本题导读
本题考查数列的递推关系。核心在于累乘法、裂项相消法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2022年新高考I卷) 记 为数列 的前 项和,已知 , 是公差为 的等差数列。
(1)求 的通项公式;
(2)证明:。
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一问(求通项):
- 建立关系式:根据等差数列定义写出 的通项,整理出 与 的表达式。
- 消除 :利用 () 得到 与 的递推关系。
- 求通项:利用累乘法或构造新数列的方法解出 ,并检验 的情况。
- 第二问(证明不等式):
- 裂项:将 写成 ,进一步裂项为 。
- 求和:利用裂项相消法求出前 项和的表达式。
- 放缩:观察求和结果 ,通过项的符号直接判定其小于 。
✅【答案】
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✍【详细解析】
Abstract
(1) 求 的通项公式: 由 得 。 因为 是公差为 的等差数列, 所以 。 整理得: —— ① 当 时, —— ② ① - ② 得:。 整理得: 。 即 ()。
使用累乘法: 对消后得:。 因为 ,所以 。 当 时,,符合题意。 故 的通项公式为 。
(2) 证明:: 由 (1) 知 ,则 。 利用裂项相消法: 。 设 ,则 。
因为 ,所以 。 故 。 证明完毕。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 消除 的套路:在数列递推式中,看到 与 混写,第一反应应当是利用 将其转化为全 的关系式。
- 累乘法的对消观察:在使用累乘法时,分子分母的抵消规律通常是“跨项抵消”,即第一项的分子与第三项的分母抵消。书写时建议多写出几项以确认为最后留下的是哪些项。
- 裂项相消的特征:通项分母为两个等差项的乘积(如 )是裂项相消的典型标志。其和的结果 直观地揭示了级数的收敛趋势。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 方法拓展:对于第一问,也可以通过构造 发现这是一个常数列,从而直接得到通项。
- 变式思考:如果 ,如何证明其倒数和小于 2?(提示:利用放缩 )。
- 名师寄语:数列题要稳。第一问求出通项后,务必带入 验证是否符合初始条件。只要通项求对了,第二问的裂项证明就是水到渠成。
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