2012文科数学回归教材 6数列

新课标——回归教材 数列 1、数列的概念:数列是一个定义域为正整数集 *N (或它的有限子集{1,2,3, , }n )的特殊函数 数列的通项公式也就是相应函数的解析式. 典例:1)已知 * 2 ( )156n na n Nn   ,则在数列{ }na 的最大项为 1 25 ; 2)数列{ }na 的通项为 ( , )1n ana a b Rbn   ,则 na 与 1na  的大小关系为 1n na a  ; 3)数列{ }na 的通项为 2 na n n   ,若{ }na 递增,则实数  的取值范围 3  ; 4)一给定函数 ( )y f x 的图象在下列图中,并且对任意 1 (0,1)a  ,由关系式 1 ( )n na f a  得 到的数列{ }na 满足 * 1 ( )n na a n N   ,则该函数的图象是( A ) A B C D 2.等差数列的有关概念: (1)等差数列的判断方法: ①定义法 * 1 (n na a d d   为常数,n N ）、 ②等差中项法 1 1 1 1( 2) 2 ( 2)n n n n n n na a a a n a a a n           . 典例:设{ }na 是等差数列,求证:以 bn= 1 2 ( *)na a a n Nn     为通项公式的数列{ }nb 为 等差数列. (2)等差数列的通项: 1 ( 1)na a n d   或 ( )n ma a n m d   . 典例:1)等差数列{ }na 中, 10 30a  , 20 50a  ,则通项 na  2 10n  ; 2)首项为-24 的等差数列,从第 10 项起开始为正数,则公差的取值范围是 8 33 d  ; (3)等差数列的前 n 和: 1( ) 2 n n n a aS  , 1 ( 1) 2n n nS na d  . 典例:1)数列 { }na 中, 1 1 ( 2)2n na a n   , 3 2na  , 15 2nS   ,则 1a -3 , n = 10 ; 2)已知数列 { }na 的前 n 项和 212nS n n  ,求数列{| |}na 的前 n 项和 .nT （答: 2 * 2 * 12 ( 6, ) 12 72( 6, )n n n n n NT n n n n N          ）. (4)等差中项:若 , ,a A b 成等差数列,则 A 叫做 a 与b 的等差中项,且 2 a bA  . 提醒:(1)等差数列的 ,n na S 公式中,涉及到 5 个元素: 1, , , ,n na d n a S 其中 1,a d 称作为基本元 素.只要已知这 5 个元素中的任意 3 个,便可求出其余 2 个,即知 3 求 2. (2)为减少运算量,要注意设元的技巧: 如奇数个数成等差,可设为…, 2 , , , , 2a d a d a a d a d    …（公差为 d ）; 偶数个数成等差,可设为…, 3 , , , 3a d a d a d a d    ,…（公差为 2 d ） 3.等差数列的性质: (1)当公差 0d  时,等差数列的 ①通项公式 1 1( 1)na a n d dn a d      是关于 n 的一次函数,且斜率为公差 d ; 所以, 1)若公差 0d  ,则{ }na 为递增等差数列; 2)若公差 0d  ,则{ }na 为递减等差数列, 3)若公差 0d  ,则{ }na 为常数列. ②前 n 和 2 1 1 ( 1) ( )2 2 2n n n d dS na d n a n     是关于 n 的二次函数且常数项为 0. 提醒:若 2 ( 0)nS an bn c c    时,{ }na 不是等差数列,但从第二项起(含第二项)为等差数列. (3)当 m n p q   时,则有 m n p qa a a a   ,特别地,当 2m n p  时,则有 2m n pa a a  . 典例:1)等差数列{ }na 中, 1 2 318, 3, 1n n n nS a a a S      ,则 n ＝ 27 ; 2)在等差数列 na 中, 10 110, 0a a  ,且 11 10| |a a , nS 是其前 n 项和,则( B ) A. 1 2 10,S S S 都小于 0, 11 12,S S  都大于 0 B. 1 2 19,S S S 都小于 0, 20 21,S S  都大于 0 C. 1 2 5,S S S 都小于 0, 6 7,S S 都大于 0 D. 1 2 20,S S S 都小于 0, 21 22,S S 都大于 0 (4)若{ }na ,{ }nb 是等差数列,则{ }nka 、{ }n nka pb ( k 、p 是非零常数)、 *{ }( , )p nqa p q N  、 2 3 2, ,n n n n nS S S S S  ,…也成等差数列(注:其新公差与原数列的公差关系为: 2d m d  ), 而{ }naa 成等比数列;若{ }na 是等比数列,且 0na  ,则{lg }na 是等差数列. 典例:等差数列的前 n 项和为 25,前 2n 项和为 100,则它的前 3n 和为 225 ; (5)等差数列{ }na 中,项数为偶数 2n 时, S S nd偶 奇－ ;项数为奇数 2 1n  时, S S a 奇 偶 中 , 2 1 (2 1)nS n a    中 (这里 a中 即 na ); : ( 1):S S k k 奇 偶 . 典例:1)在等差数列中,S11＝22,则 6a ＝ 2 ; 2)项数为奇数的等差数列{ }na 中, 80, 75S S 奇 偶 ,求此数列的中间项与项数(答:5;31). (6)若等差数列{ }na ,{ }nb 的前 n 和分别为 nnA B、 ,则 2 1 2 1 (2 1) (2 1) n n n n n n a n a A b n b B     . 典例:若{ na },{ nb }是等差数列,它们前 n 项和分别为 nS , nT ,若 3 1 4 3 n n S n T n   ,则 n n a b  6 2 8 7 n n   . (7)等差数列{ }na 的前 n 项和 nS 的最值求法: 法一(二次函数法):由 2 1( )2 2n d dS n a n   解析式结合二次函数图象求解; 法二(通项比较法):具体操作如下 ①当 0d  时,可求 nS 的最大值;第一,若 1 0a  时,显然 max 1( )nS S ;若 1 0a  时,设前 m 项和最 大,则应满足 1 0 0 m m a a    ;特别地,当 1 0ma   时,则 max 1( )n m mS S S   ; ②当 0d  时,可求 nS 的最小值;第一,若 1 0a  时,显然 min 1( )nS S ;若 1 0a  时,设前 m 项和最 小,则应满足 1 0 0 m m a a    ;特别地,当 1 0ma   时,则 min 1( )n m mS S S   ; 典例:1)等差数列{ }na 中, 1 25a  , 9 17S S ,则数列前 13 项和最大,最大值为 169 . 2)若{ }na 是等差数列,首项 1 0,a  2003 2004 0a a  , 2003 2004 0a a  ,则使前 n 项和 0nS  成立 的最大正整数 n 是 4006 ; 4.等比数列的有关概念: (1)等比数列的判断方法: ①定义法 1 (n n a q qa   为常数）,其中 0, 0nq a  ; ②等比中项法 1 1 ( 2)n n n n a a na a     或 2 1 1 ( 2, 0)n n n na a a n a     . 注: 2 1 1 ( 2, 0)n n n na a a n a     是数列{ }na 等比的 必要不充分条件 .(想想为什么?) 典例:1)一个等比数列{ na }共有 2 1n  项,奇数项之积为 100,偶数项之积为 120,则 1na  为 5 6 ; 2)数列{ }na 中, 14 1( 2)n nS a m   且 1a =1,若 1 2n n nb a a  ,求证:数列{ }nb 是等比数列. (2)等比数列的通项: 1 1 n na a q  或 n m n ma a q  . 典例:数列{ }na 等比, 1 66na a  , 2 1 128na a   , 126nS  ,求 n 和公比 q .(答: 6n  , 1 2q  或 2) (3)等比数列的前 n 和:当 1q  时, 1nS na ;当 1q  时, 11(1 ) 1 1 n n n a a qa qS q q    . 典例:1)等比数列中, 2q  , 99 77S  ,求 3 6 99a a a   （答:44）; 2)已知{ }na 等比,其 1 2 3,2 ,3S S S 成等差数列,则公比 q  1 3 . 特别提醒:等比数列前 n 项和公式有两种形式,为此在求等比数列前 n 项和时,首先要判断 公比 q 是否为 1,再由 q 的情况选择求和公式的形式,当不能判断公比 q 是否为 1 时,要对 q 分 1q  和 1q  两种情形讨论求解. （4）等比中项:若 , ,a A b 成等比数列,那么 A 叫做 a 与 b 的等比中项. 提醒:不是任何两数都有等比中项,只有同号两数才存在等比中项,且有两个 ab . 典例:两个正数 , ( )a b a b 的等差中项为 A ,等比中项为 B ,则 A 与 B 的大小关系为 A B . 提醒:(1)等比数列的通项公式及前 n 和公式中,涉及到 5 个元素: 1a 、q 、n 、 na 及 nS ,其中 1a 、 q 称作为基本元素.只要已知这 5 个元素中的任意 3 个,便可求出其余 2 个,即知 3 求 2; (2)为减少运算量,要注意设元的技巧,如奇数个数成等比,可设为…, 2 2 , , , ,a a a aq aqq q …（公 比为 q ）;但偶数个数成等比时,不能设为… 3 3 , , ,a a aq aqq q ,…,因公比不一定为正数,只有公比 为正时才可如此设,且公比为 2q . 典例:有四个数,其中前三个数成等差数列,后三个成等比数列,且第一个数与第四个数的和 是 16,第二个数与第三个数的和为 12,求此四个数.(答:15,,9,3,1 或 0,4,8,16) 5.等比数列的性质: (1)当 m n p q   时,则有 m n p qa a a a   ,特别地,当 2m n p  时,则有 2 m n pa a a  . 典例:1)在等比数列{ }na 中, 3 8 4 7124, 512a a a a    ,公比 q 是整数,则 10a = 512 ; 2)等比数列{ }( 0)n na a  中,若 5 6 9a a  ,则 3 1 3 2 3 10log log loga a a    10 . (2)若{ }na 是等比数列,则{| |}na 、 *{ }( , )p nqa p q N  、{ }nka 成等比数列;若{ } { }n na b、 成等 比数列,则{ }n na b 、{ }n n a b 成等比数列; 若{ }na 是等比数列,且公比 1q   ,则数列 2 3 2, ,n n n n nS S S S S  ,…也是等比数列(其新 公比与原数列公比之间关系式为 mq q  ). 注:当 1q   ,且 n 为偶数时,数列 2 3 2, ,n n n n nS S S S S  ,…是常数数列 0,它不是等比数列. 典例:1)已知 0a  且 1a  ,设数列{ }nx 满足 1log 1 loga n a nx x   ( *)n N ,且 1 2x x   100 100x  ,则 101 102 200x x x    100100a ; 2)在等比数列{ }na 中, nS 为其前 n 项和,若 30 10 10 3013 , 140S S S S   ,则 20S 的值为 40 . (3)若 1 0, 1a q  ,则{ }na 为递增数列;若 1 0, 1a q  ,则{ }na 为递减数列; 若 1 0,0 1a q   ,则{ }na 为递减数列;若 1 0,0 1a q   ,则{ }na 为递增数列; 若 0q  ,则{ }na 为摆动数列;若 1q  ,则{ }na 为常数列. (4)当 1q  时, 1 1 1 1 n n n a aS q aq bq q      ,这里 0a b  ,但 0, 0a b  ,这是等比数列 前 n 项和公式的一个特征,据此很容易根据 nS ,判断数列{ }na 是否为等比数列. 典例:1)若{ }na 是等比数列,且其前 n 项和 nS 满足: 3 n nS r  ,则 r ＝ -1 . 2)等比数列{ }na 前 n 项和 2 ,n nS a  等差数列{ }nb 前 n 项和 2 2 ,nT n n b   则 a b  -1 . (5) m n m n m n n mS S q S S q S     . 典例:1)设等比数列{ }na 的公比为 q ,若 1 2, ,n n nS S S  成等差数列,则 q 的值 -2 . 2)在等比数列{ }na 中,公比 1q  ,设前 n 项和为 nS .若 2 2 2 4 2 4 6, ( )x S S y S S S    ,则 ,x y 的大 小关系是( B ) A. x y B. x y C. x y D. 不确定 (6)数列{ }na 等比,当项数为偶数 2n 时, S qS偶 奇 ;项数为奇数 2 1n  时, 1S a qS 奇 偶 . (7)如果数列{ }na 既成等差数列又成等比数列,那么数列{ }na 是非零常数数列. 提醒:故常数数列{ }na 仅是此数列既成等差数列又成等比数列的必要非充分条件. 典例:设数列{ }na 的前 n 项和为 ( N)nS n ,关于数列{ }na 有下列三个命题: ①若 1( N)n na a n  ,则 na 既是等差数列又是等比数列; ②若  2 RnS an bn a b  、 ,则{ }na 是等差数列; ③若  1 1 n nS    ,则{ }na 是等比数列.这些命题中,真命题的序号是 ②③ . 6.数列的通项求法: ⑴公式法:①等差数列通项公式;②等比数列通项公式. 典例:已知数列 1 1 1 13 ,5 ,7 ,9 ,4 8 16 32 试写出其一个通项公式: 1 12 1 2n na n    . ⑵已知 nS (即 1 2 ( )na a a f n    )求 na ,用作差法: 1 1 ( 1) ( 2)n n n S na S S n     . 典例:1)已知{ }na 的前 n 项和满足 2log ( 1) 1nS n   ,求 na .（答: 3 ( 1) 2 ( 2)n n n a n    ）; 2)数列{ }na 满足 1 22 1 1 1 2 52 2 2 nna a a n     ,求 na .（答: 1 14 ( 1) 2 ( 2)n n n a n    ） ⑶已知 1 2 ( )na a a f n  求 na ,用作商法: (1) ( 1) ( ) ( 2)( 1) n f n a f n nf n     . 典例:数列{ }na 中, 1 1,a  对所有的 2n  都有 2 1 2 3 na a a a n ,则 3 5a a  61 16 . ⑷若 1 ( )n na a f n   求 na 用累加法: 1 1 2 2 1 1( ) ( ) ( ) ( 2)n n n n na a a a a a a a n           典例:已知数列{ }na 满足 1 1a  , 1 1 1n na a n n    ( 2)n  ,则 na = 1 2 1n    . ⑸已知 1 ( )n n a f na   求 na ,用累乘法: 1 2 1 1 2 1 n n n n n a a aa aa a a         ( 2)n  . 典例:已知数列{ }na 中, 1 2a  ,前 n 项和 nS ,若 2 n nS n a ,求 na （答: 4 ( 1)na n n   ） ⑹已知递推关系求 na ,用构造法(构造等差、等比数列).. (1)形如 1n na ka b  、 1 n n na ka b  ( ,k b 为常数)的递推数列都可以用待定系数法转化为 公比为 k 的等比数列后,再求 na . 典例:1)已知 1 11, 3 2n na a a    ,求 na (答: 12 3 1n na    ); 2)已知 1 11, 3 2n n na a a    ,求 na (答: 1 15 3 2n n na     ); (2)形如 1 1 n n n aa ka b     的递推数列都可以用倒数法求通项. 典例:1)已知 1 1 1 1, 3 1 n n n aa a a      ,求 na (答: 1 3 2na n   ); 2)已知数列满足 1a =1, 1 1n n n na a a a   ,求 na (答: 2 1 na n  ) 注意:(1)用 1n n na S S   求数列的通项公式时,你注意到此等式成立的条件了吗？（ 2n  , 当 1n  时, 1 1a S ）; (2)一般地当已知条件中含有 na 与 nS 的混合关系时,常需运用关系式 1n n na S S   ,先将已 知条件转化为只含 na 或 nS 的关系式,然后再求解. 典例:数列{ }na 满足 1 1 1 54, 3n n na S S a    ,求 na (答: 1 4 ( 1) 3 4 ( 2)n n n a n     ) 7.数列求和的常用方法: (1)公式法:①等差数列求和公式;②等比数列求和公式.③其它常用公式: 11 2 3 ( 1)2n n n      ; 21 3 5 (2 1)n n      ; 2 11 2 2 2 2 1n n      . 2 2 2 11 2 ( 1)(2 1)6n n n n      , 3 3 3 3 2( 1)1 2 3 [ ]2 n nn      . 典例:1)等比数列{ }na 的前 n 项和 2 1n nS   ,则 2 2 2 2 1 2 3 na a a a    ＝ 4 1 3 n  ; 2)计算机是将信息转换成二进制数进行处理的.二进制即”逢 2 进 1”,如 2(1101) 表示二进制 数,将它转换成十进制形式是 3 2 1 01 2 1 2 0 2 1 2 13        ,那么将二进制 2 2005 1 (111 11) 个 转 换成十进制数是 20052 1 . (2)分组求和法:在直接运用公式法求和有困难时,常将“和式”中“同类项”先合并在一 起,再运用公式法求和. 典例:求 1 3 5 7 ( 1) (2 1)n nS n         （答: ( 1)n n  ） (3)并项法求和:将数列的每两项(或多项)并到一起后,再求和,这种方法常适用于摆动数列的 求和. 典例:求 2 2 2 4 1 21 2 3 4 ( 1) n nS n       （答: 1 ( 1)( 1) 2 n n n   ;先分奇偶性讨论） (4)倒序相加法:将一个数列倒过来排序,它与原数列相加时,若有公因式可提,并且剩余的 项易于求和.(这也是等差数列前 n 和公式的推导方法). 典例:已知 2 2( ) 1 xf x x   ,则 1 1 1(1) (2) (3) (4) ( ) ( ) ( )2 3 4f f f f f f f      ＝ 7 2 (4)错位相减法:如果数列的通项是由一个等差数列的通项与一个等比数列的通项相乘构 成,那么常选用错位相减法(这也是等比数列前 n 和公式的推导方法). 典例:1)设{ }na 为等比数列, 1 2 1( 1) 2n n nT na n a a a      ,已知 1 1T  , 2 4T  . ①求数列{ }na 的首项和公比;(答: 1 1a  , 2q  ) ②求数列{ }nT 的通项公式.（答: 12 2n nT n   ） 2)若 2( ) ( 1) , ( ) 4( 1)f x x g x x    ,数列{ }na 满足 1 2, ( )na f a 1( ) ( )( )n n na a g a n N     . ①求证:数列{ 1}na  是等比数列;(答:略;) ②令 2 1 2( ) ( 1) ( 1) ( 1) n nh x a x a x a x       ,求函数 ( )h x 在点 8 3x  处的导数 8( )3h ,并 比较 8( )3h 与 22n n 的大小.(答: 8( ) ( 1) 2 13 nh n     ,当 1n  时, 8( )3h ＝ 22n n ;当 2n  时, 8( )3h < 22n n ;当 3n  时, 8( )3h > 22n n ). (5)裂项相消法:如果数列的通项可“分裂成两项差”的形式,且相邻项分裂后相关联,那 么常选用裂项相消法求和.常用裂项形式有: ① 1 1 1 ( 1) 1n n n n    ;② 1 1 1 1( )( )n n k k n n k    ; ③ 2 2 1 1 1 1 1( )( 2)1 2 1 1 kk k k k       , 2 1 1 1 1 1 1 1 1 ( 1) ( 1) 1k k k k k k k k k          ; ④ 1 1 1 1[ ]( 1)( 2) 2 ( 1) ( 1)( 2)n n n n n n n       ;⑤ 1 1 ( 1)! ! ( 1)! n n n n    ; ⑥ 2 1 22( 1 ) 2( 1) 1 1 n n n n n n n n n             . ⑦ 1 1 1 2 2 1 1 (2 1) (2 2) (2 1)(2 1) 2 1 2 1 n n n n n n n n            典例:1)求和: 1 1 1 1 4 4 7 (3 2) (3 1)n n         3 1 n n  ; 2)在数列{ }na 中, 1 1na n n    ,且 Sｎ＝９,则 n＝ 99 ; (6)通项转换法:先对通项进行变形,发现其内在特征,再运用分组求和法求和. 典例:1)求数列 1×4,2×5,3×6,…, ( 3)n n  ,…前 n 项和 nS = ( 1)( 5) 3 n n n  ）; 2)求和 1 1 11 1 2 1 2 3 1 2 3 n             2 1 n n  . 8.“分期付款”、“森林木材”型应用问题 (1)这类应用题一般可转化为等差数列或等比数列问题.但在求解过程中,务必“卡手指”, 细心计算“年限”.对于“森林木材”既增长又砍伐的问题,则常选用“统一法”统一到 “最后”解决. (2)利率问题: ①单利问题:如零存整取储蓄(单利)本利和计算模型:若每期存入本金 p 元,每期利率为 r ,则 n 期后本利和为: ( 1)(1 ) (1 2 ) (1 ) ( )2n n nS p r p r p nr p n r        .(等差数列问题); ②复利问题:按揭贷款的分期等额还款(复利)模型:若贷款(向银行借款) p 元,采用分期等额 还款方式,从借款日算起,一期(如一年)后为第一次还款日,如此下去,分 n 期还清.如果每期利 率为 r (按复利),那么每期等额还款 x 元应满足: 1 2(1 ) (1 ) (1 ) (1 )n n np r x r x r x r x          (等比数列问题). 典例:1)从 2008 年到 2011 年期间,甲每年 6 月 1 日都到银行存入 m 元的一年定期储蓄.若年 利率为 q 保持不变,且每年到期的存款本息均自动转为新的一年定期,到 2012 年 6 月 1 日, 甲去银行不再存款,而是将每年所有的存款的本息全部取回,则取回的金额是( D ) A. 4(1 )m q B. 5(1 )m q C. 4[(1 ) (1 )]m q q q    D. 5[(1 ) (1 )]m q q q    2)陈老师购买安居工程集资房 272m ,单价为 1000 元/ 2m ,一次性国家财政补贴 28800 元, 学校补贴 14400 元,余款由个人负担.房地产开发公司对教师实行分期付款,即各期所付的 款以及各期所付的款到最后一次付款时．．．．．．．所生的利息合计,应等于个人负担的购买房余款的 现价以及这个余款现价到最后一次付款时所生利息之和,每期为一年,等额付款,签订购房 合同后一年付款一次,再过一年又付款一次,等等,共付 10 次,10 年后付清.如果按年利率 7.5%,每年复利一次计算(即本年利息计入次年的本金生息),那么每年付款多少元?(参考 数据: 9 10 111.075 1.917,1.075 2.061,1.075 2.216   ) 【解】由题知余款额为 72000 28800 14400 28800   元; 设每期(年)付款为 x 元,依题意得, 9 8 91.075 1.075 1.075 28800 1.075x x x x         所以 10 10 28800 1.075 0.075 41961.075 1x    元.