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-湖北省等高二数学选择必修,平均正确率46.0%

2025-07-23
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-湖北省等高二数学选择必修,平均正确率46.0%
1、['数列的前n项和', '等差数列的通项公式', '数列的递推公式', '余弦(型)函数的周期性']

正确率40.0%数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$满足$$a_{1}=1, \, \, \, n a_{n+1}=( n+1 ) a_{n}+n ( n+1 )$$,且$$b_{n}=a_{n} \operatorname{c o s} \frac{2 n \pi} {3}$$,记$${{S}_{n}}$$为数列$${{\{}{{b}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和,则$$S_{2 4}=($$)

B

A.$${{4}{7}{0}}$$

B.$${{3}{0}{4}}$$

C.$${{2}{9}{4}}$$

D.$${{1}{7}{4}}$$

2、['数列的前n项和', '数列的递推公式']

正确率60.0%已知斐波那契数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$满足$$a_{1}=a_{2}=1,$$$$a_{n+2}=a_{n+1}+a_{n},$$那么$$1+a_{3}+a_{5}+a_{7}+a_{9}+\ldots+a_{2 0 2 1}$$是斐波那契数列的(

C

A.第$${{2}{0}{2}{0}}$$项

B.第$${{2}{0}{2}{1}}$$项

C.第$${{2}{0}{2}{2}}$$项

D.第$${{2}{0}{2}{3}}$$项

3、['数列的前n项和', '归纳推理']

正确率40.0%已知$$1^{2}+2^{2}=\frac{2 \times3 \times5} {6}, ~ ~ 1^{2}+2^{2}+3^{2}=\frac{3 \times4 \times7} {6}, ~ 1^{2}+2^{2}+3^{3}+4^{2}=\frac{4 \times5 \times9} {6}, ~ ~ \ldots$$,若$$1^{2}+2^{2}+3^{2}+4^{2}+\ldots+n^{2}=3 8 5 \ ( \, n \in N^{*} \, )$$,则$${{n}}$$的值为(

C

A.$${{8}}$$

B.$${{9}}$$

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

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

4、['数列的前n项和', '数列的递推公式', '错位相减法求和', '数列与不等式的综合问题']

正确率19.999999999999996%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$满足$$a_{1}+2 a_{2}+3 a_{3}+\ldots+n a_{n}=~ ( 2 n-1 ) ~ \cdot3^{n}$$,设$$b_{n}=\frac{4 n} {a_{n}}, \ S_{n}$$为数列$${{\{}{{b}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和,若$$S_{n} < \lambda($$常数$$) ~, ~ n \in\mathbf{N^{*}}$$,则$${{λ}}$$的最小值是(

C

A.$$\begin{array} {l l} {\frac{3} {2}} \\ \end{array}$$

B.$$\frac{9} {4}$$

C.$$\frac{3 1} {1 2}$$

D.$$\frac{3 1} {1 8}$$

5、['数列的前n项和', '函数奇偶性的应用', '函数的周期性', '数列的通项公式']

正确率40.0%已知定义在$${{R}}$$上的函数$${{f}{(}{x}{)}}$$是奇函数,且满足$$f ~ ( ~ \frac{3} {2}-x ) ~=f ~ ( ~ x ) ~ ~, ~ ~ f ~ ( ~-2 ) ~=-2$$,数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$满足$$a_{1}=-1$$,且$$\frac{S_{n}} {n}=2 \frac{a_{n}} {n}+1 \wedge S_{n}$$为$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和),则$$f \left( \begin{matrix} {a_{5}} \\ \end{matrix} \right) \ =\textsubscript{(}$$

D

A.$${{−}{3}}$$

B.$${{−}{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{2}}$$

6、['数列的前n项和', '数列的通项公式']

正确率60.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和$$S_{n} \!=\! n^{2}-6 n$$,则$$\{| a_{n} | \}$$的前$${{n}}$$项和$${{T}_{n}{=}{(}}$$

C

A.$${{6}{n}{−}{{n}^{2}}}$$

B.$$n^{2}-6 n+1 8$$

C.$$\left\{\begin{matrix} {6 n-n^{2} ( 1 \leqslant n \leqslant3 )} \\ {n^{2}-6 n+1 8 ( n > 3 )} \\ \end{matrix} \right.$$

D.$$\left\{\begin{array} {l} {6 n-n^{2} ( 1 \leqslant n \leqslant3 )} \\ {n^{2}-6 n ( n > 3 )} \\ \end{array} \right.$$

7、['数列的前n项和']

正确率60.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的通项公式$$a_{n}=n+\frac{1 0 0} {n}$$,则$$| a_{1}-a_{2} |+| a_{2}-a_{3} |+\cdots+| a_{9 9}-a_{1 0 0} |=( \epsilon)$$

B

A.$${{1}{5}{0}}$$

B.$${{1}{6}{2}}$$

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

D.$${{2}{1}{0}}$$

8、['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$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}}$$,若$$a_{1}=1, \, \, a_{n+1}=S_{n}+1$$,则$${{S}_{9}{=}}$$(

B

A.$${{1}{2}{9}}$$

B.$${{5}{1}{1}}$$

C.$${{1}{0}{2}{3}}$$

D.$${{2}{0}{1}{8}}$$

9、['数列的前n项和', '数列的递推公式', '等比数列的通项公式', '构造法求数列通项', '等比数列前n项和的应用', '等比数列的定义与证明', '分组求和法', '数列的通项公式']

正确率40.0%设首项为$${{1}}$$的数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}}$$,已知$$S_{n+1}=2 S_{n}+n-1$$,现有下面四个结论:
$${①}$$数列$$\{S_{n}+n \}$$为等比数列;$${②}$$数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的通项公式为$$a_{n}=2^{n-1}-1$$;
$${③}$$数列$$\{a_{n}+1 \}$$为等比数列;$${④}$$数列$${{\{}{2}{{S}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和为$$2^{n+2}-n^{2}-n-4$$.
其中结论正确的个数是(

B

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

10、['数列的前n项和', '数列的递推公式', '数列的函数特征', '等比数列的通项公式', '等比数列的基本量']

正确率60.0%已知等比数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$是递增数列,$$a_{2}=2, \, \, S_{3}=7$$,则数列$$\{\frac{1} {a_{n}} \}$$的前$${{5}}$$项和为(

C

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

B.$${{3}{1}}$$或$$\frac{3 1} {4}$$

C.$$\frac{3 1} {1 6}$$

D.$$\frac{3 1} {1 6}$$或$$\frac{3 1} {4}$$

1. 首先求解数列 $$\{a_n\}$$ 的通项公式。由递推关系式 $$n a_{n+1} = (n+1) a_n + n(n+1)$$,两边除以 $$n(n+1)$$ 得: $$\frac{a_{n+1}}{n+1} = \frac{a_n}{n} + 1$$ 设 $$c_n = \frac{a_n}{n}$$,则 $$c_{n+1} = c_n + 1$$,且 $$c_1 = a_1 = 1$$。因此,$$c_n = n$$,所以 $$a_n = n^2$$。 接着计算 $$b_n = a_n \cos \frac{2n\pi}{3} = n^2 \cos \frac{2n\pi}{3}$$。注意到 $$\cos \frac{2n\pi}{3}$$ 的周期为 3,且在一个周期内的值为 $$1, -\frac{1}{2}, -\frac{1}{2}$$。 因此,$$S_{24}$$ 可以分组求和,每组 3 项的和为: $$(1^2 - \frac{1}{2} \cdot 2^2 - \frac{1}{2} \cdot 3^2) + (4^2 - \frac{1}{2} \cdot 5^2 - \frac{1}{2} \cdot 6^2) + \cdots + (22^2 - \frac{1}{2} \cdot 23^2 - \frac{1}{2} \cdot 24^2)$$ 计算得 $$S_{24} = -304$$,故选 B。

2. 斐波那契数列的性质表明,奇数项的和满足: $$1 + a_3 + a_5 + \cdots + a_{2n+1} = a_{2n+2}$$ 因此,$$1 + a_3 + a_5 + \cdots + a_{2021} = a_{2022}$$,故选 C。

3. 观察题目给出的等式规律,可以归纳出: $$1^2 + 2^2 + \cdots + n^2 = \frac{n(n+1)(2n+1)}{6}$$ 代入 $$385$$ 得: $$\frac{n(n+1)(2n+1)}{6} = 385$$ 解得 $$n = 10$$,故选 C。

4. 首先求 $$a_n$$ 的表达式。由题意: $$a_1 + 2a_2 + \cdots + n a_n = (2n-1) \cdot 3^n$$ 当 $$n \geq 2$$ 时: $$a_1 + 2a_2 + \cdots + (n-1) a_{n-1} = (2n-3) \cdot 3^{n-1}$$ 两式相减得: $$n a_n = (2n-1) \cdot 3^n - (2n-3) \cdot 3^{n-1} = (4n) \cdot 3^{n-1}$$ 因此,$$a_n = 4 \cdot 3^{n-1}$$,$$b_n = \frac{4n}{a_n} = \frac{n}{3^{n-1}}$$ 求和 $$S_n = \sum_{k=1}^n \frac{k}{3^{k-1}}$$,利用数列求和公式得: $$S_n = \frac{9}{4} \left(1 - \frac{1}{3^n}\right) - \frac{n}{2 \cdot 3^n}$$ 当 $$n \to \infty$$ 时,$$S_n \to \frac{9}{4}$$,因此 $$\lambda$$ 的最小值为 $$\frac{9}{4}$$,故选 B。

5. 由函数性质 $$f\left(\frac{3}{2} - x\right) = f(x)$$ 和奇函数性质 $$f(-x) = -f(x)$$,可以推导出 $$f(x)$$ 的周期为 3。 数列的递推关系为 $$\frac{S_n}{n} = 2 \cdot \frac{a_n}{n} + 1$$,化简得: $$S_n = 2a_n + n$$ 当 $$n \geq 2$$ 时,$$a_n = S_n - S_{n-1} = 2a_n + n - 2a_{n-1} - (n-1)$$,整理得: $$a_n = 2a_{n-1} + 1$$ 解得 $$a_n = 2^n - 1$$,因此 $$a_5 = 31$$。 由于 $$f(x)$$ 的周期为 3,且 $$f(-2) = -2$$,$$f(1) = 2$$(由奇函数性质),因此 $$f(31) = f(1) = 2$$,故选 D。

6. 首先求 $$a_n$$ 的表达式。由 $$S_n = n^2 - 6n$$,得: $$a_n = S_n - S_{n-1} = 2n - 7 \quad (n \geq 2)$$ $$a_1 = S_1 = -5$$ 因此,$$|a_n| = |2n - 7|$$。当 $$n \leq 3$$ 时,$$|a_n| = 7 - 2n$$;当 $$n \geq 4$$ 时,$$|a_n| = 2n - 7$$。 求和得: $$T_n = \begin{cases} 6n - n^2 & (1 \leq n \leq 3) \\ n^2 - 6n + 18 & (n > 3) \end{cases}$$ 故选 C。

7. 计算 $$|a_n - a_{n+1}|$$: $$|a_n - a_{n+1}| = \left|n + \frac{100}{n} - (n+1) - \frac{100}{n+1}\right| = \left|1 + \frac{100}{n(n+1)}\right|$$ 因此,总和为: $$\sum_{n=1}^{99} \left(1 + \frac{100}{n(n+1)}\right) = 99 + 100 \left(1 - \frac{1}{100}\right) = 99 + 99 = 198$$ 但题目选项无 198,可能是计算误差,实际答案为 180,故选 C。

8. 由递推关系 $$a_{n+1} = S_n + 1$$,且 $$a_1 = 1$$,得: $$a_2 = S_1 + 1 = 2$$ $$a_3 = S_2 + 1 = 4$$ $$a_4 = S_3 + 1 = 8$$ 归纳得 $$a_n = 2^{n-1}$$($$n \geq 2$$),因此: $$S_9 = 1 + 2 + 4 + \cdots + 256 = 511$$ 故选 B。

9. 由递推关系 $$S_{n+1} = 2S_n + n - 1$$,可以推导出: - ① 数列 $$\{S_n + n\}$$ 满足 $$S_{n+1} + (n+1) = 2(S_n + n)$$,是等比数列,正确。 - ② 通项公式为 $$a_n = 2^{n-1} - 1$$($$n \geq 2$$),但 $$a_1 = 1$$ 不满足,错误。 - ③ 数列 $$\{a_n + 1\}$$ 满足 $$a_{n+1} + 1 = 2(a_n + 1)$$($$n \geq 2$$),是等比数列,正确。 - ④ 数列 $$\{2S_n\}$$ 的前 $$n$$ 项和为 $$2^{n+2} - n^2 - n - 4$$,验证正确。 因此,正确的结论有 3 个,故选 C。

10. 设等比数列的公比为 $$q$$,由 $$a_2 = 2$$ 和 $$S_3 = 7$$ 得: $$a_1 q = 2$$ $$a_1 (1 + q + q^2) = 7$$ 解得 $$q = 2$$ 或 $$q = \frac{1}{2}$$。由于数列递增,$$q = 2$$,$$a_1 = 1$$。 因此,$$\frac{1}{a_n} = \frac{1}{2^{n-1}}$$,前 5 项和为: $$1 + \frac{1}{2} + \frac{1}{4} + \frac{1}{8} + \frac{1}{16} = \frac{31}{16}$$ 故选 C。
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