数列求和错位相减法,裂项相消法后附答案
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一、解答题 
1.已知等差数列
 
 
 
的前 项和为 
 
,且 
 
  , 
 
. 
(Ⅰ)求数列
 
 
 
 
的通项公式;
(Ⅱ)若数列
 
 
 
 
满足 
 
 
  
 
,   
 
,求数列
 
 
 
的前 项和 
 
. 
【详解】 
(Ⅰ)
 
   ,∴ 
 
       
 
 
,∴  
 
         
则 
 
  ,    
 
     . 
(Ⅱ)由(Ⅰ)可知, 
 
  
 
    
 
 
 
 
        
    
 
           
   
 
, 
   
 
    
 
    
    
 
           
 
         
 
- 
 
      
 
    
 
 
         
 
 (       
   
     
 (   
   
)
   
 (    )
   
  
=    
   
         
 
=    
   
       
∴ 
 
   
 
2.已知数列  
 
 的前n项和为 
,且 
 
  , 
   
  
 
  ,
 
 
   求数列  
 
 的通项公式; 
   设
 
    
 
,求数列  
 
 的前n项和 
. 
【答案】(1) 
 
  
 
(2)
   
 
【详解】 
     
   
  
  ,   
 
,  
 
  
   
  ,
即 
   
   
   
  ,  
   
   
  , 
两式相减,得 
   
   
   
   
,即 
   
   
   
,
又  
 
  ,  
 
  
 
        ,
即数列是首项为2,公比为2的等比数列, 
所以 
 
  
; 
   设 
 
    
 
,则 
 
 
, 
  
 
        
 
 
          
   
    
 
, 
 
    
 
    
 
    
 
 
    
   
, 
两式相减,得: 
 
 
    
 
      
   
    
    
   
 
    
   
     
  
 
    
   
  
 
  
   
      
 
 
 
 
   
   
. 
【点睛】 
本题考查数列的递推关系,通项公式,前n项和,错位
相减法,利用错位相减法是解决
本题的关键,属于中档题. 
 
 
 
 
 
 
试卷第1页,总7页 
3.已知等差数列  
 
 的前 项和为 
 
,满足 
 
 
 
 
  
 
 
 
 
 .数列  
 
 的前 项和为
 
 
,满足
 
    
 
    
 
 . 
(1)求数列
 
 和  
 
 的通项公式; 
(2)求数列 
 
 
 
 
 的前 项和 
 
 . 
【答案】(1)
  , 
 
 
 
 
   
 
 
 
;(2) 
 
    
    
 
. 
【解析】 
【分析】 
(1)根据题意,求得 
 
 
,然后求得公差,即可求出数列  
 
 的通项,再利用
 
  
 
 
 
    
 
 
   
    
 求得  
 
 的通项公式;
(2)先求出 
 
 
 
 
 
的通项,然后利用数列求和中错位相减求和 
 
 . 
【详解】
解:(1)由 
 
 
 
 
 
  
 
 
,得 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 
,解得 
 
  .
由 
 
  
 
  
 
    
 
 
 
 
  
 
 
 
,解得 
  或 
 
   . 
若 
    ,所以 
 
.所以 
 
    
 
 
 
  
 
 
   ,则
 
  ,故 
 
不合题意,
舍去. 
所以等差数列  
 
 的公差   
 
 
  , 
故 
 
     . 
数列  
 对任意正整数 ,满足 
 
    
 
. 
当   时,
 
  
 
    
 
,解得 
 
  ;
当   时, 
 
  
 
  
   
 
      
   
   
   
  
, 
所以 
 
 
 
 
 
   
. 
所以  
 
 是以首项 
 
  ,公比  
 
的等比数列, 
故数列  
 
 的通项公式为 
 
 
 
   
 
 
. 
(2)由(1)知
 
 
 
 
 
    
 
 
,
所以 
 
  
  
 
 
 
 
     
 
 
     
 
   
 
 
 
,① 
所以
 
 
      
 
 
 
 
 
 
 
 
    
 
 
 
 
   
,②
①-②,得
        
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
     
 
 
 
 
   
 
 
 
 
 
 
 
      
 
 
     
   
  
 
   
 
 
 
 
  
 
 
 
   
 
  
  
 
  
  
 
 
   
 
 
试卷第2页,总7页 
 
 
 
   
 
 
  
   
 
    
 
, 
所以 
 
    
    
 
 
.
 
 
  
 
  
4.已知数列  
 
的首项 
 
  ,且满足 
   
 
 
    
   
   求证:数列 
 
 为等差数列,并求数列  
 的通项公式; 
 
   记 
 
 
 
 
 
,求数列  
 
 的前项和为 
 
. 
【答案】(1)证明见解析, 
 
 
    
(2)  
         
   
   
【解析】 
【分析】 
由 
   
 
 
 
  
 
,得
 
 
   
   
 
 
,由此可判断 
 为等差数列,可求
,进而得到 
 
;
 
 
 
 
  
求出 
,利用错位相减法可求 
 
. 
【详解】 
   由 
 
  
 
,得
   
 
  
   
 
, 
 
 
又
 
 
 
  , 
   为等差数列,首项为1,公差为2, 
 
 
 
               , 
 
 
 
 
    
. 
    
 
 
         
 
, 
 
 
 
 
 
        
 
    
 
 
 , 
  
 
    
 
    
    
 
           
   
 , 
得,  
 
        
 
    
 
 
         
   
 
    
 
 
    
   
         
   
 
 
    
   
 
            
 
   
         
   
  , 
  
         
   
  . 
【点睛】 
5.已知等差数列
 
 的前 项的和为 
 
, 
 
  , 
    . 
(1)求数列  
 
 的通项公式; 
(2)设
 
 
   
 
 
   
,记数列 
的前 项和 
 
,求使得 
 
  恒成立时 的最小正整数.
【分析】 
(1)先设设等差数列  
 
 的公差为 ,由 
  , 
  
    列出方程组求出首项和公差
即可;
(2)由(1)先求出 
 
,再由裂项相消法求数列的前 项和即可.
【详解】 
试卷第3页,总7页 
 
解:(1)设等差数列
 
 的公差为 ,因为 
 
  , 
  
    ,
所以 
 
   
 
     
 
   
 
        
  解得 
 
 
  
所以数列  
 
 的通项公式为 
 
     .
(2)由(1)可知 
 
 
      
   
 
 
       
  
      
 
 
 
 
   
  
∴ 
 
  
 
 
    
 
  
 
    
 
 
 
 
   
 
 
 
 
         
 
  
   
   
 
 
   
   
 
 
 
  
 
          
 , 
∴ 
 
 
,∴  
 
  
,∴ 的最小正整数为1
6.已知
 
 
 
 
是首项为
的等比数列,各项均为正数,且 
 
  
 
   .
(1)求数列
 
 
 
 
的通项公式; 
(2)设
 
 
 
        
 
 
,求数列
 
   
 
 
的前 项和 
 
.
【分析】 
(1)由 
 
  
 
得q方程求解即可;(2) 
 
 
    
      
变形为
 
  
 
 
 
 
   
裂项求和即可. 
【详解】 
(1)设
 
 
 
的公比为 , 
由 
 
  
 
   得    
   , 
解得   ,或    ,  
因
 
 
 
各项都为正数,所以   ,所以   ,所以 
 
  
,  
    
 
  
 
        
 
   
 
 
      
  
 
 
 
 
 
   
     
  
 
 
   
       
  
 
 
 
   
   
 
   
 
 
 
   
 
     
 
 
           
7.已知数列  
 
 为等差数列, 
 
  
 
,且 
 
, 
 
, 
  
依次成等比数列.
(1)求数列  
 
 的通项公式; 
(2)设 
 
 
 
,数列  
 
 
   
 
 的前
项和为 
 
,若 
 
 
 
  
,求 的值.
【分析】 
(1)设等差数列的公差为d,运用等差数列的通项公式和等比数列中项性质,解方
程
可得首项和公差,即可得到所求通项公式; 
(2)求得bn 
   
(
  
 
 
   
 
 
     
 
),运用裂项相消求和可得Sn,解
方程可得n. 
【详解】 
(1)设数列
 
 的公差为 ,因为 
 
  
 
   , 
所以
,解得   . 
试卷第4页,总7页 
 
因为 
, 
 
, 
  
依次成等比数列,所以 
 
  
 
 
  
, 
即  
 
 
  
 
  
 
      ,解得 
 
. 
所以 
 
     . 
(2)由(1)知 
 
所以 
 
  
 
  
     
 
 
 
 
   
 
 
, 
 
 
 
    
 
 , 
所以 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
       
    
 
    
       
, 
由
 
       
 
  
,得    . 
8.设正项数列  
 
 的前
项和 
 
,且
 
  
 
是 
 
与
 
  的等比中项,其中   
 
. 
(Ⅰ)求数列  
 的通项公式; 
(Ⅱ)设 
 
     
   
【分析】 
(Ⅰ)由
 
  
 
是 
 
与
 
  的等比中项列方程整理,可得出:数列
 
 
 
是首项为1,公
差为1的等差数列,问题得解。 
(Ⅱ)整理 
 
 
  
 
   
 
 
 
   
 
 
  
 
   
 
 
 
 
,代入 
  
的表示式子即可求解。 
【详解】
解:(Ⅰ)∵
 
  
 
是 
 
与 
  的等比中项, 
∴  
 
  
 
 
 
  
 
  
 
 
  
 
, 
等
时,  
 
  
 
 
  
 
,∴ 
  . 
 
当   时,  
 
    
 
   
   
 
 
  
 
  
  
   
, 
整理得
 
 
 
   
  
 
 
  
   
  
  . 
又 
 
  ,∴ 
 
  
   
 
   
 
, 
即数列
 
 
 
是首项为1,公差为1的等差数列. 
∴ 
 
  
 
 
   
 
    
 
   
 
  .
(Ⅱ) 
 
 
 
  
 
   
 
 
   
 
 
 
  
 
   
 
 
   
 
, 
∴ 
  
  
  
 
  
 
    
  
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    
 
    
  
 
 
 
  
  
    
   
    
  . 
【点睛】 
本题主要考查了 
法的应用及等差数列概念,通项公式,还考查了数列裂项求和,属于
基础题。
9.已知等差数列  
 
 是递增数列,且 
 
 
  , 
 
  
 
   . 
   求数列  
 的通项公式; 
   若 
 
 
 
 
 
   
  
 
  
 
 
 
,记数列  
 
 的前 项和为 
 
,求证: 
  . 
      
      
       
  
      ,求数列  
 
 的前 项和 
 
. 
【答案】(1) 
 
     ;(2)
    
【解析】 
【分析】 
试卷第5页,总7页 
 
 
 
根据等差数列
 
 
 
 
中,
 
 
 
  , 
 
  
 
,列出关于首项 
 
、公差 的方程组,
解方程组可得 
 
与
的值,从而可得数列
 
 
 
 
的通项公式;(2)由(1)可得
 
 
  
 
    
  
    
 
 
 
  
    
 
    
,利用裂项相消法求和即可得结果. 
【详解】 
 
 
设首项为 
 
,公差为d的等差数列
 
 
 
是递增数列,且 
 
 
 
  , 
 
  
   . 
则: 
 
 
 
 
 
 
  
 
 
    
 
,解得: 
 
  或9, 
 
  或1,由于数列为递增数列,
则: 
 
  , 
 
  .故:   ,则: 
 
 
   
 
     . 
 
 
 
由于
 
     ,则: 
 
 
     
 
  
   
 
 
    
  
    
 
 
 
    
 
    
 
.
所以: 
 
  
 
  
 
    
 
         
 
   
 
 
 
 
   
    
 
    
  
 
 
    
 
 
    
. 
【点睛】 
本题主要考查的知识要点为等差数列的通项公式的求法及应用,裂项相消法在数列求和
中的应用,属于中
档题型.裂项相消法是最难把握的求和方法之一,其原因是有时很难
找到裂项的方向,突破这一难点的方
法是根据式子的结构特点,常见的裂项技巧:
(1)
       
 
   
 
 
 
 
 
 
   
;(2) 
     
 
 
  
 
 
    
 
  ; (3)
 
    
  
 
 
     
 
 
    
 
    
 
;(4)
 
 
   
  
 
 
 
  
 
 
   
 
 
   
  
   
 
;需注意裂项之后相消的过程
中容易出现丢项或多项的问题,导致计算结果错误.
10.等差数列
 
 
 
 
的公差为正数, 
  ,其前 项和为 
 
;数列
 
 
 
为等比数列, 
 
  ,
且 
 
 
 
 
  
 
   . 
(I)求数列
 
 
 
与
 
 
 
 
的通项公式; 
(II)设
 
  
 
 
 
 
,求数列
 
 
 
的前 项和 
 
. 
 
【答案】(Ⅰ)
 
  , 
 
  
 
;(Ⅱ)  
 
   
 
 
   
. 
【解析】 
【分析】 (Ⅰ)等差数列{an}的公差d为正数,数列{bn}为等比数列,设公比为q,运用等差数列
和
等比数列的通项公式和求和公式,解方程可得公差和公比,即可得到所求通项公式;
(Ⅱ)求得cn=b
n 
 
 
 2n 
   
      
2n+2(
    
),数列的分组求和和裂项相消求和,
化简整理即可得到所求和. 
【详解】 
解:(Ⅰ)设等差数列
 
 
 
的公差为d,等比数列
 
 
 
的公比为q,则 
  
 
   
 
   
          
 
 
   
解得 
   
 
 
∴ 
 
  , 
 
  
 
.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知 
 
 
 
 
   
 
. 
∴ 
 
  
 
 
 
 
 
 
   
 
 
   
 
  
  
 
 
 
   
 
,
试卷第6页,总7页 
 
∴ 
 
 
   
 
  
 
    
 
 
  
       
    
     
   
. 
 
 
   
 
 
 
      
 
  
   
 
 
【点睛】 
本题考查等差数列和等比数列的通项公式和求和公式的运用,考查数列的分组求和和
裂
项相消求和,考查化简整理的运算能力,属于中档题. 
11.已知数列
 
 
 
满足 
 
  , 
   
   
,数列
 
 
 
 
满足 
 
,且
 
 
 
  
 
是公差为
2的等差数列. 
(Ⅰ)求
 
 
 
和
 
 
 
 
的通项公式; 
(Ⅱ)求
 
 
 
的前n项和 
 
. 
【答案】(Ⅰ)
 
  
   
, 
 
     
(Ⅱ) 
 
        
 
 
  
 
【解析】 
【分析】
(Ⅰ)利用等差数列以及等比数列的通项公式,转化求{an}和{bn}的通项公式;
(Ⅱ)利用分组求和法求{bn}的前n项和Sn即可. 
【详解】 
解:(Ⅰ)由
 
  , 
   
   
 
,
 
 
 
是首项为 ,公比为 的等比数列.所以 
 
  
. 
因为 
 
  
 
  ,所以
 
 
  
 
 
是首项为 ,公差为 的等差数列. 
可得
 
  
 
             .所以 
 
   
. 
(Ⅱ)由(Ⅰ)知, 
 
     
. 
数列
 
 
 
 
的前 项和为 
  
 
  
 
  
 
     
        
 
        
 
  
 
           
   
 
  
 
  
 
 
  
   
      
 
 
      
 
 
         
 
 
  
 
. 
【点睛】
本题考查等差数列以及等比数列的应用,考查分组求和法,是基本知识的考查. 
试卷第7页,总7页