2023年高考数学复习学案 数列综合问题

发布 2022-01-14 04:55:28 阅读 5795

教学目标:通过研究数列的特征和性质,让学生掌握判定数列中的项的常用方法,学会处理数列单调性的相关问题,从而提高学生对问题分析、转化与突破的能力。

教学重点:求解方程整数解的方法与作差法处理数列的单调性。

教学难点:方程整数解的存在性判定,离散型不等式恒成立的转化。

教学过程:开场白,明确本课的主题。

研究对象:通项与和式;

研究模型:等差数列和等比数列。

研究问题:(1)判断是否为数列中的项;

2)数列中项的相关性质(最值与单调性).

一.小题训练。

1.若数列满足:,则为数列中的第项。

2.若公差非零的等差数列中且成等比数列,则 .

3.若数列的前项和为,其中,则 .

参***:1.等差数列,从而,从而;或者。

2.先求基本量,则,得,从而,即。

3.判断为等差数列,从而;利用待定系数法,得,从而。

二.例题分析。

1.判定从属关系。

例1(必修5,p32,习题2.1,4)已知数列的通项公式是,是这个数列中的项吗?如果是,是第几项?

分析:只需要判定方程是否有正整数解。

解:构建方程,则,解得或者,说明56是数列中的第6项。

点评:处理关键是建立方程,从而加以求解。其可以通过因式分解或者配方的方法处理。

变式1:若数列的通项为,判断56是否为数列中的项?

分析:此时基本的想法是构造方程,整理得:,现在问题是如何解?

方法1:为了求未知数,经过分析,则。

说明为54的正因子,所以,此时已经缩小了范围,经过检查,每个都不是解,说明56不是其中的项。

方法2:利用方程与函数的关系,把方程的解转化成函数的零点,从而构造:

又,从而函数在单调增,又因为,从而根据零点的存在性定理,知零点,故不存在正整数解,即56不是其中的项。

点评:通过以上特殊问题的研究,不难发现判定项的问题,其实就是建立方程加以求解。 其方程具有特殊性,求整数解,除了可以利用函数的观点来处理,还可以有独特的处理方法,即因子分析加以缩小范围。

真题1(2009江苏) 设是公差不为零的等差数列,为其前项和,满足,.

1)求数列的通项公式及前项和;

2)试求所有的正整数,使得为数列中的项。

分析:等差数列的基本量,题目中提供了两个等量关系,所以容易得到首相和公差,从而得到通项和和式。而第二小问,需要我们判断是否为其中的项,首先要具体化,从而来观察,发现分子两次,分母一次,希望“作除法”的过程中没有余数,既能被整除。

解答:(1)设公差为,则,由性质得,因为,所以,即,又由得,解得,所以的通项公式为,前项和。

2)为整数,从而。

因为是奇数,所以可取的值为,当,时,为数列中第5项;

当,时,不是数列中的项,从而满足条件的正整数为。

点评:对于整数的问题,我们要思考其特殊性,如果我们了解一点整数理论的知识,也许我们可以通过相邻三个奇数是两两互质的,那么很快可以得到分母只能是,从而更快捷的解决问题。

2.判断单调特性。

例2`(必修5,p32,习题2.1,6(2))已知数列的通项公式是,这个数列所有项中有没有最小项?

分析:由于数列是离散型的函数,因此可以通过图象加以观察。

解答:通过配方,,所以当时,此项最小,即第四项是最小项。

点评:数列也是一种函数,其特殊性在于离散型,可以参考函数的研究方法。

变式2. 已知数列的通项公式为,若对于任意正整数,都有,则实数的范围为。

分析:我们刚才把这个问题看成函数处理的,此时判断对称轴的位置,那么本题是否也可以借鉴,那需要注意什么?如果不这么处理,我们该如何刻画一个比一个大?这种比较大小该如何转化?

方法1:函数的观点。考察函数,其对称轴与1,2比较而言,应该靠近1,从而,即。

方法2:不等式比较。转化为恒成立问题,具体化之后恒成立,整理得:恒成立,从而。

点评:虽然数列是特殊的函数,可以从单调性(图象)来观察,但要注意其离散性,这对我们以后讨论一些离散型的问题应该有所启发.两者相比较而言,就本题而言,比较倾向于“比较法”.

练习:若数列的通项为,则数列是否存在最小项?

分析:暂时不能画出其函数图象,但可以从函数的角度观察到:当自变量足够大的时候,应该整体是单调增的,从而只需要考虑前面几个,因此可以通过“走几步看看”来实现作为填空题的愿望,同时也能得到一个直观的感觉,从而可以选择“先猜后证”的处理方法.

从而感觉到最小项是第三项,我们如何加以证明呢?

方法1:通过对函数关系的研究,发现只有当时,,从而最小项确定.

方法2:通过的正负来判断增减性.,可知当时,从而从第三项起,数列单调递增,于是只需要考察前三项,从而第三项为最小项.

点评:通过以上方法的考察,不难发现,数列中的具体数值的计算,可以带给我们数列整体的感觉;另外函数的观点要起到一个先导性的作用,可以给我们指明方向,但具体的证明或者理由还需要依赖相邻两项的比较,进而确定通过这样的递推关系,得到数列的单调性.

真题2(2008全国ii) 设数列的前项和为.已知,,.

1)设,求数列的通项公式;

2)若,,求的取值范围.

分析:已知条件中给出的和式和通项的混合关系,因此需要将其中一个转化,得到递推关系,此时观察到第一小问给我们作了精妙的提示,也就是我们首先需要研究的问题是数列中的和式,由此需要将其中的通项转化为和式,从而得到和式的关系,再用代入法处理数列的递推关系。 从第二小问的角度,可以首先得到和式,再一次转化为通项来比较大小,得到参数的范围。

解:(1)由和式与通项的关系,得到,即,由此得.因此类似等比数列的通项,从而得到:

所求通项公式为,.

2)由(1)知,,于是,当时, ,从而当时,恒成立,从而分离变量,得到.

说明此时从第二项起单调递增,于是比较前两项的关系为:,恒成立.

综上,所求的的取值范围是.

方法2:由,即,从而恒成立,于是,,化简得:,因此。

点评:在处理和式和通项关系的时候,应该根据需要的方向即时选择,可以说是要“因题制宜”,当然题目铺设了更好的台阶提供给我们,更为我们处理的时候方便。 对于第二小问的问题,如果要求通项,则无统一形式;但题目中可以根据特殊性进行转化,也是对题目的一种研究。

三.课堂小结。

本节课我们花了点时间研究了数列中项的两个问题,其一判断是否为其项,主要涉及等量关系,即方程的整数解,可分析因子,或者研究函数零点;

其二是数列的单调性,主要涉及不等关系中的离散情况的恒成立情况,主要就是作差比较的方法。

涉及到的数学思想方法,包括函数与方程的思想,数形结合的思想,也有一些方法值得注意,数列的整体感觉,先猜后证的研究方法,估算缩小范围的想法等。

作业:1.若数列的通项公式为,则是该数列中的第项。

2.已知数列的通项公式为满足:存在正整数使得为数列中的某一项,求公比 .

3.若数列的通项公式为,则该数列的最大项是第项。

4.已知不等式对于任意正整数恒成立,则实数的取值范围为 .

5.已知函数,数列满足。

1)求数列的通项公式;(2)求证:数列是递减数列。

思考题:(2010重庆) 在数列中, =1,,其中实数。

1)求的通项公式;

2)若对一切,有,求的取值范围。

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