数学高考大揭密

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  数列是历年高考数学中的必考的知识,纵观每年各个省市的高考数学试题,可以发现对于数列的考查出现的概率为百分百,由此可见,数列在高考中的重要性不言而喻.本文通过分析2016年全国各个省市的高考数学试题中出现的数列考题,对高考中数列的考查方式及解析方法进行归纳总结,希望能够给一线教师教学以及学生复习提供帮助.
  一、考纲要求
  《2016年普通高等学校招生全国统一考试大纲(数学)》中对于数列的掌握程度要求如下:
  1.数列的概念和简单表示法
  (1)了解数列的概念和几种简单的表示方法(列表、图像、通项公式);
  (2)了解数列是自变量为正整数的一类函数.
  2.等差数列、等比数列
  (1)理解等差数列、等比数列的概念;
  (2)掌握等差数列、等比数列的通项公式与前n项和公式;
  (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,并能用有关知识解决相应的问题;
  (4)了解等差数列与一次函数、等比数列与指数函数的关系.
  二、考察方式
  分析2016年全国各个省市高考数学对于数列的考察,不难发现,一般一套试题中,会出现和数列相关的一个选择题或一个填空题以及一个大型计算题,大型计算题一般出现在解答题的第一题或第二题.在高考中所占的比重大约在20分左右(满分150分).对于数列的考查包括数列的基本概念、基本表示方法、求解数列的前n项和或积,还有考查学生通过数列来解决实际问题的能力.整体来说,对于数列的考查难度适中,但是对于考生的计算能力要求非常高.
  三、例题分析
  例1 (2016全國文科,17)
  已知各项都为正数的数列an满足a1=1,a2n-(2an+1-1)an-2an+1=0.
  (Ⅰ)求a2,a3;
  (Ⅱ)求an的通项公式.
  例题精讲
  (1)因为a1=1,a2n-(2an+1-1)an-2an+1=0
  所以a21-(2a2-1)a1-2a2=0
  所以a2=1/2
  同理可得,a22-(2a3-1)a2-2a3=0
  得到a3=1/4
  (2)由a2n-(2an+1-1)an-2an+1=0
  得a2n-2anan+1+an-2an+1=0
  即2an+1(an+1)=an(an+1)
  由题意知{an}各项均为正数
  所以an+1/an=1/2
  综上{an}是首项为a1=1,公比为1/2的等比数列.其通项公式为an=(1/2)n-1.
  考点解析 这道题目考查难度较低,主要考察数列前几项的基本计算,这是最常见的考查方式,同时考查数列通式的求解.
  例2 (2016浙江文科,17)
  设数列{an}的前n项和为Sn.已知S2=4,an+1=2Sn+1,n∈N*.
  (Ⅰ)求通项公式an;
  (Ⅱ)求数列{|an-n-2|}的前n项和.
  例题精讲
  (1)由题意S2=4知:a1+a2=4a2=2a1+1,计算得a1=1a2=3,
  又当n≥2时,由an+1-an=(2Sn+1)-(2Sn-1+1)=2an,得an+1=3an,
  所以数列{an}的通项公式为an=3n-1,其中n∈N*.
  (2)设bn=|3n-1-n-2|,n∈N*,b1=2,b2=1,
  当n≥3时,由于3n-1>n+2,故bn=3n-1-n-2,n≥3.
  设数列{bn}的前n项和为Tn,则T1=2,T2=3,
  当n≥3时,Tn=3+9(1-3n-2)1-3-(n+7)(n-2)2=3n-n2-5n+112,
  所以Tn=2,n=13n-n2-5n+112,n≥2,n∈N*
  考点解析 这道题目难度中等偏上,将等比数列和等差数列结合起来考查,在往年高考中也多次出现.主要考察等比数列的通项公式求解,考查等差数列和等比数列的前n项和的计算方法.
  例3 (2016浙江文科,18)
  已知an是等比数列,前n项和为Snn∈N*,且1a1-1a2=2a3,S6=63.
  (Ⅰ)求an的通项公式;
  (Ⅱ)若对任意的n∈N*,bn是log2an和log2an+1的等差中项,求数列-1nb2n的前2n项和.
  例题精讲
  (Ⅰ)设数列{an}的公比为q,由已知条件
  1a1-1a2=2a3得
  1a1-1a1q=2a1q2,
  解得q=2或q=-1,又由
  S6=a1(1-q6)1-q=63可得q≠-1,所以a1(1-26)1-2=63,
  进一步求得a1=1,所以an=2n-1.
  (Ⅱ)由题意得bn=12(log2an+log2an+1)=
  12(log22n-1+log22n)=n-12,即数列bn是首项为12,公差为1的等差数列.
  设数列{(-1)nb2n}的前n项和为Tn,则T2n=(-b21+b22)+(-b23+b24)+…+(-b22n-1+b22n)=b1+b2+…+b2n=2n(b1+b2n)2=2n2
  考点解析 (Ⅰ)求等比数列的通项公式,一般用待定系数法,先由1a1-1a1q=2a1q2
  得到q=2或-1,再分别代入S6=63得q值.(Ⅱ)可以先根据等差中项得   bn=12(log2an+log2an+1)=12(log22n-1+log22n)=n-12
  ,再利用分组求和求解T2n=(-b21+b22)+(-b23+b24)+…+(-b22n-1+b22n)=b1+b2+…+b2n=2n(b1+b2n)2=2n2.
  例4 (2016山东文科,19)
  已知数列{an}的前n项和Sn=3n2+8n,{bn}是等差数列,且an=bn+bn+1.
  (Ⅰ)求数列{bn}的通项公式;
  (Ⅱ)令cn=(an+1)n+1(bn+2)n.求数列{cn}的前n项和Tn.
  例题精讲
  (Ⅰ)由题意当n≥2时,an=Sn-Sn-1=6n+5,当n=1时,
  a1=S1=11,符合an=Sn-Sn-1=6n+5,
  所以{an}的通项公式为an=6n+5.
  由题意an=bn+bn+1得
  a1=b1+b2a2=b2+b3,设等差数列的公差为d,则
  11=2b1+d17=2b1+3d,解得b1=4,d=3,得到bn=3n+1.
  (Ⅱ)由(Ⅰ)知cn=(6n+6)n+1(3n+3)n=3(n+1)·2n+1,又因为
  Tn=c1+c2+c3+…+cn,代入得Tn=
  3[2×22+3×23+4×24+…+(n+1)2n+1],所以2Tn=3[2×23+3×24+4×25+…+(n+1)2n+2].
  将以上两式分别相减得到
  -Tn=3[2×22+23+24+…+2n+1-(n+1)2n+2]=3[4+4(2n-1)2-1-(n+1)2n+2]=-3n·2n+2,故Tn=3n·2n+2.
  考點解析 这道题目难度适中,主要考察三点:一是考察等差数列的通项公式、二是考察等比数列的求和、三是考察“错位相减法”,“错位相减法”是这道题的关键所在,要求学生能够学会运用错位相减法,要求考生计算过程仔细认真,需要比较高的计算能力.
  例5 (2016北京文科,15)
  已知{an}是等差数列,{bn}是等比数列,且b2=3,b3=9,a1=b1,a14=b4.
  (Ⅰ)求{an}的通项公式;
  (Ⅱ)设cn=an+bn,求数列{cn}的前n项和.
  例题精讲
  (Ⅰ)等比数列{bn}的公比为q=b3b2=93=3,
  所以b1=b2q=1,b4=b3q=27,
  设等差数列{an}的公差为d,因为a1=b1=1,a14=b4=27,
  所以1+13d=27,解得d=2,所以an=2n-1,其中n∈N*.
  (Ⅱ)由(Ⅰ)知,an=2n-1,bn=3n-1.
  因此cn=an+bn=2n-1+3n-1.
  从而数列{cn}的前n项和
  Sn=1+3+…+(2n-1)+1+3+…+3n-1=n(1+2n-1)2+1-3n1-3=n2+3n-12.
  考点解析 这道题目难度中等偏上,主要考察等差、等比数列的通项公式和前n项和公式,同样要求考生有较高的运算能力.
  例6 (2016四川理科,5)
  某公司为激励创新,计划逐年加大研发资金投入.若该公司2015年全年投入研发资金130万元,在此基础上,每年投入的研发资金比上一年增长12%,则该公司全年投入的研发资金开始超过200万元的年份是( )
  (参考数据:lg 1.12≈0.05,lg 1.3≈0.11,lg2≈0.30)
  A.2018年 B.2019年 C.2020年 D.2021年
  例题精讲
  设第n年的研发投资资金为an(单位:万元),则a1=130,则由“在此基础上,每年投入的研发资金比上一年增长12%”知
  an=130×1.12n-1≥200,解得n≥5.所以公司从2019年开始投入的研发资金将超过200万元.
  答案:B
  考点解析 这是一道等比数列的实际应用题目,主要考察等比数列通项公式的求解,考察学生对所学知识的实际运用能力.
  例7 (2016江苏数学Ⅰ,8)
  已知an是等差数列,Sn是其前n项和.若a1+a22=-3,S5=10,则a9的值是 .
  例题精讲
  设公差为d,则由题意可得a1+a1+d2=-3,5a1+10d=10,解得a1=-4,d=3,则a9=-4+8×3=20.
  考点解析 通过填空题的形式来考察数列问题,难度不大,主要是要计算准确.
  例8 (2016浙江理科,13)
  设数列{an}的前n项和为Sn.若S2=4,an+1=2Sn+1,n∈N*,则a1=,S5=.
  例题精讲
  由S2=4知a1+a2=4,a2=2a1+1a1=1,a2=3,再由an+1=2Sn+1,an=2Sn-1+1(n≥2)an+1-an=2anan+1=3an(n≥2),又因为a2=3a1,所以an+1=3an(n≥1),S5=1-351-3=121.
  答案:1 121
  考点解析 考察数列的前n项和,考察数列的首项的求解方法.同时需要考生注意的是要把求得的通项公式和首项进行比较,即把首项代入到通项公式里面进行验证.
  例9 (2016全国理科,17)
  已知数列{an}的前n项和Sn=1+λan,其中λ≠0.
  (Ⅰ)证明{an}是等比数列,并求其通项公式;   (Ⅱ)若S5=3132,求λ.
  例题精讲
  (I)由Sn=1+λan知a1=S1=1+λa1,所以λ≠1,a1=11-λ,a1≠0.
  再由Sn=1+λan,Sn+1=1+λan+1可知an+1=λan+1-λan,即an+1(λ-1)=λan,由a1≠0,λ≠1得an≠0,所以an+1an=λλ-1,
  因此{an}是首项为
  11-λ,公比为λλ-1的等比数列,于是an=11-λ(λλ-1)n-1.
  (Ⅱ)由(Ⅰ)得到Sn=1-(λλ-1)n,由S5=3132,得到1-(λλ-1)5=3132,即(λλ-1)5=132,解得λ=-1.
  考点解析 这道题目中出现了一个系数,所以很容易让考生望而生畏,但是只要仔细分析,按部就班的计算,还是可以拿满分.这道题目主要考察数列通项an與前n项和Sn的关系,以及等比数列的定义与通项及前n项和公式.
  例10 (2016全国理科,3)
  已知等差数列{an}前9项的和为27,a10=8,则a100=( ).
  A.100 B.99 C.98 D.97
  例题精讲 由已知,9a1+36d=27a1+9d=8,所以a1=-1,d=1,a100=a1+99d=-1+99=98,故选C.
  答案 C
  考点解析 这道题目较简单,主要考察等差数列的前n项和公式,等差数列的通项公式及其运算.
  例11 (2016全国理科,15)
  设等比数列{an}满足a1+a3=10,a2+a4=5,则a1·a2…an的最大值为.
  例题精讲
  设等比数列{an}的公比为q(其中q≠0),由于
  a1+a3=10a2+a4=5,所以得到
  a1(1+q2)=10a1q(1+q2)=5,得到a1=8q=12
  ,所以
  a1a2…an=an1q1+2+…+(n-1)=8n×(12)n(n-1)2=2-12n2+72n,由指数函数的单调性和二次函数的极值求解得,n=3或4时,
  a1a2……an得最大值为64.
  答案:64
  考点解析 将等比数列和指数函数、二次函数结合起来考察,题型较新颖,考察范围较广.
  例12 (2016天津理科,18)
  已知an是各项均为正数的等差数列,公差为d,对任意的n∈N*,bn是an和an+1的等比中项.
  (Ⅰ)设cn=b2n+1-b2n,n∈N*,求证:cn是等差数列;
  (Ⅱ)设 a1=d,Tn=∑2nk=1-1nb2n,n∈N*,求证:∑nk=11Tk<12d2.
  例题精讲
  (Ⅰ)由题意得b2n=anan+1,又因为cn=b2n+1-b2n=an+1an+2-anan+1=2dan+1,所以cn+1-cn=2d(an+2-an+1)=2d2,所以{cn}为等差数列.
  (Ⅱ)Tn=(-b21+b22)+(-b23+b34)+(-b22n-1+b22n)=2d(a2+a4+…+a2n)=2d·n(a2+a2n)2=2d2n(n+1)
  所以,∑nk=11Tk=12d2
  ∑nk=11k(k+1)=12d2
  ∑nk=1(1k-1k+1)=12d2·(1-
  1n+1)<12d2.
  考点解析 以证明题的方式来考察数列,初看可能感觉难度较大,但是仔细分析,考察的内容无非是等差数列、等比中项、分组求和、裂项相消求和等知识.
  例13 (2016上海理科,23)
  若无穷数列an满足:只要ap=aq(p,q∈N*),必有ap+1=aq+1,则称an具有性质P.
  (1) 若an具有性质P. 且a1=1, a2=2, a4=3, a5=2, a6+a7+a8=21,求a3;
  (2) 若无穷数列bn是等差数列,无穷数列cn是公比为正数的等比数列,b1=c5=1,b5=c1=81,
  an=bn+cn,判断an是否具有性质P,并说明理由;
  (3) 设bn是无穷数列,已知an+1=bn+sinan(n∈N*),求证:“对任意a1,an都具有性质P”的充要条件为“bn是常数列”.
  例题精讲
  (1) 因为a2=a5=2,所以a3=a6,所以a4=a7=3,所以a5=a8=2,所以a6=21-a7-a8=16,所以a3=16.
  (2)设bn的公差为d,cn的公比为q,则q>0.
  b5-b1=4d=80,所以d=20,所以bn=20n-
  19,
  c5c1=q4=181,所以q=13,所以cn=(13)n-5,所以an=bn+cn=20n-19+(13)n-5,因为a1=82, a5=82,
  而a2=21+27=48, a6=101+13=3043,a1=a5但a2≠a6,
  故an不具有性质P.
  (3) 充分性:若bn为常数列,设bn=C,则an+1=C+sinan.
  若存在p,q使得ap=aq,
  则ap+1=C+sinap=C+sinaq=aq+1,
  故an具有性质P.
  必要性:若对任意a1,an具有性质P,则a2=b1+sina1
  设函数f(x)=x-b1, g(x)=sinx.
  由f(x),g(x)图像可得,对任意的b1,二者图像必有一个交点.
  所以一定能找到一个a1,使得a1-b1=sina1,所以a2=b1+sina1=a1,
  所以an=an+1,
  故bn+1=an+2-sinan+1=an+1-sinan=bn.
  所以bn是常数列.
  考点解析 将数列题目作为高考的最后一道压轴题目,在历年高考数学试卷中实属罕见,难度也非常大.整个题目涉及函数图象、三角函数、充分必要条件,想要做全对还是比较困难的.考察了学生对高中数学多个知识点的掌握程度、考察学生逻辑思维的连贯性,要求考生有缜密的思维、超高的计算能力.
  四、复习策略数列作为高考的必考点,难度中等偏上.不仅要求考生掌握基本知识点,更要求考生有很高的计算能力、逻辑思维能力.
  (1)能够对高中数列的基础知识熟练掌握,达到融会贯通、举一反三的效果;
  (2)考生在平时学习的过程中要尝试将理论学习与实际运用结合在一起,将数列与生活结合起来;
  (3)多练习,从题目的练习过程中理解数列基本概念,练习的同时提高计算能力;
  (4)尝试将数列与三角函数、二次函数等知识联系起来,尤其是老师在平时上课的时候要多将不同知识点放在一起训练.
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