高考数学复习专题9《数列求和方法之裂项相消法》讲义及答案.docx
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1、专题09 数列求和方法之裂项相消法一、单选题1已知数列的前项和满足,则数列的前10项的和为( )ABCD2谈祥柏先生是我国著名的数学科普作家,在他的好玩的数学一书中,有一篇文章五分钟挑出埃及分数,文章告诉我们,古埃及人喜欢使用分子为1的分数(称为埃及分数).则下列埃及分数,的和是( )ABCD3设等差数列的前项和为,且,若恒成立,则的最小值为( )A1B2C3D44定义为个正数的“均倒数”,若已知数列的前项的“均倒数”为,又,则( )ABCD5已知数列满足,则数列的前项和( )ABCD二、解答题6已知数列的前项和为,(1)求的通项公式;(2)设,求数列的前项和7数列各项都为正数,前项和为,当时
2、,.(1)求;(2)求数列的前项和.8等差数列各项都为正数,当时,.(1)求;(2)求数列的前项和.9已知数列是等差数列,若,且,成等比数列,数列满足(1)求数列,数列的通项公式;(2)若数列为正项等差数列,设,求证:数列的前项和10设数列的前项和为,已知、成等差数列,且(1)求的通项公式;(2)若,的前项和为,求使成立的最大正整数的值11等差数列的前项和为,已知,为整数,且.(1)求的通项公式; (2)设,求数列的前项和.12给出下列三个条件:,成等差数列;.对于,点均在函数的图像上,其中为常数.请从这三个条件中任选一个补充在下面的问题中,并求解.设是一个公比为的等比数列,且它的首项, (填
3、所选条件序号).(1)求数列的通项公式;(2)令,设数列的前项和为,求13已知等差数列的前项和为,(1)求数列的通项公式;(2)设,求数列的前项和.14已知等差数列的前项和为,且,成等比数列(1)求和;(2)设,数列的前项和为,求证:15已知数列,满足,.(1)若为等比数列,公比,且,求的值及数列的通项公式;(2)若为等差数列,且,证明,.16已知数列为正项等比数列,数列满足,且.(1)求数列和的通项公式;(2)若的前项和,求的取值范围.17已知数列的前项和为,且().(1)求数列的通项公式;(2)若,数列的前项和为,求证:.18数列中,.(1)求证:数列是等比数列,并求数列的通项公式;(2)
4、设,数列的前项和为.求证:.19已知等比数列的公比,且满足,数列的前项和,.(1)求数列和的通项公式;(2)设,求数列的前项和.20已知公差不为0的等差数列an的前n项和为Sn,S11且S1,S3,S101成等比数列.(1)求an的通项公式;(2)设bn,数列bn的前n项和为Tn,求使得Tn成立的n的最小值.21等差数列的前n项和为,已知,为整数,当且仅当时取得最大值.(1)求的通项公式;(2)设,求数列的前n项和.22已知正项数列的前项和为,且满足:,.(1)求数列的通项公式;(2)设,求数列的前项和.23已知各项均为正数的等差数列和等比数列满足,且,(1)求数列,的通项公式.(2)若,求.
5、24已知为等差数列的前项和,满足,为数列的前项和,满足,.(1)求和的通项公式;(2)设,若数列的前项和,求的最大值.25已知数列前n项和满足(1)求数列的通项公式;(2)求数列的前n项和三、填空题46已知数列满足,若,则数列的前项和_.47已知等差数列的前项和为,则数列的前2020项和为_48已知的前项和,数列的前5项和_.49在;为等差数列,其中成等比数列;这三个条件中任选一个,补充到下面的问题中,然后解答补充完整的题目.已知数列中,_.(1)求数列的通项公式;(2)设为数列的前项和,求证:.注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.50数列 前n项和为Sn,若, 则_.专题09 数
6、列求和方法之裂项相消法一、单选题1已知数列的前项和满足,则数列的前10项的和为( )ABCD【答案】C【分析】首先根据得到,设,再利用裂项求和即可得到答案.【详解】当时,当时,.检验,所以.设,前项和为,则.故选:C2谈祥柏先生是我国著名的数学科普作家,在他的好玩的数学一书中,有一篇文章五分钟挑出埃及分数,文章告诉我们,古埃及人喜欢使用分子为1的分数(称为埃及分数).则下列埃及分数,的和是( )ABCD【答案】B【分析】根据裂项相消法即可求和.【详解】因为,故选:B3设等差数列的前项和为,且,若恒成立,则的最小值为( )A1B2C3D4【答案】A【分析】由,求得,又由,求得,求得,得到,进而求
7、得,结合题意,即可求解.【详解】设等差数列的公差为,因为,所以,整理得,即,由,可得,即,所以,所以,所以,所以,因为恒成立,所以,故的最小值为1.故选:A.【点睛】若把一个数列的通项拆成两项之差,在去和时中间的一些项可以相互抵消,从而取得前和,其中常见裂项的技巧:;.4定义为个正数的“均倒数”,若已知数列的前项的“均倒数”为,又,则( )ABCD【答案】D【分析】由题意结合新定义的概念求得数列的前n项和,然后利用前n项和求解通项公式,最后裂项求和即可求得最终结果.【详解】设数列的前n项和为,由题意可得:,则:,当时,当时,且,据此可得 ,故,据此有:故选:D5已知数列满足,则数列的前项和(
8、)ABCD【答案】B【分析】利用倒数法求出数列的通项公式,进而利用裂项相消法可求得.【详解】已知数列满足,在等式两边同时取倒数得,所以,数列是等差数列,且首项为,公差为,则,因此,.故选:B.【点睛】使用裂项法求和时,要注意正负项相消时消去了哪些项,保留了哪些项,切不可漏写未被消去的项,未被消去的项有前后对称的特点,实质上造成正负相消是此法的根源与目的二、解答题6已知数列的前项和为,(1)求的通项公式;(2)设,求数列的前项和【答案】(1);(2).【分析】(1)当时,由得到,两式相减,然后再利用累积法求解. (2)由(1)得,然后利用裂项相消法求解.【详解】(1)当时,则,整理得故当时,满足
9、上式,故(2),【点睛】方法点睛:求数列的前n项和的方法(1)公式法:等差数列的前n项和公式,等比数列的前n项和公式;(2)分组转化法:把数列的每一项分成两项或几项,使其转化为几个等差、等比数列,再求解(3)裂项相消法:把数列的通项拆成两项之差求和,正负相消剩下首尾若干项(4)倒序相加法:把数列分别正着写和倒着写再相加,即等差数列求和公式的推导过程的推广(5)错位相减法:如果一个数列的各项是由一个等差数列和一个等比数列对应项之积构成的,则这个数列的前n项和用错位相减法求解.(6)并项求和法:一个数列的前n项和中,可两两结合求解,则称之为并项求和形如an(1)nf(n)类型,可采用两项合并求解7
10、数列各项都为正数,前项和为,当时,.(1)求;(2)求数列的前项和.【答案】(1);(2).【分析】(1)当时,结合条件可得,即可得(),经验证可得(),从而数列是首项为2公差为3的等差数列,可得出答案.(2)用裂项相消可得答案.【详解】(1)当时,所以,所以.因为各项都为正数,所以,故().又因为,所以,故(),所以数列是首项为2公差为3的等差数列,故.(2),所以.8等差数列各项都为正数,当时,.(1)求;(2)求数列的前项和.【答案】(1);(2).【分析】(1)由可得,即可得,再结合,即可得是等差数列,进而求得的通项公式;(2)利用裂项求和即可,.【详解】(1)当时, ,所以,所以.因
11、为各项都为正数,所以,故.又因为,所以,故,所以数列是首项为2,公差为3的等差数列,所以.(2)因为,所以.【点睛】方法点睛:数列求和的方法(1)倒序相加法:如果一个数列的前项中首末两端等距离的两项的和相等或等于同一个常数,那么求这个数列的前项和即可以用倒序相加法(2)错位相减法:如果一个数列的各项是由一个等差数列和一个等比数列的对应项之积构成的,那么这个数列的前项和即可以用错位相减法来求;(3)裂项相消法:把数列的通项拆成两项之差,在求和时,中间的一些项可相互抵消,从而求得其和;(4)分组转化法:一个数列的通项公式是由若干个等差数列或等比数列或可求和的数列组成,则求和时可用分组转换法分别求和
12、再相加减;(5)并项求和法:一个数列的前项和可以两两结合求解,则称之为并项求和,形如类型,可采用两项合并求解.9已知数列是等差数列,若,且,成等比数列,数列满足(1)求数列,数列的通项公式;(2)若数列为正项等差数列,设,求证:数列的前项和【答案】(1)或,;(2)证明见解析【分析】(1)是等差数列,设公差为,由,成等比数列,列方程解出公差,进而得出数列;当时,与原式作差得数列;(2),利用裂项相消法计算出放缩后的数列和,即可证得不等式成立【详解】(1)数列是等差数列,设公差为,则,即,解得或,故或,令,得,当时,与原式作差得,验证得满足通项,故(2)因为数列为正项等差数列,由(1)可知,则,
13、即,不等式得证【点睛】方法点睛:本题考查数列的通项公式,考查数列的放缩与求和,考查了学生计算能力,数列求和的方法有:1.公式法,利用等差数列和等比数列的求和公式进行计算即可;2.裂项相消法,通过把数列的通项公式拆成两项之差,在求和时中间的一些项可以相互抵消,从而求出数列的和;3.错位相减法,当数列的通项公式由一个等差数列与一个等比数列的乘积构成时使用此方法;4.倒序相加法,如果一个数列满足首末两项等距离的两项之和相等,可以使用此方法求和10设数列的前项和为,已知、成等差数列,且(1)求的通项公式;(2)若,的前项和为,求使成立的最大正整数的值【答案】(1);(2)8【分析】(1)本题首先可根据
14、、成等差数列得出以及,然后两式相减,得出,最后根据求出,即可求出的通项公式;(2)本题可根据题意得出并将其转化为,然后通过裂项相消法求和得出,最后根据得出,通过计算即可得出结果.【详解】(1)因为、成等差数列,所以,当,有,两式相减,可得,即,由题意易知,故是公比为2的等比数列,因为,所以,解得,故的通项公式为.(2)因为,所以,故,因为,所以,解得,故成立的最大正整数的值为8.【点睛】本题考查数列通项公式的求法以及裂项相消法求和,考查等差中项以及等比数列前项和公式的应用,常见的裂项有、等,考查计算能力,是中档题.11等差数列的前项和为,已知,为整数,且.(1)求的通项公式; (2)设,求数列
15、的前项和.【答案】(1),;(2).【分析】(1)根据条件,可得数列的公差为整数,且,利用等差数列通项公式,可得的关系,即可求得d的值,代入公式即可得答案;(2)由知:,可得的表达式,利用裂项相消法求和即可得答案.【详解】(1)由,为整数知,等差数列的公差为整数,又,故,即:解得:,因为为整数,所以,所以等差数列的通项公式为:,.(2)由(1)知:,所以,所以.【点睛】本题考查数列求通项,裂项相消法求前n项和,常见的裂项技巧:(1);(2) ; (3);(4);裂项时,容易出现多项或丢项的问题,需注意,考查分析理解,计算求值的能力,属中档题.12给出下列三个条件:,成等差数列;.对于,点均在函
16、数的图像上,其中为常数.请从这三个条件中任选一个补充在下面的问题中,并求解.设是一个公比为的等比数列,且它的首项, (填所选条件序号).(1)求数列的通项公式;(2)令,设数列的前项和为,求【答案】选择见解析;(1);(2).【分析】(1)若选:解得,即得数列的通项;若选:解得公比,即得数列的通项;若选:求出,即得数列的通项;(2)求得,再利用裂项相消求出数列的前项和为.【详解】(1)若选:因为成等差数列,所以.又因为数列是等比数列,即解得或(舍去)又,所以数列是首项为1,公比为2的等比数列,所以数列的通项公式若选:,因为是公比为的等比数列,所以,即解得或(舍去)所以数列是首项为1,公比为2的
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