專題三:數 列
【考點審視】
(本部分內容是根據近幾年高考命題規律和趨勢透視本單元考查的重點.)
本章內容是中學數學的重點之一,它既具有相對的獨立性,又具有一定的綜合性和靈活性,也是初等數學與高等數學的一個重要的銜接點,因而歷來是高考的重點.
高考對本章考查比較全面,等差、等比數列,數列的極限的考查幾乎每年都不會遺漏.就近五年高考試卷平均計算,本章內容在文史類中分數占13%,理工類卷中分數占11%,由此可以看出數列這一章的重要性.
本章在高考中常見的試題類型及命題趨勢:
(1)數列中與
的關系一直是高考的熱點,求數列的通項公式是最為常見的題目,要切實注意
與
的關系.關于遞推公式,在《考試說明》中的考試要求是:“了解遞推公式是給出數列的一種方法,并能根據遞推公式寫出數列的前幾項”,近幾年命題嚴格按照《考試說明》,不要求較復雜由遞推公式求通項問題,例如2004年全國卷一?(15)、(22).
(2)探索性問題在數列中考查較多,試題沒有給出結論,需要考生猜出或自己找出結論,然后給以證明.探索性問題對分析問題解決問題的能力有較高的要求.
(3)等差、等比數列的基本知識必考.這類考題既有選擇題,填空題,又有解答題;有容易題、中等題,也有難題,例如2004全國高考?浙江卷?(3)、(17)(文)、(22)均考查了等差、等比數列的性質,還有2004年全國高考?上海卷?(4)、(12)均有提及.
(4)求和問題也是常見的試題,等差數列、等比數列及可以轉化為等差、等比數列求和問題應掌握,還應該掌握一些特殊數列的求和.
(5)將數列應用題轉化為等差、等比數列問題也是高考中的重點和熱點,從本章在高考中所在的分值來看,一年比一年多,而且多注重能力的考查.例如2003年全國高考?新課程卷?解答題(19)主要考查了等比數列的性質及遞推關系;2004年全國高考?上海卷?
解答題()主要考查了等差數列及證明.
通過上述分析,在學習中應著眼于教材的基本知識和方法,不要盲目擴大,應著重做好以下幾方面:
(1) 理解概念,熟練運算
(2) 巧用性質,靈活自如
【疑難點拔】
(解釋重點、難點及知識體系,尤其是考試中學生常見錯案分析.)
數列部分的復習分三個方面:①重視函數與數列的聯系,重視方程思想在數列中的應用。②掌握等差數列、等比數列的基礎知識以及可化為等差、等比數列的簡單問題,同時要重視等差、等比數列性質的靈活運用。③要設計一些新穎題目,尤其是通過探索性題目,挖掘學生的潛能,培養學生的創新意識和創新精神,數列綜合能力題涉及的問題背景新穎,解法靈活,解這類題時,要教給學生科學合理的思維,全面靈活地運用數學思想方法。
數列部分重點是等差、等比數列,而二者在內容上是完全平行的,因此,復習時應將它們對比起來復習;由于數列方面的題目解法的靈活性和多樣性,在復習時,要啟發學生從多角度思考問題,培養學生思維的廣闊性,養成良好的思維品質;提倡一題多解,達到事半功倍的效果。
錯案分析:
例1.各項均為實數的等比數列的前
項和記為
,若
,
,則
等于__________.
[錯解一],
或
.
[錯因]將等比數列中成等比數列,誤解為
成等比數列.
[錯解二]是等比數列,
成等比數列其公比為
,從而
,得
或
,
或
,
或
,
或
.
[錯因]忽視了隱含條件.
[正解]由題設得: ① ,
②,
② ①得
或
(舍去),
.
例2.已知數列的前
項和
為非零常數),則數列
為( )
(A) 等差數列 (B)等比數列
(C)既不是等差數列,又不是等比數列 (D)既是等差數列又是等比數列
[錯解],
,
(常數),
數列
為等比數列.
[錯因]忽略了中隱含條件
.
[正解]當時,
,當
時,
,
,
為常數,但
,
數列
從第二項起為等比數列,選C.
例3.某種細菌在培養過程中,每分鐘分裂一次(一個分裂成二個)經過
h這種細菌由一個可繁殖成_________個.
[錯解一]由題意每次分裂數構成等比數列,公比為,共繁殖
次,
個
[錯解二] 由題意每次分裂數構成等比數列,公比為,共繁殖
次,
細菌由一個可繁殖成
[正解] 由題意知,每次分裂細菌數構成等比數列,
,公比
,共分裂
次,第
次應為
,
(個)
例4.一個球從高處自由落下,每次著地后又跳回到原高度的一半,當它第
次著地時,共經過了多少米?
[錯解]因球每次著地后跳回到原高度的一半,從而每次著地之間經過的路程構成一個等比數列,.
[錯因]每兩次著地之間經過的路程應為上、下路程之和;而第一次從落下時只有下的路程,應單獨計算.
[正解].
例5.在等差數列中,已知
,前
項和為
,且
,求當
取何值時,
有最大值,并求它的最大值.
[錯解]設公差為,
,
,得
,即
,
,當
時,
,
,
當
時,
有最大值
.
[錯因]僅解不等式是不正確的,應解
.
[正解]由,解得公差
,
,
,
.
所以,當或
時,
有最大值為
.
[例6]一對夫婦為了給他們的獨生孩子支付將來上大學的費用,從孩子一出生就在每年生日,到銀行儲蓄元一年定期,若年利率為
保持不變,且每年到期時存款(含利息)自動轉為新的一年定期,當孩子
歲上大學時,將所有存款(含利息)全部取回,則取回的錢的總數為多少?
[錯解]年利率保持不變,
每年到期時的錢數形成一等比數列,那么
年時取出的錢數應為以
為首項,公比為
的第
項,即
[錯因]上述解法只考慮了孩子出生時存入的元,到
年時的本息,而題目的要求是每年都要存入
元。
[正解]不妨從每年存入的元到
年時產生的本息入手考慮,出生時的
元到
年時變為
,
歲生日時的
元到
歲時變為
,……
歲時的
元到
歲時變為
從而知,如此存款到歲時取回的錢的總數應為:
專題三:數 列
【經典題例】
例1:已知下面各數列的前
項的和為
的公式,求數列
的通項公式。
(1)且
;
(2)若數列的前
項和
。
[思路分析]:
(1)當時,
,
用累乘法、迭代法可求得。
(2)當時,
,由于
不適此式,所以
。
[簡要評述]:由求
的唯一途徑是
,注意分類思想在本題中的應用以及累乘、迭代等方法的應用。
例2:等差數列中,
,
,問此數列前多少項和最大?并求此最大值。
[思路分析]:
方法一:利用等差數列的求和公式處理,由及
得
,
, 依二次函數性質可知,當
時,
取最大值,且最大值是
。
方法二:數形結合處理,由等差數列的求和公式可得,
的圖象是開口向下的拋物線上的一群離散點,最高點的橫坐標為
,
即最大,易求得最大值為
。
方法三:利用等差數列的性質處理, 由 可得
,又
,從而
,
,
,故
最大。
[簡要評述]:數列是特殊的函數,因此求最值問題就是一個重要題型,又因為等差數列前項和一般是不含常數項的二次函數,因此,求最大值可用二次函數法求之,也可根據對稱軸來判斷,由于數列的特殊性還可以把通項公式寫出來,由
或
來解決,特別注意,用
(
)時,若解得
,
是正整數時,說明
中有為
的項,因此前
項和最大(最小)有兩項且它們相等。
例3:設數列的前
項和為
,則
的值為( )
(A)
(B)
(C)
(D)
[思路分析]:
方法一:特殊值法,由原數列知,在選擇支中只有(D)滿足。
方法二:看通項,,
。
[簡要評述]:方法一對解答復雜的選擇題有簡化計算的作用,方法二利用通項求
,為求和的通法。
例4:某城市年末汽車保有量為
萬輛,預計此后每年報廢上一年末汽車保有量的
,并且每年新增汽車數量相同。為保護城市環境,要求該城市汽車保有量不超過
萬量,那么每年新增汽車數量不應超過多少輛?
[思路分析]:如果設每年新增汽車數為萬輛,則遞推或歸納出各年汽車保有量的關系,即有
。 從而
。
,
。
下面要求的取值范圍是在
的前提下:當
為遞減函數(或常數),即
,這時
,符合題意;當
時,
遞增,而
,因而限定
,得
(萬輛),這樣二者求并集即可。要注意
。
[簡要評述]:不能歸納或探索出汽車在相鄰年份的保有量的關系是解本題的最大障礙,另外由,可得出
,這也是一個重要方法。
【熱身沖刺】
一、選擇題:
1.在等差數列中,
,則
(
)
(A)
(B)
(C)
(D)以上都不對
解析:,
,
。
答案:A
2.直角三角形三邊成等比數列,公比為,則
的值為
( )
(A) (B)
(C)
(D)
解析:設三邊為,當
時,有
,得
;
當時,有
,得
。
答案:D
3.在等比數列中,
和
是二次方程
的兩個根,則
的值為 ( )
(A) (B)
(C)
(D)
解析:根據韋達定理,有,又因為
,則
,所以
。
答案:A
4.若等差數列的公差
,則
(
)
(A) (B)
(C) (D)
與
的大小不確定
解析:。答案:B
5.在數列中,已知
,則
等于( )
(A)
(B)
(C)
(D)
解析:,
,
。答案:D
6.設為等差數列
的前
項和。已知
。則
等于 ( )
(A)
(B)
(C)
(D)
解析:,
,
,
答案:B
7.記數列所有項的和為
,第二項及以后各項的和為
,第三項及以后各項的和為
,第
項及以后各項的和為
,若
,
,
,
,則
等于
(
)
(A)
(B)
(C)
(D)
解析:。
答案:B
8.等差數列中,
,若
且
,
,則
的值為
(
)
(A)
(B)
(C)
(D)
解析:由題設得,而
,
,又
,
,
。 答案:C
9.彈子跳棋共有顆大小相同球形彈子,現在棋盤上將它們疊成正四面體形球垛,使剩下的彈子盡可能的少,那么剩余的彈子共有
( )
(A)顆
(B)4顆
(C)
顆 (D)
顆
解析:最上面一層放1個,設最上一層是第一層,由上而下共有層,第
層彈子數為
,總彈子數為
,
由得
,故
時剩余最小,且剩余
顆。 答案:B
10.三個數成等比數列,且
,則
的取值范圍是 ( )
(A)
(B)
(C)
(D)
解析:設,則有
。當
時,
,而
,
;當
時,
,即
,而
,則
,故
。 答案:D
二、填空題:
11.等差數列共有
項,其中奇數項之和為
,偶數項之和為
,則其中間項為______________.
解析:依題意,中間項為,于是有
解得
. 答案:
12.若數列滿足
,則通項公式
_____________.
解析:由,得
,這表明數列
是首項為
,公比
的等比數列,于是有
,即
。
答案:
13.對于每一個正整數,拋物線
與
軸交于
兩點,則
的值為______________。
解析:令得
,
,
。
答案:
14.已知函數定義在正整數集上,且對于任意的正整數
,都有
,且
,則
______________。
解析:由知函數
當
從小到大依次取值時對應的一系列函數值組成一個等差數列,
形成一個首項為
,公差為
的等差數列,
。 答案:
三、解答題:
15.已知數列滿足
。
(1) 求;
(2) 證明:。
(1) 解:。
(2) 證明:由已知,故
, 所以證得
。
16.已知函數,當
時,
,求數列
的通項公式與
。
解:由,得
,即
,
,所以,數列
是以首項
,公差為
的等差數列。
,
,
。
17.已知等比數列
的前
項和為
,且
。
(1)
求、
的值及數列
的通項公式;
(2) 設,求數列
的前
項和
。
解:(1)時,
。而
為等比數列,得
,
又,得
,從而
。又
。
(2),
得
,
。
18.假設型汽車關稅在
年是
,在
年是
,
年
型進口車每輛價格為
萬元(其中含
萬元關稅稅款)。
(1)已知與型車性能相近的
型國產車,
年的價格為
萬元,若
型車的價格只受關稅降低的影響,為了保證在
年
型車的價格不高于
型車價格的
,
型車的價格要逐年降低,問平均每年至少下降多少萬元?
(2)某人在年將
萬元存入銀行,假設該銀行扣利息稅后的年利率為
(五年內不變),且每年按復利計算(例如,第一年的利息記入第
年的本金),那么五年到期時這筆錢連本帶息是否一定夠買一輛(1)中所述降價后的
型汽車?
解:(1)因為型車
年關稅稅款為
年關稅稅款的
,故所減少了的關稅稅款為
(萬元)。所以,
年
型車的價格為
(萬元)。
因為在年
型車的價格不高于
型車價格的
,所以有:
型車價格
(萬元)。因為
年
型車的價格為
萬元,故五年中至少要降價
萬元。所以平均每年至少降價
萬元。
(2)根據題意,年存入的
萬元
年后到期時連本帶息可得
(萬元)。
因為(萬元),所以夠買一輛(1)中所述降價后的
型汽車。
19.設函數的最小值為
,最大值為
,且
。
(1)求數列的通項公式;
(2)設,求證:
。
解:(1)由已知函數式可得,,由已知可知
,令
,得
,
已知函數最小值為
,最大值為
,
,
,
。
(2),
。
又,
。
因此,。
20.設平面上有直線,曲線
。又有下列方式定義數列
:
(1);(2)當給定
后,作過點
且與
軸平行的直線,它與
的交點記為
;再過點
且與
軸平行的直線,它與
的交點記為
,定義
為
的橫坐標。試求數列
的通項,并計算
。
解:顯然,的坐標可寫為
,
的坐標寫為
,故有
,
,兩邊取對數并整理得:
, 從而得
,即
,
,
,
,
,
。
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