数列创新题的基本类型及求解策略(含答案)

数列创新题的基本类型及求解策略 高考创新题 向来是高考试题中最为亮丽的风景线 这类问题着重考查观察发现 类比 转化以及运用数学知识 分析和解决数学问题的能力 当然数列创新题是高考创新题重点考 查的一种类型 下举例谈谈数列创新题的基本类型及求解策略 一 创新定义型 例 1 已知数列 n a满足 1 log 2 nn an n N 定义使 123k aaaa 为整数的数 叫做企盼数 则区间 1 2005 内所有的企盼数的和M 解 1 log 2 nn an n N 1232312 log 3 log 4log 2 log 2 kk a a aakk 要使 2 log 2 k 为正整数 可设 1 22nk n 即 1 22 n k n n N 令 1 1222005 n 19n n N 则区间 1 2005 内所有企盼数的和 99 123410 11 22 22 22 22 22 n nn Mk n 29 23410 2 21 222 2 29182056 21 2056M 评析 准确理解企盼数的定义是求解关键 解题时应将阅读信息与所学知识结合起来 侧重考 查信息加工能力 二 性质探求型 例 2 已知数列 n a满足 3 1 2 3 4 5 6 7 n n nn a an 则 2005 a 解 由 3nn aa 7n 知 63nnn aaa 从而当n 6时 有 6nn aa 于是知 2005334 6 11 1aaa 评析 本题主要通过对数列形式的挖掘得出数列特有的性质 从而达到化归转化解决问题的目 的 其中性质探求是关键 三 知识关联型 例 3 设是椭圆 22 1 76 xy 的右焦点 且椭圆上至少有21个不同的点 1 2 3 i P i 使 123 PFPFPF 组成公差为的等差数列 则的取值范围为 解析 由椭圆第二定义知e i ii PF PP e iii PFPP 这些线段长度的最小值为右焦点到右 顶点的距离即 1 71FP 最大值为右焦点到左顶点的距离即 21 71PF 故若公差 0d 则7171 1 nd 2 121n d 1 0 10 d 同理 若公差0d 则可求得 1 0 10 d 评析 本题很好地将数列与椭圆的有关性质结合在一起 形式新颖 内容深遂 有一定的难度 可见命题设计者的良苦用心 解决的关键是确定该数列的最大项 最小项 然后根据数列的 通项公求出公差的取值范围 四 类比联想型 例 4 若数列 n an N是等差数列 则有数列 123n n aaaa b n n N也是等 差数列 类比上述性质 相应地 若数列 n c是等比数列 且0 n c 则有数列 n d 也是等比数列 解析 由已知 等差数列前 n 项的算术平均值是等差数列 可类比联想 等比数列前 n 项的几何平均值也应该是等比数列 不难得到 1 23 n nn dc c cc 也是等比数列 评析 本题只须由已知条件的特征从形式和结构上对比猜想不难挖掘问题的突破口 五 规律发现型 例 5 将自然数1 2 3 4 排成数陈 如右图 在处转第一个弯 在转第二个弯 在 转第三个弯 则第2005个转弯处的数为 21 22 23 24 25 26 20 7 8 9 10 27 19 6 1 2 11 18 5 4 3 12 17 16 15 14 13 解 观察由起每一个转弯时递增的数字可发现为 1 1 2 2 3 3 4 4 故在第 2005个转弯处的数为 12 1231002 10031006010 评析 本题求解的关键是对图表转弯处数字特征规律的发现 具体解题时需要较强的观察能力 及快速探求规律的能力 因此 它在高考中具有较强的选拔功能 六 图表信息型 例 6 下表给出一个 等差数阵 1j a 2 j a 3 j a 4 j a 1 i a 2i a 3i a 4i a 5i a ij a 其中每行 每列都是等差数列 ij a表示位于第行第j列的数 写出 45 a的值 写出 ij a的计算公式 证明 正整数在该等差数列阵中的充要条件是21N 可以分解成两个不是的正整数之 积 解 45 49a 详见第二问一般性结论 该等差数阵的 第一行是首项为 公差为的等差数列 1 43 1 j aj 第二行是首项为 公差为的等差数列 2 75 1 j aj 第行是首项为43 1 i 公差为21i 的等差数列 因此43 1 21 1 2 21 ij aiijijijijj 必要性 若在该等差数阵中 则存在正整数 ij使得 21 Nijj 从而212 21 21Nijj 21 21 ij 即正整数21N 可以分解成两个不是的正整数之积 充分性 若21N 可以分解成两个不是的正整数之积 由于21N 是奇数 则它必为两个 不是的奇数之积 即存在正整数 k l 使得21 21 21 Nkl 从而 21 kl Nklla 可见在该等差数阵中 综上所述 正整数在该等差数阵中的充要条件是21N 可以分解成两个不是的正整数之 积 评析 本小题主要考查等差数列 充要条件等基本知识 考查逻辑思维能力 分析问题和解决 问题的能力 求解关键是如何根据图表信息求出行列式中对应项的通项公式 七 杨辉三角 型 例 7 如图是一个类似 杨辉三角 的图形 第行共有个数 且该行的第一个数和最后一 个数都是 中间任意一个数都等于第1n 行与之相邻的两个数的和 1 2 1 2 3 nnn n aaan 分别表示第行的第一个数 第二个数 第个数 求 2 2 n an 且 n N的通项式 1 22 343 4774 51114115 解 由图易知 2 23 24 25 2 2 4 7 11 aaaa 从而知 2 n a是一阶等差数列 即 3 22 2 4 23 2 5 24 2 2 1 2 2 1 3 2 4 3 1 1 nn aa aa aa aann 以上1n 个式相加即可得到 22 2 2 1 2 1 2 234 1 2 22 nn nnnn aana 即 2 2 2 2 n nn a 2n 且 n N 评析 杨辉三角 型数列创新题是近年高考创新题的热点问题 求解这类题目的关键是仔细 观察各行项与行列式的对应关系 通常需转化成一阶 或二阶 等差数列结合求和方法来求 解 有兴趣的同学不妨求出 ij a ij N且 ij 的通项式 八 阅读理解型 例 8 电子计算机中使用二进制 它与十进制的换算关系如下表 十进制 二进制100101110 观察二进制位数 位数 位数时 对应的十进制的数 当二进制为位数能表示十进制中 最大的数是 解 通过阅读 不难发现 00101 11 2 2021 2 31 21 2 012 402021 2 012 51 2021 2 进而知 012 71 21 21 2 写成二进制为111 于是知二进制为位数能表示十进制中最大