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专题限时集训(五) 数列求和及其综合应用
(对应学生用书第123页)
[建议A、B组各用时:45分钟]
[A组 高考达标]
一、选择题
1.已知数列{an}的前n项和为Sn,若Sn=2an-4(n∈N*),则an=( )
【导学号:68334073】
A.2n+1 B.2n
C.2n-1 D.2n-2
A [由Sn=2an-4可得Sn-1=2an-1-4(n≥2),两式相减可得an=2an-2an-1(n≥2),即an=2an-1(n≥2).又a1=2a1-4,a1=4,所以数列{an}是以4为首项,2为公比的等比数列,则an=4×2n-1=2n+1,故选A.]
2.数列{an}满足a1=1,且当n≥2时,an=an-1,则a5=( )
A. B.
C.5 D.6
A [因为a1=1,且当n≥2时,an=an-1,则=,所以a5=····a1,即a5=××××1=.故选A.]
3. +++…+的值为( )
A. B.-
C.- D.-+
C [∵==
=,
∴+++…+=
=
=-.]
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4.在等差数列{an}中,a1=-2 016,其前n项和为Sn,若-=2 006,则S2 018的值等于( )
【导学号:68334074】
A.2 015 B.-2 016
C.2 018 D.-2 017
C [等差数列中,Sn=na1+d,=a1+(n-1),即数列是首项为a1=-2 016,公差为的等差数列.因为-=2 006,所以(2 016-10)=2 006,=1,所以S2 018
=2 018[(-2 016)+(2 018-1)×1]
=2 018,选C.]
5.数列{an}满足a1=1,且对任意的m,n∈N*都有am+n=am+an+mn,则+++…+等于( )
A. B.
C. D.
A [令m=1,得an+1=an+n+1,即an+1-an=n+1,于是a2-a1=2,a3-a2=3,…,an-an-1=n,上述n-1个式子相加得an-a1=2+3+…+n,
所以an=1+2+3+…+n=,
因此==2,
所以+++…+
=2
=2=.故选A.]
二、填空题
6.设Sn是数列{an}的前n项和,an=4Sn-3,则S4=__________.
【导学号:68334075】
[∵an=4Sn-3,∴当n=1时,a1=4a1-3,解得a1=1,当n≥2时,∵4Sn=an+3,∴4Sn-1=an-1+3,∴4an=an-an-1,∴=-,∴{an}是以1为首项,-为公比的等比数列,∴S4=
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eq \f(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,3)))4,1+\f(1,3))=×=.]
7.设数列{an}的前n项和为Sn,若a2=12,Sn=kn2-1(n∈N*),则数列的前n项和为__________.
[令n=1得a1=S1=k-1,令n=2得S2=4k-1=a1+a2=k-1+12,解得k=4,所以Sn=4n2-1,===,则数列的前n项和为++…+==.]
8.已知数列{an}的前n项和Sn满足Sn=2an+1(n∈N*),且a1=1,则通项公式an=________.
n∈N* [由Sn=2an+1(n∈N*)可得Sn-1=2an(n≥2,n∈N*)两式相减得:
an=2an+1-2an,即=(n≥2,n∈N*).
又由a1=1及Sn=2an+1(n∈N*)可得a2=,
所以数列{an}从第二项开始成一个首项为a2=,公比为的等比数列,
故当n>1,n∈N*时有an=·n-2,
所以有an=n∈N*.]
三、解答题
9.已知等差数列{an}中a2=5,前4项和S4=28. 【导学号:68334076】
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若bn=(-1)nan,求数列{bn}的前2n项和T2n.
[解] (1)设等差数列{an}的公差为d,则由已知条件得
2分
∴ 4分
∴an=a1+(n-1)×d=4n-3(n∈N*). 6分
(2)由(1)可得bn=(-1)nan=(-1)n(4n-3), 10分
T2n=-1+5-9+13-17+…+(8n-3)=4×n=4n(n∈N*). 15分
10.(2017·衢州市高三数学质量检测)已知数列{an}满足a1=1,Sn=2an+1,其中Sn为{an}的前n项和(n∈N*).
(1)求S1,S2及数列{Sn}的通项公式;
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(2)若数列{bn}满足bn=,且{bn}的前n项和为Tn,求证:当n≥2时,≤|Tn|≤.
[解] (1)数列{an}满足Sn=2an+1,
则Sn=2an+1=2(Sn+1-Sn),即3Sn=2Sn+1, 3分
所以=,S1=a1=1,所以S2=, 5分
即数列{Sn}为以1为首项,以为公比的等比数列,
所以Sn=n-1(n∈N*). 7分
(2)证明:在数列{bn}中,bn==-1×, 9分
{bn}的前n项和的绝对值|Tn|=-1×1+-++-3+…+=1+-++-3+…+, 12分
当n≥2时,1-≤1+-++-3+…+≤1+-+=,即≤|Tn|≤. 15分
[B组 名校冲刺]
一、选择题
1.已知函数y=loga(x-1)+3(a>0,a≠1)所过定点的横、纵坐标分别是等差数列{an}的第二项与第三项,若bn=,数列{bn}的前n项和为Tn,则T10等于
( ) 【导学号:68334077】
A. B.
C. D.
B [y=loga(x-1)+3恒过定点(2,3),
即a2=2,a3=3,又{an}为等差数列,
∴an=n,∴bn=,
∴T10=1-=,故选B.]
2.已知数列{an}中,a1=-60,an+1=an+3,则|a1|+|a2|+|a3|+…+|a30|等于( )
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A.445 B.765
C.1 080 D.3 105
B [∵an+1=an+3,∴an+1-an=3,∴{an}是以-60为首项,3为公差的等差数列,
∴an=-60+3(n-1)=3n-63.
令an≤0,得n≤21,∴前20项都为负值.
∴|a1|+|a2|+|a3|+…+|a30|=-(a1+a2+…+a20)+a21+…+a30=-2S20+S30.
∵Sn=n=×n,∴|a1|+|a2|+|a3|+…+|a30|=765,故选B.]
3.设数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,{Sn+nan}为常数列,则an=( )
A. B.
C. D.
B [由题意知,Sn+nan=2,当n≥2时,(n+1)an=(n-1)an-1,
从而···…·=··…·,有an=,当n=1时上式成立,所以an=.故选B.]
4.中国古代数学著作《算法统宗》中有这样一个问题:“三百七十八里关,初行健步不为难,次日脚痛减一半,六朝才得到其关,要见次日行里数,请公仔细算相还.”其意思为:有一个人走378里路,第一天健步行走,从第二天起脚痛每天走的路程为前一天的一半,走了6天后到达目的地,请问第二天走了
( )
A.192里 B.96里
C.48里 D.24里
B [由题意,知每天所走路程形成以a1为首项,公比为的等比数列,则=378,解得a1=192,则a2=96,即第二天走了96里.故选B.]
二、填空题
5.(2017·温州适应性测试)已知数列{an}满足a1=1,an+1·an=2n(n∈N*),则S2 016=__________.
【导学号:68334078】
3×21 008-3 [∵数列{an}满足a1=1,an+1·an=2n①,∴n=1时,a2=2,n≥2时,an·an-1=2n-1②,∵①÷②得=2,∴数列{an}的奇数项、偶数项分别成等比数列,∴S2 016=+=3×21 008-3.]
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6.已知{an}是等差数列,a1=1,公差d≠0,Sn为其前n项和,若a1,a2,a5成等比数列,则S8=________.
64 [∵a1,a2,a5成等比数列,∴a=a1a5,
∴(1+d)2=1×(4d+1),
∴d2-2d=0,
∵d≠0,∴d=2.
∴S8=8×1+×2=64.]
三、解答题
7.(2017·金华一中高考5月模拟考试)数列{an}中,a0=2 017,an+1=(n∈N,0≤n≤1 009),求证:
(1)an>an+1;
(2)n≥1时,2 017<an+n<2 018.
[证明] (1)由题可知an>0(0≤n≤1 009),
又an+1=,则an-an+1=>0, 5分
所以an>an+1. 7分
(2)an=a0+ (ai-ai-1)
=a0-
=a0-
=a0-n+ >a0-n,n≥1,
故an+n>a0=2 017,n≥1. 9分
所以an-1>a0-(n-1),即an+1+1>a0-n+2,n≥2.
且由(1)知,a0>a1>a2>…>an>…,
则<,n≥2,i=1,2,…,n. 11分
由0≤n≤1 009得a0-n+2>n,当n≥2时,
<<<1,
故an=a0-n+ <a0-n+1,
即an+n<a0+1=2 018,n≥2. 13分
又当n=1时,易得2 017<a1+1<2 018.
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所以当n≥1时,2 017<an+n<2 018. 15分
8.(2017·绍兴一中高考考前适应性考试)已知数列{an}满足a1=,an+1=sin,n∈N*.
(1)证明:≤an<an+1<1;
(2)设Sn是数列{an}的前n项和,证明:Sn>n-.
【导学号:68334079】
[证明] (1)①当n=1时,a1=,
a2=sin=sin=,
所以≤a1<a2<1,故结论成立. 3分
②假设当n=k时结论成立,即≤ak<ak+1<1,
所以≤ak<ak+1<,
因为函数y=sin x在上单调递增,所以<=sin≤sin<sin<sin=1. 5分
即≤ak+1<ak+2<1,也就是说当n=k+1时,结论成立.
由①②可知,对一切n∈N*均有≤an<an+1<1. 7分
(2)1-an+1=1-sin=1-cos
=2sin2. 8分
由(1)知1-an∈,
所以0<(1-an)≤,
由三角函数性质得
2sin2<22=(1-an)(1-an)≤(1-an)=(1-an),
即1-an+1<(1-an),
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所以1-an<(1-a1)n-1=n-1, 13分
故n-Sn=(1-a1)+(1-a2)+…+(1-an)
<×<
=<.
即Sn>n-. 15分
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