【文档说明】2023届高考数学一轮复习精选用卷 第八章 数列 考点测试47 数列求和 含解析【高考】.doc,共(17)页,201.500 KB,由小赞的店铺上传
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1考点测试47数列求和高考概览本考点是高考必考知识点,常考题型为选择题、填空题、解答题,分值为5分、12分,中等难度考纲研读1.熟练掌握等差、等比数列的前n项和公式2.掌握非等差、等比数列求和的几种常见方法3.能在具体的问题情境中识别数列的等差关系或等比关系,并能
用相关知识解决相应的问题一、基础小题1.我国古代数学名著《算法统宗》中有如下问题:“诸葛亮领八员将,每将又分八个营,每营里面排八阵,每阵先锋有八人,每人旗头俱八个,每个旗头八队成,每队更该八个甲,每个甲头八个兵.”则该问题中将官、先锋、旗头、队长、甲头、士兵共有()A.17(87
-8)人B.17(89-8)人C.8+17(87-8)人D.8+17(89-84)人答案D解析由题意可得将官、营、阵、先锋、旗头、队长、甲头、士兵依次成等比数列,且首项为8,公比也是8,所以将官、先锋、旗头、队
长、甲头、士兵共有8+84+85+86+87+88=8+84(1-85)1-8=8+17(89-84)人.故选D.2.已知数列{an}满足an+1+(-1)n+1an=2,则其前100项和为()A.250B.200C.150D.100答案D解析当n为奇数时,得an+an+1=2,
所以S100=(a1+a2)+(a3+a4)+…+2(a99+a100)=2×50=100.故选D.3.数列1n+1+n的前2021项和为()A.2021+1B.2021-1C.2022+1D.2022-1答案D解析1n+1+n=n+
1-n(n+1+n)(n+1-n)=n+1-n,数列1n+1+n的前2021项和为2-1+3-2+4-3+…+2020-2019+2021-2020+2022-2021=2022-1.故选D.4.若
数列{an}的通项公式为an=2n+2n-1,则该数列的前10项和为()A.2146B.1122C.2148D.1124答案A解析因为an=2n+2n-1,所以前n项和Sn=2(1-2n)1-2+n(2n-1+1)2=2n+1+n2-2,所以前10项和S10=211+1
02-2=2146.5.(多选)已知数列{an}:12,13+23,14+24+34,…,110+210+…+910,…,若bn=1anan+1,设数列{bn}的前n项和为Sn,则()A.an=n2B.an=nC.Sn=4nn+1D.Sn=5nn+1答案
AC解析由题意得an=1n+1+2n+1+…+nn+1=1+2+3+…+nn+1=n2,所以bn3=1n2·n+12=4n(n+1)=41n-1n+1,所以数列{bn}的前n项和Sn=b1+b2+b3+…+bn=41-12+12-13+13-14+…+1n-1n+1=4
1-1n+1=4nn+1.故选AC.6.(多选)首项为正数,公差不为0的等差数列{an},其前n项和为Sn,现有下列四个命题,其中正确的是()A.若S10=0,则S2+S8=0B.若S4=S12,则使Sn>0的最大的n为1
5C.若S15>0,S16<0,则{Sn}中S8最大D.若S7<S8,则S8<S9答案BC解析对于A,若S10=0,则S10=(a1+a10)×102=0,则a1+a10=0,设该等差数列的公差为d,则2a1+9d=0,又d≠0
,则S2+S8=(2a1+d)+(8a1+28d)=10a1+29d≠0,A错误;对于B,若S4=S12,则S12-S4=0,即a5+a6+…+a11+a12=4(a8+a9)=0,由于a1>0,则a8>0,a9<0,则
有S15=15(a1+a15)2>0,S16=16(a1+a16)2=0,故使Sn>0的最大的n为15,B正确;对于C,若S15>0,S16<0,则S15=15(a1+a15)2=15a8>0,S16=16(a
1+a16)2=16(a8+a9)2<0,则有a8>0,a9<0,则{Sn}中S8最大,C正确;对于D,若S7<S8,则a8=S8-S7>0,而S9-S8=a9,不能确定其符号,D错误.故选BC.7.已知数列{an}为等比数列,a1=2,a3=4,则a21+a22+a23+…+a28=_
_______.答案1020解析∵数列{an}为等比数列,a1=2,a3=4,∴q2=a3a1=2,∴a2n=(a1qn-1)2=4×(q2)n-1=4×2n-1=2n+1,∴a21+a22+a23+…
+a28=4(1-28)1-2=1020.8.已知在数列{an}中,a1=2,2n(an+an+1)=1,设Tn=a1+2a2+…+2n-1an,4bn=3Tn-n-1an,则数列{bn}的前n项和Sn
=________.答案2n+1-2解析由题意可知,因为Tn=a1+2a2+…+2n-1an,所以2Tn=2a1+22a2+…+2nan,两式相加得3Tn=a1+2(a1+a2)+22(a2+a3)+…+2n-1(an
-1+an)+2nan=2+(n-1)×1+2nan=n+1+2nan,所以bn=2n,从而Sn=2(1-2n)1-2=2n+1-2.二、高考小题9.(2021·浙江高考)已知数列{an}满足a1=1,
an+1=an1+an(n∈N*),记数列{an}的前n项和为Sn,则()A.32<S100<3B.3<S100<4C.4<S100<92D.92<S100<5答案A解析因为a1=1,an+1=an1
+an,所以an>0,a2=12,所以S100>32.1an+1=1+anan=1an+1an=1an+122-14.所以1an+1<1an+122,两边同时开方可得1an+1<1an+12,则1an<1an-1+12,…,1a2<1a1+12,由累加法可得
1an+1<1a1+n2=1+n2,所以1an≤1+n-12=n+12(n≥2),当n=1时,等号成立,所以an≥2n+1,所以an+1=an1+an≤an1+2n+1=n+1n+3an,即an+1an≤n+1n
+3,由累乘法可得,an≤nn+2×n-1n+1×n-2n×…×35×24×1=6(n+2)(n+1)=61n+1-1n+2(n≥2),当n=1时,等号成立,所以S100<6×12-13+13-14+14-15+…+1101-1102=6×12-1102=5
017<3.故选A.510.(2021·新高考Ⅰ卷)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20dm×12dm的长方形纸,对折1次共可以得到10dm×12dm,20dm×6dm两种规格的图形,它们的面积之和S1=240dm2
,对折2次共可以得到5dm×12dm,10dm×6dm,20dm×3dm三种规格的图形,它们的面积之和S2=180dm2,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∑nk=
1Sk=________dm2.答案52403-n+32n解析对折3次可以得到52dm×12dm,5dm×6dm,10dm×3dm,20dm×32dm,共四种规格的图形,它们的面积之和为S3=4×30=120d
m2.对折4次可以得到54dm×12dm,52dm×6dm,5dm×3dm,10dm×32dm,20dm×34dm,共五种规格的图形,它们的面积之和为S4=5×15=75dm2.对折n次有n+1种规格的图形,且S
n=2402n(n+1),因此∑nk=1Sk=240221+322+…+n+12n.12∑nk=1Sk=240222+323+…+n2n+n+12n+1,因此12∑nk=1Sk=2401+122+123+…+12n-n+
12n+1=24032-n+32n+1.所以∑nk=1Sk=2403-n+32ndm2.11.(2020·新高考Ⅰ卷)将数列{2n-1}与{3n-2}的公共项从小到大排列得到数列{an},则{an}的前n项和为______
__.6答案3n2-2n解析因为数列{2n-1}是以1为首项,以2为公差的等差数列,数列{3n-2}是以1为首项,以3为公差的等差数列,所以这两个数列的公共项所构成的新数列{an}是以1为首项,以6为公差的等差数列,
所以{an}的前n项和为n·1+n(n-1)2·6=3n2-2n.12.(2020·全国Ⅰ卷)数列{an}满足an+2+(-1)nan=3n-1,前16项和为540,则a1=________.答案7解析an
+2+(-1)nan=3n-1,当n为奇数时,an+2=an+3n-1;当n为偶数时,an+2+an=3n-1.设数列{an}的前n项和为Sn,则S16=a1+a2+a3+a4+…+a16=a1+a3+a5+…+a15+(a2+a4)+…+
(a14+a16)=a1+(a1+2)+(a1+10)+(a1+24)+(a1+44)+(a1+70)+(a1+102)+(a1+140)+(5+17+29+41)=8a1+392+92=8a1+484=540,∴a1=7.13.(2018·江苏高考)已知集合A={x|x=2n-1,n
∈N*},B={x|x=2n,n∈N*}.将A∪B的所有元素从小到大依次排列构成一个数列{an}.记Sn为数列{an}的前n项和,则使得Sn>12an+1成立的n的最小值为________.答案27解析设An
=2n-1,Bn=2n,n∈N*,当Ak<Bl<Ak+1(k,l∈N*)时,2k-1<2l<2k+1,有k-12<2l-1<k+12,则k=2l-1,设Tl=A1+A2+…+A2l-1+B1+B2+…+Bl,则
共有k+l=2l-1+l个数,即Tl=S2l-1+l,而A1+A2+…+A2l-1=2×1-1+2l-12×2l-1=22l-2,B1+B2+…+Bl=2(1-2l)1-2=2l+1-2.则Tl=22l-2+2l+1-2,则l,Tl,n,an+1
的对应关系为lTlnan+112an+17132336210456033079108494121720453182133396611503865780观察到l=5时,Tl=S21<12a22,l=6时,Tl=S38>12a39,则n∈[22,38),n∈N*时,存在n,使
Sn≥12an+1,此时T5=A1+A2+…+A16+B1+B2+B3+B4+B5,则当n∈[22,38),n∈N*时,Sn=T5+(n-22+1)(A22-5+An-5)2=n2-10n+87.an+1=An
+1-5=An-4,12an+1=12[2(n-4)-1]=24n-108,Sn-12an+1=n2-34n+195=(n-17)2-94,则当n≥27时,Sn-12an+1>0,即nmin=27.三、模拟小
题14.(2022·湖北黄冈模拟)若数列{an}满足an+1+an=(-1)n·n,则数列{an}的前20项和为()A.-100B.100C.-110D.110答案A解析由an+1+an=(-1)n·n,得a2+a1=-1,a3+a4=-3,a5+a6=-5,…,a19+a20=
-19,∴{an}的前20项和为a1+a2+…+a19+a20=-1-3-…-19=-1+192×10=-100.15.(2021·山东烟台一中模拟)已知数列{an}的首项a1=1,函数f(x)=x3+an+
1-an-cosnπ3为奇函数,记Sn为数列{an}的前n项和,则S2021的值是()A.20232B.1011C.1008D.336答案B解析函数f(x)=x3+an+1-an-cosnπ3为奇函数,则
f(0)=an+1-an-cosnπ38=0,即an+1-an=cosnπ3,因为cosnπ3的值以6为周期循环,且a2-a1=12,a3-a2=-12,a4-a3=-1,a5-a4=-12,a6-a5=12,a7-a6=1,又a1=1,所以a2=32,a3=1,a4=0,a
5=-12,a6=0,a7=1,所以an以6为周期循环.故S2021=336(a1+a2+a3+a4+a5+a6)+a1+a2+a3+a4+a5=1011.故选B.16.(多选)(2021·山东淄博模拟)对于数列{an},定义H0=a1+2a2+…+2n-1ann为{an}的“
优值”.现已知数列{an}的“优值”H0=2n+1,记数列{an-20}的前n项和为Sn,则下列说法正确的是()A.an=2n+2B.Sn=n2-19nC.S8=S9D.Sn的最小值为-72答案ACD解析由
题意可知,H0=a1+2a2+…+2n-1ann=2n+1,则a1+2a2+…+2n-1an=n·2n+1①,当n=1时,a1=21+1×1=4,当n≥2时,a1+2a2+…+2n-2an-1=(n-1)·2n②,①-②得,2n-1an=n·2
n+1-(n-1)·2n,an=2(n+1),当n=1时也成立,∴an=2n+2,A正确;Sn=a1-20+a2-20+…+an-20=a1+a2+…+an-20n=2×1+2+2×2+2+…+2×n+2-20n=2(1+2+…+n)+2n-2
0n=n(n+1)-18n=n2-17n,B错误;∵an-20=2n-18,当an-20≤0时,即n≤9,a9-20=0,故当n=8或9时,{an-20}的前n项和Sn取最小值,最小值为S8=S9=9×(-16+0)2=-72,C,D正确.故选ACD.17.(多选)(
2021·湖北天门联考)已知正项数列{an}的首项为2,前n项和为Sn,且(an+1-an)(an+1+an)2+Sn+an=Sn+1+1,bn=1an+an+1-2,数列{bn}的前n项和为Tn,若Tn<16,则n的值可以为()A.543B.542C.
546D.544答案AB9解析因为(an+1-an)(an+1+an)2+Sn+an=Sn+1+1,所以a2n+1-a2n=2(an+1-an+1),即(an+1-1)2-(an-1)2=2,故数列{(an-1)2}是首项为(a1-1)2=1,公差为2的
等差数列,则(an-1)2=2n-1,则an=2n-1+1,所以bn=1an+an+1-2=12n+1+2n-1=2n+1-2n-12,则Tn=12×(3-1+5-3+…+2n+1-2n-1)=12(2n+1-1),令12(2n+1
-1)<16,解得2n+1<33,即n<544.故选AB.18.(2021·江苏泰安学情调研)已知函数f(x)=x+3sinx-12+12,则f12021+f22021+…+f20202021=________.答案2020解
析∵f(a)+f(1-a)=a+3sina-12+12+1-a+3sin1-a-12+12=2+3sina-12+3sin12-a=2,设S=f12021+f22021+…+f20202
021,①则S=f20202021+f20192021+…+f12021.②①+②得2S=2020×f12021+f20202021=4040,∴S=2020.19.(2022·辽宁沈阳摸底考试
)已知数列{an}满足a1=1,an+1=a2n+an,数列{bn}的前n项和为Sn,an+1bn=an.若S100<k(k∈Z),则k的最小值为________.答案1解析由an+1bn=an,可得bn=anan+1,由an+1=a2n+an,可得an
an+1=1an+1,故bn=1an+1.因为1an+1=1an(an+1)=1an-1an+1,所以1an+1=1an-1an+1,所以S100=101a1+1+1a2+1+…+1a100+1=1a1-1a2+1a2-
1a3+…+1a100-1a101=1-1a101.由题意可知an>0,则an+1-an=a2n>0,故{an}为递增数列.因为a1=1,所以0<1a101<1,故S100=1-1a101∈(0,1),所以k的最小值为1.一、高考大题1
.(2021·新高考Ⅰ卷)已知数列{an}满足a1=1,an+1=an+1,n为奇数,an+2,n为偶数.(1)记bn=a2n,写出b1,b2,并求数列{bn}的通项公式;(2)求{an}的前20项和.解(1)因为a1=1,an+1=an+1,n为奇数,an+2,
n为偶数,所以a2=a1+1=2,a3=a2+2=4,a4=a3+1=5,因为a2n+1=a2n+2=a2n-1+1+2=a2n-1+3,即a2n+1-a2n-1=3,所以数列{an}的奇数项构成以1为首项,3为公差的等差数列,所以当n为奇数时,an=1+n+1
2-1×3=3n-12,因为a2n+2=a2n+1+1=a2n+2+1=a2n+3,即a2n+2-a2n=3,所以数列{an}的偶数项构成以2为首项,3为公差的等差数列,所以当n为偶数时,an=2+n2-1×3=3n-22,而bn=a2n,所以b1=a2=2,b2=a4=5
,bn=a2n=3×2n-22=3n-1,所以bn=3n-1.(2)由(1),知{an}的前20项和S20=a1+a2+…+a20=(a1+a3+…+a19)+(a2+a4+…+a20)=10×1+10×92×3+10×2+10×92×3=30
0.所以{an}的前20项和为300.112.(2021·浙江高考)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=-94,且4Sn+1=3Sn-9(n∈N*).(1)求数列{an}的通项公式;(2)设数列{bn}满足3bn+(n-4)an=0(n∈N*),记{bn}的前n
项和为Tn.若Tn≤λbn对任意n∈N*恒成立,求实数λ的取值范围.解(1)因为4Sn+1=3Sn-9,所以当n≥2时,4Sn=3Sn-1-9,两式相减可得4an+1=3an,即an+1an=34.当n=1时,4S2=4-94+a2=-274-9,解得a2=-2716,所以a2a
1=34.所以数列{an}是首项为-94,公比为34的等比数列,所以an=-94×34n-1=-3n+14n.(2)因为3bn+(n-4)an=0,所以bn=(n-4)×34n.所以T
n=-3×34-2×342-1×343+0×344+…+(n-4)×34n,①且34Tn=-3×342-2×343-1×3
44+0×345+…+(n-5)×34n+(n-4)×34n+1,②①-②,得14Tn=-3×34+342+343+…+34n-(n-4)
×34n+1=-94+9161-34n-11-34-(n-4)×34n+112=-n×34n+1,所以Tn=-4n×34n+1.因为Tn≤λbn对任意n∈N*恒成立,所以-4n×34n+1≤λ(n-4
)×34n恒成立,即-3n≤λ(n-4)恒成立,当n<4时,λ≤-3nn-4=-3-12n-4,此时λ≤1;当n=4时,-12≤0恒成立;当n>4时,λ≥-3nn-4=-3-12n-4,此时λ≥-3.所以-3≤λ≤1.3.(2021·天津高考)已知
{an}是公差为2的等差数列,其前8项和为64.{bn}是公比大于0的等比数列,b1=4,b3-b2=48.(1)求{an}和{bn}的通项公式;(2)记cn=b2n+1bn,n∈N*,①证明{c2n-c2n}是等比数列;②证明∑nk=1akak+1
c2k-c2k<22(n∈N*).解(1)因为{an}是公差为2的等差数列,其前8项和为64.所以a1+a2+…+a8=8a1+8×72×2=64,所以a1=1,所以an=a1+2(n-1)=2n-1,n∈N*;设等比数列{bn}的公比为q(q>0),所
以b3-b2=b1q2-b1q=4(q2-q)=48,解得q=4(负值舍去),所以bn=b1qn-1=4n,n∈N*.(2)证明:①由题意,得cn=b2n+1bn=42n+14n,13所以c2n-c2n=42n+14n2-44n+1
42n=2×4n,所以c2n-c2n≠0,且c2n+1-c2n+2c2n-c2n=2×4n+12×4n=4,又c21-c2=8,所以数列{c2n-c2n}是以8为首项,4为公比的等比数列.②由题意知,anan+1c2n-c2n=(2n-1)(2n+1)2×4n=4n2-12×22n<4n2
2×22n,所以anan+1c2n-c2n<4n22×22n=2n2×2n=12×n2n-1,所以∑nk=1akak+1c2k-c2k<12∑nk=1k2k-1,设Tn=∑nk=1k2k-1=120+221+322+…+n2n-1,则12
Tn=121+222+323+…+n2n,两式相减得12Tn=1+12+122+…+12n-1-n2n=1×1-12n1-12-n2n=2-n+22n,所以Tn=4-n+22n-1,所以∑nk=1akak+1c2k-c2k<12∑nk=1k2k-1=124-n+22n-1
<22.二、模拟大题4.(2021·福建三明期末)设Sn为数列{an}的前n项和,已知a1=2,Sn-an+1+2=0.(1)求{an}的通项公式;(2)设bn=log2an,数列1bnbn+2的前n项和为Tn,证明:Tn<34.解(1)由Sn-a
n+1+2=0,得Sn=an+1-2,①则当n≥2时,Sn-1=an-2,②①-②得Sn-Sn-1=an+1-an,14所以an=an+1-an,即an+1=2an.又因为a1=2,且a2=S1+2=a1+2=4=2a1,所以{an}是首项为2,公比为2的等
比数列.所以an=2n.(2)证明:由(1)知bn=log22n=n,则1bnbn+2=1n(n+2)=121n-1n+2.所以Tn=12×1-13+12-14+13-15+…+
1n-1n+2=12×1+12-1n+1-1n+2=34-121n+1+1n+2<34.5.(2021·河北廊坊模拟)已知各项均不相等的等比数列{an}中,Sn为其前n项和,a1=
2,在①S3=6,②S6S3=-7,③4a2,a3,a5成等差数列这三个条件中任选一个补充为条件,并作答:(1)求an;(2)设bn=(-1)n-1nan,求{bn}的前n项和Tn.注:如果选择多个条件分别解答,按
第一个解答计分.解(1)设等比数列{an}的公比为q,选①:S3=a1+a2+a3=2(1+q+q2)=6,∴(q+2)(q-1)=0,∵q≠1,∴q=-2,∴an=2(-2)n-1.∴an=(-1)n-1×2n
.选②:∵q≠1,∴S6S3=2(1-q6)1-q2(1-q3)1-q=(1+q3)(1-q3)1-q3=1+q3=-7,∴q=-2,∴an=2(-2)n-1,∴an=(-1)n-1×2n.15选③:2a3=
4a2+a5,∴2a1q2=4a1q+a1q4,∴q3-2q+4=0,∴(q+2)(q2-2q+2)=0,∴q=-2,∴an=2(-2)n-1.∴an=(-1)n-1×2n.(2)bn=(-1)n-1nan=n×2n,∴Tn=1×21+2×22+3×23+…+n×2n,2Tn=1×22
+2×23+…+(n-1)×2n+n×2n+1.两式相减,得-Tn=2+22+23+…+2n-n×2n+1=2n+1-2-n×2n+1.∴Tn=(n-1)×2n+1+2.6.(2022·浙江五校联考)已知数列{an}满足a1=0,且an+1=12-
an(n∈N*)(1)求证:数列1an-1是等差数列;(2)记bn=(-1)n+1(2-an-an+1),数列{bn}的前n项和为Tn,若存在n∈N*,使得λ>Tn成立,求实数λ的取值范围.解(1)证明:an+1-1=12-an-1=an-12-an,∴1an+1-1=1
an-1-1,即1an+1-1-1an-1=-1(n∈N*),∴数列1an-1是以-1为公差的等差数列.(2)由(1)可知数列1an-1是以-1为公差的等差数列,且1a1-1=-1,∴1an-1=-n,∴an=1-1n,∴bn=(
-1)n+11n+1n+1,∴Tn=1+12-12+13+13+14-…+(-1)n+11n+1n+1=1+(-1)n+1611n+1,①当n为奇数时,Tn=1+1n
+1单调递减,当n→+∞时,Tn→1,∴Tn>1;②当n为偶数时,Tn=1-1n+1单调递增,∴Tn≥T2=23,∴(Tn)min=23,∵存在n∈N*,使得λ>Tn成立,∴λ>(Tn)min即可,∴λ>23
.7.(2022·辽宁名校联考)已知数列{an}满足a3=16,an+1=an2an+1.(1)证明数列1an是等差数列,并求数列{an}的通项公式;(2)若________,求数列{bn}的前n项和Tn.
在①bn=anan+1;②bn=(-1)nan;③bn=1an+131an这三个条件中选择一个补充在第(2)问中,并解答.注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.解(1)显然an≠0,由an+1=an2an+1两边同时取倒数得1an+1=2an+1
an=1an+2,即1an+1-1an=2,所以数列1an是公差为2的等差数列.故1an=1a3+(n-3)×2=2n,即an=12n.(2)选①:由已知得bn=12n·12n+2=14n(n+1
)=141n-1n+1,17那么数列{bn}的前n项和Tn=14×1-12+12-13+…+1n-1n+1=14×1-1n+1=n4n+4.选②:由已知得bn=(-1)n·2n,那么数列{bn}的前n项和Tn=-2+4-6+8+…+(-1)n·2n,当
n为偶数时,Tn=2×n2=n;当n为奇数时,Tn=-2+(-2)×n-12=-n-1,故Tn=n,n是偶数,-n-1,n是奇数.选③:由已知得bn=2n+132n=2n+19n,那么数列{bn}的前n项和Tn=(2+4+…+2n)+19
+192+…+19n=(2+2n)n2+191-19n1-19=n2+n+181-19n.