本题导读

本题考查等差数列基本量的计算以及交错正负项数列的求和。第一问利用等比中项性质求解首项;第二问是全题难点,通过裂项将通项拆分为两项之和,利用正负交替抵消的特性,结合奇偶项讨论得出求和公式。

📌【题干】

Question

(2014年山东卷(理)) 已知等差数列 的公差为 ,前 项和为 ,且 成等比数列.

(1) 求数列 的通项公式;

(2) 令 ,求数列 的前 项和 .

🔍【思路分析】

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  1. 第一问:基本量计算
    • 根据等差数列求和公式写出 的表达式(含有未知数 )。
    • 利用等比数列定义建立等式 ,解出 。
  2. 第二问:裂项与抵消
    • 通项简化:代入 结果,观察通项结构。发现 可以拆分为 。
    • 结构识别:由于存在 ,数列项呈现正负交替。这种形式通常采用裂项后“大抵消”的方法。
    • 奇偶讨论:
      • 当 为偶数时,项成对出现,正负完全抵消,保留首尾。
      • 当 为奇数时,最后一项无法成对抵消,需单独计算。

✅【答案】

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(1) ;

(2)

✍【详细解析】

Abstract

(1) 解: 已知 ,则: ; ; 。 因为 成等比数列,所以 。 解得 。 所以数列 的通项公式为 。

(2) 解: 由(1)知 。 则 。 利用裂项公式 。 所以 。

① 当 为偶数时: 观察发现,中间项 全部正负抵消。 。

② 当 为奇数时: (此时 是偶数) 。

综上所述,数列 的前 项和为:

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:等差数列基本量运算、裂项相消求和。

  2. 核心方法:裂项变换。一般的裂项是 ,产生的项符号一致,通过求和号内的减号抵消;本题项间自带负号,因此需要构造“两项之和”的形式,利用外部负号实现抵消。

  3. 避坑指南:处理交错项求和时,最稳妥的方法是分别写出 的情况观察规律,并务必进行奇偶性讨论。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 数列的极限 。

  2. 结论推广: 对于数列 ,其前 项和 。

  3. 方法推广: 面对分式型数列求和,除了裂项相消,还可以考虑倒序相加或通项直接求和(若能化简)。

🔗【关联脉络】

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