第1课时 数列的概念与简单表示
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.数列1,0,1,0,1,0,1,0…的一个通项公式是( )
A.an= B.an=
C.an= D.an=
解析:n=1时验证知B正确.
答案:B
2.下列数列中,既是递增数列又是无穷数列的是( )
A.1,,,,…
B.-1,-2,-3,-4,…
C.-1,-,-,-,…
D.,,,…,
解析:对于A,它是无穷递减数列;对于B,它也是无穷递减数列;D是有穷数列;对于C,既是递增数列又是无穷数列,故C符合题意.
答案:C
3.数列,,,,…的一个通项公式是( )
A.an= B.an=
C.an= D.an=
解析:观察前4项的特点易知an=.
答案:C
4.已知an=n(n+1),以下四个数中,是数列{an}中的一项的是( )
A.18 B.21
C.25 D.30
解析:依次令n(n+1)=18,21,25和30检验,有正整数解的为数列{an}中的一项,知选D.
答案:D
5.递减数列{an}中,an=kn(k为常数),则实数k的取值范围是( )
A.R B.(0,+∞)
C.(-∞,0) D.(-∞,0]
解析:∵数列{an}是递减数列,
∴an+1-an=k(n+1)-kn=k<0,
∴实数k的取值范围是(-∞,0).
答案:C
6.若数列{an}的通项公式是an=3-2n,则a2n=________,=________.
解析:∵an=3-2n,
∴a2n=3-22n=3-4n,==.
答案:3-4n
7.数列{an}的通项公式an=cn+,又知a2=,a4=,则a10=________.
解析:由a2=2c+=,a4=4c+=,
解之得:c=1,d=-1,
∴an=n-,
∴a10=.
答案:
8.已知数列{an}的通项公式为an=,那么是它的第________项.
解析:令=,解得n=4(n=-5舍去),所以是第4项.
答案:4
9.下面数列,哪些是递增数列、递减数列、常数列、摆动数列?
(1)全体自然数构成的数列:0,1,2,3,4,…;
(2)堆放7层的钢管,自上而下各层的钢管数排列成一列数:4,5,6,7,8,9,10;
(3)无穷多个3构成的数列:3,3,3,3,…;
(4)-1,1,-1,1,…;
(5)精确到1,0.1,0.01,0.001,…的不足近似值构成的数列:1,1.4,1.41,1.414,….
解析:(1)(2)(5)中的数列是递增数列,(3)中的数列是常数列,(4)中的数列是摆动数列.
10.已知数列{an}中,an=,判断数列{an}的单调性.
解析:∵an=,∴an+1=,
则an+1-an=-
==.
∵n∈N*,∴n+2>0,n+1>0,
∴>0,∴an+1>an.
∴数列{an}是递增数列.
[B组 能力提升]
1.设an=-n2+10n+11,则数列{an}的最大项的值为( )
A.5 B.11
C.10或11 D.36
解析:∵an=-n2+10n+11=-(n-5)2+36,
∴当n=5时,an取得最大值36.
答案:D
2.已知数列{an}满足a1>0,且an+1=an,则数列{an}的最大项是( )
A. a1 B.a9
C.a10 D.不存在
解析:∵a1>0且an+1=an,∴an>0,=<1,∴an+1
答案:A
3.已知数列{an}的通项公式an=19-2n,则使an>0成立的最大正整数n的值为________.
解析:由an=19-2n>0,得n<,∵n∈N*,∴n≤9.
答案:9
4.用火柴棒按如图所示的方法搭三角形:
按图示的规律搭下去,则所用火柴棒的根数an与所搭三角形的个数n之间的关系式可以是________.
解析:搭1个三角形需要3根火柴,以后每增加一个三角形只需要增加2根火柴.
答案:an=2n+1
5.数列{an}的通项公式为an=30+n-n2.
(1)问-60是否是{an}中的一项?
(2)当n分别取何值时,an=0,an>0,an<0?
解析:(1)假设-60是{an}中的一项,
则-60=30+n-n2.
解得n=10或n=-9(舍去).
∴-60是{an}的第10项.
(2)分别令30+n-n2=0;30+n-n2>0;30+n-n2<0,
解得n=6;06,
即n=6时,an=0;
00;
n>6时,an<0.
6.已知函数f(x)=,设an=f(n)(n∈N*).
(1)求证:an<1;
(2){an}是递增数列还是递减数列?为什么?
解析:(1)证明:∵f(x)=,
∴an=f(n)==1-<1.
(2){an}是递增数列.理由如下:
∵an+1-an=-=-=>0,
∴an+1>an,∴{an}是递增数列.
第2课时 数列的通项公式与递推公式
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.数列{an}的通项公式为an=则a2a3等于( )
A.70 B.28
C.20 D.8
答案:C
2.数列1,3,6,10,15,…的递推公式是( )
A.
B.
C.
D.
解析:将数值代入选项验证即可.
答案:B
3.已知数列{an}满足a1=2,an=nan-1(n≥2),则a5等于( )
A.240 B.120
C.60 D.30
解析:逐项代入可求.
答案:A
4.若数列{an}中,a1=1,an+1=,则数列{an}的第4项是( )
A. B.
C. D.
解析:∵a1=1,an+1=,
∴a2===,a3===,
a4===,故选C.
答案:C
5.数列{an}满足a1=1,an+1=2an-1(n∈N*),则a1 000=( )
A.1 B.1 999
C.1 000 D.-1
解析:a1=1,a2=2×1-1=1,a3=2×1-1=1,a4=2×1-1=1,…,可知an=1(n∈N*),∴a1 000=1.
答案:A
6.数列{an}中,a1=a2=1,an+2=an+1+an,则a4=________.
解析:由an+2=an+1+an,
∴a3=a1+a2=2,
a4=a2+a3=1+2=3.
答案:3
7.已知数列{an}满足:a4n-3=1,a4n-1=0,a2n=an,n∈N*,则a2 017=________;a2 014=________.
解析: 依题意得a2 017=a4×505-3=1,a2 014=a2×1 007=a1 007=a4×252-1=0.故分别填1,0.
答案:1 0
8.数列{an}的通项公式an=(-1)n·,则a3=________,a10=________,a2n-1=________.
解析:分别用3,10和2n-1去代换通项公式中的n,得
a3=(-1)3·=-,
a10=(-1)10·=,
a2n-1=(-1)2n-1·=-.
答案:- -
9.已知数列{an}中,a1=2,an+1=3an(n∈N*),求数列{an}的通项公式.
解析:由an+1=3an得=3.
因此可得=3,=3,=3,…,=3(n≥2).
将上面的n-1个式子相乘可得
···…·=3n-1.
即=3n-1,
所以an=a1·3n-1,
又a1=2,故an=2·3n-1.
当n=1时,a1=2×30=2也满足,故an=2·3n-1.
10.已知数列{an}满足a1=1,an+1=(n∈N*),试探究数列{an}的通项公式.
解析:法一:将n=1,2,3,4依次代入递推公式得a2=,a3=,a4=,又a1=,
∴可猜想an=.
应有an+1=,将其代入递推关系式验证成立,
∴an=.
法二:∵an+1=,
∴an+1an=2an-2an+1.
两边同除以2an+1an,得-=.
∴-=,-=,…,-=.
把以上各式累加得-=.
又a1=1,∴an=.
故数列{an}的通项公式为an=(n∈N*).
[B组 能力提升]
1.已知数列{an}的前n项和Sn=n3,则a6+a7+a8+a9等于( )
A.729 B.387
C.604 D.854
解析:a6+a7+a8+a9=S9-S5=93-53=604,故选C.
答案:C
2.数列7,9,11,…中,2n-1是数列的第________项( )
A.n-3 B.n-2
C.n-1 D.n
解析:an=2(n+3)-1,设2n-1是数列的第m项,则2n-1=2(m+3)-1,解得m=n-3.
答案:A
3.已知数列{an}对任意的p,q∈N*满足ap+q=ap+aq,且a2=-6,则a10=________.
解析:∵ap+q=ap+aq,
∴a4=2a2=-12,
a8=2a4=-24,
a10=a2+a8=-30.
答案:-30
4.已知数列{an},a1=-1,a2=2,an=an-1+an-2(n≥3),则a7=________.
解析:分别求出a3,a4,a5,a6,即可求a7.
答案:11
5.在数列{an}中,已知a1=1,Sn=n2an,求该数列的通项公式.
解析:因为Sn=n2an,①
所以Sn-1=(n-1)2an-1 (n≥2).②
①-②得an=Sn-Sn-1=n2an-(n-1)2an-1,
可得(n2-1)an=(n-1)2an-1,
即(n+1)an=(n-1)an-1,故=.
所以an=a1···……·
=1×××…
=.
答案:
6.已知数列{an}满足lg(1+a1+a2+…+an)=n(n∈N*),求数列{an}的通项公式.
解析:∵Sn=a1+a2+…+an,
又lg(1+a1+a2+…+an)=n,∴lg(1+Sn)=n.
∴Sn=10n-1.
当n=1时,a1=S1=9;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(10n-1)-(10n-1-1)
=9×10n-1.
∵当n=1时也满足上式,
∴an=9×10n-1.
第1课时 等差数列的概念和通项公式
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.等差数列a-2d,a,a+2d,…的通项公式是( )
A.an=a+(n-1)d B.an=a+(n-3)d
C.an=a+2(n-2)d D.an=a+2nd
解析:数列的首项为a-2d,公差为2d,∴an=(a-2d)+(n-1)·2d=a+2(n-2)d.
答案:C
2.已知数列3,9,15,…,3(2n-1),…,那么81是它的第几项( )
A.12 B.13
C.14 D.15
解析:由已知数列可知,此数列是以3为首项,6为公差的等差数列,∴an=3+(n-1)×6=3(2n-1)=6n-3,由6n-3=81,得n=14.
答案:C
3.在等差数列{an}中,a2=-5,a6=a4+6,则a1等于( )
A.-9 B.-8
C.-7 D.-4
解析:法一:由题意,得解得a1=-8.
法二:由an=am+(n-m)d(m,n∈N*),
得d=,
∴d===3.
∴a1=a2-d=-8.
答案:B
4.在数列{an}中,a1=1,an+1=an+1,则a2 017等于( )
A.2 009 B.2 010
C.2 018 D.2 017
解析:由于an+1-an=1,则数列{an}是等差数列,且公差d=1,则an=a1+(n-1)d=n,故a2 017=2 017.
答案:D
5.若等差数列{an}中,已知a1=,a2+a5=4,an=35,则n=( )
A.50 B.51
C.52 D.53
解析:依题意,a2+a5=a1+d+a1+4d=4,将a1=代入,得d=.
所以an=a1+(n-1)d=+(n-1)×=n-,
令an=35,解得n=53.
答案:D
6.lg(-)与lg(+)的等差中项是________.
解析:等差中项A===0.
答案:0
7.等差数列的第3项是7,第11项是-1,则它的第7项是________.
解析:设首项为a1,公差为d,
由a3=7,a11=-1得,a1+2d=7,a1+10d=-1,
所以a1=9,d=-1,则a7=3.
答案:3
8.已知48,a,b,c,-12是等差数列的连续5项,则a,b,c的值依次是________.
解析:∵2b=48+(-12),∴b=18,
又2a=48+b=48+18,
∴a=33,
同理可得c=3.
答案:33,18,3
9.在等差数列{an}中,已知a1=112,a2=116,这个数列在450到600之间共有多少项?
解析:由题意,得d=a2-a1=116-112=4,
所以an=a1+(n-1)d=112+4(n-1)=4n+108.
令450≤an≤600,
解得85.5≤n≤123.
又因为n为正整数,所以共有38项.
10.一个各项都是正数的无穷等差数列{an},a1和a3是方程x2-8x+7=0的两个根,求它的通项公式.
解析:由题意,知a1+a3=8,a1a3=7,
又{an}为正项等差数列,∴a1=1,a3=7,
设公差为d,∵a3=a1+2d,∴7=1+2d,
故d=3,an=3n-2.
[B组 能力提升]
1.在数列{an}中,a1=2,2an+1=2an+1,则a101的值是( )
A.52 B.51
C.50 D.49
解析:∵2an+1=2an+1,
∴2(an+1-an)=1.即an+1-an=.
∴{an}是以为公差的等差数列.
a101=a1+(101-1)×d=2+50=52.
答案:A
2.在等差数列中,am=n,an=m(m≠n),则am+n为( )
A.m-n B.0
C.m2 D.n2
解析:法一:设首项为a1,公差为d,则
解得
∴am+n=a1+(m+n-1)d=m+n-1-(m+n-1)=0.
故选B.
法二:因结论唯一,故只需取一个满足条件的特殊数列:2,1,0,便可知结论,故选B.
答案:B
3.已知1,x,y,10构成等差数列,则x,y的值分别为________.
解析:由已知,x是1和y的等差中项,
即2x=1+y,①
y是x和10的等差中项,即2y=x+10②
由①,②可解得x=4,y=7.
答案:4,7
4.等差数列的首项为,且从第10项开始为比1大的项,则公差d的取值范围是________.
解析:由题意得
∴
∴答案:5.已知递减等差数列{an}的前三项和为18,前三项的乘积为66.求数列的通项公式,并判断-34是该数列的项吗?
解析:法一:设等差数列{an}的前三项分别为a1,a2,a3.依题意得
∴
解得或
∵数列{an}是递减等差数列,∴d<0.
故取a1=11,d=-5,
∴an=11+(n-1)·(-5)=-5n+16,
即等差数列{an}的通项公式为an=-5n+16.
令an=-34,即-5n+16=-34,得n=10.
∴-34是数列{an}的项,且为第10项.
法二:设等差数列{an}的前三项依次为:a-d,a,a+d,
则
解得
又∵{an}是递减等差数列,即d<0,
∴取a=6,d=-5.
∴{an}的首项a1=11,公差d=-5.
∴通项公式an=11+(n-1)·(-5),
即an=-5n+16.
令an=-34,解得n=10.
即-34是数列{an}的项,且为第10项.
6.已知无穷等差数列{an},首项a1=3,公差d=-5,依次取出项数被4除余3的项组成数列{bn}.
(1)求b1和b2;
(2)求{bn}的通项公式;
(3){bn}中的第110项是{an}的第几项?
解析:(1)∵a1=3,d=-5,
∴an=3+(n-1)×(-5)=8-5n(n∈N*).
数列{an}中项数被4除余3的项是{an}的第3项,第7项,第11项,…,所以其首项b1=a3=-7,b2=a7=-27.
(2)设{an}中的第m项是{bn}的第n项,
即bn=am,则m=3+4(n-1)=4n-1,
∴bn=am=a4n-1=8-5(4n-1)=13-20n.
∵bn-bn-1=-20(n≥2,n∈N*),
∴{bn}是等差数列,其通项公式为bn=13-20n,n∈N*.
(3)设它是{an}中的第m项,由(2)知m=4n-1,
又n=110,则m=439.
故{bn}中的第110项是{an}的第439项.
第2课时 等差数列的性质
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.(2015·高考重庆卷)在等差数列{an}中,若a2=4,a4=2,则a6=( )
A.-1 B.0
C.1 D.6
解析:由等差数列的性质得a6=2a4-a2=2×2-4=0,选B.
答案:B
2.已知等差数列{an},则使数列{bn}一定为等差数列的是( )
A.bn=-an B.bn=a
C.bn= D.bn=
解析:∵数列{an}是等差数列,∴an+1-an=d(常数).
对于A,bn+1-bn=an-an+1=-d,正确;对于B不一定正确,如an=n,则bn=a=n2,显然不是等差数列;对于C和D,及不一定有意义,故选A.
答案:A
3.在等差数列{an}中,若a2=1,a6=-1,则a4=( )
A.-1 B.1
C.0 D.-
解析:∵2a4=a2+a6=1-1=0,∴a4=0.
答案:C
4.等差数列{an}的公差d<0,且a2·a4=12,a2+a4=8,则数列{an}的通项公式是( )
A.an=2n-2(n∈N*)
B.an=2n+4(n∈N*)
C.an=-2n+12(n∈N*)
D.an=-2n+10(n∈N*)
解析:由??
∴an=a1+(n-1)d=8+(n-1)·(-2)=-2n+10.
答案:D
5.如果数列{an}是等差数列,则下列式子一定成立的有( )
A.a1+a8C.a1+a8>a4+a5 D.a1a8=a4a5
解析:由等差数列的性质有a1+a8=a4+a5,故选B.
答案:B
6.等差数列{an}中,a15=33,a25=66,则a35=________.
解析:由a25是a15与a35的等差中项知2a25=a15+a35,
∴a35=2a25-a15=2×66-33=99.
答案:99
7.在等差数列{an}中,a3+a7=37,则a2+a4+a6+a8=________.
解析:由等差数列的性质可知,
a2+a8=a4+a6=a3+a7,
∴a2+a4+a6+a8=37×2=74.
答案:74
8.在等差数列{an}中,若a5=a,a10=b,则a15=________.
解析:设数列{an}的公差为d.
法一:由题意知
解得
∴a15=a1+14d=+14×=2b-a.
法二:d==,
∴a15=a10+5d=b+5×=2b-a.
法三:∵a5,a10,a15成等差数列,∴a5+a15=2a10.
∴a15=2a10-a5=2b-a.
答案:2b-a
9.梯子的最高一级宽33 cm,最低一级宽110 cm,中间还有10级,各级宽度依次成等差数列,计算中间各级的宽度.
解析:由题意可设最低一级宽度为a1,梯子的宽度依次成等差数列,设为{an},依题意a12=33,
由a12=a1+(12-1)d?33=110+11d,
∴d=-7,∴an=110+(n-1)×(-7),
∴a2=103,a3=96,a4=89,a5=82,a6=75,a7=68,a8=61,a9=54,a10=47,a11=40,
故梯子中间各级的宽度依次为103,96,89,82,75,68,61,54,47,40.
10.若三个数a-4,a+2,26-2a适当排列后构成递增等差数列,求a的值和相应的数列.
解析:显然a-4(1)若a-4,a+2,26-2a成等差数列,则
(a-4)+(26-2a)=2(a+2),
∴a=6,相应的等差数列为:2,8,14.
(2)若a-4,26-2a,a+2成等差数列,则
(a-4)+(a+2)=2(26-2a),
∴a=9,相应的等差数列为:5,8,11.
(3)若26-2a,a-4,a+2成等差数列,则
(26-2a)+(a+2)=2(a-4),
∴a=12,相应的等差数列为:2,8,14.
[B组 能力提升]
1.已知数列{an}为等差数列且a1+a7+a13=4π,则tan(a2+a12)的值为( )
A. B.±
C.- D.-
解析:由等差数列的性质得a1+a7+a13=3a7=4π,
∴a7=.
∴tan(a2+a12)=tan(2a7)=tan =tan =-.
答案:D
2.等差数列{an}中,a5+a6=4,则log2(2a1·2a2·…·2a10)=( )
A.10 B.20
C.40 D.2+log25
解析:由等差数列的性质知a1+a2+…+a10=5(a5+a6)=5×4=20,从而log2(2a1·2a2·…·2a10)=log2220=20.
答案:B
3.数列{an}满足递推关系an=3an-1+3n-1(n∈N*,n≥2),a1=5,则使得数列为等差数列的实数m的值为________.
解析:由题设知-=-==1-为常数,则1+2m=0,故m=-.
答案:-
4.若m≠n,两个等差数列m,a1,a2,n与m,b1,b2,b3,n的公差分别为d1和d2,则的值为________.
解析:n-m=3d1,d1=(n-m).
又n-m=4d2,d2=(n-m).
∴==.
答案:
5.两个等差数列5,8,11,…和3,7,11,…都有100项,问它们有多少个共同的项?
解析:设两个数列分别为{an}与{bk}.
则a1=5,d1=8-5=3,
通项公式an=5+(n-1)·3=3n+2;
b1=3,d2=7-3=4,
通项公式bk=3+(k-1)·4=4k-1.
设数列{an}的第n项与{bk}的第k项相同,
即an=bk,也就是3n+2=4k-1,
∴n=k-1,而n∈N*,k∈N*,
∴k必须为3的倍数,设k=3r(r∈N*),得n=4r-1.
由条件知
解得≤r≤.
又r∈N*,∴1≤r≤25(r∈N*).
∴共有25个共同的项.
6.已知数列{an}的通项公式为an=pn2+qn(常数p,q∈R).
(1)当p和q满足什么条件时,数列{an}是等差数列?
(2)求证:对任意的实数p和q,数列{an+1-an}都是等差数列.
解析:(1)设数列{an}是等差数列,
则an+1-an=[p(n+1)2+q(n+1)]-(pn2+qn)=2pn+p+q,
若2pn+p+q是一个与n无关的常数,
则2p=0,即p=0,q∈R.
∴当p=0,q∈R时,数列{an}是等差数列.
(2)证明:∵an+1-an=2pn+p+q,
∴an+2-an+1=2p(n+1)+p+q,
∴(an+2-an+1)-(an+1-an)=[2p(n+1)+p+q]-(2pn+p+q)=2p(常数).
∴对任意的实数p和q,数列{an+1-an}都是等差数列.
第1课时 等差数列的前n项和公式
[课时作业]页
[A组 基础巩固]
1.等差数列{an}中,d=2,an=11,Sn=35,则a1等于( )
A.5或7 B.3或5
C.7或-1 D.3或-1
解析:由题意,得即
解得或
答案:D
2.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,若S2=4,S4=20,则该数列的公差d为( )
A.7 B.6
C.3 D.2
解析:由S2=4,S4=20,得2a1+d=4,4a1+6d=20,解得d=3.
答案:C
3.已知等差数列{an}满足a2+a4=4,a3+a5=10,则它的前10项的和S10等于( )
A.138 B.135
C.95 D.23
解析:由a2+a4=4,a3+a5=10,可知d=3,a1=-4.∴S10=-40+×3=95.
答案:C
4.若等差数列{an}的前5项和S5=25,且a2=3,则a7等于( )
A.12 B.13
C.14 D.15
解析:由S5=5a3=25,∴a3=5.
∴d=a3-a2=5-3=2.
∴a7=a2+5d=3+10=13.
答案:B
5.已知数列{an}的前n项和Sn=n2-9n,第k项满足5<ak<8,则k等于( )
A.9 B.8
C.7 D.6
解析:当n=1时,a1=S1=-8;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(n2-9n)-[(n-1) 2-9(n-1)]=2n-10.
综上可得数列{an}的通项公式an=2n-10.
所以ak=2k-10.令5<2k-10<8,解得k=8.
答案:B
6.已知数列{an}中,a1=1,an=an-1+(n≥2),则数列{an}的前9项和等于________.
解析:∵n≥2时,an=an-1+,且a1=1,所以数列{an}是以1为首项,以为公差的等差数列,所以S9=9×1+×=9+18=27.
答案:27
7.等差数列{an}中,若a10=10,a19=100,前n项和Sn=0,则n=________.
解析:,∴d=10,a1=-80.
∴Sn=-80n+×10=0,
∴-80n+5n(n-1)=0,n=17.
答案:17
8.等差数列{an}中,a2+a7+a12=24,则S13=________.
解析:因为a1+a13=a2+a12=2a7,
又a2+a7+a12=24,
所以a7=8.
所以S13==13×8=104.
答案:104
9.在等差数列{an}中:
(1)已知a5+a10=58,a4+a9=50,求S10;
(2)已知S7=42,Sn=510,an-3=45,求n.
解析:(1)由已知条件得
解得
∴S10=10a1+d=10×3+×4=210.
(2)S7==7a4=42,
∴a4=6.
∴Sn====510.
∴n=20.
10.在等差数列{an}中,a10=18,前5项的和S5=-15,
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求数列{an}的前n项和的最小值,并指出何时取得最小值.
解析:(1)设{an}的首项,公差分别为a1,d.
则
解得a1=-9,d=3,
∴an=3n-12.
(2)Sn==(3n2-21n)
=2-,
∴当n=3或4时,前n项的和取得最小值为-18.
[B组 能力提升]
1.Sn是等差数列{an}的前n项和,a3+a6+a12为一个常数,则下列也是常数的是( )
A.S17 B.S15
C.S13 D.S7
解析:∵a3+a6+a12为常数,∴a2+a7+a12=3a7为常数,∴a7为常数.又S13=13a7,∴S13为常数.
答案:C
2.设等差数列{an}的前n项和为Sn,Sm-1=-2,Sm=0,Sm+1=3,则m=( )
A.3 B.4
C.5 D.6
解析:am=Sm-Sm-1=2,am+1=Sm+1-Sm=3,
∴d=am+1-am=1,由Sm==0,
知a1=-am=-2,am=-2+(m-1)=2,
解得m=5.
答案:C
3.设Sn是等差数列{an}的前n项和,若=,则等于________.
解析:由等差数列的性质,===,
∴==×=1.
答案:1
4.设等差数列{an}的前n项和为Sn,已知前6项和为36,最后6项和为180,Sn=324(n>6),则数列的项数n=________,a9+a10=________.
解析:由题意,可知a1+a2+…+a6=36 ①,an+an-1+an-2+…+an-5=180 ②,由①+②,得(a1+an)+(a2+an-1)+…+(a6+an-5)=6(a1+an)=216,∴a1+an=36.又Sn==324,∴18n=324,∴n=18,∴a1+a18=36,∴a9+a10=a1+a18=36.
答案:18 36
5.等差数列{an}的前n项和Sn=-n2+n,求数列{|an|}的前n项和Tn.
解析:a1=S1=101,当n≥2时,
an=Sn-Sn-1=-n2+n-=-3n+104,a1=S1=101也适合上式,所以an=-3n+104,令an=0,n=34,故n≥35时,an<0,n≤34时,an>0,所以对数列{|an|},n≤34时,Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=a1+a2+…+an=-n2+n,
当n≥35时,Tn=|a1|+|a2|+…+|a34|+|a35|+…+|an|=a1+a2+…+a34-a35-…-an
=2(a1+a2+…+a34)-(a1+a2+…+an)=2S34-Sn=n2-n+3 502,
所以Tn=
6.设{an}为等差数列,Sn为数列{an}的前n项和,已知S7=7,S15=75,Tn为数列的前n项和,求Tn.
解析:设等差数列{an}的公差为d,
则Sn=na1+n(n-1)d,
∵S7=7,S15=75,
∴
即解得
∴=a1+(n-1)d=-2+(n-1),
∵-=,
∴数列是等差数列,其首项为-2,公差为,
∴Tn=n×(-2)+×=n2-n.
第2课时 等差数列的前n项和公式的性质及应用
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.(2015·高考全国Ⅱ卷)设Sn是等差数列{an}的前n项和,若a1+a3+a5=3,则S5=( )
A.5 B.7
C.9 D.11
解析:a1+a3+a5=3a3=3?a3=1,S5==5a3=5.
答案:A
2.数列{an}为等差数列,若a1=1,d=2,Sk+2-Sk=24,则k=( )
A.8 B.7
C.6 D.5
解析:∵Sk+2-Sk=ak+1+ak+2=a1+kd+a1+(k+1)d=2a1+(2k+1)d=2×1+(2k+1)×2=4k+4=24,∴k=5.
答案:D
3.记等差数列{an}的前n项和为Sn,若a1=,S4=20,则S6=( )
A.16 B.24
C.36 D. 48
解析:设数列{an}的公差为d,则Sn=+d,∴S4=2+6d=20,∴d=3,∴S6=3+15d=48.
答案:D
4.设{an}是等差数列,若a2=3,a7=13,则数列{an}的前8项和为( )
A.128 B.80
C.64 D.56
解析:设数列{an}的前n项和为Sn,则S8====64.
答案:C
5.数列{an}是等差数列,a1+a2+a3=-24,a18+a19+a20=78,则此数列的前20项和等于( )
A.160 B.180
C.200 D.220
解析:∵{an}是等差数列,∴a1+a20=a2+a19=a3+a18.
又a1+a2+a3=-24,a18+a19+a20=78,
∴a1+a20+a2+a19+a3+a18=54.
∴3(a1+a20)=54.∴a1+a20=18.
∴S20==180.
答案:B
6.有两个等差数列{an},{bn},它们的前n项和分别为Sn和Tn.若=,则等于________.
解析:由{an},{bn}是等差数列,=,不妨设Sn=kn(2n+1),Tn=kn(n+2)(k≠0),则an=3k+4k(n-1)=4kn-k,bn=3k+2k(n-1)=2kn+k.所以==.
答案:
7.已知{an}为等差数列,a1+a3+a5=105,a2+a4+a6=99,以Sn表示{an}的前n项和,则使得Sn达到最大值的n是________.
解析:由已知得3a3=105,3a4=99,
∴a3=35,a4=33,
∴d=-2,an=a4+(n-4)(-2)=41-2n,
由,得n=20.
答案:20
8.已知某等差数列共有10项,其奇数项之和为15,偶数项之和为30,则其公差为________.
解析:S奇=a1+a3+a5+a7+a9=15,
S偶=a2+a4+a6+a8+a10=30,
∴S偶-S奇=5d=15,∴d=3.
答案:3
9.设正项数列{an}的前n项和为Sn,并且对于任意n∈N*,an与1的等差中项等于,求数列{an}的通项公式.
解析:由题意知,=,得:
Sn=,
∴a1=S1=1,
又∵an+1=Sn+1-Sn=[(an+1+1)2-(an+1)2],
∴(an+1-1)2-(an+1)2=0.
即(an+1+an)(an+1-an-2)=0,
∵an>0,∴an+1-an=2,
∴{an}是以1为首项,2为公差的等差数列.
∴an=2n-1.
10.已知等差数列{an}中,a1=1,a3=-3.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若数列{an}的前k项和Sk=-35,求k的值.
解析:(1)设等差数列的公差为d,
则an=a1+(n-1)d.
由a1=1,a3=-3可得1+2d=-3,解得d=-2.
从而an=1+(n-1)×(-2)=3-2n.
(2)由(1)可知an=3-2n.
所以Sn==2n-n2.
进而由Sk=-35可得2k-k2=-35,
即k2-2k-35=0.解得k=7或k=-5.
又k∈N*,故k=7为所求结果.
[B组 能力提升]
1.若一个等差数列的前3项的和为34,最后3项的和为146,且所有项的和为390,则这个数列有( )
A.13项 B.12项
C.11项 D.10项
解析:∵a1+a2+a3=34,①
an+an-1+an-2=146,②
又∵a1+an=a2+an-1=a3+an-2,
∴①+②得3(a1+an)=180,∴a1+an=60.③
Sn==390.④
将③代入④中得n=13.
答案:A
2.等差数列{an}的前n项和为Sn,已知am-1+am+1-a=0,S2m-1=38,则m=( )
A.38 B.20
C.10 D.9
解析:由等差数列的性质,得am-1+am+1=2am,
∴2am=a.由题意得am≠0,∴am=2.
又S2m-1==
=2(2m-1)=38,
∴m=10.
答案:C
3.已知等差数列{an},{bn}的前n项和分别为An,Bn,且满足=,则=________.
解析:=======.
答案:
4.数列{an}的通项公式an=ncos,其前n项和为Sn,则S2 016等于________.
解析:由题意知,a1+a2+a3+a4=2,a5+a6+a7+a8=2,…,a4k+1+a4k+2+a4k+3+a4k+4=2,k∈N,故S2 016=504×2=1 008.
答案:1 008
5.某电站沿一条公路竖立电线杆,相邻两根电线杆的距离都是50 m,最远一根电线杆距离电站1 550 m,一汽车每次从电站运出3根电线杆供应施工.若该汽车往返运输总行程为17 500 m,共竖立多少根电线杆?第一根电线杆距离电站多少米?
解析:由题意知汽车逐趟(由近及远)往返运输行程组成一个等差数列,记为{an},
则an=1 550×2=3 100,d=50×3×2=300,
Sn=17 500.
由等差数列的通项公式及前n项和公式,
得
由①得a1=3 400-300n.
代入②得n(3 400-300n)+150n(n-1)-17 500=0,
整理得3n2-65n+350=0,
解得n=10或n=(舍去),
所以a1=3 400-300×10=400.
故汽车拉了10趟,共拉电线杆3×10=30(根),最近的一趟往返行程400 m,
第一根电线杆距离电站×400-100=100(m).
所以共竖立了30根电线杆,第一根电线杆距离电站100 m.
6.已知数列{an},an∈N*,Sn是其前n项和,Sn=(an+2)2.
(1)求证{an}是等差数列;
(2)设bn=an-30,求数列{bn}的前n项和的最小值.
解析:(1)证明:当n=1时,a1=S1=(a1+2)2,
解得a1=2.
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(an+2)2-(an-1+2)2,
即8an=(an+2)2-(an-1+2)2,
整理得,(an-2)2-(an-1+2)2=0,
即(an+an-1)(an-an-1-4)=0.
∵an∈N*,∴an+an-1>0,∴an-an-1-4=0,
即an-an-1=4(n≥2).
故{an}是以2为首项,4为公差的等差数列.
(2)设{bn}的前n项和为Tn,
∵bn=an-30,且由(1)知an=2+(n-1)×4=4n-2,
∴bn=(4n-2)-30=2n-31,
故数列{bn}是单调递增的等差数列.
令2n-31=0,得n=15,
∵n∈N*,∴当n≤15时,bn<0;
当n≥16时,bn>0,即b1当n=15时,Tn取得最小值,最小值为T15=×15=-225.
第1课时 等比数列的概念和通项公式
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.已知等比数列{an}中,a1=32,公比q=-,则a6等于( )
A.1 B.-1
C.2 D.
解析:由题知a6=a1q5=32×5=-1,故选B.
答案:B
2.已知数列a,a(1-a),a(1-a)2,…是等比数列,则实数a的取值范围是( )
A.a≠1 B.a≠0且a≠1
C.a≠0 D.a≠0或a≠1
解析:由a1≠0,q≠0,得a≠0,1-a≠0,所以a≠0且a≠1.
答案:B
3.在等比数列{an}中,a2 016=8a2 013,则公比q的值为( )
A.2 B.3
C.4 D.8
解析:q3==8,∴q=2.
答案:A
4.已知等比数列{an}满足a1+a2=3,a2+a3=6,则a7等于( )
A.64 B.81
C.128 D.243
解析:∵{an}为等比数列,∴=q=2.
又a1+a2=3,
∴a1=1.故a7=1×26=64.
答案:A
5.等比数列{an}各项均为正数,且a1,a3,a2成等差数列,则=( )
A.- B.
C. D.-或
解析:a1,a3,a2成等差数列,所以a3=a1+a2,从而q2=1+q,∵q>0,∴q=,
∴==.
答案:C
6.首项为3的等比数列的第n项是48,第2n-3项 是192,则n=________.
解析:设公比为q,
则??q2=4,
得q=±2.由(±2)n-1=16,得n=5.
答案:5
7.数列{an}为等比数列,an>0,若a1·a5=16,a4=8,则an=________.
解析:由a1·a5=16,a4=8,得aq4=16,a1q3=8,所以q2=4,又an>0,故q=2,a1=1,an=2n-1.
答案:2n-1
8.若k,2k+2,3k+3是等比数列的前3项,则第四项为________.
解析:由题意,(2k+2)2=k(3k+3),解得k=-4或k=-1,又k=-1时,2k+2=3k+3=0,不符合等比数列的定义,所以k=-4,前3项为-4,-6,-9,第四项为-.
答案:-
9.已知数列{an}的前n项和Sn=2an+1,求证:{an}是等比数列,并求出通项公式.
证明:∵Sn=2an+1,∴Sn+1=2an+1+1.
∴Sn+1-Sn=an+1
=(2an+1+1)-(2an+1)=2an+1-2an.
∴an+1=2an.①
又∵S1=a1=2a1+1,
∴a1=-1≠0.
由①式可知,an≠0,
∴由=2知{an}是等比数列,an=-2n-1.
10.在各项均为负的等比数列{an}中,2an=3an+1,且a2·a5=.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)-是否为该数列的项?若是,为第几项?
解析:(1)∵2an=3an+1,∴=,数列{an}是公比为的等比数列,又a2·a5=,所以a5=3,由于各项均为负,故a1=-,an=-n-2.
(2)设an=-,则-=-n-2,
n-2=4,n=6,所以-是该数列的项,为第6项.
[B组 能力提升]
1.设{an}是由正数组成的等比数列,公比q=2,且a1·a2·a3·…·a30=230,那么a3·a6·a9·…·a30等于( )
A.210 B.220
C.216 D.215
解析:由等比数列的定义,a1·a2·a3=3,故a1·a2·a3·…·a30=3.
又q=2,故a3·a6·a9·…·a30=220.
答案:B
2.已知等比数列{an}满足a1=3,a1+a3+a5=21,则a3+a5+a7=( )
A.21 B.42
C.63 D.84
解析:设等比数列公比为q,则a1+a1q2+a1q4=21,又因为a1=3,所以q4+q2-6=0,解得q2=2,所以a3+a5+a7=(a1+a3+a5)q2=42.
答案:B
3.设{an}为公比q>1的等比数列,若a2 014和a2 015是方程4x2-8x+3=0的两根,则a2 016+a2 017=________.
解析:4x2-8x+3=0的两根分别为和,q>1,从而a2 014=,a2 015=,∴q==3.a2 016+a2 017=(a2 014+a2 015)·q2=2×32=18.
答案:18
4.在正项等比数列{an}中,已知a1a2a3=4,a4a5a6=12,an-1anan+1=324,则n=________.
解析:设数列{an}的公比为q,由a1a2a3=4=aq3与a4a5a6=12=aq12可得q9=3,又an-1anan+1=aq3n-3=324,因此q3n-6=81=34=q36,所以n=14.
答案:14
5.有四个实数,前三个数依次成等比数列,它们的积为-8;后三个数依次成等差数列,它们的积为-80,求这四个数.
解析:由题意,设这四个数为,b,bq,a,
则解得或
∴这四个数依次为1,-2,4,10或-,-2,-5,-8.
6.已知a1=2,点(an,an+1)在函数f(x)=x2+2x的图象上,其中n=1,2,3,….
(1)证明数列{lg(1+an)}是等比数列;
(2)求{an}的通项公式.
解析:(1)证明:由已知得an+1=a+2an,
∴an+1+1=a+2an+1=(an+1)2.
∵a1=2,∴an+1+1=(an+1)2>0.
∴lg(1+an+1)=2lg(1+an),即=2,
且lg(1+a1)=lg 3.
∴{lg(1+an)}是首项为lg 3,公比为2的等比数列.
(2)由(1)知,lg(1+an)=2n-1·lg 3=lg 3,
∴1+an=3,
∴an=3-1.
第2课时 等比数列的性质
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.如果数列{an}是等比数列,那么( )
A.数列{a}是等比数列
B.数列{2an}是等比数列
C.数列{lg an}是等比数列
D.数列{nan}是等比数列
解析:设bn=a,则==2=q2,
∴{bn}为等比数列;=2an+1-an≠常数;
当an<0时,lg an无意义;设cn=nan,
则==·q≠常数.
答案:A
2.已知等差数列{an}的公差为3,若a1,a3,a4成等比数列,则a2等于( )
A.9 B.3
C.-3 D.-9
解析:a1=a2-3,a3=a2+3,a4=a2+3×2=a2+6,
由于a1,a3,a4成等比数列,a=a1a4,即 (a2+3)2=(a2-3)(a2+6),解得a2=-9.
答案:D
3.在正项等比数列{an}中,a1和a19为方程x2-10x+16=0的两根,则a8·a10·a12等于( )
A.16 B.32
C.64 D.256
解析:由已知,得a1a19=16.
又∵a1·a19=a8·a12=a,
∴a8·a12=a=16.
又an>0,∴a10=4,
∴a8·a10·a12=a=64.
答案:C
4.在等比数列{an}中,若a3a5a7a9a11=243,则的值为( )
A.9 B.1
C.2 D.3
解析:∵a3a5a7a9a11=aq30=243,∴==a1q6==3.
答案:D
5.已知等比数列{an}满足a1=,a3a5=4(a4-1),则a2=( )
A.2 B.1
C. D.
解析:由题意可得a3a5=a=4(a4-1)?a4=2,所以q3==8?q=2,故a2=a1q=.
答案:C
6.等比数列{an}中,an>0,且a2=1-a1,a4=9-a3,则a4+a5=________.
解析:由题意,得a1+a2=1,a3+a4=(a1+a2)q2=9,∴q2=9.
又an>0,∴q=3.
故a4+a5=(a3+a4)q=9×3=27.
答案:27
7.已知等比数列{an}的公比q=-,则=________.
解析:===-2.
答案:-2
8.若三个正数a,b,c成等比数列,其中a=5+2,c=5-2,则b=________.
解析:因为三个正数a,b,c成等比数列,所以b2=ac=(5+2)(5-2)=1,因为b>0,所以b=1.
答案:1
9.已知等比数列{an}为递增数列,且a=a10,2(an+an-2)=5an-1,求数列{an}的通项公式.
解析:设数列{an}的首项为a1,公比为q.
∵a=a10,2(an+an-2)=5an-1,
∴
由①,得a1=q,
由②,得q=2或q=.
又数列{an}为递增数列,
∴a1=q=2,∴an=2n.
10.已知数列{an}满足log3an+1=log3an+1(n∈N*),且a2+a4+a6=9,求log(a5+a7+a9)的值.
解析:∵log3an+1=log3an+1,
即log3an+1-log3an=log3=1.
∴=3.
∴数列{an}是等比数列,公比q=3.
则log(a5+a7+a9)=log[q3·(a2+a4+a6)]=log[33·9]=-5.
[B组 能力提升]
1.已知等比数列{an}的公比为正数,且a3·a9=2a,a2=1,则a1=( )
A. B.
C. D.2
解析:∵a3·a9=a=2a,∴q2=2=2.
又q>0,∴q=.∴a1===.
答案:B
2.已知等差数列{an}的公差为2,若a1,a2,a5成等比数列,则a2等于( )
A.-4 B.2
C.3 D.-3
解析:∵a1,a2,a5成等比数列,∴a=a1·a5.
∴a=(a2-d)·(a2+3d),
即a=(a2-2)(a2+6).∴a2=3.
答案:C
3.公差不为零的等差数列{an}中,2a3-a+2a11=0,数列{bn}是等比数列,且b7=a7,则b6b8=________.
解析:∵2a3-a+2a11=2(a3+a11)-a
=4a7-a=0,
∵b7=a7≠0,∴b7=a7=4.
∴b6b8=b=16.
答案:16
4.若a,b是函数f(x)=x2-px+q(p>0,q>0)的两个不同的零点,且a,b,-2这三个数可适当排序后成等差数列,也可适当排序后成等比数列,则p+q的值等于________.
解析:不妨设a>b,由根与系数的关系得a+b=p,a·b=q,则a>0,b>0,则a,-2,b为等比数列,a,b,-2成等差数列,则a·b=(-2)2=4,a-2=2b,∴a=4,b=1,∴p=5,q=4,所以p+q=9.
答案:9
5.已知数列{an}满足a1=1,an+1=(n∈N*),求数列{an}的通项公式.
解析:由an+1=,得=+1.
所以+1=2(+1).
又a1=1,所以+1=2,
所以数列{+1}是以2为首项,2为公比的等比数列,
所以+1=2×2n-1=2n,
所以an=.
6.在公差为d(d≠0)的等差数列{an}和公比为q的等比数列{bn}中,已知a1=b1=1,a2=b2,a8=b3.
(1)求d,q的值;
(2)是否存在常数a,b,使得对于一切自然数n,都有an=logabn+b成立?若存在,求出a,b的值;若不存在,请说明理由.
解析:(1)由a2=b2,a8=b3,
得
即
解方程组得或(舍)
(2)由(1)知an=1+(n-1)·5=5n-4,
bn=b1qn-1=6n-1.
由an=logabn+b,得5n-4=loga6n-1+b,
即5n-4=nloga6+b-loga6.
比较系数得∴
所以存在a=6,b=1,使得对一切自然数,都有an=logabn+b成立.
第1课时 等比数列的前n项和公式
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.等比数列{an}中,an=2n,则它的前n项和Sn=( )
A.2n-1 B.2n-2
C.2n+1-1 D.2n+1-2
解析:a1=2,q=2,
∴Sn==2n+1-2.
答案:D
2.在等比数列{an}中,若a1=1,a4=,则该数列的前10项和S10=( )
A.2- B.2-
C.2- D.2-
解析:设等比数列{an}的公比为q,由a1=1,a4=,得q3=,解得q=,于是S10===2-.
答案:B
3.等比数列{an}中,已知前4项之和为1,前8项和为17,则此等比数列的公比q为( )
A.2 B.-2
C.2或-2 D.2或-1
解析:S4==1,①
S8==17,②
②÷①得1+q4=17,q4=16.
q=±2.
答案:C
4.已知数列{an}为等比数列,Sn是它的前n项和,若a2·a3=2a1,且a4与2a7的等差中项为,则S5=( )
A.35 B.33
C.31 D.29
解析:设数列{an}的公比为q,
∵a2·a3=a·q3=a1·a4=2a1,
∴a4=2.
又∵a4+2a7=a4+2a4q3=2+4q3=2×,
∴q=.
∴a1==16.S5==31.
答案:C
5.等比数列{an}中,a3=3S2+2,a4=3S3+2,则公比q等于( )
A.2 B.
C.4 D.
解析:a3=3S2+2,a4=3S3+2,等式两边分别相减得a4-a3=3a3,即a4=4a3,∴q=4.
答案:C
6.若数列{an}满足a1=1,an+1=2an,n=1,2,3,…,则a1+a2+…+an=________.
解析:由=2,∴{an}是以a1=1,q=2的等比数列,故Sn==2n-1.
答案:2n-1
7.等比数列{an}的前n项和为Sn,已知S1,2S2,3S3成等差数列,则{an}的公比为________.
解析:∵S1,2S2,3S3成等差数列,∴4S2=S1+3S3,
即4(a1+a1q)=a1+3(a1+a1q+a1q2),
∴4(1+q)=1+3(1+q+q2),解之得q=.
答案:
8.等比数列的前n项和Sn=m·3n+2,则m=________.
解析:设等比数列为{an},则
a1=S1=3m+2,
S2=a1+a2=9m+2?a2=6m,
S3=a1+a2+a3=27m+2?a3=18m,
又a=a1·a3?(6m) 2=(3m+2)·18m
?m=-2或m=0(舍去).∴m=-2.
答案:-2
9.在等差数列{an}中,a4=10,且a3,a6,a10成等比数列,求数列{an}前20项的和S20.
解析:设数列{an}的公差为d,则
a3=a4-d=10-d,a6=a4+2d=10+2d,a10=a4+6d=10+6d,
由a3,a6,a10成等比数列,得a3a10=a,
即(10-d)(10+6d)=(10+2d)2.
整理,得10d2-10d=0.解得d=0或d=1.
当d=0时,S20=20a4=200;
当d=1时,a1=a4-3d=10-3×1=7,
于是S20=20a1+d=20×7+190=330.
10.已知数列{an}的前n项和Sn=2n-n2,an=log5bn,其中bn>0,求数列{bn}的前n项和Tn.
解析:当n≥2时,an=Sn-Sn-1
=(2n-n2)-[2(n-1)-(n-1)2]
=-2n+3,
当n=1时,a1=S1=2×1-12=1也适合上式,
∴{an}的通项公式an=-2n+3(n∈N*).
又an=log5bn,
∴log5bn=-2n+3,
于是bn=5-2n+3,bn+1=5-2n+1,
∴==5-2=.
因此{bn}是公比为的等比数列,且b1=5-2+3=5,
于是{bn}的前n项和
Tn==.
[B组 能力提升]
1.已知等比数列{an}的前n项和Sn=2n-1,则a+a+…+a等于( )
A.(2n-1)2 B.(2n-1)
C.4n-1 D.(4n-1)
解析:根据前n项和Sn=2n-1,可求出an=2n-1,由等比数列的性质可得{a}仍为等比数列,且首项为a,公比为q2,∴a+a+…+a=1+22+24+…+22n-2=(4n-1).
答案:D
2.设Sn是等比数列{an}的前n项和,若=3,则=( )
A.2 B.
C. D.1或2
解析:设S2=k,则S4=3k,由数列{an}为等比数列(易知数列{an}的公比q≠-1),得S2,S4-S2,S6-S4为等比数列,又S2=k,S4-S2=2k,∴S6-S4=4k,∴S6=7k,∴==,故选B.
答案:B
3.已知数列{an}是递增的等比数列,a1+a4=9,a2a3=8,则数列{an}的前n项和等于________.
解析:由题意,,解得a1=1,a4=8或者a1=8,a4=1,而数列{an}是递增的等比数列,所以a1=1,a4=8,即q3==8,所以q=2,因而数列{an}的前n项和Sn===2n-1.
答案:2n-1
4.设数列{an}(n=1,2,3,…)的前n项和Sn满足Sn+a1=2an,且a1,a2+1,a3成等差数列,则a1+a5=________.
解析:由Sn+a1=2an,得an=Sn-Sn-1=2an-2an-1(n≥2),即an=2an-1(n≥2).从而a2=2a1,a3=2a2=4a1.又因为a1,a2+1,a3成等差数列,所以a1+a3=2(a2+1),所以a1+4a1=2(2a1+1),解得a1=2,所以数列{an}是首项为2,公比为2的等比数列,故an=2n,所以a1+a5=2+25=34.
答案:34
5.(2016·高考全国Ⅲ卷)已知数列{an}的前n项和Sn=1+λan,其中λ≠0.
(1)证明{an}是等比数列,并求其通项公式;
(2)若S5=,求λ.
解析:(1)证明:由题意得a1=S1=1+λa1,
故λ≠1,a1=,a1≠0.
由Sn=1+λan,Sn+1=1+λan+1得an+1=λan+1-λan,即an+1(λ-1)=λan.由a1≠0,λ≠0得an≠0,所以=.
因此{an}是首项为,公比为的等比数列,于是an=n-1.
(2)由(1)得Sn=1-n.
由S5=得1-5=,
即5=.
解得λ=-1.
6.设{an}是公比大于1的等比数列,Sn为数列{an}的前n项和.已知S3=7,且a1+3,3a2,a3+4构成等差数列.
(1)求数列{an}的通项;
(2)令bn=ln a3n+1,n=1,2,…,求数列{bn}的前n项和Tn.
解析:(1)由已知得解得a2=2.
设数列{an}的公比为q,由a2=2,可得a1=,
a3=2q,
又S3=7,可知+2+2q=7,即2q2-5q+2=0.
解得q1=2,q2=.
由题意得q>1,∴q=2,∴a1=1.
故数列{an}的通项为an=2n-1.
(2)由于bn=ln a3n+1,n=1,2,…,
由(1)得a3n+1=23n,∴bn=ln 23n=3nln 2.
又bn+1-bn=3ln 2,∴{bn}是等差数列,
∴Tn=b1+b2+…+bn==·ln 2.
故Tn=ln 2.
第2课时 等比数列的前n项和公式的性质及应用
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.设首项为1,公比为的等比数列{an}的前n项和为Sn,则( )
A.Sn=2an-1 B.Sn=3an-2
C.Sn=4-3an D.Sn=3-2an
解析:Sn===3-2an.
答案:D
2.设Sn为等比数列{an}的前n项和,8a2-a5=0,则=( )
A.5 B.8
C.-8 D.15
解析:∵8a2-a5=0,∴8a1q=a1q4,∴q3=8,∴q=2,∴==1+q2=5.
答案:A
3.已知在等比数列{an}中,公比q是整数,a1+a4=18,a2+a3=12,则此数列的前8项和为( )
A.514 B.513
C.512 D.510
解析:由已知得解得q=2或q=.
∵q为整数,∴q=2.∴a1=2,∴S8==29-2=510.
答案:D
4.设{an}是由正数组成的等比数列,Sn为其前n项和,已知a2a4=1,S3=7,则S5=( )
A. B.
C. D.
解析:由a2a4=1?a1=,又S3=a1(1+q+q2)=7,
联立得:=0,∴q=,a1=4,
S5==.
答案:B
5.在数列{an}中,a1=2,an+1=2an,Sn为{an}的前n项和,若Sn=126,则n=________.
解析:∵a1=2,an+1=2an,∴数列{an}是首项为2,公比为2的等比数列,
∴Sn==126,∴2n=64,∴n=6.
答案:6
6.等比数列{an}的公比q>0,已知a2=1,an+2+an+1=6an,则{an}的前4项和S4=________.
解析:由an+2+an+1=6an,
得qn+1+qn=6qn-1,即q2+q-6=0,q>0,解得q=2,
又∵a2=1,∴a1=,
∴S4==.
答案:
7.设Sn为等比数列{an}的前n项和.若a1=1,且3S1,2S2,S3成等差数列,则an=________.
解析:设等比数列{an}的公比为q(q≠0),依题意得a2=a1·q=q,a3=a1q2=q2,S1=a1=1,S2=1+q,S3=1+q+q2,又3S1,2S2,S3成等差数列,所以4S2=3S1+S3,即4(1+q)=3+1+q+q2,所以q=3(q=0舍去).所以an=a1qn-1=3n-1.
答案:3n-1
8.设{an}是由正数组成的等比数列,Sn是其前n项和,证明:log0.5Sn+log0.5Sn+2>2log0.5Sn+1.
证明:设{an}的公比为q,由已知得a1>0,q>0.
∵Sn+1=a1+qSn,Sn+2=a1+qSn+1,
∴SnSn+2-S=Sn(a1+qSn+1)-(a1+qSn)Sn+1=Sna1+qSnSn+1-a1Sn+1-qSnSn+1=a1(Sn-Sn+1)=-a1an+1<0,
∴Sn·Sn+2根据对数函数的单调性可以得到log0.5(SnSn+2)>log0.5S,
即log0.5Sn+log0.5Sn+2>2log0.5Sn+1.
9.设等比数列{an}的公比q<1,前n项和为Sn,已知a3=2,S4=5S2,求{an}的通项公式.
解析:由题设知a1≠0,Sn=,
则
由②得1-q4=5(1-q2),(q2-4)(q2-1)=0.
(q-2)(q+2)(q-1)(q+1)=0,
因为q<1,解得q=-1或q=-2.
当q=-1时,代入①得a1=2,
通项公式an=2×(-1)n-1;
当q=-2时,代入①得a1=;
通项公式an=×(-2)n-1.
综上,当q=-1时,an=2×(-1)n-1;
当q=-2时,an=×(-2)n-1.
[B组 能力提升]
1.在等比数列{an}中,公比q=2,log2a1+log2a2+log2a3+…+log2a10=35,则S10=( )
A. B.
C.235 D.
解析:由题意知log2(a1·a2·…·a10)=35,
∴a1·a2·a3·…·a10=235.
∴a1·(a1q)·(a1q2)·…·(a1q9)=235.
∴aq1+2+3+…+9=235.
∴a·245=235,即a=,
∴a1=.
∴a1+a2+…+a10==.
答案:A
2.已知{an}是等差数列,公差d不为零,前n项和是Sn,若a3,a4,a8成等比数列,则( )
A.a1d>0,dS4>0
B.a1d<0,dS4<0
C.a1d>0,dS4<0
D.a1d<0,dS4>0
解析:因为{an}是等差数列,a3,a4,a8成等比数列,
所以(a1+3d)2=(a1+2d)(a1+7d)?a1=-d,
所以S4=2(a1+a4)=2(a1+a1+3d)=-d,所以a1d=-d2<0,dS4=-d2<0.
答案:B
3.一个项数是偶数的等比数列,它的偶数项的和是奇数项的和的两倍,它的首项为1,且中间两项的和为24,则此等比数列的项数为________.
解析:由题意可知q=2,
设该数列为a1,a2,a3,…,a2n,
则an+an+1=24,又a1=1,
∴qn-1+qn=24,即2n-1+2n=24,
解得n=4,∴项数为8项.
答案:8
4.(2016·高考全国Ⅰ卷)设等比数列{an}满足a1+a3=10,a2+a4=5,则a1a2…an的最大值为________.
解析:设{an}的公比为q,
于是a1(1+q2)=10,①
a1(q+q3)=5,②
联立①②得a1=8,q=,
∴an=24-n,∴a1a2…an=23+2+1+…+(4-n)=2-n2+n=2-(n-)2+≤26=64.∴a1a2…an的最大值为64.
答案:64
5.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,a3=5,S6=36,
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=2an,求数列{bn}的前n项和Tn.
解析:(1)设{an}的公差为d,则
即∴a1=1,d=2.
∴an=1+2(n-1)=2n-1,(n∈N*).
(2)∵bn=2an=22n-1,
∴Tn=21+23+25+…+22n-1
==.
6.已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2an-2(n∈N*),数列{bn}中,b1=1,点P(bn,bn+1)在直线x-y+2=0上.
(1)求数列{an},{bn}的通项公式;
(2)记Tn=a1b1+a2b2+…+anbn,求Tn.
解析:(1)由Sn=2an-2得Sn-1=2an-1-2(n≥2),
两式相减得an=2an-2an-1,即=2(n≥2),
又a1=S1=2a1-2,∴a1=2,
∴{an}是以2为首项,2为公比的等比数列.
∴an=2n.
∵点P(bn,bn+1)在直线x-y+2=0上,
∴bn-bn+1+2=0,即bn+1-bn=2,
∴{bn}是等差数列.
又b1=1,∴bn=2n-1.
(2)∵Tn=1×2+3×22+…+(2n-3)2n-1+(2n-1)·2n,①
∴2Tn=1×22+3×23+…+(2n-3)2n+(2n-1)2n+1.②
①-②,得
-Tn=1×2+2×(22+23+…+2n)-(2n-1)·2n+1
=2+2·-(2n-1)2n+1
=2+4·2n-8-(2n-1)2n+1=(3-2n)·2n+1-6.
∴Tn=(2n-3)·2n+1+6.
第3课时 数列的通项公式
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.设数列{an}中,a1=2,an+1=an+3,则数列{an}的通项公式为( )
A.an=3n B.an=3n+1
C.an=3n-1 D.an=3n-1
答案:C
2.数列{an}中,若a1=1,an+1=2an+3(n≥1),则该数列的通项an=________.( )
A.2n+1-3 B.2n-3
C.2n+3 D.2n-1-3
解析:an+1+3=2(an+3),∴此数列是以a1+3为首项,2为公比的等比数列,an+3=(1+3)×2n-1,即an=2n+1-3.
答案:A
3.设数列{an}满足a1+2a2+22a3+…+2n-1an=(n∈N*),则通项公式是( )
A.an= B.an=
C.an= D.an=
解析:设|2n-1·an|的前n项和为Tn,∵数列{an}满足a1+2a2+22a3+…+2n-1an=(n∈N*),∴Tn=,∴2n-1an=Tn-Tn-1=-=,
∴an==,经验证,n=1时也成立,
故an=.故选C.
答案:C
4.已知数列{an}满足a1=1,且an=an-1+n(n≥2,且n∈N*),则数列{an}的通项公式为( )
A.an= B.an=
C.an=n+2 D.an=(n+2)3n
解析:an=an-1+n(n≥2,且n∈N*)?=+1,
即bn=,则数列{bn}为首项b1==3a1=3,公差为1的等差数列,
所以bn=3+(n-1)×1=n+2,
所以an=.
答案:B
5.若数列{an}的前n项和为Sn,且an=2Sn-3,则{an}的通项公式是________.
解析:由an=2Sn-3得an-1=2Sn-1-3(n≥2),两式相减得an-an-1=2an(n≥2),
∴an=-an-1(n≥2),=-1(n≥2).
故{an}是公比为-1的等比数列,
令n=1得a1=2a1-3,∴a1=3,故an=3·(-1)n-1.
答案:an=3·(-1)n-1
6.已知数列{an}满足a1=1,an+1=an+2n-1(n∈N*),则an=________.
解析:∵a1=1,an+1=an+2n-1(n∈N*),∴an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1=(2n-3)+(2n-5)+…+1+1=+1=n2-2n+2.
答案:n2-2n+2
7.在数列{an}中,a1=2,an=3an-1+2(n≥2,n∈N*),则通项an=________.
解析:由an=3an-1+2,得an+1=3(an-1+1)(n≥2).∵a1=2,∴a1+1=3≠0,∴数列{an+1}是以3为首项,3为公比的等比数列,∴an+1=3·3n-1=3n,即an=3n-1.
答案: 3n-1
8.已知数列{an}满足a1=2,(n+1)an=(n-1)an-1(n≥2,n∈N*),则=________,数列{an}的通项公式为________.
解析:当n≥2时,由(n+1)an=(n-1)an-1得=,
故=·=×=.
an=···…···a1=×××…×××2=×2=.又a1=2满足上式,故an=(n∈N*)
答案: an=(n∈N*)
9.已知数列{an}满足:Sn=1-an(n∈N*),其中Sn为数列{an}的前n项和,求{an}的通项公式.
解析:∵Sn=1-an,①
∴Sn+1=1-an+1,②
②-①得an+1=-an+1+an,
∴an+1=an,(n∈N*)
又n=1时,a1=1-a1,
∴a1=.
∴an=·()n-1=()n(n∈N*).
10.已知数列{an}满足a1=,an+1=·an,求an.
解析:由题意知an≠0,因为an+1=·an,
所以=,
故an=··…··a1=··…··=.
[B组 能力提升]
1.已知数列{an}满足a1=,a1+a2+…+an=n2an,则an为( )
A.an= B.an=
C.an= D.an=
解析:∵a1+a2+…+an=n2an,①
∴a1+a2+…+an-1= (n-1)2an-1(n≥2,n∈N*),②
①-②得an=n2an-(n-1)2an-1.
即=(n≥2,n∈N*).
∴···…·=××××…××.
即=,又a1=,∴an=,
当n=1时,a1==成立,
∴an=(n∈N*).
答案:A
2.已知{an}是首项为1的正项数列,且(n+1)a-na+anan+1=0,则{an}的通项公式为an=( )
A. B.()n-1
C. D.()n
解析:∵(n+1)a-na+anan+1=0.
∴(an+1+an)·[(n+1)an+1-nan]=0.
∵an>0,∴an+1+an>0.
∴=,即an+1=an.
∴an=an-1=·an-2=…=···…···a1=(n≥2).
当n=1时,a1=也成立,∴an=.
答案:A
3.对于数列{an},满足a1=1,an+1=an+,则an=________.
解析:∵an+1-an=-,
∴(a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1)=(-1)+(-)+…+(-),即an=(n≥2),将n=1代入也成立,∴an=.
答案:
4.设数列{an}满足a1+2a2+3a3+…+nan=n(n+1)(n+2)(n∈N*),则通项an=________.
解析:数列{nan}的前n项和为a1+2a2+3a3+…+nan=n(n+1)(n+2).① 其前n-1项和为a1+2a2+3a3+…+(n-1)an-1=(n-1)n(n+1).②
①-②,得nan=n(n+1)[(n+2)-(n-1)]=3n(n+1),即an=3n+3.
当n=1时也满足上式.故an=3n+3.
答案:3n+3
5.已知数列{an}满足a1=1,an+1=2an+1.
(1)证明数列{an+1}是等比数列;
(2)求数列{an}的通项公式.
解析:(1)证明:法一:因为an+1=2an+1,
所以an+1+1=2(an+1).
由a1=1,知a1+1≠0,从而an+1≠0.
所以=2(n∈N*).
所以数列{an+1}是等比数列.
法二:由a1=1,知a1+1≠0,从而an+1≠0.
∵===2(n∈N*),
∴{an+1}是等比数列.
(2)由(1)可知an+1=2×2n-1=2n,∴an=2n-1.
6.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}是等比数列.
证明:(1)由Sn+1=4an+2得Sn=4an-1+2,an+1=Sn+1-Sn=(4an+2)-(4an-1+2)=4an-4an-1(n≥2),
即an+1-2an=2(an-2an-1),
∴bn=2bn-1(n≥2,n∈N*),又b1=a2-2a1=3,
∴{bn}是以3为首项,2为公比的等比数列.
(2)由(1)知an+1-2an=bn=3·2n-1,于是有
an-21an-1=3·2n-2,
21an-1-22an-2=3·2n-2,
22an-2-23an-3=3·2n-2,
…
2n-2a2-2n-1a1=3·2n-2.
将以上n-1个等式叠加得
an-2n-1a1=(n-1)·3·2n-2,
∴an=3(n-1)2n-2+2n-1a1=(3n-1)·2n-2(n≥2,n∈N*),
又n=1时也满足此式,∴cn==2n-2,
∴{cn}是等比数列,公比是2.
第4课时 数列求和
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.在等差数列{an}中,a9+a11=10,则数列{an}的前19项和为( )
A.98 B.95
C.93 D.90
解析:S19====95.
答案:B
2.已知数列{an}满足3an+1+an=0,a2=-,则{an}的前10项和等于( )
A.-6(1-3-10) B.(1-3-10)
C.3(1-3-10) D.3(1+3-10)
解析:由=-,由a2=-,∴a1=4,
∴Sn=3,令n=10得S10=3(1-3-10).
答案:C
3.已知{an}是等比数列,a2=2,a5=,则a1a2+a2a3+…+anan+1=( )
A.16(1-4-n) B.16(1-2-n)
C.(1-4-n) D.(1-2-n)
解析:由=q3==知q=,而新的数列{anan+1}仍为等比数列,且公比为q2=.
又a1a2=4×2=8,
故a1a2+a2a3+…+anan+1==(1-4-n).
答案:C
4.数列{an},{bn}满足anbn=1,an=n2+3n+2,则{bn}的前10项和为( )
A. B.
C. D.
解析:依题意bn====-,所以{bn}的前10项和为S10=+++…+=-=,故选B.
答案:B
5.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,a5=5,S5=15,则数列的前100项和为( )
A. B.
C. D.
解析:由S5=5a3及S5=15得a3=3,
∴d==1,a1=1,∴an=n,==-,所以数列的前100项和T100=1-+-+…+-=1-=,故选A.
答案:A
6.数列{an}满足a1=1,且an+1-an=n+1(n∈N*),则数列{}的前10项和为________.
解析:由题意得:
an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1=n+n-1+…+2+1=,
所以=2(-),Sn=2(1-)=,S10=.
答案:
7.在数列{an}中,已知a1=1,an+1+(-1)nan=cos(n+1)π,记Sn为数列{an}的前n项和,则S2 017=________.
解析:∵an+1+(-1)nan=cos(n+1)π=(-1)n+1,∴当n=2k时,a2k+1+a2k=-1,k∈N*,∴S2 017=a1+(a2+a3)+…+(a2 016+a2 017)=1+(-1)×1 008=-1 007.
答案:-1 007
8.数列1,1+2,1+2+22,…,1+2+22+…+2n-1,…的前n项和为________.
解析:该数列的前n项和Sn=a1+a2+…+an,
而an=1+2+22+…+2n-1==2n-1.
∴Sn=(21-1)+(22-1)+…+(2n-1)=(2+22+…+2n)-n=-n=2n+1-2-n.
答案:2n+1-2-n
9.已知{an} 为等差数列,且a3=-6,a6=0.
(1)求{an}的通项公式;
(2)若等比数列{bn}满足b1=-8,b2=a1+a2+a3,求{bn}的前n项和公式.
解析:(1)设等差数列{an}的公差为d.
∵a3=-6,a6=0,∴解得
∴an=-10+(n-1)×2=2n-12.
(2)设等比数列{bn}的公比为q,
∵b2=a1+a2+a3=-24,b1=-8,
∴-8q=-24,
∴q=3,
∴{bn}的前n项和Sn===4(1-3n).
10.已知等比数列{an}中,a1=2,a3+2是a2和a4的等差中项.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)记bn=anlog2an,求数列{bn}的前n项和Sn.
解析:(1)设数列{an}的公比为q,
由题知:2(a3+2)=a2+a4,
∴q3-2q2+q-2=0,即(q-2)(q2+1)=0.
∴q=2,即an=2·2n-1=2n.
(2)bn=n·2n,
∴Sn=1·2+2·22+3·23+…+n·2n.①
2Sn=1·22+2·23+3·24+…+(n-1)·2n+n·2n+1.②
①-②得-Sn=21+22+23+24+…+2n-n·2n+1=-2-(n-1)·2n+1.
∴Sn=2+(n-1)·2n+1.
[B组 能力提升]
1.数列1,,,…,的前n项和为( )
A. B.
C. D.
解析:该数列的通项为an=,分裂为两项差的形式为an=2,令n=1,2,3,…,则Sn=2,
∴Sn=2=.
答案:B
2.数列,,,…,,…的前n项和为( )
A. B.
C. D.
解析:∵an=
=,
∴S n=a1+a2+a3+…+an
=
=
=×=.
答案:B
3.已知点在直线l:y=-x++2上,则数列{an}的前30项的和为________.
解析:点在直线l:y=-x++2上,∴an=2-sin ,sin的最小正周期为4,取值是1,0,-1,0的循环,∴数列{an}的前30项和S30=30×2-[7×(1+0-1+0)+1+0]=59.
答案:59
4.设f(x)=,则f(-5)+f(-4)+…+f(0)+…+f(5)+f(6)=________.
解析:f(x)=,f(1-x)===,
∴f(x)+f(1-x)==,
即f(x)+f(1-x)是一个定值.
∴f(-5)+f(-4)+…+f(0)+…+f(5)+f(6)=6×=3.
答案:3
5.(2016·高考全国Ⅱ卷)Sn为等差数列{an}的前n项和,且a1=1,S7=28.记bn=[lg an],其中[x]表示不超过x的最大整数,如[0.9]=0,[lg 99]=1.
(1)求b1,b11,b101;
(2)求数列{bn}的前1 000项和.
解析:(1)设{an}的公差为d,据已知有7+21d=28,
解得d=1.
所以{an}的通项公式为an=n.
b1=[lg 1]=0,b11=[lg 11]=1,
b101=[lg 101]=2.
(2)因为bn=
所以数列{bn}的前1 000项和为1×90+2×900+3×1=1 893.
6.等差数列{an}中,a2=4,a4+a7=15.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=2an-2+n,求b1+b2+b3+…+b10的值.
解析:(1)设等差数列{an}的公差为d.
由已知得,解得.
所以an=a1+(n-1)d=n+2.
(2)由(1)可得bn=2n+n.
所以b1+b2+b3+…+b10=(2+1)+(22+2)+(23+3)+…+(210+10)
=(2+22+23+…+210)+(1+2+3+…+10)
=+
=(211-2)+55=211+53=2 101.