(c,q为非零常数) {an}是等比数列.
(4)前n项和公式法:Sn=An2+Bn(A,B为常数,n∈N*) {an}是等差数列;Sn=Aqn-A(A,q为常数,且A≠0,q≠0,q≠1,n∈N*) {an}是等比数列.
提醒:①前两种方法是判定等差、等比数列的常用方法,而后两种方法常用于选择、填空题中的判定.②若要判定一个数列不是等差(比)数列,则只需判定其任意的连续三项不成等差(比)数列即可.
【例3】 数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,Sn+1=4an+2(n∈N*).
(1)设bn=an+1-2an,求证:{bn}是等比数列;
(2)设cn=,求证:{cn}是等差数列.
[证明] (1)an+2=Sn+2-Sn+1=4an+1+2-4an-2
=4an+1-4an.
==2.
因为S2=a1+a2=4a1+2,所以a2=5.
所以b1=a2-2a1=3.
所以数列{bn}是首项为3,公比为2的等比数列.
(2)由(1)知bn=3·2n-1=an+1-2an,
所以=3.
所以cn+1-cn=3,且c1==2,
所以数列{cn}是等差数列,公差为3,首项为2.
类型4 等差、等比数列的性质
解决等差、等比数列有关问题的几点注意事项
(1)等差数列、等比数列公式和性质的灵活应用;
(2)对于计算解答题注意基本量及方程思想的运用;
(3)注重问题的转化,由非等差数列、非等比数列构造出新的等差数列或等比数列,以便利用相关公式和性质解题;
(4)当题目中出现多个数列时,既要纵向考察单一数列的项与项之间的关系,又要横向考察各数列之间的内在联系.
【例4】 (1)(多选题)等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,当首项a1和d变化时,a3+a8+a13是一个定值,则下列各数也为定值的有
( )
A.a7 B.a8 C.S15 D.S16
√
√
(2)(多选题)设等比数列{an}的公比为q,其前n项和为Sn,前n项积为Tn,并满足条件a1>1,a2 023a2 024>1,<0,则下列结论正确的是( )
A.S2 023
B.a2 023a2 025-1<0
C.T2 024是数列{Tn}中的最大项
D.数列{Tn}无最大项
(3)等比数列{an}的各项均为正数,且a1a5=4,则log2a1+log2a2+log2a3+log2a4+log2a5=________.
√
√
5
(1)BC (2)AB (3)5 [(1)由等差中项的性质可得a3+a8+a13=3a8为定值,则a8为定值,S15==15a8为定值,但S16=不是定值.故选BC.
(2)当q<0时,a2 023a2 024=q<0,不成立;
当q1时,a2 0231,a2 024>1,<0不成立;
故0<q<1,且a2 023>1,0<a2 024<1,故S2 024>S2 023,A正确;
a2 023a2 025-1=-1<0,故B正确;
T2 023是数列{Tn}中的最大项,CD错误;故选AB.
(3)由等比数列的性质知a1a5=a2a4===5log22=5.]
类型5 数列求和
数列求和问题一般转化为等差数列或等比数列的前n项和问题或已知公式的数列求和,不能转化的再根据数列通项公式的特点选择恰当的方法求解,一般常见的求和方法有:
(1)公式法:利用等差数列或等比数列前n项和公式.
(2)分组求和法:把一个数列分成几个可以直接求和的数列.
(3)裂项(相消)法:把一个数列的通项公式分成两项差的形式,相加过程中消去中间项,只剩有限项再求和.
(4)错位相减法:适用于一个等差数列和一个等比数列对应项相乘构成的数列求和.
(5)倒序相加法:例如,等差数列前n项和公式的推导.
【例5】 已知数列{an}的前n项和Sn=kcn-k(其中c,k为常数),且a2=4,a6=8a3.
(1)求an;
(2)求数列{nan}的前n项和.
[解] (1)当n2时,an=Sn-Sn-1=k(cn-cn-1),
则a6=k(c6-c5),a3=k(c3-c2),
=c3=8,∴c=2.
∵a2=4,即k(c2-c1)=4,
解得k=2,∴an=2n.
当n=1时,a1=S1=2.
综上所述,an=2n(n∈N*).
(2)由(1)知,nan=n·2n,
则Tn=1·21+2·22+3·23+…+n·2n,
2Tn=1·22+2·23+3·24+…+(n-1)·2n+n·2n+1,
两式作差得-Tn=2+22+23+…+2n-n·2n+1,∴Tn=2+(n-1)·2n+1.
章末综合测评(一) 动量守恒定律
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√
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(满分:150分 时间:120分钟)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.已知数列1,,3,,…,,…,则是这个数列的( )
A.第10项 B.第11项
C.第12项 D.第21项
章末综合测评(四) 数列
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B [观察可知该数列的通项公式为an=(事实上,根号内的数成等差数列,首项为1,公差为2),令21=2n-1,解得n=11,故选B.]
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√
2.在等比数列{an}中,a2,a6是方程x2-34x+64=0的两根,则a4等于( )
A.8 B.-8
C.±8 D.以上选项都不对
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A [∵a2+a6=34,a2·a6=64,
=64,且a2>0,a6>0,
∴a4=a2q2>0(q为公比),∴a4=8.]
3.已知数列{an}的前n项和Sn满足:Sn+Sm=Sn+m,且a1=1,那么a10=( )
A.1 B.9
C.10 D.55
√
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A [a10=S10-S9.
由条件知S1+S9=S10.
∴a10=(S1+S9)-S9=S1=a1=1,故选A.]
√
4.已知数列{an}满足a1=5,anan+1=2n,则=( )
A.2 B.4
C.5 D.
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B [依题意得==2,即=2,数列a1,a3,a5,a7,…是一个以5为首项,2为公比的等比数列,因此=4.]
√
5.设{an}是公差不为0的等差数列,a1=2,且a1,a3,a6成等比数列,则{an}的前n项和Sn=( )
A. B.
C. D.n2+n
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A [设公差为d,则a1(a1+5d)=(a1+2d)2,把a1=2代入可解得d=.∴an=2+(n-1)×=n+.∴Sn==n2+.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中,曾经经历过的两仪数量总和,它是中华传统文化中隐藏着的世界数学史上第一道数列题,该数列从第一项起依次是0,2,4,8,12,18,24,32,40,50,…,则该数列第18项为( )
A.200 B.162
C.144 D.128
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B [偶数项分别为2,8,18,32,50,
即2×1,2×4,2×9,2×16,2×25,
即偶数项对应的通项公式为a2n=2n2,则数列的第18项为第9个偶数项, 即a18=a2×9=2×92=2×81=162,故选B.]
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√
7.在等差数列{an}中,a10<0,a11>0,且a11>|a10|,则{an}的前n项和Sn中最大的负数为( )
A.S17 B.S18
C.S19 D.S20
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C [∵a10<0,a11>0,且a11>|a10|,∴a11+a10>0.
S20==10·(a11+a10)>0.
S19==·2a10<0.故选C.]
√
8.已知等差数列{an}的公差为,集合S={cos an|n∈N*},若S={a,b},则ab=( )
A.-1 B.-
C.0 D.
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B [法一:由题意得an=a1+(n-1),cos an+3=cos
=cos =cos =cos =cos an,所以数列{cos an}是以3为周期的周期数列,又cos a2=
cos =-cos a1-sin a1,cos a3=cos =-cos a1+sin a1,因为集合S中只有两个元素,所以有三种情况:cos a1=
cos a2≠cos a3,cos a1=,cos a2=≠cos a1.下面逐一讨论:
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①当cos a1=cos a2≠cos a3时,有cos a1=-cos a1-sin a1,得
tan a1=-,所以ab=cos a1=====-.
②当cosa1=cos a3≠cos a2时,有cos a1=-cos a1+sin a1,得
tan a1=,所以ab==
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====-.
③当cosa2=cos a3≠cos a1时,有=-cos a1+sin a1,得sin a1=0,所以ab=cos a1==-(1-sin2a1)=-.综上,ab=-,故选B.
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法二:取a1=-,则cos a1=,cos a2=cos=,cos a3=cos =-1,所以S=,ab=-,故选B.]
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二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分)
9.数列{an}是递增的等差数列,前n项和为Sn,满足a8=3a5,则下列选项正确的是( )
A.d>0 B.a1<0
C.当n=4时,Sn最小 D.Sn>0时,n的最小值为7
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√
√
√
ABD [由{an}是递增的等差数列,得d>0,选项A正确;
由a8=3a5,得a1+7d=3(a1+4d),则a1=-d<0,选项B正确;
由Sn=na1+·d=n2-3d·n=(n-3)2-d,得当n=3时,Sn有最小值,且最小值为-,选项C错误;
又Sn=na1+·d=n2-3d·n=·n(n-6)>0,解得n>6(n∈N*),
所以Sn>0时,n的最小值为7,选项D正确.]
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√
10.已知数列{an}的各项均为实数,Sn为其前n项和,若对任意k>2 022(k∈N*),都有|Sk|>|Sk+1|,则下列说法错误的是( )
A.a1,a3,a5,…,a2n-1为等差数列,a2,a4,a6,…,a2n为等比数列
B.a1,a3,a5,…,a2n-1为等比数列,a2,a4,a6,…,a2n为等差数列
C.a1,a2,a3,…,a2 022为等差数列,a2 022,a2 023,…,an为等比数列
D.a1,a2,a3,…,a2 022为等比数列,a2 022,a2 023,…,an为等差数列
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√
ABD [由题意,当n>2 022时,|Sn|单调递减.对于A,B,假设数列{a2n},{a2n-1}中有一个为等差数列(记为{bn},公差为d,前n项和为Tn),另一个为等比数列(记为{cn},公比为q,q≠0,前n项和为Hn).若|q|>1,则等比数列无界,|S2n|=,当n→+∞时,|S2n|的变化完全被式子中的指数部分主导,|S2n|→+∞,不符合题意.若q=1,则|S2n|=,①若d≠0,则当n→+∞时,|S2n|→+∞,不符合题意;②若d=0,
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则当n→+∞时,|S2n|=|nb1+nc1|→+∞或恒为0,不符合题意.若q=-1或|q|<1,则等比数列有界,①若等差数列不恒为0,则当n→+∞时,|Tn|→+∞,|Hn|有界,|S2n|的变化完全被等差数列主导,|S2n|→+∞,不符合题意;②若等差数列恒为0,则存在k>2 022,使得|Sk|=|Sk+1|,不符合题意.故A,B不正确.
对于C,由题意知,当数列{an}为2 020,2 019,…,1,0,-1,
-,-,…时,满足题意,故C正确.
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对于D,设a2 022,a2 023,…,an的公差为d1,则当n>2 022时,
Sn=S2 021+a2 022+a2 023+…+an=S2 021+(n-2 021)a2 022+×d1,易知a2 022≠0,则当n→+∞时,|Sn|→+∞,不符合题意,故D不正确.综上所述,故选ABD.]
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11.在公比q为整数的等比数列中,Sn是数列的前n项和,若a1·a4=32,a2+a3=12,则下列说法正确的是( )
A.q=2
B.数列是等比数列
C.S8=510
D.数列是公差为2的等差数列
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√
ABC [因为数列为等比数列,又a1·a4=32,所以a2·a3=
32,又a2+a3=12,所以 或又公比q为整数,则
即an=2n,Sn==2n+1-2, 对于选项A,由上可得
q=2,即选项A正确;
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对于选项B,Sn+2=2n+1,==2,则数列是等比数列,即选项B正确;
对于选项C,S8=29-2=510,即选项C正确;
对于选项D,lg an+1-lg an=(n+1)lg 2-n lg 2=lg 2,即数列是公差为lg 2的等差数列,即选项D错误.故选ABC.]
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三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分)
12.已知正项等比数列{an}中,a2=1,a4=,Sn表示数列{anan+1}的前n项和,则Sn的取值范围是________.
题号
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[2,)
[2,) [因为a2=1,a4=,且an>0,
所以q2=,q=,
则a1=2,an=,anan+1=n-2·n-1=2n-3,
所以数列{anan+1}是以2为首项,公比为的等比数列,
则数列{anan+1}的前n项和Sn==,
当n=1时,Sn有最小值2,
又Sn=<,所以Sn的范围是[2,).]
题号
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13.《张丘建算经》是我国古代内容极为丰富的数学名著,书中有如下问题:“今有女不善织,日减功迟,初日织五尺,末日织一尺,今共织九十尺,问织几日?”.其中“日减功迟”的具体含义是每天比前一天少织同样多的布,则每天比前一天少织布的尺数为
________.
题号
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[设第n天织布的尺数为an,可知数列为等差数列,设等差数列的公差为d,前n项和为Sn,则a1=5,an=1,Sn=90,
则Sn==3n=90,解得n=30,∴a30=a1+29d=5+29d=1,解得d=-,因此,每天比前一天少织布的尺数为.]
题号
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14.已知数列满足a1=21,an+1=an+2n,则a4=________,数
列的最小值为________.
题号
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33
33 [因为an+1=an+2n,所以an+1-an=2n,从而an-an-1=2(n-1)(n2).
所以a4-a3=2×3=6,a3-a2=2×2=4,a2-a1=2×1=2,a1=21,所以a4=6+4+2+21=33.
an-a1=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a3-a2)+(a2-a1)=2(n-1)+2(n-2)+…+2×2+2×1=2×[1+2+…+(n-1)]=2×=n2-n.
题号
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而a1=21,所以an=n2-n+21,则==n+-1,
因为f(n)=n+-1在(0,4]上单调递减,在[5,+∞)上单调递增,
当n=4时,==8.25,
当n=5时,==8.2,
所以n=5时取得最小值,最小值为.]
题号
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四、解答题(本题共5小题,共77分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
15.(本小题满分13分)已知数列{an}的各项均为正数,记Sn为{an}的前n项和,从下面①②③中选取两个作为条件,证明另外一个成立.
①数列{an}是等差数列;②数列{}是等差数列;③a2=3a1.
注:如果选择多个条件解答,则按第一个解答计分.
题号
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[解] ①③ ②.
已知{an}是等差数列,a2=3a1.
设数列{an}的公差为d,则a2=3a1=a1+d,得d=2a1,
所以Sn=na1+d=n2a1.
因为数列{an}的各项均为正数,所以=n,
所以=(n+1)-n=(常数),所以数列{}是等差数列.
①② ③.
题号
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已知{an}是等差数列,{}是等差数列.
设数列{an}的公差为d,
则Sn=na1+d=n2d+n.
因为数列{}是等差数列,所以数列{}的通项公式是关于n的一次函数,则a1-=0,即d=2a1,所以a2=a1+d=3a1.
②③ ①.
已知数列{}是等差数列,a2=3a1,所以S1=a1,S2=a1+a2=4a1.
题号
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设数列{}的公差为d,d>0,则==d,
得a1=d2,所以=+(n-1)d=nd,所以Sn=n2d2,
所以an=Sn-Sn-1=n2d2-(n-1)2d2=2d2n-d2(n2),是关于n的一次函数,所以数列{an}是等差数列.
16.(本小题满分15分)已知数列{an},{bn}满足an+1-an=bn,为等比数列,且a1=2,a2=4,a3=10.
(1)试判断数列{bn}是否为等比数列,并说明理由;
(2)求an.
题号
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[解] (1)数列{bn}不是等比数列.
理由如下:
由an+1-an=bn,且a1=2,a2=4,a3=10得
b1=a2-a1=2,b2=a3-a2=6,
又因为数列{bn+2}为等比数列,
所以可知其首项为4,公比为2.
所以b3+2=4×22=16,
∴b3=14,显然=36≠b1b3=28,
故数列{bn}不是等比数列.
题号
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(2)结合(1)知,等比数列{bn+2}的首项为4,公比为2,
故bn+2=4·2n-1=2n+1,所以bn=2n+1-2,
因为an+1-an=bn,∴an-an-1=2n-2(n2).
累加得an-2=-2(n-1),
∴an=-2n+2
=-2n+2=2n+1-2n,又a1=2满足上式,
∴an=2n+1-2n.
题号
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17.(本小题满分15分)已知{an}是各项均为正数的等比数列,{bn}是等差数列,且a1=b1=1,b2+b3=2a3,a5-3b2=7.
(1)求{an}和{bn}的通项公式;
(2)设cn=anbn,n∈N*,求数列{cn}的前n项和.
题号
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[解] (1)设数列{an}的公比为q,数列{bn}的公差为d,由题意知q>
0.由已知,得消去d,整理得q4-2q2-8=0.因为
q>0,解得q=2,所以d=2.
所以数列{an}的通项公式为an=2n-1,n∈N*;数列{bn}的通项公式为bn=2n-1,n∈N*.
题号
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(2)由(1)有cn=(2n-1)·2n-1,设{cn}的前n项和为Sn,则
Sn=1×20+3×21+5×22+…+(2n-3)×2n-2+(2n-1)×2n-1,
2Sn=1×21+3×22+5×23+…+(2n-3)×2n-1+(2n-1)×2n,
上述两式相减,得-Sn=1+22+23+…+2n-(2n-1)×2n=2n+1-3-(2n-1)×2n=-(2n-3)×2n-3,
所以Sn=(2n-3)·2n+3,n∈N*.
题号
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18.(本小题满分17分)记Sn为数列{an}的前n项和,且4Sn=3an+4.
(1)求{an}的通项公式;
(2)设bn=(-1)n-1nan,求数列{bn}的前n项和Tn.
题号
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[解] (1)当n=1时,4S1=4a1=3a1+4,
解得a1=4.
当n2时,4Sn-1=3an-1+4,所以4Sn-4Sn-1=4an=3an-3an-1,即an=-3an-1,
而a1=4≠0,故an≠0,故=-3,
所以数列{an}是以4为首项,-3为公比的等比数列,
所以an=4×(-3)n-1.
题号
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19
(2)bn=(-1)n-1n×4×(-3)n-1=4n·3n-1,
所以Tn=b1+b2+b3+…+bn=4×30+8×31+12×32+…+4n×3n-1,
故3Tn=4×31+8×32+12×33+…+4n×3n,
所以-2Tn=4+4×31+4×32+…+4×3n-1-4n×3n
=4+4×-4n×3n
=4+2×3×(3n-1-1)-4n·3n
=(2-4n)·3n-2,
所以Tn=(2n-1)·3n+1.
题号
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19.(本题满分17分)已知数列{an}是等差数列,a2+a5=16,a5-a3=4.
(1)求{an}的通项公式和
(2)已知{bn}为等比数列,对于任意k∈N*,若2k-1n2k-1,则bk(ⅰ)当k2时,求证:2k-1(ⅱ)求{bn}的通项公式及其前n项和.
题号
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[解] (1)设{an}的公差为d,
由得
解得
所以{an}的通项公式为an=3+2(n-1)=2n+1.
=2·2n-1+1=2n+1,a2n-1=2(2n-1)+1=2n+1-1.
从到a2n-1共有2n-1-2n-1+1=2·2n-1-2n-1=2n-1(项).
所以 ====3·22n-2.
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(2)(ⅰ)证明:因为当2k-1n2k-1时,bk所以当2kn+12k+1-1时,bk+1可得an因为{an}为递增数列,所以若2k-1n2k-1,则ana2k-1,得2k+1an2k+1-1.
同理可得2k+1+1an+12k+2-1.
故可得2k+1-1所以2k-1综上,当k2时,2k-1题号
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(ⅱ)由题意知{bn}是q≠1的正项等比数列,
设{bn}的通项公式为bn=p·qn(p>0,q>0,且q≠1),
由(ⅰ)知,2n-1则有1-①当>1,即q>2时,
n0∈N*,使得p·n0>2,与p·n0<1+矛盾;
②当0<<1,q≠1,即0题号
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n1∈N*,使得p·n1<,与p·n1>1-矛盾.故q=2.
因为2n-1设{bn}的前n项和为Sn,则Sn==2n+1-2.
题号
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谢 谢!