本题导读

本题考查等差、等比数列通项公式的求解以及“等差型/等比型”复合数列的前 项和。第一问通过建立方程组求基本量;第二问考查数列求和中的核心方法——错位相减法。

📌【题干】

Question

(2015年湖北卷(理)) 设等差数列 的公差为 ,前 项和为 ,等比数列 的公比为 .已知 .

(1) 求数列 的通项公式;

(2) 当 时,记 ,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 和已知条件 ,得 。
    • 利用等差数列求和公式 ,简化为 。
    • 联立方程组解出 和 ,注意可能有多组解。
  2. 第二问(错位相减法):
    • 筛选 的情形,确定 和 。
    • 观察 结构,分子为等差数列,分母为等比数列,满足错位相减法的适用条件。
    • 列出 的表达式,两边同乘等比数列公比的倒数(即 ),错位后对应项相减。
    • 整理剩下的等比数列求和部分,得出 的最终解析式。

✅【答案】

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(1){𝑎𝑛},{𝑏𝑛}有两组可能:𝑎𝑛=2𝑛−1,𝑏𝑛=2𝑛−1,或𝑎𝑛=2𝑛+799,𝑏𝑛=9(2

✍【详细解析】

Abstract

(Ⅰ)求数列通项公式 由题意知 。 又因为 ,即 ,化简得 。 联立方程组: 由第一式得 ,代入第二式:。 解得 ,故 或 。

  1. 当 时,,则: ; 。
  2. 当 时,,则: ; 。

(Ⅱ)利用错位相减法求 因为 ,取 ,则 。 —— ① 两边同乘 得: —— ② ① - ② 得: 中间部分为等比数列求和: 故 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 核心考点:数列基本量方程思想;错位相减法的标准流程(乘公比、错位相减、等比求和、整理)。
  • 避坑指南:
    1. 项数问题:相减后中间的等比数列项数通常为 ,计算时需格外小心。
    2. 最后一项:错位相减后,最后一项的符号是负号,这是学生最常丢分的地方。
  • 核心方法:错位相减法适用于 的形式。在本题中,。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 结论推广: 对于数列 ,其前 项和 结构恒为 。
  • 方法推广:
    • 裂项相消法:适用于分母为两个等差数列项乘积的数列。
  • 相关知识点: 、数列的极限、数学归纳法在数列证明中的应用。

🔗【关联脉络】

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