求数列的和与通项公式在高考题型中较为常见,已知Sn与an的关系求Sn或an的问题在试题中经常出现.对于由递推关系式给出的数列,了解由它求通项的方法很有必要.近几年来,关于数列的应用题也常出现.
1、现有流量均为300m3/s的两条河流A、B汇合于某处后,不断混合,它们的含沙量分别为2kg/m3和0.2kg/m3.假设从汇合处开始,沿岸设有若干观测点,两股水流在流经相邻两个观测点的过程中,其混合效果相当于两股水流在1秒钟内交换100m3的水量,即从A股流入B股100m3水,经混合后,又从B股流入A股100m3水并混合.问:从第几个观测点开始,两股河水的含沙量之差小于0.01kg/m3(不考虑沙沉淀).(1999·保送生试题)
本题考查等比数列的概念,不等式的解法,及应用数学知识解决实际问题的能力.
解析:
设第n个观测点A股水流含沙量为ankg/m3,B股水流含沙量为bn.
∴{an-bn}是以a1-b1为首项,为公比的等比数列.
因此,从第9个观测点开始,两股水流含沙量之差小于0.01kg/m3.
2、(上海市高考题)设数列{an}的首项a1=1,前n项和Sn满足关系式:3tSn-(2t+3)Sn-1=3t(t>0,n=2,3,4,…)
(1)求证:数列{an}是等比数列;
(2)设数列{an}的公比为f(t),作数列{bn},使b1=1,bn=f(n=2,3,4,…),求bn.
本题考查等差数列、等比数列的概念和求和公式,以及考查逻辑推理能力与分析问题、解决问题的能力.
解:(1)由S1=a1=1,S2=a1+a2=1+a2,得
3t(1+a2)-(2t+3)=3t,
因此,{an}是一首项为1,公比为的等比数列.
(2)
可见,{bn}是一个首项为1,公差为的等差数列.
于是
(3)由 ,可得{b2n-1}和{b2n}是首项分别为1和,公差均为的等差数列.
于是
说明:
本题已知关于Sn的递推式3tSn-(2t+3)Sn-1=3t,为求an,只要将上式的n换成n-1,得3tSn-1-(3t+3)Sn-2=3t.要由Sn的关系式得到an的关系式,只要通过关系式Sn-Sn-1=an,将前面两式相减,即可完成(1)的证明.
(2)的证明较简单.前面所给(3)的证明技巧性强,添括号转化为数列的求和.(3)还可以用下面方法求得: