专题6.4 数列求和课时训练【基础巩固】1、已知数列{a n },若a n +1=a n +a n +2(n ∈N *),则称数列{a n }为“凸数列”.已知数列{b n }为“凸数列”,且b 1=1,b 2=-2,则数列{b n }的前2019项和为( ) A .5 B .-4 C .0 D .-2【答案】B【解析】由“凸数列”的定义及b 1=1,b 2=-2,得b 3=-3,b 4=-1,b 5=2,b 6=3,b 7=1,b 8=-2,…,∴数列{b n }是周期为6的周期数列,且b 1+b 2+b 3+b 4+b 5+b 6=0,2019=336×6+3,于是数列{b n }的前2019项和为336×0+b 1+b 2+b 3=-4.2、已知函数f (x )=a x +b (a >0,且a ≠1)的图象经过点P (1,3),Q (2,5).当n ∈N *时,a n =f (n )-1f (n )·f (n +1),记数列{a n }的前n 项和为S n ,当S n =1033时,n 的值为( )A .7B .6C .5D .4【答案】D.【解析】:因为函数f (x )=a x +b (a >0,且a ≠1)的图象经过点P (1,3),Q (2,5),所以⎩⎪⎨⎪⎧a +b =3,a 2+b =5,所以⎩⎪⎨⎪⎧a =2,b =1或⎩⎪⎨⎪⎧a =-1,b =4(舍去),所以f (x )=2x +1, 所以a n =2n +1-1(2n +1)(2n +1+1)=12n +1-12n +1+1, 所以S n =⎪⎭⎫ ⎝⎛51-31+⎪⎭⎫⎝⎛91-51+…+⎪⎭⎫ ⎝⎛+-++1211211n n =13-12n +1+1,令S n =1033,得n =4.故选D.3、已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且2a 5-a 2=10,则S 15=( ) A .20 B .75 C .300 D .150【答案 D【解析】 解法一:设数列{a n }的公差为d ,由2a 5-a 2=10,得2(a 1+4d )-(a 1+d )=10,整理得a 1+7d =10,S 15=15a 1+15×142d =15(a 1+7d )=15×10=150.故选D.解法二:由题意知,a 2+a 8=2a 5,所以2a 5-a 2=a 8=10,S 15=15(a 1+a 15)2=15×2a 82=150.故选D.4、等差数列{a n }中,a 1+3a 8+a 15=120,则2a 9-a 10的值是( ) A .20 B .22 C .24 D .-8【答案】C【解析】 因为a 1+3a 8+a 15=5a 8=120,所以a 8=24,所以2a 9-a 10=a 10+a 8-a 10=a 8=24. 5、在等差数列{a n }中,a 1=-2 018,其前n 项和为S n ,若S 1212-S 1010=2,则S 2 018的值等于( )A .-2 018B .-2 016C .-2 019D .-2 017 【答案】A【解析】 (1)由题意知,数列⎭⎬⎫⎩⎨⎧n S n 为等差数列,其公差为1,所以S 2 0182 018=S 11+(2 018-1)×1=-2 018+2 017=-1. 所以S 2 018=-2 018.6、已知等差数列{a n }的前10项和为30,它的前30项和为210,则前20项和为( ) A .100 B .120 C .390 D .540【答案】A【解析】设S n 为等差数列{a n }的前n 项和,则S 10,S 20-S 10,S 30-S 20成等差数列, 所以2(S 20-S 10)=S 10+(S 30-S 20),又等差数列{a n }的前10项和为30,前30项和为210, 所以2(S 20-30)=30+(210-S 20),解得S 20=100.7、在数列{a n }中,若a 1=1,a 2=3,a n +2=a n +1-a n (n ∈N *),则该数列的前100项之和是( ) A .18 B .8 C .5 D .2 【答案】C.【解析】:因为a 1=1,a 2=3,a n +2=a n +1-a n (n ∈N *),所以a 3=3-1=2,a 4=2-3=-1,a 5=-1-2=-3,a 6=-3+1=-2,a 7=-2+3=1,a 8=1+2=3,a 9=3-1=2,…,所以{a n }是周期为6的周期数列,因为100=16×6+4,所以S 100=16×(1+3+2-1-3-2)+(1+3+2-1)=5.故选C.8、在数列{a n }中,若对任意的n ∈N *均有a n +a n +1+a n +2为定值,且a 7=2,a 9=3,a 98=4,则数列{a n }的前100项的和S 100=( ) A .132 B .299 C .68 D .99【答案】B【解析】因为在数列{a n }中,若对任意的n ∈N *均有a n +a n +1+a n +2为定值,所以a n +3=a n ,即数列{a n }中各项是以3为周期呈周期变化的.因为a 7=2,a 9=3,a 98=a 3×30+8=a 8=4,所以a 1+a 2+a 3=a 7+a 8+a 9=2+4+3=9,所以S 100=33×(a 1+a 2+a 3)+a 100=33×9+a 7=299,故选B.9.(2020·湖北襄阳四校联考)我国古代数学名著《九章算术》中,有已知长方形面积求一边的算法,其方法的前两步为:第一步:构造数列1,12,13,14, (1).①第二步:将数列①的各项乘以n2,得到一个新数列a 1,a 2,a 3,…,a n .则a 1a 2+a 2a 3+a 3a 4+…+a n -1a n =( ) A.n 24 B.(n -1)24C.n (n -1)4D.n (n +1)4【答案】C【解析】由题意知所得新数列为1×n 2,12×n 2,13×n 2,…,1n ×n 2,所以a 1a 2+a 2a 3+a 3a 4+…+a n -1a n =n 24()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+⋅⋅⋅+⨯+⨯+⨯n 1-n 1431321211=n 24⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅⋅⋅+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛n 1-1-n 141-3131-2121-1=n 24⎪⎭⎫ ⎝⎛-n 11=n (n -1)4. 10、等差数列{a n }的前n 项和为S n ,已知a 1=13,S 3=S 11,当S n 最大时,n 的值是( ) A .5 B .6 C .7 D .8【答案】C【解析】 法一:由S 3=S 11,得a 4+a 5+…+a 11=0,根据等差数列的性质,可得a 7+a 8=0.根据首项等于13可推知这个数列递减,从而得到a 7>0,a 8<0,故n =7时S n 最大.法二:由S 3=S 11,可得3a 1+3d =11a 1+55d ,把a 1=13代入,得d =-2,故S n =13n -n (n -1)=-n 2+14n .根据二次函数的性质,知当n =7时S n 最大.法三:根据a 1=13,S 3=S 11,知这个数列的公差不等于零,且这个数列的和是先递增后递减.根据公差不为零的等差数列的前n 项和是关于n 的二次函数,以及二次函数图象的对称性,可得只有当n =3+112=7时,S n 取得最大值.11.(2020·湖南郴州第二次教学质量监测)已知数列{a n }和{b n }满足a 1a 2a 3…a n =2b n (n ∈N *),若数列{a n }为等比数列,且a 1=2,a 4=16,则数列⎭⎬⎫⎩⎨⎧n b 1的前n 项和S n =________. 【答案】:2nn +1【解析】:因为{a n }为等比数列,且a 1=2,a 4=16,所以公比q =3a 4a 1=3162=2,所以a n =2n ,所以a 1a 2a 3…a n=21×22×23×…×2n =21+2+3+…+n =2n (n +1)2.因为a 1a 2a 3…a n =2b n ,所以b n =n (n +1)2.所以1b n =2n (n +1)=2⎭⎬⎫⎩⎨⎧+-111n n . 所以⎭⎬⎫⎩⎨⎧n b 1的前n 项和S n =b 1+b 2+b 3+…+b n =2⎝⎛⎭⎫11-12+12-13+13-14+…+1n -1n +1=2⎭⎬⎫⎩⎨⎧+-111n =2n n +1. 12.已知S n 为正项数列{a n }的前n 项和,a 1=1,且S n =a n +14(n ≥2且n ∈N *).(1)求数列{a n }的通项公式; (2)求数列{4Sn ·a n }的前n 项和T n . 【答案】见解析【解析】 (1)当n =2时,1+a 2=a 2+14,∴a 2=54⎪⎭⎫ ⎝⎛-=舍去,432a . 当n ≥2时,S n =a 2n+12a n +116,①∴S n +1=a 2n +1+12a n +1+116.② ②-①,得a n +1=a 2n +1-a 2n +12a n +1-12a n , 即12(a n +1+a n )=a 2n +1-a 2n ,∴a n +1-a n =12. ∴当n ≥2时,{a n }是公差为12的等差数列,∴a n =a 2+12(n -2)=n 2+14.∵a 1=1不适合上式,∴a n =⎩⎪⎨⎪⎧1,n =1,n 2+14,n ≥2.(2)当n =1时,T 1=4a 1·a 1=4. 当n ≥2时,S n =a n +14=n 2+12,则4S n ·a n =2n⎪⎭⎫ ⎝⎛+21n 设P n =T n -T 1=52·22+72·23+92·24+…+⎪⎭⎫ ⎝⎛+21n 2n ,① 则2P n =52·23+72·24+…+⎪⎭⎫ ⎝⎛21-n ·2n +⎪⎭⎫ ⎝⎛+21n ·2n +1.② ①-②,得-P n=10+(23+24+…+2n )-⎪⎭⎫ ⎝⎛+21n ·2n +1=2+(1-2n )·2n , 故P n =(2n -1)·2n -2,∴T n =(2n -1)·2n +2. ∵T 1=4也适合上式,∴T n =(2n -1)·2n +2.【能力提升】13.(2020·湘赣十四校联考)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 5=5S 2+a 4,a 1=1,则a 6=( ) A .16 B .13 C .-9 D .37【答案】 A【解析】 设等差数列{a n }的公差为d .由S 5=5S 2+a 4,得5a 1+5×(5-1)2d =5(2a 1+d )+(a 1+3d ).将a 1=1代入上式,得d =3.故a 6=a 1+5d =1+15=16.14.(2020·沈阳质量监测)在等差数列{a n }中,若S n 为前n 项和,2a 7=a 8+5,则S 11的值是( ) A .55 B .11 C .50 D .60【答案】A.【解析】:通解:设等差数列{a n }的公差为d ,由题意可得2(a 1+6d )=a 1+7d +5,得a 1+5d =5,则S 11=11a 1+11×102d =11(a 1+5d )=11×5=55,故选A. 优解:设等差数列{a n }的公差为d ,由2a 7=a 8+5,得2(a 6+d )=a 6+2d +5,得a 6=5,所以S 11=11a 6=55,故选A.15.等差数列{a n }与{b n }的前n 项和分别为S n 和T n ,若S n T n =3n -22n +1,则a 7b 7等于( )A.3727 B.1914 C.3929 D.43【答案】 A【解析】 由题意得,a 7b 7=2a 72b 7=a 1+a 13b 1+b 13=13(a 1+a 13)213(b 1+b 13)2=S 13T 13=3×13-22×13+1=3727.16、意大利数学家斐波那契以兔子繁殖为例,引入“兔子数列”:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,…即F (1)=F (2)=1,F (n )=F (n -1)+F (n -2)(n ≥3,n ∈N *).此数列在现代物理、化学等方面都有着广泛的应用.若此数列被2除后的余数构成一个新数列{a n },则数列{a n }的前2 019项的和为( ) A .672 B .673 C .1 346 D .2 019【答案】C【解析】 由于{a n }是数列1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,…各项除以2的余数,故{a n }为1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,…, 所以{a n}是周期为3的周期数列,且一个周期中的三项之和为1+1+0=2. 因为2 019=673×3,所以数列{a n }的前2 019项的和为673×2=1 346.故选C.17.(2020·湖北武汉4月毕业班调研)已知正项等比数列{a n }的前n 项和S n 满足S 2+4S 4=S 6,a 1=1. (1)求数列{a n }的公比q ;(2)令b n =a n -15,求T =|b 1|+|b 2|+…+|b 10|的值. 【答案】见解析【解析】:(1)由题意可得q ≠1, 由S 2+4S 4=S 6,可知a 1(1-q 2)1-q +4·a 1(1-q 4)1-q =a 1(1-q 6)1-q ,所以(1-q 2)+4(1-q 4)=1-q 6,而q ≠1,q >0, 所以1+4(1+q 2)=1+q 2+q 4,即q 4-3q 2-4=0, 所以(q 2-4)(q 2+1)=0,所以q =2. (2)由(1)知a n =2n -1,则{a n }的前n 项和S n =1-2n 1-2=2n -1,当n ≥5时,b n =2n -1-15>0,n ≤4时,b n =2n -1-15<0,所以T =-(b 1+b 2+b 3+b 4)+(b 5+b 6+…+b 10)=-(a 1+a 2+a 3+a 4-15×4)+(a 5+a 6+…+a 10-15×6) =-S 4+S 10-S 4+60-90=S 10-2S 4-30=(210-1)-2(24-1)-30=210-25-29=1 024-32-29=963. 18、 (河南省焦作一中2019届模拟)已知{a n }为等差数列,且a 2=3,{a n }前4项的和为16,数列{b n }满足b 1=4,b 4=88,且数列{b n -a n }为等比数列.(1)求数列{a n }和{b n -a n }的通项公式; (2)求数列{b n }的前n 项和S n .【解析】(1)设{a n }的公差为d ,因为a 2=3,{a n }前4项的和为16, 所以⎩⎪⎨⎪⎧a 1+d =3,4a 1+4×32d =16,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,d =2,所以a n =1+(n -1)×2=2n -1. 设{b n -a n }的公比为q ,则b 4-a 4=(b 1-a 1)q 3,因为b 1=4,b 4=88,所以q 3=b 4-a 4b 1-a 1=88-74-1=27,解得q =3,所以b n -a n =(4-1)×3n -1=3n .(2)由(1)得b n =3n +2n -1,所以S n =(3+32+33+ (3))+(1+3+5+…+2n -1)=3(1-3n )1-3+n (1+2n -1)2=32(3n-1)+n 2=3n +12+n 2-32.19、(河北衡水中学2019届调研)在公差为d 的等差数列{a n }中,已知a 1=10,且a 1,2a 2+2,5a 3成等比数列.(1)求d ,a n ;(2)若d <0,求|a 1|+|a 2|+|a 3|+…+|a n |.【解析】(1)由题意得5a 3·a 1=(2a 2+2)2,即d 2-3d -4=0,故d =-1或4. 所以a n =-n +11,n ∈N *或a n =4n +6,n ∈N *. (2)设数列{a n }的前n 项和为S n .因为d <0,由(1)得d =-1,a n =-n +11,所以S n =-12n 2+212n ,令a n ≥0,则n ≤11.当n ≤11时,|a 1|+|a 2|+|a 3|+…+|a n |=S n =-12n 2+212n .当n ≥12时,|a 1|+|a 2|+|a 3|+…+|a n |=-S n +2S 11=12n 2-212n +110.综上所述,|a 1|+|a 2|+|a 3|+…+|a n|=⎩⎨⎧-12n 2+212n ,n ≤11,12n 2-212n +110,n ≥12.20、(四川绵阳中学2019届模拟)已知数列{a n }的前n 项和S n =12n -n 2.(1)求数列{a n }的通项公式; (2)求数列{|a n |}的前n 项和T n .【解析】(1)∵当n =1时,a 1=S 1=11;当n ≥2时,S n =12n -n 2,S n -1=12(n -1)-(n -1)2, ∴a n =S n -S n -1=13-2n ;当n =1时也满足此式成立,故a n 的通项公式为a n =13-2n . (2)令a n =13-2n ≥0,n ≤132.当n ≤6时,数列{|a n |}的前n 项和T n =S n =12n -n 2;当n >6时,a 7,a 8,…,a n 均为负数,故S n -S 6<0, 此时T n =S 6+|S n -S 6|=S 6+S 6-S n =72+n 2-12n .故{|a n |}的前n 项和T n =⎩⎪⎨⎪⎧12n -n 2,n ≤6,n 2-12n +72,n >6.21、已知数列{a n }的前n 项和S n =n 2+n2,n ∈N *.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =2an +(-1)n a n ,求数列{b n }的前n 项和T n . 【答案】见解析【解析】:(1)当n =1时,a 1=S 1=1;当n ≥2时,a n =S n -S n -1=n 2+n 2-(n -1)2+(n -1)2=n .a 1也满足a n =n ,故数列{a n }的通项公式为a n =n . (2)由(1)知a n =n ,故b n =2n +(-1)n n .当n 为偶数时,T n =(21+22+…+2n )+[-1+2-3+4-…-(n -1)+n ]=2-2n +11-2+n 2=2n +1+n 2-2;当n 为奇数时,T n =(21+22+…+2n )+[-1+2-3+4-…-(n -2)+(n -1)-n ]=2n +1-2+n -12-n=2n+1-n 2-52.所以T n=⎩⎨⎧2n +1+n2-2,n 为偶数,2n +1-n 2-52,n 为奇数.22、(2020·天津市部分区联考)已知数列{a n }是等差数列,数列{b n }是等比数列,且a 1=1,a 3+a 4=12,b 1=a 2,b 2=a 5.(1)求{a n }和{b n }的通项公式;(2)设c n =(-1)n a n b n (n ∈N *),求数列{c n }的前n 项和S n . 【答案】见解析【解析】 (1)设等差数列{a n }的公差为d ,因为a 1=1,a 3+a 4=12, 所以2a 1+5d =12,所以d =2,所以a n =2n -1. 设等比数列{b n }的公比为q ,因为b 1=a 2,b 2=a 5, 所以b 1=a 2=3,b 2=a 5=9,所以q =3,所以b n =3n .(2)由(1)知,a n =2n -1,b n =3n ,所以c n =(-1)n ·a n ·b n =(-1)n ·(2n -1)·3n =(2n -1)·(-3)n , 所以S n =1·(-3)+3·(-3)2+5·(-3)3+…+(2n -1)·(-3)n ,①所以-3S n =1·(-3)2+3·(-3)3+…+(2n -3)·(-3)n +(2n -1)·(-3)n +1,② ①-②得,4S n =-3+2·(-3)2+2·(-3)3+…+2·(-3)n -(2n -1)·(-3)n +1=-3+2·(-3)2[1-(-3)n -1]1+3-(2n -1)·(-3)n +1=32-4n -12·(-3)n +1.所以S n =38-4n -18·(-3)n +1.【高考真题】 23.(2018·天津卷)设{a n }是等比数列,公比大于0,其前n 项和为S n (n ∈N *),{b n }是等差数列.已知a 1=1,a 3=a 2+2,a 4=b 3+b 5,a 5=b 4+2b 6. (1)求{a n }和{b n }的通项公式;(2)设数列{S n }的前n 项和为T n (n ∈N *). (ⅰ)求T n ;(ⅱ)证明:∑k =1nT k +b k +2b k k +1k +2=2n +2n +2-2(n ∈N *).【解析】(1)设等比数列{a n }的公比为q .由a 1=1,a 3=a 2+2,可得q 2-q -2=0.因为q >0,可得q =2,故a n =2n -1.设等差数列{b n }的公差为d .由a 4=b 3+b 5,可得b 1+3d =4.由a 5=b 4+2b 6,可得3b 1+13d =16,从而b 1=1,d =1,故b n =n .所以,数列{a n }的通项公式为a n =2n -1,数列{b n }的通项公式为b n =n . (2)(ⅰ)由(1),有S n =1-2n 1-2=2n -1,故T n ==2n +1-n -2.(ⅱ)证明:因为T k +b k +2b kk +1k +2=2k +1-k -2+k +2kk +1k +2=k ·2k +1k +1k +2=2k +2k +2-2k +1k +1,所以,=++…+=-2.24.(2018·北京卷)设{a n }是等差数列,且a 1=ln2,a 2+a 3=5ln2.(1)求{a n }的通项公式. (2)求++…+.【解析】(1)由已知,设{a n }的公差为d ,则a 2+a 3=a 1+d +a 1+2d =2a 1+3d =5ln2,又a 1=ln2, 所以d =ln2,所以{a n }的通项公式为a n =ln2+(n -1)ln2=n ln2(n ∈N *). (2)由(1)及已知,=e n ln2=(e ln2)n =2n ,所以++…+=21+22+…+2n ==2n +1-2(n ∈N *).25.(2017·山东卷)已知{a n }是各项均为正数的等比数列,且a 1+a 2=6,a 1a 2=a 3. (1)求数列{a n }的通项公式;(2){b n }为各项非零的等差数列,其前n 项和为S n .已知S 2n +1=b n b n +1,求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫b n a n 的前n 项和T n .【解析】 (1)设{a n }的公比为q ,由题意知a 1(1+q )=6,a 21q =a 1q 2.又a n >0,解得a 1=2,q =2,所以a n =2n . (2)由题意知S 2n +1=2n +1b 1+b 2n +12=(2n +1)b n +1,又S 2n +1=b n b n +1,b n +1≠0,所以b n =2n +1.令c n =b na n ,则c n =2n +12n ,因此T n =c 1+c 2+…+c n =32+522+723+…+2n -12n -1+2n +12n ,又12T n =322+523+724+…+2n -12n +2n +12n +1, 两式相减得12T n =32+⎝⎛⎭⎫12+122+…+12n -1-2n +12n +1,所以T n =5-2n +52n . 26. (2017·天津卷)已知{a n }为等差数列,前n 项和为S n (n ∈N *),{b n }是首项为2的等比数列,且公比大于0,b 2+b 3=12,b 3=a 4-2a 1,S 11=11b 4.(1)求{a n }和{b n }的通项公式;(2)求数列{a 2n b n }的前n 项和(n ∈N *).【解析】(1)因为b 2+b 3=12,且b 1=2,所以q 2+q -6=0.又因为q >0,解得q =2,所以b n =2n . 设等差数列{a n }的公差为d ,由b 3=a 4-2a 1可得3d -a 1=8,①由S 11=11b 4可得a 1+5d =16,②联立①②,解得a 1=1,d =3,由此可得a n =3n -2.所以{a n }的通项公式为a n =3n -2,{b n }的通项公式为b n =2n .(2)设数列{a 2n b n }的前n 项和为T n ,由a 2n =6n -2得T n =4×2+10×22+16×23+…+(6n -2)×2n,2T n =4×22+10×23+16×24+…+(6n -8)×2n +(6n -2)×2n +1,上述两式相减得:-T n =4×2+6×22+6×23+…+6×2n -(6n -2)×2n +1=12×1-2n 1-2-4-(6n -2)×2n +1=-(3n -4)2n +2-16. 所以T n =(3n -4)2n +2+16.所以数列{a 2n b n }的前n 项和为(3n -4)2n +2+16.27.(2017·全国卷Ⅲ)设数列{a n }满足a 1+3a 2+…+(2n -1)a n =2n .(1)求{a n }的通项公式;(2)求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n 2n +1的前n 项和. 【解析】(1)因为a 1+3a 2+…+(2n -1)a n =2n ,故当n ≥2时,a 1+3a 2+…+(2n -3)a n -1=2(n -1),两式相减得(2n -1)a n =2,所以a n =22n -1(n ≥2). 又由题设可得a 1=2,满足上式,所以{a n }的通项公式为a n =22n -1(n ∈N *). (2)记⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n 2n +1的前n 项和为S n . 由(1)知a n 2n +1=2(2n +1)(2n -1)=12n -1-12n +1, 则S n =11-13+13-15+…+12n -1-12n +1=2n 2n +1.。