解析“数列”试题 感悟命题走向

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  纵观2013年全国各地的高考数学试卷,不难发现对数列的考查,既突出了对数列的基本知识、基本量策略及通性通法的考查,又注意从学科整体高度进行知识的交汇考查.同时还通过设计新情境加强对考生的创新意识和探究能力的考查.下面举例说明.
  
   一、立足基础,体现命题重点 
  
  1.考查基础知识
  
  例1 (陕西卷) 设{an}是公比为q的等比数列,(1)推导{an}的前
  n项和公式;
  (2)设q≠1,证明数列{an+1}不是等比数列.
  
   解析 :(1)设等比数列{an}的前n项和为
  Sn,当q=1时,Sn=
  na1 ,当q≠1时,由等比数列的定义知:
  a2=a1q,a3=a2q,a4=a3q,…,an=an-1q(n≥2).
  将这n-1个等式相加得
  a2+a3+…+an=a1q+a2q+…+an-1q,即
  
  Sn-a1=(Sn-an)q,解得an=
  
  a1-anq 1-q(n≥2).
  当n=1时,此式也成立.
  
  综上所述,{an}的前n项和Sn=
  na1(q=1),
  a1-anq 1-q(n≥2).
  (2)假设数列{an+1}是等比数列,则有
  
  a2+1 a1+1=
  a3+1 a2+1即
  
  a1q+1 a1+1
  =a1q2+1 a1q+1
  ,化简得
  
  1+q2-2q=0,
  所以q=1.这与条件q≠1矛盾,故{an+1}不可能是等比数列.
  
   点评 :此题考查等比数列的定义、通项公式、前n项和公式、错位相减法和反证法等基础知识,凸现回归课本的命题理念.
  
   二、考查基本量策略 
  
  例2 (江苏卷)在正项等比数列{an}中,
  
  a5=1 2,
  
  a6+a7=3,
  则满足a1+a2+a3+…+an>a1a2a3…an
   的最大正整数n的值为.
  
   解析 :设正项等比数列{an}的首项为a1,公比为q则
  a1q4=1 2,
  a1q5(1-q)=3.
   解得
  a1=1 32,
  q=2.
  
  所以an=2n-6,所以a1+a2+…+an=
  2n-1 25
  >a1a2…an=
  2(n-1)n 2.
  化简得2n-1>2(n-1)(n 2-5).
  显然n=10符合.再依次考查n=11,n=12符合,n=13不符合.所以n的最大值是12.
  
  
   点评 :等差(比)数列是由首项和公差(比)确定,解决这类问题就要抓住首项和公差(比)这两个基本量,这就是两个特殊数列的基本量策略.
  
  3.考查基本方法
  
  例3 (江西卷)正项数列{an}的前n项和Sn满足
  S2n-(n2+n-1)Sn-(n2+n)=0.
  
  (1)求数列{an}的通项公式an;
  (2)令
  bn=n+1 (n+2)2a2n,数列{bn}的前项和为
  Tn.
  证明:
  对于任意n∈N*,都有Tn<5 64.
  
   解析 :(1)由已知条件得
  
  [Sn-(n2+n)]
  (Sn+1)=0.因为Sn>0,所以Sn=n2+n.易得an=2n.
  
  (2)因为bn=
  n+1 4n2(n+2)2
  =1 16
  [1 n2-
  1 (n+2)2],
  所以Tn=1 16
  
  [1-1 32+
  1 22-
  
  1 42+
  1 32+…+
  1 (n-1)2-
  
  1 (n+1)2+1 n2-
  
  1 (n+2)2]
  =1 16
  [1+1 22-
  1 (n+1)2-
  1 (n-2)2]
  <1 16
  (1+1 22)=5 64.
  
  
  
   点评 :此题考查数列的通项与前n项和之间的关系、裂项求和法、放缩法等基本方法,将问题直接转化为使用等差、等比数列前n项和公式.错位相减法、裂项相消法是高考考查的重点.
  
  2.纵横交汇,凸显命题理念
  
  由于数列知识与函数、导数、不等式、三角函数、积分等诸多知识点联系紧密,为了体现从学科整体高度进行命题的理念,因而将数列与其它知识进行交汇命题就成了高考命题的热点.
  
  例4 (安徽卷)设数列{an}满足a1=2,a2+a4=8,且对任意
  n∈N*,函数
  
  f (x)=(an-an+1+an+2)x+an+1cosx-an+2sinx,满足f ′(π 2)=0
  
  (1)求数列{an}的通项公式;(2)略.
  
   解析 :对函数f (x)先求导得
  
  f ′(x)=an-an+1+an+2-an+1sinx-an+2
  cosx.因为对任意
  
  n∈N*都有
  f ′(π 2)=0,所以
  
  an-an+1+an+2-an+1=0,所以
  2an+1=an+an+2.
  
  又因为a1=2,所以数列{an}是以2为首项的等差数列.设公差为d,由
  
  a2+a4=8,
  得
  2a1+4d=8,所以d=1.所以an=n+1(n∈N*).
  
   点评 :此题是以数列的项为函数解析式的系数,巧妙地将导数、等差数列和数列基本量的求解通过函数纽带交汇一起,体现了新课程高考的命题理念.
  
  例5 (福建卷)当x∈R,|x|<1时,有如下表达式:
  1+x+x2+…+xn+…=
  
  1 1-x,
  两边同时积分得
  
  ∫1 20dx+
  ∫1 20xdx+
  …+∫1 20xndx+
  …=
  ∫1 201 1-x
  dx
  
  ,从而得到等式
  
  1×1 2+1 2×(1 2)2+
  1 3×(1 2)3+…+
  
  1 n+1×(1 2)n+1
  +…=ln2
  .请根据以上材料所蕴含的数学思想方法计算:
  
  C0n×1 2+1 2C1n
  (1 2)2+1 3C2n(1 2)3+…+
  1 n+1Cnn(1 2)n+1.
  
   解析 :
  因为C0n+C1nx+C2nx2+…+
  
  Cnnxn=(1+x)n,
  两边同时积分得
  C0n∫1 201dx+
  C1n∫1 20
  xdx+
  C2n∫1 20x2dx+
  …+Cnn∫1 20xndx=
  ∫1 20(1+x)ndx.
  
  从而得C0nx|1 20
  
  +1 2C1nx2|
  1 20
  +1 3
  C2nx3|1 20
  +…+
  
  1 n+1
  Cnnxn+1
  |1 20=
  1 n+1(1+x)n+1|1 20.
  所以C0n×1 2
  +1 2C1n×(1 2)2
  +1 3C2n(1 2)3+…+
  
  1 n+1Cnn(1 2)n+1
  =1 n+1[(3 2)n+1-1].
  
   点评 :该题将数列与积分巧妙结合,考查数列无限项求和、积分、二项式定理、合情推理,体现了有限与无限思想、化归思想.
  
   三、情境创新m引领命题走向 
  
  新课改提倡重视学生创新意识的培养.高考命题如何体现这一理念,对命题进行情境创新是高考命题者进行的一种尝试.
  
  例6 (全国卷Ⅰ)设△AnBnCn的三边长分别为
  an,bn,cn,
  △AnBnCn的面积为
  
  Sn,n=1,2,3,….
  若b1>c1,b1+c1=2a1,an+1=an,bn+1
  
  =cn+an 2,cn+1=
  
  bn+an 2,则 ( )
  
  (A) {Sn}为递减数列 
  
  (B){Sn}为递增数列
  
  (C) {S2n-1}为递增数列,{S2n}为递减数列
  
  (D){S2n-1}为递减数列,{S2n}为递增数列
  
   解析 :由
  an+1=an知{an}为常数列,所以an=a1,且
  
  bn+1+cn+1
  
  =1 2(bn+cn)+a1,①
  
  
  bn+1-cn+1=-1 2
  (bn-cn).
  ②
  由①得bn+1+cn+1-2a1=
  
  1 2(bn+cn-2a1),又
  
  b1+c1=2a1,所以
  
  bn+cn=2a1.由②得
  
  bn-cn=(-1 2)n-1
  
  (b1-c1),所以
  
  Sn=1 4
  (an+bn+cn)(an+bn-cn)(an+cn-bn)(bn+cn-an)
  =1 4
  
  [a2n-(bn-cn)2][(bn+cn)2-a2n]
  
  =
  3 4a1a21-
  1 22(n-1)(b1-c1)2.
  
  所以Sn为关于n的增函数,故选(B).
   点
  评 :该题以三角形为背景,将数列二次递推关系和海伦公式进行综合,构思独特,形式新颖,极具创新,具有很好的选拔性.
  
  例7 (湖南卷)对于E={a1,a2,…,a100}的子集
  
  X={ai1,ai2,…,aik},定义X的“特征数列”为
  x1,x2,…,x100,其中
  ai1=ai2=…=aik=1,其余项均为0.例如:子集{
  a2,a3}
  的“特征数列”为0,1,1,0,…,0.
  
  (1)子集{a1,a3,a5}的“特征数列”的前三项的和等于;
  
  (2)若E的子集P的“特征数列”p1,p2,…,p100,满足pi+pi+1=1,1≤i≤99,
   E的子集Q的“特征数列”
  q1,q2,…,q100,满足
  q1=1,qj+qj+1+qj+2=1,1≤j≤98
  ,则P∩Q的元素个数为.
  
   解析 :易得(1)的答案为2.
   (2)由已知得子集P为E中所有奇项或所有偶项构成的子集,子集Q为对E中的项的下标以被3除余1的那一类的项构成的子集,在Q中共有34项,其中奇数与偶数各占一半,所以P∩Q的子集的个数为17.
  
   点评 :该题将数列问题通过集合的形式进行表达,形式独特,情境新颖,能综合考查学生的数学素养,具有很好的区分功能.
  
  由此可见,在数列复习中,我们一定要吃透课改精神,重视数列基本知识,基本策略,基本方法的训练,依纲靠本,夯实基础,体会解决数列问题的函数思想、类比思想、化归思想、方程思想,方能处变不惊,从容面对.
  
  
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