专题09 数列-五年(2017-2021)高考数学真题分项详解(新高考地区专用)(解析版)
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1、 专题专题 09 数列数列 【2021 年】年】 一、【2021浙江高考】已知数列 n a满足 11 1,N 1 n n n a aan a .记数列 n a的前 n 项和为 n S, 则( ) A. 100 3 3 2 S B. 100 34S C. 100 9 4 2 S D. 100 9 5 2 S 【答案】A 【解析】 【分析】显然可知, 100 1 2 S,利用倒数法得到 2 1 111111 24 nn nn aaaa ,再放缩可得 1 111 2 nn aa ,由累加法可得 2 4 (1) n a n ,进而由1 1 n n n a a a 局部放缩可得 1 1 3 n n an
2、 an ,然后 利用累乘法求得 6 (1)(2) n a nn ,最后根据裂项相消法即可得到 100 3S,从而得解 【详解】因为11 1,N 1 n n n a aan a ,所以0 n a , 100 1 2 S 由 2 1 1 111111 241 n n nn nnn a a aaaaa 2 1 1 111111 22 n nnn aaaa ,即 1 111 2 nn aa 根据累加法可得, 111 1 22 n nn a ,当且仅当1n 时取等号, 1 2 41 2 (1)31 1 1 nn nnn n aan aaa nna n 1 1 3 n n an an , 由累乘法可得 6
3、 (1)(2) n a nn ,当且仅当1n 时取等号, 由裂项求和法得: 所以 100 1111111111 663 2334451011022102 S ,即 100 3 2 1 S 故选:A 【点睛】本题解题关键是通过倒数法先找到 1 , nn aa 的不等关系,再由累加法可求得 2 4 (1) n a n ,由 题目条件可知要证 100 S小于某数,从而通过局部放缩得到 1 , nn a a 的不等关系,改变不等式的方向得到 6 (1)(2) n a nn ,最后由裂项相消法求得 100 3S 【2021浙江高考】已知数列 n a的前 n 项和为 n S, 1 9 4 a ,且 1 4
4、39 nn SS . (1)求数列 n a的通项; (2)设数列 n b满足 * 3(4)0() nn bnanN,记 n b的前 n 项和为 n T,若 nn Tb对任意 Nn 恒 成立,求实数的取值范围. 【答案】 (1) 3 3 ( ) 4 n n a ; (2)31 . 【解析】 【分析】 (1)由 1 439 nn SS ,结合 n S与 n a的关系,分1,2nn讨论,得到数列 n a为等比数列, 即可得出结论; (2)由3(4)0 nn bna结合(1)的结论,利用错位相减法求出 n T, nn Tb对任意 Nn 恒成立,分 类讨论分离参数,转化为与关于n的函数的范围关系,即可求
5、解. 【详解】 (1)当1n 时, 121 4()39aaa, 22 92727 49, 4416 aa , 当2n时,由 1 439 nn SS , 得 1 439 nn SS ,得 1 43 nn aa 1 2 273 0,0, 164 n n n a aa a , 又 2 1 3 , 4 n a a a 是首项为 9 4 ,公比为 3 4 的等比数列, 1 933 ( )3 ( ) 444 nn n a ; (2)由3(4)0 nn bna,得 43 (4)( ) 34 n nn n ban , 所以 234 33333 3210(4) 44444 n n Tn , 2413 33333
6、3 321(5)(4) 444444 nn n Tnn , 两式相减得 2341 1333333 3(4) 4444444 nn n Tn 1 1 93 1 164 93 (4) 3 44 1 4 n n n 111 99333 4(4) 44444 nnn nn , 所以 1 3 4( ) 4 n n Tn , 由 nn Tb得 1 33 4( )(4) ( ) 44 nn nn 恒成立, 即(4)30nn恒成立, 4n时不等式恒成立; 4n时, 312 3 44 n nn ,得1; 4n时, 312 3 44 n nn ,得3; 所以31 . 【点睛】易错点点睛: (1)已知 n S求 n
7、 a不要忽略1n 情况; (2)恒成立分离参数时,要注意变量的正负 零讨论,如(2)中(4)30nn恒成立,要对40,40,40nnn讨论,还要注意40n 时,分离参数不等式要变号. 二、 【2021江苏高考】某校学生在研究民间剪纸艺术时,发现剪纸时经常会沿纸的某条对称轴把纸对折.规 格为20 12的长方形纸,对折 1次共可以得到10 12,20 6两种规格的图形,它们 的面积之和1= 2402, 对折 2次共可以得到5 12, 10 6, 20 3三种规格的图形, 它们的面积之和2= 1802,以此类推.则对折 4 次共可以得到不同规格图形的种数为_ ;如果对折 n 次,那么 1 = _ 2
8、 【答案】5 240(3 :3 2 ) 【知识点】数列求和方法 【解析】解:易知有20 3 4,10 3 2,5 3, 5 2 6, 5 4 12,共 5种规格; 由题可知,对折 k次共有 + 1种规格,且面积为240 2 ,故= 240(:1) 2 , 则 1 = 240 :1 2 1 ,记= :1 2 1 ,则1 2 = :1 2:1 1 , 1 2 = :1 2 1 :1 2:1 1 = 1 + ( :2 2:1 ;1 1 :2 2:1 1 ) :1 2:1 = 1 + 1 4(1; 1 2;1) 1;1 2 :1 2:1 = 3 2 :3 2:1, = 3 :3 2 , 1 = 240
9、(3 :3 2 ) 故答案为:5;240(3 :3 2 ) 依题意,对折 k 次共有 + 1种规格,且面积为240 2 ,则= 240(:1) 2 , 1 = 240 :1 2 1 ,然后再转化 求解即可 本题考查数列的求和,考查数学知识在生活中的具体运用,考查运算求解能力及应用意识,属于中档题 【2021江苏高考】已知数列*+满足1= 1,:1= + 1,为奇数, + 2,为偶数. (1)记= 2,写出1,2,并求数列*+的通项公式; (2)求*+的前 20 项和 【答案】解:(1)因为1= 1,:1= + 1,为奇数 + 2,为偶数, 所以2= 1+ 1 = 2,3= 2+ 2 = 4,4
10、= 3+ 1 = 5, 所以1= 2= 2,2= 4= 5, ;1= 2 2;2= 2 2;1+ 2;1 2;2= 1 + 2 = 3, 所以数列*+是以1= 2为首项,以 3 为公差的等差数列, 所以= 2 + 3( 1) = 3 1 (2)由(1)可得2= 3 1, , 则2;1= 2;2+ 2 = 3( 1) 1 + 2 = 3 2, 2, 当 = 1时,1= 1也适合上式, 所以2;1= 3 2, , 所以数列*+的奇数项和偶数项分别为等差数列, 则*+的前20项和为1+ 2+.+20= (1+ 3+ + 19) + (2+ 4+ + 20) = 10 + 109 2 3 + 10 2
11、 + 109 2 3 = 300 【知识点】数列的递推关系、数列求和方法 【解析】 (1)由数列*+的通项公式可求得2, 4, 从而可得求得1, 2, 由 ;1= 3可得数列*+是 等差数列,从而可求得数列*+的通项公式; (2)由数列*+的通项公式可得数列*+的奇数项和偶数项分别为等差数列,求解即可 本题主要考查数列的递推式,数列的求和,考查运算求解能力,属于中档题 【2020 年】年】 一、 【2020 北京高考】 在等差数列*+中, 1= 9, 5= 1.记= 12( = 1,2, ), 则数列*+( ) A. 有最大项,有最小项 B. 有最大项,无最小项 C. 无最大项,有最小项 D.
12、 无最大项,无最小项 【答案】B 【知识点】等差数列的通项公式、等差数列的性质、数列的函数特征 【解析】 【分析】 本题考查等差数列的通项公式,考查数列的函数特性,考查分析问题与解决问题的能力,是中档题 由已知求出等差数列的通项公式,分析可知数列*+是单调递增数列,且前 5项为负值,自第 6 项开始为正 值,进一步分析得答案 【解答】 解:设等差数列*+的首项为 d,由1= 9,5= 1,得 = 5;1 5;1 = ;1;(;9) 4 = 2, = 9 + 2( 1) = 2 11 由= 2 11 = 0,得 = 11 2 ,而 , 可知数列*+是单调递增数列,且前 5项为负值,自第 6 项开
13、始为正值 可知1= 9 0,3= 315 0为最大项, 自5起均小于 0,且逐渐减小 数列*+有最大项,无最小项 故选:B 【2020北京高考】已知*+是无穷数列给出两个性质: 对于*+中任意两项 , ( ),在*+中都存在一项,使得 2 = ; 对于*+中任意一项( 3),在*+中都存在两项,( ),使得 = 2 ()若= ( = 1,2,),判断数列*+是否满足性质,说明理由; ()若= 2;1( = 1,2,),判断数列*+是否同时满足性质和性质,说明理由; ()若*+是递增数列,且同时满足性质和性质,证明:*+为等比数列 【答案】解:()不满足,理由:3 2 2 = 9 2 ,不存在一
14、项使得3 2 2 = ()数列*+同时满足性质和性质, 理由: 对于任意的i和j, 满足 2 = 22;1, 因为 , 且 , 所以2 , 则必存在 = 2 , 此时,2;1 *+且满足 2 = 22;1= ,性质成立, 对于任意的 n,欲满足= 2;1= 2 = 22;1,满足 = 2 即可,因为 , ,且 , 所以2 可表示所有正整数,所以必有一组 k,l使 = 2 ,即满足= 2 ,性质成立 ()首先,先证明数列恒正或恒负, 反证法:假设这个递增数列先负后正, 那么必有一项绝对值最小或者有与:1同时取得绝对值最小, 如仅有一项绝对值最小,此时必有一项= 2 ,此时| | 与前提矛盾, 如
15、有两项与:1 同时取得绝对值最小值,那么必有= 2 :1, 此时| , 即3 ,所以2 2 1 = 3,此时1,2,3成等比数列, 数学归纳法: (1)已证 = 3时,满足*+是等比数列,公比 = 2 1, (2)假设 = 时,也满足*+是等比数列,公比 = 2 1, 那么由知 2 ;1 = 等于数列的某一项,证明这一项为:1即可, 反证法: 假设这一项不是:1,因为是递增数列,所以该项= 2 ;1 = :1, 那么 :1 ,由等比数列*+得1;1 :1 1, 由性质得1;1 2 ,所以 + 1 , 所以,分别是等比数列*+中两项,即= 1;1,= 1;1, 原式变为1;1 12;1 1, 所
16、以 1 2 1 0,且1+ 2= 63,求 q 的值及数列*+的通项公式; (2)若*+为等差数列,公差 0,证明:1+ 2+ 3+ + 1 + 1 , 【答案】(1)解:由题意,2= ,3= 2, 1+ 2= 63, 1 + = 62, 整理,得62 1 = 0, 解得 = 1 3(舍去),或 = 1 2, :1= :2 = 1 :2 = 1 2 = 1 (1 2) 2 = 4 , 数列*+是以 1 为首项,4为公比的等比数列, = 1 4;1= 4;1, :1 = :1= 4, 则1= 1, 2 1= 41, 3 2= 42, ;1= 4;1, 各项相加,可得 = 1 + 41+ 42+
17、+ 4;1= 1;4 1;4 = 4;1 3 (2)证明:依题意,由:1= :2 ( ),可得 :2 :1= , 两边同时乘以:1,可得 :1:2:1= :1, 121= 2= 1 + , 数列*:1+是一个常数列,且此常数为1 + , :1= 1 + , = 1: :1 = 1: :1 = (1 + 1 ) :1; :1 = (1 + 1 )( 1 1 :1 ), 1+ 2+ + = (1 + 1 )( 1 1 1 2) + (1 + 1 )( 1 2 1 3) + + (1 + 1 )( 1 1 :1) = (1 + 1 )( 1 1 1 2 + 1 2 1 3 + + 1 1 :1) =
18、 (1 + 1 )( 1 1 1 :1) = (1 + 1 )(1 1 :1) 1 + 1 , 1+ 2+ + 1 + 1 ,故得证 【知识点】数列的递推关系、数列求和方法、裂项相消法、等比数列的通项公式 【解析】本题主要考查数列求通项公式,等差数列和等比数列的基本量的运算,以及和式不等式的证明问 题考查了转化与化归思想,整体思想,方程思想,累加法求通项公式,裂项相消法求和,放缩法证明不 等式,以及逻辑推理能力和数学运算能力,属于综合题 (1)先根据等比数列的通项公式将2= ,3= 2代入1+ 2= 63,计算出公比 q 的值,然后根据等比数 列的定义化简:1= :2 可得:1= 4,则可发现
19、数列*+是以 1 为首项,4为公比的等比数列,从而 可得数列*+的通项公式,然后将通项公式代入:1= :1 ,可得:1 = :1= 4,再根据此 递推公式的特点运用累加法可计算出数列*+的通项公式; (2)通过将已知关系式:1= :2 不断进行转化可构造出数列*:1+,且可得到数列*:1+是一 个常数列,且此常数为1 + ,从而可得:1= 1 + ,再计算得到= 1: :1,根据等差数列的特点进 行转化进行裂项,在求和时相消,最后运用放缩法即可证明不等式成立 三、 【2020 天津高考】 已知*+为等差数列, *+为等比数列, 1= 1= 1, 5= 5(4 3), 5= 4(4 3). ()
20、求*+和*+的通项公式; ()记*+的前 n 项和为,求证::2 :1 2 ( ); ()对任意的正整数 n,设= (3;2) :2 ,为奇数, ;1 :1 ,为偶数 求数列*+的前 2n 项和 【答案】解:()设等差数列*+的公差为 d,等比数列*+的公比为 q, 由1= 1,5= 5(4 3),则1 + 4 = 5,可得 = 1, = 1 + 1 = , 1= 1,5= 4(4 3), 4= 4(3 2), 解得 = 2, = 2;1; 证明()由()可得= (:1) 2 , :2= 1 4( + 1)( + 2)( + 3),(:1) 2 = 1 4( + 1) 2( + 2)2, :2
21、 :1 2 = 1 2( + 1)( + 2) 0, :2 :1 2 ( ); 解:(),当 n为奇数时,= (3;2) :2 = (3;2)2;1 (:2) = 2:1 :2 2;1 , 当 n为偶数时,= ;1 :1 = ;1 2 , 对任意的正整数 n,有2;1 1 = ( 1 22 2:1 22;2 2;1) = 22 2:1 1, 和 2 1 = 2;1 4 1 = 1 4 + 3 42 + 5 43 + + 2;1 4 , 由 1 4可得 1 4 2 1 = 1 42 + 3 43 + + 2;3 4 + 2;1 4:1, 得3 4 2 1 = 1 4 + 2 42 + 2 43
22、+ + 2 4 1 4- 2;1 4:1, 2 1 = 5 9 6:5 94, 因此2 2 1 = 2;1 1 + 2 1 = 4 2:1 6:5 94 4 9 数列*+的前 2n项和 4 2:1 6:5 94 4 9 【知识点】错位相减法、等差数列的通项公式、数列求和方法、等比数列的通项公式 【解析】本题考查了等差数列等比数列的通项公式和求和公式,考查了不等式的大小比较,考查了数列求 和的方法,考查了运算求解能力,转化与化归能力,分类与整合能力,属于难题 ()分别根据等差数列的通项公式和等比数列的通项公式即可求出; ()根据等差数列的求和公式和作差法即可比较大小,则可证明; ()分类讨论,再
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