專題三:數(shù) 列
【考點(diǎn)審視】
(本部分內(nèi)容是根據(jù)近幾年高考命題規(guī)律和趨勢透視本單元考查的重點(diǎn).)
本章內(nèi)容是中學(xué)數(shù)學(xué)的重點(diǎn)之一,它既具有相對的獨(dú)立性,又具有一定的綜合性和靈活性,也是初等數(shù)學(xué)與高等數(shù)學(xué)的一個重要的銜接點(diǎn),因而歷來是高考的重點(diǎn).
高考對本章考查比較全面,等差、等比數(shù)列,數(shù)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(nèi)容在文史類中分?jǐn)?shù)占13%,理工類卷中分?jǐn)?shù)占11%,由此可以看出數(shù)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(shù)列中與的關(guān)系一直是高考的熱點(diǎn),求數(shù)列的通項(xiàng)公式是最為常見的題目,要切實(shí)注意與的關(guān)系.關(guān)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(shù)列的一種方法,并能根據(jù)遞推公式寫出數(shù)列的前幾項(xiàng)”,近幾年命題嚴(yán)格按照《考試說明》,不要求較復(fù)雜由遞推公式求通項(xiàng)問題,例如2004年全國卷一?(15)、(22).
(2)探索性問題在數(shù)列中考查較多,試題沒有給出結(jié)論,需要考生猜出或自己找出結(jié)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(shù)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(shù)列的性質(zhì),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(shù)列、等比數(shù)列及可以轉(zhuǎn)化為等差、等比數(shù)列求和問題應(yīng)掌握,還應(yīng)該掌握一些特殊數(shù)列的求和.
(5)將數(shù)列應(yīng)用題轉(zhuǎn)化為等差、等比數(shù)列問題也是高考中的重點(diǎn)和熱點(diǎn),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(shù)列的性質(zhì)及遞推關(guān)系;2004年全國高考?上海卷?
解答題()主要考查了等差數(shù)列及證明.
通過上述分析,在學(xué)習(xí)中應(yīng)著眼于教材的基本知識和方法,不要盲目擴(kuò)大,應(yīng)著重做好以下幾方面:
(1) 理解概念,熟練運(yùn)算
(2) 巧用性質(zhì),靈活自如
【疑難點(diǎn)拔】
(解釋重點(diǎn)、難點(diǎn)及知識體系,尤其是考試中學(xué)生常見錯案分析.)
數(shù)列部分的復(fù)習(xí)分三個方面:①重視函數(shù)與數(shù)列的聯(lián)系,重視方程思想在數(shù)列中的應(yīng)用。②掌握等差數(shù)列、等比數(shù)列的基礎(chǔ)知識以及可化為等差、等比數(shù)列的簡單問題,同時要重視等差、等比數(shù)列性質(zhì)的靈活運(yùn)用。③要設(shè)計一些新穎題目,尤其是通過探索性題目,挖掘?qū)W生的潛能,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神,數(shù)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(xué)生科學(xué)合理的思維,全面靈活地運(yùn)用數(shù)學(xué)思想方法。
數(shù)列部分重點(diǎn)是等差、等比數(shù)列,而二者在內(nèi)容上是完全平行的,因此,復(fù)習(xí)時應(yīng)將它們對比起來復(fù)習(xí);由于數(shù)列方面的題目解法的靈活性和多樣性,在復(fù)習(xí)時,要啟發(fā)學(xué)生從多角度思考問題,培養(yǎng)學(xué)生思維的廣闊性,養(yǎng)成良好的思維品質(zhì);提倡一題多解,達(dá)到事半功倍的效果。
錯案分析:
例1.各項(xiàng)均為實(shí)數(shù)的等比數(shù)列的前項(xiàng)和記為,若,,則等于__________.
[錯解一], 或.
[錯因]將等比數(shù)列中成等比數(shù)列,誤解為成等比數(shù)列.
[錯解二]是等比數(shù)列,成等比數(shù)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(shè)得: ① , ②,
② ①得或(舍去),.
例2.已知數(shù)列的前項(xiàng)和為非零常數(shù)),則數(shù)列為( )
(A) 等差數(shù)列 (B)等比數(shù)列
(C)既不是等差數(shù)列,又不是等比數(shù)列 (D)既是等差數(shù)列又是等比數(shù)列
[錯解],,(常數(shù)),數(shù)列為等比數(shù)列.
[錯因]忽略了中隱含條件.
[正解]當(dāng)時,,當(dāng)時,,
,為常數(shù),但,數(shù)列從第二項(xiàng)起為等比數(shù)列,選C.
例3.某種細(xì)菌在培養(yǎng)過程中,每分鐘分裂一次(一個分裂成二個)經(jīng)過h這種細(xì)菌由一個可繁殖成_________個.
[錯解一]由題意每次分裂數(shù)構(gòu)成等比數(shù)列,公比為,共繁殖次,
個
[錯解二] 由題意每次分裂數(shù)構(gòu)成等比數(shù)列,公比為,共繁殖次,細(xì)菌由一個可繁殖成
[正解] 由題意知,每次分裂細(xì)菌數(shù)構(gòu)成等比數(shù)列,,公比,共分裂次,第次應(yīng)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(dāng)它第次著地時,共經(jīng)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(jīng)過的路程構(gòu)成一個等比數(shù)列,.
[錯因]每兩次著地之間經(jīng)過的路程應(yīng)為上、下路程之和;而第一次從落下時只有下的路程,應(yīng)單獨(dú)計算.
[正解].
例5.在等差數(shù)列中,已知,前項(xiàng)和為,且,求當(dāng)取何值時, 有最大值,并求它的最大值.
[錯解]設(shè)公差為,, ,得
,即,,當(dāng)時, ,
,當(dāng)時,有最大值.
[錯因]僅解不等式是不正確的,應(yīng)解.
[正解]由,解得公差,
,,.
所以,當(dāng)或時, 有最大值為.
[例6]一對夫婦為了給他們的獨(dú)生孩子支付將來上大學(xué)的費(fèi)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(zhuǎn)為新的一年定期,當(dāng)孩子歲上大學(xué)時,將所有存款(含利息)全部取回,則取回的錢的總數(shù)為多少?
[錯解]年利率保持不變,每年到期時的錢數(shù)形成一等比數(shù)列,那么年時取出的錢數(shù)應(yīng)為以為首項(xiàng),公比為的第項(xiàng),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(chǎn)生的本息入手考慮,出生時的元到年時變?yōu)?sub>,
歲生日時的元到歲時變?yōu)?sub>,……
歲時的元到歲時變?yōu)?sub>
從而知,如此存款到歲時取回的錢的總數(shù)應(yīng)為:
專題三:數(shù) 列
【經(jīng)典題例】
例1:已知下面各數(shù)列的前項(xiàng)的和為的公式,求數(shù)列的通項(xiàng)公式。
(1)且;
(2)若數(shù)列的前項(xiàng)和。
[思路分析]:
(1)當(dāng)時, ,
用累乘法、迭代法可求得。
(2)當(dāng)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(yīng)用以及累乘、迭代等方法的應(yīng)用。
例2:等差數(shù)列中,,,問此數(shù)列前多少項(xiàng)和最大?并求此最大值。
[思路分析]:
方法一:利用等差數(shù)列的求和公式處理,由及得
,, 依二次函數(shù)性質(zhì)可知,當(dāng)時,取最大值,且最大值是。
方法二:數(shù)形結(jié)合處理,由等差數(shù)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(diǎn),最高點(diǎn)的橫坐標(biāo)為,
即最大,易求得最大值為。
方法三:利用等差數(shù)列的性質(zhì)處理, 由 可得
,又,從而,,,故最大。
[簡要評述]:數(shù)列是特殊的函數(shù),因此求最值問題就是一個重要題型,又因?yàn)榈炔顢?shù)列前項(xiàng)和一般是不含常數(shù)項(xiàng)的二次函數(shù),因此,求最大值可用二次函數(shù)法求之,也可根據(jù)對稱軸來判斷,由于數(shù)列的特殊性還可以把通項(xiàng)公式寫出來,由或來解決,特別注意,用()時,若解得,是正整數(shù)時,說明中有為的項(xiàng),因此前項(xiàng)和最大(最。┯袃身(xiàng)且它們相等。
例3:設(shè)數(shù)列的前項(xiàng)和為,則的值為( )
(A) (B) (C) (D)
[思路分析]:
方法一:特殊值法,由原數(shù)列知,在選擇支中只有(D)滿足。
方法二:看通項(xiàng),,。
[簡要評述]:方法一對解答復(fù)雜的選擇題有簡化計算的作用,方法二利用通項(xiàng)求,為求和的通法。
例4:某城市年末汽車保有量為萬輛,預(yù)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(shù)量相同。為保護(hù)城市環(huán)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(shù)量不應(yīng)超過多少輛?
[思路分析]:如果設(shè)每年新增汽車數(shù)為萬輛,則遞推或歸納出各年汽車保有量的關(guān)系,即有。 從而。
, 。
下面要求的取值范圍是在的前提下:當(dāng)為遞減函數(shù)(或常數(shù)),即,這時,符合題意;當(dāng)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(guān)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(shù)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(shù)列,公比為,則的值為 ( )
(A) (B) (C) (D)
解析:設(shè)三邊為,當(dāng)時,有,得;
當(dāng)時,有,得。 答案:D
3.在等比數(shù)列中, 和 是二次方程 的兩個根,則
的值為 ( )
(A) (B) (C) (D)
解析:根據(jù)韋達(dá)定理,有,又因?yàn)?sub>,則,所以。 答案:A
4.若等差數(shù)列的公差,則 ( )
(A) (B)
(C) (D) 與的大小不確定
解析:。答案:B
5.在數(shù)列中,已知,則等于( )
(A) (B) (C) (D)
解析:,,。答案:D
6.設(shè)為等差數(shù)列的前項(xiàng)和。已知。則
等于 ( )
(A) (B) (C) (D)
解析:, ,
, 答案:B
7.記數(shù)列所有項(xiàng)的和為,第二項(xiàng)及以后各項(xiàng)的和為,第三項(xiàng)及以后各項(xiàng)的和為 ,第項(xiàng)及以后各項(xiàng)的和為,若 , ,,
,則等于 ( )
(A) (B) (C) (D)
解析:。 答案:B
8.等差數(shù)列中,,若且,,則的值為 ( )
(A) (B) (C) (D)
解析:由題設(shè)得,而,,又,,。 答案:C
9.彈子跳棋共有顆大小相同球形彈子,現(xiàn)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(shè)最上一層是第一層,由上而下共有層,第層彈子數(shù)為,總彈子數(shù)為,
由得,故時剩余最小,且剩余顆。 答案:B
10.三個數(shù)成等比數(shù)列,且,則的取值范圍是 ( )
(A) (B) (C) (D)
解析:設(shè),則有。當(dāng)時,,而,;當(dāng)時,,即,而,則,故。 答案:D
二、填空題:
11.等差數(shù)列共有項(xiàng),其中奇數(shù)項(xiàng)之和為,偶數(shù)項(xiàng)之和為,則其中間項(xiàng)為______________.
解析:依題意,中間項(xiàng)為,于是有 解得. 答案:
12.若數(shù)列滿足,則通項(xiàng)公式_____________.
解析:由,得,這表明數(shù)列是首項(xiàng)為,公比的等比數(shù)列,于是有,即。 答案:
13.對于每一個正整數(shù),拋物線與軸交于兩點(diǎn),則的值為______________。
解析:令得,,
。 答案:
14.已知函數(shù)定義在正整數(shù)集上,且對于任意的正整數(shù),都有
,且,則______________。
解析:由知函數(shù)當(dāng)從小到大依次取值時對應(yīng)的一系列函數(shù)值組成一個等差數(shù)列,形成一個首項(xiàng)為,公差為的等差數(shù)列,。 答案:
三、解答題:
15.已知數(shù)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(shù),當(dāng)時,,求數(shù)列的通項(xiàng)公式與 。
解:由,得,即,
,所以,數(shù)列是以首項(xiàng),公差為的等差數(shù)列。
, , 。
17.已知等比數(shù)列的前項(xiàng)和為,且。
(1) 求、的值及數(shù)列的通項(xiàng)公式;
(2) 設(shè),求數(shù)列的前項(xiàng)和。
解:(1)時,。而為等比數(shù)列,得,
又,得,從而。又。
(2),
得,
。
18.假設(shè)型汽車關(guān)稅在年是,在年是,年型進(jìn)口車每輛價格為萬元(其中含萬元關(guān)稅稅款)。
(1)已知與型車性能相近的型國產(chǎn)車,年的價格為萬元,若型車的價格只受關(guān)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(shè)該銀行扣利息稅后的年利率為(五年內(nèi)不變),且每年按復(fù)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?yàn)?sub>型車年關(guān)稅稅款為年關(guān)稅稅款的,故所減少了的關(guān)稅稅款為(萬元)。所以,年型車的價格為(萬元)。
因?yàn)樵?sub>年型車的價格不高于型車價格的,所以有:型車價格(萬元)。因?yàn)?sub>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(jù)題意,年存入的萬元年后到期時連本帶息可得(萬元)。
因?yàn)?sub>(萬元),所以夠買一輛(1)中所述降價后的型汽車。
19.設(shè)函數(shù)的最小值為,最大值為,且。
(1)求數(shù)列的通項(xiàng)公式;
(2)設(shè),求證:。
解:(1)由已知函數(shù)式可得,,由已知可知,令,得,已知函數(shù)最小值為,最大值為,,
,。
(2),
。
又,
。
因此,。
20.設(shè)平面上有直線,曲線。又有下列方式定義數(shù)列:
(1);(2)當(dāng)給定后,作過點(diǎn)且與軸平行的直線,它與的交點(diǎn)記為;再過點(diǎn)且與軸平行的直線,它與的交點(diǎn)記為,定義為的橫坐標(biāo)。試求數(shù)列的通項(xiàng),并計算 。
解:顯然,的坐標(biāo)可寫為,的坐標(biāo)寫為,故有,
,兩邊取對數(shù)并整理得:, 從而得
,即 ,,
, , ,
。
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