高考数学一轮复习总教案：6.5　数列的综合应用

　6.5　数列的综合应用

典例精析

题型一　函数与数列的综合问题

【例1】已知f(x)＝logax(a＞0且a≠1)，设f(a1)，f(a2)，…，f(an)(n∈N*)是首项为4，公差为2的等差数列.

(1)设a是常数，求证：{an}成等比数列；[来源:www.shulihua.net]

(2)若bn＝anf(an)，{bn}的前n项和是Sn，当a＝时，求Sn.

【解析】(1)f(an)＝4＋(n－1)×2＝2n＋2，即logaan＝2n＋2，所以an＝a2n＋2，

所以＝＝a2(n≥2)为定值，所以{an}为等比数列.

 (2)bn＝anf(an)＝a2n＋2logaa2n＋2＝(2n＋2)a2n＋2，

当a＝时，bn＝(2n＋2) ·()2n＋2＝(n＋1) ·2n＋2，

Sn＝2·23＋3·24＋4·25＋…＋(n＋1) ·2n＋2，

2Sn＝2·24＋3·25＋…＋n·2n＋2＋(n＋1)·2n＋3，

两式相减得

－Sn＝2·23＋24＋25＋…＋2n＋2－(n＋1)·2n＋3＝16＋－(n＋1)·2n＋3，[来源:www.shulihua.netwww.shulihua.net]

所以Sn＝n·2n＋3.

【点拨】本例是数列与函数综合的基本题型之一，特征是以函数为载体构建数列的递推关系，通过由函数的解析式获知数列的通项公式，从而问题得到求解.

【变式训练1】设函数f(x)＝xm＋ax的导函数f′(x)＝2x＋1，则数列{}(n∈N*)的前n项和是(　　)

A.       B.       C.       D.

【解析】由f′(x)＝mxm－1＋a＝2x＋1得m＝2，a＝1.

所以f(x)＝x2＋x，则＝＝－.

所以Sn＝1－＋－＋－＋…＋－＝1－＝.故选C.

题型二　数列模型实际应用问题

【例2】某县位于沙漠地带，人与自然长期进行着顽强的斗争，到2009年底全县的绿化率已达30%，从2010年开始，每年将出现这样的局面：原有沙漠面积的16%将被绿化，与此同时，由于各种原因，原有绿化面积的4%又被沙化.

(1)设全县面积为1,2009年底绿化面积为a1＝，经过n年绿化面积为an＋1，求证：an＋1＝an＋；

(2)至少需要多少年(取整数)的努力，才能使全县的绿化率达到60%？[来源:www.shulihua.net]

【解析】(1)证明：由已知可得an确定后，an＋1可表示为an＋1＝an(1－4%)＋(1－an)16%，

即an＋1＝80%an＋16%＝an＋.[来源:数理化网]

(2)由an＋1＝an＋有，an＋1－＝(an－)，

又a1－＝－≠0，所以an＋1－＝－·()n，即an＋1＝－·()n，

若an＋1≥，则有－·()n≥，即()n－1≤，(n－1)lg ≤－lg 2，

(n－1)(2lg 2－lg 5)≤－lg 2，即(n－1)(3lg 2－1)≤－lg 2，

所以n≥1＋＞4，n∈N*，

所以n取最小整数为5，故至少需要经过5年的努力，才能使全县的绿化率达到60%.

【点拨】解决此类问题的关键是如何把实际问题转化为数学问题，通过反复读题，列出有关信息，转化为数列的有关问题.

【变式训练2】规定一机器狗每秒钟只能前进或后退一步，现程序设计师让机器狗以“前进3步，然后再后退2步”的规律进行移动.如果将此机器狗放在数轴的原点，面向正方向，以1步的距离为1单位长移动，令P(n)表示第n秒时机器狗所在的位置坐标，且P(0)＝0，则下列结论中错误的是(　　)

A.P(2 006)＝402       B.P(2 007)＝403

C.P(2 008)＝404       D.P(2 009)＝405

【解析】考查数列的应用.构造数列{Pn}，由题知P(0)＝0，P(5)＝1，P(10)＝2，P(15)＝3.所以P(2 005)＝401，P(2 006)＝401＋1＝402，P(2 007)＝401＋1＋1＝403，P(2 008)＝401＋

3＝404，P(2 009)＝404－1＝403.故D错.

题型三　数列中的探索性问题

【例3】{an}，{bn}为两个数列，点M(1,2)，An(2，an)，Bn(，)为直角坐标平面上的点.

(1)对n∈N*，若点M，An，Bn在同一直线上，求数列{an}的通项公式；

(2)若数列{bn}满足log2Cn＝，其中{Cn}是第三项为8，公比为4的等比数列，求证：点列(1，b1)，(2，b2)，…，(n，bn)在同一直线上，并求此直线方程.

【解析】(1)由＝，得an＝2n.

(2)由已知有Cn＝22n－3，由log2Cn的表达式可知：

2(b1＋2b2＋…＋nbn)＝n(n＋1)(2n－3)，①

所以2[b1＋2b2＋…＋(n－1)bn－1]＝(n－1)n(2n－5).②

①－②得bn＝3n－4，所以{bn}为等差数列.

故点列(1，b1)，(2，b2)，…，(n，bn)共线，直线方程为y＝3x－4.

【变式训练3】已知等差数列{an}的首项a1及公差d都是整数，前n项和为Sn(n∈N*).若a1＞1，a4＞3，S3≤9，则通项公式an＝　　　　.

【解析】本题考查二元一次不等式的整数解以及等差数列的通项公式.

由a1＞1，a4＞3，S3≤9得

令x＝a1，y＝d得

在平面直角坐标系中画出可行域如图所示.符合要求的整数点只有(2,1)，即a1＝2，d＝1.所以an＝2＋n－1＝n＋1.故答案填n＋1.

总结提高

1.数列模型应用问题的求解策略

(1)认真审题，准确理解题意；

(2)依据问题情境，构造等差、等比数列，然后应用通项公式、前n项和公式以及性质求解，或通过探索、归纳构造递推数列求解；

(3)验证、反思结果与实际是否相符.

2.数列综合问题的求解策略

(1)数列与函数综合问题或应用数学思想解决数列问题，或以函数为载体构造数列，应用数列的知识求解；

(2)数列的几何型综合问题，探究几何性质和规律特征建立数列的递推关系式，然后求解问题.[来源:www.shulihua.netwww.shulihua.net]