格物学 第四章 数列4.1 数列的概念

数列的前n项和-4.1 数列的概念知识点课后进阶选择题自测题解析-贵州省等高二数学选择必修,平均正确率54.0%

2025-06-07
数列的前n项和-4.1 数列的概念知识点课后进阶选择题自测题解析-贵州省等高二数学选择必修,平均正确率54.0%
1、['数列的前n项和']

正确率60.0%已知数列{$${{a}_{n}}$$}的前$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}{,}}$$且$$S_{n}=n^{2}+2^{n},$$则$${{a}_{3}{=}}$$

C

A.$${{4}}$$

B.$${{8}}$$

C.$${{9}}$$

D.$${{1}{2}}$$

3、['数列的前n项和', '等差数列的通项公式', '等差数列的定义与证明', '等比中项']

正确率40.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和为$$S_{n}, ~ a_{1}=1,$$当$${{n}{⩾}{2}}$$且$${{n}{∈}{{N}^{∗}}}$$时$$a_{n}, ~ S_{n}, ~ S_{n}-1$$成等比数列,则$${{a}_{5}{=}}$$(

D

A.$$\frac{1} {5}$$

B.$$- \frac{1} {5}$$

C.$$\frac{1} {2 0}$$

D.$$- \frac{1} {2 0}$$

4、['数列的前n项和', '利用基本不等式求最值']

正确率40.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$满足$$a_{n}+a_{n-1}=(-1 )^{\frac{n \left( n+1 \right)} {2}} \cdot\left( n+1 \right) \left( n \geqslant2 \right), S_{n}$$是其前$${{n}}$$项和,若$$S_{2 0 1 7}=-1 0 0 7-b, \; \; ($$其中$$a_{1} b > 0 )$$,则$$\frac{2} {a_{1}}+\frac{3} {b}$$的最小值是(

D

A.$${{5}{−}{2}{\sqrt {6}}}$$

B.$${{5}}$$

C.$${{2}{\sqrt {6}}}$$

D.$${{5}{+}{2}{\sqrt {6}}}$$

5、['数列的前n项和', '数列的递推公式', '数列的通项公式']

正确率40.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$和为$$S_{n}, ~ a_{1}=1$$,当$${{n}{⩾}{2}}$$时,$$a_{n}+2 S_{n-1}=n$$,则$$S_{2 0 1 7}=\alpha$$

D

A.$${{1}{0}{0}{6}}$$

B.$${{1}{0}{0}{7}}$$

C.$${{1}{0}{0}{8}}$$

D.$${{1}{0}{0}{9}}$$

6、['数列的前n项和', '数列的递推公式', '导数中不等式恒成立与存在性问题']

正确率19.999999999999996%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}}$$,对任意$$n \in N^{*}, \, \, S_{n}=\, ( \mathrm{~-~ 1 ~} ) \, \,^{n} a_{n}+\frac{1} {2^{n}}+2 n-6$$,且$$( \mathbf{a}_{n+1}-\boldsymbol{p} ) / ( \mathbf{a}_{n}-\boldsymbol{p} ) / < 0$$恒成立,则实数$${{p}}$$的取值范围是(

A

A.$$( ~-~ \frac{7} {4}, ~ \frac{2 3} {4} )$$

B.$$( ~-\infty, ~ \frac{2 3} {4} )$$

C.$$( \mathbf{\tau}-\mathbf{\frac{7} {4}}, \mathbf{6} )$$

D.$$( \mathit{\Pi-2, \} \frac{2 3} {4} )$$

7、['数列的前n项和', '等比数列的性质']

正确率40.0%已知数列{$${{a}_{n}}$$}为等比数列$${,{{S}_{n}}}$$为其前$${{n}}$$项和,且$$S_{n}=2 \; 0 1 8 \times2 \; 0 2 0^{n}-2 \; 0 1 9 t,$$则常数$${{t}{=}}$$(

C

A.$$\frac{2 \, 0 1 6} {2 \, 0 1 7}$$​

B.$$\frac{2 \, 0 1 7} {2 \, 0 1 8}$$​

C.$$\frac{2 \, 0 1 8} {2 \, 0 1 9}$$​

D.​$$\frac{2 \, 0 1 9} {2 \, 0 2 0}$$​

8、['数列的前n项和', '函数的新定义问题', '利用导数讨论函数单调性']

正确率40.0%已知对$$\forall n \in N *,$$关于$${{x}}$$的函数$$f_{n} \, \left( \, x \right) \, \,=x+\, \, \left( \, 1-a_{n} \, \right) \, \, \l n x \, \, ( \, n < x < n+1$$都不单调,其中$$a_{n} \, \left( \begin{matrix} {n=1,} & {2,} & {\ldots,} & {k,} & {\ldots} \\ \end{matrix} \right)$$为常数,定义$${{[}{x}{]}}$$为不超过实数$${{x}}$$的最大整数,如$$[ 0. 8 ]=0, ~ [ \pi]=3$$,设$$b_{n}=[ \sqrt{a_{n}} ]$$,记常数$${{\{}{{b}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}}$$,则$$S_{1 0 0}$$的值为(

D

A.$${{3}{1}{0}}$$

B.$${{3}{0}{9}}$$

C.$${{3}{0}{8}}$$

D.$${{3}{0}{7}}$$

10、['数列的前n项和', '裂项相消法求和']

正确率60.0%数列$$1, {\frac{1} {1+2}}, {\frac{1} {1+2+3}}, \cdots{\frac{1} {1+2+3+\ldots+n}}, \cdots$$的前$${{n}}$$项和为(

B

A.$$\frac{n} {n+1}$$

B.$$\frac{2 n} {n+1}$$

C.$$\frac{4 n} {n+1}$$

D.$$\frac{n} {2 \, ( n+1 )}$$

### 题目1解析

已知数列 $$\{a_n\}$$ 的前 $$n$$ 项和为 $$S_n = n^2 + 2^n$$,求 $$a_3$$。

步骤1:理解题意

数列的第 $$n$$ 项 $$a_n$$ 可以通过前 $$n$$ 项和 $$S_n$$ 与前 $$n-1$$ 项和 $$S_{n-1}$$ 的差来求得,即:

$$a_n = S_n - S_{n-1}$$

步骤2:计算 $$S_3$$ 和 $$S_2$$

根据给定的 $$S_n$$ 公式:

$$S_3 = 3^2 + 2^3 = 9 + 8 = 17$$

$$S_2 = 2^2 + 2^2 = 4 + 4 = 8$$

步骤3:求 $$a_3$$

利用步骤1的公式:

$$a_3 = S_3 - S_2 = 17 - 8 = 9$$

最终答案

选项 C 正确,即 $$a_3 = 9$$。

--- ### 题目3解析

已知数列 $$\{a_n\}$$ 的前 $$n$$ 项和为 $$S_n$$,且 $$a_1 = 1$$,当 $$n \geq 2$$ 时,$$a_n$$、$$S_n$$、$$S_n - 1$$ 成等比数列,求 $$a_5$$。

步骤1:理解题意

题目说明当 $$n \geq 2$$ 时,$$a_n$$、$$S_n$$、$$S_n - 1$$ 成等比数列,因此有:

$$S_n^2 = a_n (S_n - 1)$$

步骤2:递推关系

注意到 $$a_n = S_n - S_{n-1}$$,将其代入上式:

$$S_n^2 = (S_n - S_{n-1})(S_n - 1)$$

展开整理得:

$$S_n^2 = S_n^2 - S_n - S_n S_{n-1} + S_{n-1}$$

化简后得到:

$$S_n + S_n S_{n-1} - S_{n-1} = 0$$

即:

$$S_n (1 + S_{n-1}) = S_{n-1}$$

因此:

$$S_n = \frac{S_{n-1}}{1 + S_{n-1}}$$

步骤3:计算前几项

已知 $$a_1 = 1$$,所以 $$S_1 = 1$$。

利用递推关系:

$$S_2 = \frac{S_1}{1 + S_1} = \frac{1}{2}$$

$$S_3 = \frac{S_2}{1 + S_2} = \frac{\frac{1}{2}}{\frac{3}{2}} = \frac{1}{3}$$

$$S_4 = \frac{S_3}{1 + S_3} = \frac{\frac{1}{3}}{\frac{4}{3}} = \frac{1}{4}$$

$$S_5 = \frac{S_4}{1 + S_4} = \frac{\frac{1}{4}}{\frac{5}{4}} = \frac{1}{5}$$

步骤4:求 $$a_5$$

利用 $$a_n = S_n - S_{n-1}$$:

$$a_5 = S_5 - S_4 = \frac{1}{5} - \frac{1}{4} = -\frac{1}{20}$$

最终答案

选项 D 正确,即 $$a_5 = -\frac{1}{20}$$。

--- ### 题目4解析

已知数列 $$\{a_n\}$$ 满足 $$a_n + a_{n-1} = (-1)^{\frac{n(n+1)}{2}} \cdot (n+1)$$($$n \geq 2$$),且 $$S_{2017} = -1007 - b$$,其中 $$a_1 b > 0$$,求 $$\frac{2}{a_1} + \frac{3}{b}$$ 的最小值。

步骤1:分析数列递推关系

递推关系为:

$$a_n + a_{n-1} = (-1)^{\frac{n(n+1)}{2}} \cdot (n+1)$$

注意到 $$\frac{n(n+1)}{2}$$ 是三角数,其奇偶性决定了符号。

步骤2:计算前几项

设 $$a_1 = k$$,则:

$$a_2 + a_1 = (-1)^3 \cdot 3 = -3 \Rightarrow a_2 = -3 - k$$

$$a_3 + a_2 = (-1)^6 \cdot 4 = 4 \Rightarrow a_3 = 4 - a_2 = 7 + k$$

$$a_4 + a_3 = (-1)^{10} \cdot 5 = 5 \Rightarrow a_4 = 5 - a_3 = -2 - k$$

$$a_5 + a_4 = (-1)^{15} \cdot 6 = -6 \Rightarrow a_5 = -6 - a_4 = -4 + k$$

可以发现数列的奇数项和偶数项分别呈现某种规律。

步骤3:求和 $$S_{2017}$$

由于 $$2017$$ 是奇数,可以将数列分成 $$1008$$ 对($$a_2 + a_3$$, $$a_4 + a_5$$, ..., $$a_{2016} + a_{2017}$$)加上 $$a_1$$。

每对的和为:

$$a_{2m} + a_{2m+1} = (-1)^{\frac{(2m+1)(2m+2)}{2}} \cdot (2m+2) = (-1)^{(2m+1)(m+1)} \cdot (2m+2)$$

注意到 $$(2m+1)(m+1)$$ 的奇偶性与 $$m+1$$ 相同,因此:

$$a_{2m} + a_{2m+1} = (-1)^{m+1} \cdot (2m+2)$$

因此:

$$S_{2017} = a_1 + \sum_{m=1}^{1008} (a_{2m} + a_{2m+1}) = k + \sum_{m=1}^{1008} (-1)^{m+1} \cdot (2m+2)$$

计算求和部分:

$$\sum_{m=1}^{1008} (-1)^{m+1} \cdot (2m+2) = 4 - 6 + 8 - 10 + \cdots + 2018$$

这是一个交错数列,每两项的和为 $$-2$$,共有 $$504$$ 对:

$$504 \times (-2) = -1008$$

因此:

$$S_{2017} = k - 1008$$

题目给出 $$S_{2017} = -1007 - b$$,因此:

$$k - 1008 = -1007 - b \Rightarrow b = 1 - k$$

步骤4:利用约束条件

题目给出 $$a_1 b > 0$$,即 $$k(1 - k) > 0$$,解得 $$0 < k < 1$$。

步骤5:求最小值

需要最小化 $$\frac{2}{k} + \frac{3}{1 - k}$$,其中 $$0 < k < 1$$。

设 $$f(k) = \frac{2}{k} + \frac{3}{1 - k}$$,求导得:

$$f'(k) = -\frac{2}{k^2} + \frac{3}{(1 - k)^2}$$

令导数为零:

$$-\frac{2}{k^2} + \frac{3}{(1 - k)^2} = 0 \Rightarrow \frac{3}{(1 - k)^2} = \frac{2}{k^2}$$

解得:

$$\sqrt{3}k = \sqrt{2}(1 - k) \Rightarrow k = \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2} + \sqrt{3}}$$

代入计算最小值:

$$f\left(\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2} + \sqrt{3}}\right) = 5 + 2\sqrt{6}$$

最终答案

选项 D 正确,即最小值为 $$5 + 2\sqrt{6}$$。

--- ### 题目5解析

已知数列 $$\{a_n\}$$ 的前 $$n$$ 项和为 $$S_n$$,且 $$a_1 = 1$$,当 $$n \geq 2$$ 时,$$a_n + 2 S_{n-1} = n$$,求 $$S_{2017}$$。

步骤1:建立递推关系

题目给出 $$a_n + 2 S_{n-1} = n$$,而 $$a_n = S_n - S_{n-1}$$,因此:

$$S_n - S_{n-1} + 2 S_{n-1} = n \Rightarrow S_n + S_{n-1} = n$$

步骤2:解递推关系

这是一个非齐次递推关系,先解齐次部分:

$$S_n + S_{n-1} = 0$$ 的通解为 $$S_n = C (-1)^n$$。

猜测特解为 $$S_n = An + B$$,代入递推关系:

$$An + B + A(n-1) + B = n \Rightarrow 2An - A + 2B = n$$

比较系数得:

$$2A = 1 \Rightarrow A = \frac{1}{2}$$

$$-A + 2B = 0 \Rightarrow B = \frac{1}{4}$$

因此通解为:

$$S_n = C (-1)^n + \frac{n}{2} + \frac{1}{4}$$

步骤3:利用初始条件确定常数

已知 $$S_1 = a_1 = 1$$,代入通解:

$$1 = C (-1) + \frac{1}{2} + \frac{1}{4} \Rightarrow -C + \frac{3}{4} = 1 \Rightarrow C = -\frac{1}{4}$$

因此:

$$S_n = -\frac{1}{4} (-1)^n + \frac{n}{2} + \frac{1}{4}$$

步骤4:计算 $$S_{2017}$$

代入 $$n = 2017$$:

$$S_{2017} = -\frac{1}{4} (-1)^{2017} + \frac{2017}{2} + \frac{1}{4} = \frac{1}{4} + \frac{2017}{2} + \frac{1}{4} = \frac{2017}{2} + \frac{1}{2} = 1009$$

最终答案

选项 D 正确,即 $$S_{2017} = 1009$$。

--- ### 题目6解析

已知数列 $$\{a_n\}$$ 的前 $$n$$ 项和为 $$S_n = (-1)^n a_n + \frac{1}{2^n} + 2n - 6$$,且 $$(a_{n+1} - p)(a_n - p) < 0$$ 恒成立,求实数 $$p$$ 的取值范围。

步骤1:求通项公式

利用 $$a_n = S_n - S_{n-1}$$($$n \geq 2$$):

$$a_n = (-1)^n a_n + \frac{1}{2^n} + 2n - 6 - \left[ (-1)^{n-1} a_{n-1} + \frac{1}{2^{n-1}} + 2(n-1) - 6 \right]$$

化简得:

$$a_n = (-1)^n a_n - (-1)^{n-1} a_{n-1} - \frac{1}{2^n} + 2$$

整理得:

$$a_n + (-1)^n a_n = -(-1)^{n-1} a_{n-1} - \frac{1}{2^n} + 2$$

分奇偶讨论:

当 $$n$$ 为偶数时:

$$a_n + a_n = a_{n-1} - \frac{1}{2^n} + 2 \Rightarrow 2a_n = a_{n-1} - \frac{1}{2^n} + 2$$

当 $$n$$ 为奇数时:

$$a_n - a_n = -a_{n-1} - \frac{1}{2^n} + 2 \Rightarrow 0 = -a_{n-1} - \frac{1}{2^n} + 2 \Rightarrow a_{n-1} = 2 - \frac{1}{2^n}$$

这表明奇数项的 $$a_{n-1}$$ 可以直接求出。

步骤2:确定数列形式

设 $$n = 2k$$(偶数),则:

$$2a_{2k} = a_{2k-1} - \frac{1}{2^{2k}} + 2$$

而 $$a_{2k-1} = 2 - \frac{1}{2^{2k-1}}$$(由奇数项公式),因此:

$$2a_{2k} = 2 - \frac{1}{2^{2k-1}} - \frac{1}{2^{2k}} + 2 = 4 - \frac{3}{2^{2k}}$$

因此:

$$a_{2k} = 2 - \frac{3}{2^{2k+1}}$$

类似地,对于奇数项:

$$a_{2k-1} = 2 - \frac{1}{2^{2k-1}}$$

步骤3:分析不等式条件

题目要求 $$(a_{n+1} - p)(a_n - p) < 0$$ 对所有 $$n$$ 成立,即 $$a_n$$ 在 $$p$$ 两侧摆动。

计算前几项:

$$a_1 = 2 - \frac{1}{2} = \frac{3}{2}$$

$$a_2 = 2 - \frac{3}{8} = \frac{13}{8}$$

$$a_3 = 2 - \frac{1}{8} = \frac{15}{8}$$

$$a_4 = 2 - \frac{3}{32} = \frac{61}{32}$$

观察到 $$a_n$$ 在 $$\frac{3}{2}$$ 和 $$2$$ 之间摆动,因此 $$p$$ 应满足:

$$\frac{3}{2} < p < 2$$

但需要更精确的范围。

步骤4:确定 $$p$$ 的范围

由于 $$a_{2k} \to 2$$ 和 $$a_{2k-1} 题目来源于各渠道收集,若侵权请联系下方邮箱

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