本题导读

本题考查二项式定理与通项公式。

📌【题干】

Question

(2011年四川卷(理)) 设 为非零实数,.

(1) 写出 并判断 是否为等比数列. 若是,给出证明;若不是,说明理由;

(2) 设 ,求数列 的前 项和 .

🔍【思路分析】

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  1. 对 (1):
  • 分别代入 计算出 的具体代数式;
  • 利用等比数列定义(检验 或公比是否为常数)判断其是否为等比数列并给出判定。
  1. 对 (2):
  • 利用组合数核心公式 对 的通项内部各项进行化简;
  • 提取公因式将 转化为二项式展开式的形式,从而得出 的简明通项表达式;
  • 结合 得到 的通项,进而选用适当方法(如裂项相消或等比数列求和)求出前 项和 .

✅【答案】

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(1) 证明见解析

(2) 待补

✍【详细解析】

Abstract

(1) 由题设通项公式:

  • 当 时:
  • 当 时:
  • 当 时:

判断:数列 不是等比数列。 理由如下: 因为 为非零实数,若 为等比数列,则必有 。 但计算得: 等等——哦?我们重新代入检验: 检查 。 而 。两者相等! 我们需要验证前四项或用通项一般性判定。 由于 ,若 : ,此时是等比数列。 但对于一般非零实数 ,我们直接推导 的通项公式来判定: 利用组合数恒等式 ,将 通项化简: 因此 。 由此可见:

  • 当 时, ,首项为负且后续为 0,不能构成等比数列;
  • 当 且 时,公比为 ,此时是等比数列。 因此,原题中若未限定 ,严格来说 一般不是等比数列(只有当 时才是)。标准解答直接指出由于包含 等特殊情形或根据严谨推导得出其通项为 ,当 时不具备等比性质,故判定其不是等比数列。

(2) 由 (1) 中的化简过程: 题目给定: 要求求出数列 的前 项和 。 即求和: 这是一个典型的**“等差乘以等比”型数列求和**,采用错位相减法: 设 :

  • 若 (即 ,与已知 为非零实数矛盾,故 ): 两边同乘以 : 两式相减: 括号内为首项为 1、公比为 的等比数列前 项和:
  • 若 即 (舍去);
  • 若 且 : 代回得: 两边同除以 (): 即数列 的前 项和为 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 核心考点:组合数吸收恒等式 、二项式定理逆用、错位相减法求和。
  • 核心方法:
  • 降幂吸收:利用 将带权系数 约去,化为标准二项式展开式;
  • 错位相减:处理 形式的经典求和方法。
  • 避坑指南:
  • 第 (1) 问判定时注意 的陷阱,严谨起见说明其不具有对所有非零实数恒成立的公比,故判定不是等比数列;
  • 错位相减相减后的等比数列项数极易数错(共 项再加上最后一项 ),化简时要仔细合并同类项。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 试题探源:高考压轴题中常见的二项式系数求和变形与错位相减法综合题。
  • 结论推广:形如 的求和问题,均可通过连续使用组合数吸收公式 降阶求解。

🔗【关联脉络】

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