2026 年高考数学真题天津卷第 19 题 数列大题 完整详解

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2026 年高考数学真题天津卷第 19 题 数列大题 完整详解
天津卷数列创新题拆解:集合计数 + 交替求和的通法总结
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一、整体解题思路总览

本题以等差数列等比数列为基础,结合集合计数交替符号求和展开命题,整体难度分层递进:

  • 第 (1) 问为基础送分题,用基本量法列方程组即可求解通项;
  • 第 (2) 问的核心突破口是判断两数列无公共元素:利用奇偶性可直接证明两数列没有相同项,计数时无需考虑容斥去重,计算量大幅降低;
  • 第 (2)(ii) 问为压轴难点,采用「分段固定参数 + 奇偶配对抵消 + 拆分经典求和」的策略,将复杂求和拆解为高考高频的纯等比、等差乘等比两类模型,逐步求解。

二、详细解答

(1)求数列  的通项公式

思路分析

对等差数列设公差 ,对等比数列设公比 ,将题目给出的两个等量关系转化为关于  的二元方程组,求解后代入通项公式即可。需注意等比数列公比不能为 0 的隐含约束,舍去增根。

详细解答

设等差数列  的公差为 ,等比数列  的公比为 

由已知 ,结合条件 ,代入通项形式列方程组:

代入初始值化简得:

将  代入第二式,得 ,整理为 ,解得  或 

由于等比数列公比不能为 0,舍去 ,得 ****,对应 ****。

因此数列通项为:


(2)集合计数与求和问题

核心前置结论:两数列无公共元素

由通项可知:

  • ,所有项均为正偶数
  • ,3 的整数次幂均为奇数,所有项均为正奇数

偶数与奇数不可能相等,因此  与 不存在公共元素,集合  的元素个数可直接用两类数列的项数相加,无需容斥去重

即  等于不超过  的  的项数与不超过  的  的项数之和。


(i)求 

思路分析

分别统计不超过  的等差数列项数、等比数列项数,再相加化简。利用** 为奇数**的特性,可直接写出偶数项的计数结果;等比数列的项数可通过解不等式直接得到整数结果。

详细解答

统计不超过  的  项数

由 ,得 

由于  是奇数,因此正整数  的最大值为 ,即共有  项

统计不超过  的  项数

由 ,得 ,即 

 为正整数,因此共有  项

合并化简

由于两数列无公共元素,直接相加得:

特例验证:当  时, 共 3 个元素;代入公式得 ,结果一致。


(ii)求 

思路分析

求和式带有交替符号 ,且  随  变化形式复杂,采用三步化简策略

  1. 分段降维:按 3 的幂次将求和区间拆分为  段,每段内  的项数固定, 仅随  的奇偶性变化,表达式简化;
  2. 配对抵消:利用交替符号,将相邻的奇数项、偶数项配为一组,计算单组和以消去高次项,大幅简化计算;
  3. 拆分求和:将各段的和拆分为纯等比数列等差乘等比数列两类经典模型,分别用等比求和公式、错位相减法求解,最终合并结果。
详细解答

步骤 1:按 3 的幂次划分求和区间

将求和区间  划分为  个互不重叠的子区间,第  个区间为 )。

在区间  内,满足  的项恒有  个( 到  均不超过 ),即  中等比部分的计数固定为 

步骤 2:写出段内  与  的表达式

根据  的奇偶性,分别写出 

  • 当  为偶数时,不超过  的  有  个,故 
  • 当  为奇数时,不超过  的  有  个,故 

结合 ,代入得  的分段形式:

步骤 3:奇偶配对计算单组和

每个区间共有  项,为偶数项,可将相邻的奇数  与偶数  配为一组,计算单组的带符号和:

步骤 4:计算单个区间的总和

每个区间内共有  组, 的取值为 ,构成首项为 、末项为 、项数为  的等差数列。

对单组和  批量求和:

其中  的和由等差数列求和公式得:

代入化简:

步骤 5:总求和拆分与分项计算

将  个区间的和累加,得到总求和式:

拆分为两部分分别计算:

① 纯等比部分计算

由等比数列求和公式:

② 等差乘等比部分计算(错位相减法)

令   ①

两边同乘公比 3,得:

用①式减②式:

两边同除以 ,得:

步骤 6:合并化简最终结果

将两部分结果通分合并:

特例验证:当  时,求和上限为 ,直接计算得 ;代入公式得 ,结果一致。


三、解题技巧与考点总结

核心考点

考点
说明
数列基础
等差数列、等比数列的基本量运算与通项公式,为高考必考基础考点
集合计数
结合数论奇偶性判断集合交集,考察观察归纳与逻辑推理能力
数列求和交替符号求和
错位相减法,为高考数列压轴的高频考法,区分度高

关键解题技巧

  1. 抽象问题具象化:遇到陌生的集合计数定义,先写出前几项找规律,优先观察奇偶性整除性等数论特征,快速判断是否需要去重;

  2. 交替求和配对法:出现  形式的交替符号求和,优先考虑相邻两项配对,可直接消去高次项与交叉项,大幅降低计算复杂度;

  3. 分段降维思想:当计数式包含多类增长速度不同的数列时,按增长更快的数列的幂次分段,使段内参数固定,将复杂问题拆解为多个简单子问题。

应试拿分策略

  • 第 (1) 问务必拿满分,解完后代回原题条件验算,避免计算低级失误;
  • 第 (2)(i) 问先写清 "两数列奇偶不同、无公共元素" 的推导,再分别计数,即使最终化简有误也能拿到大部分步骤分;
  • 第 (2)(ii) 问分层得分:写出分段思路、配对过程可得一半分数;完成错位相减可拿到绝大多数分数;最后合并结果时用 特例验证,避免收尾计算出错。

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