数列中的综合问题
数列的综合问题、递推数列以及数列与其他知识的交汇问题,是历年高考的热点内容.一般围绕等差数列、等比数列的知识命题,涉及数列的函数性质、通项公式、前n项和公式等.
题型一等差数列、等比数列的综合问题
[典例1](2025·连云港模拟)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,a2=3,S10=65,数列{bn}的前n项和Tn=2bn-2.
(1)求数列{an}与{bn}的通项公式;[切入点:利用bn=Tn-Tn-1(n≥2)找出bn的递推关系]
[尝试解答]
(2)若cn=anbn,求数列{cn}的前n项和Gn.[关键点:错位相减法求和]
[阅读与思考]由(1)知cn=(n+1)2n.
∴Gn=2×21+3×22+4×23+…+(n+1)2n,①→({an}为等差数列,{bn}为等比数列,求和用错位相减法)
∴2Gn=2×22+3×23+…+n×2n+(n+1)2n+1,②→(写①②两个表达式时,应特别注意将两式“错项对齐”)
①-②得-Gn=2×21+22+23+…+2n-(n+1)2n+1
=2+21-2n1-2-(n+1)2n+1=-n·
∴Gn=n·2n+1.→(结果整理)
反思领悟(1)在应用错位相减法求和时,一定要抓住数列的特征,所谓“错位”相减,就是找“同类项”相减.项数的位置一定不能出错.另外需要注意,本例中等式①的第1项需要保留,等式②的最后一项也一定不能漏掉,中间错位相减的项有(n-1)项.
(2)数列的综合问题常将等差、等比数列结合,两者相互联系、相互转化,解答这类问题的方法:寻找通项公式,利用性质进行转化.
巩固迁移1(2025·无锡模拟)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,公差d≠0,a3是a1,a13的等比中项,S5=25.
(1)求{an}的通项公式;
(2)若数列{bn}满足b1=-1,bn+bn+1=Sn,求b20.
题型二递推数列
[典例2](2023·新高考Ⅱ卷)已知{an}为等差数列,bn=an-6,n为奇数2an,n为偶数记Sn,Tn分别为数列{an},{bn}的前
(1)求{an}的通项公式;[切入点:结合已知条件中的S4,T3列方程组]
[尝试解答]
(2)证明:当n5时,TnSn.[关键点:分组求和]
[阅读与思考]证明:当n为奇数时,
Tn=(a1-6)+2a2+(a3-6)+2a4+…+(an-6)
=(a1-6)+(a3-6)+…+(an-6)+2(a2+a4+…+an-1)
=(a1+a2+…+an)+(a2+a4+…+an-1)-6·n
=Sn+n-12a2+an-12-3(
=Sn+n+4n-12-3(
所以Tn-Sn=n+4n-12-
=n
=n-5
所以当n5时,Tn-Sn0,即TnSn.
当n为偶数时,
Tn=(a1-6)+2a2+(a3-6)+2a4+…+(an-1-6)+2an
=(a1+a2+…+an)+(a2+a4+…+an)-6·n
=Sn+n+5n2
=Sn+n2-n2,→(
所以Tn-Sn=nn-12,所以当n5时,Tn-S
即TnSn.
综上所述,当n5时,TnSn成立.
反思领悟本例给出的递推数列属于数列奇偶项问题,解决此类问题的关键在于搞清数列奇数项和偶数项的首项、项数、公差或公比等,特别要注意分类讨论思想在解题中的灵活运用