复习不是做过很多题,而是一道题吃透一片,尽可能地发挥出一道题的效力,一题多解的价值也就在这里。同一道题,用不同方法解,就是在不同的知识路径上各走一遍。路径交汇处便是融会贯通之处。
第一题:复习 、、累乘、归纳、裂项
题目:【2022 年新高考Ⅰ卷第 17 题】
记 为数列 的前 项和,已知 , 是公差为 的等差数列。
(Ⅰ)求 的通项公式;
(Ⅱ)证明:。
知识点
等差数列定义 → 与 关系 → 递推作差 → 累乘法 → 构造常数列 → 归纳猜想 → 裂项相消 → 不等式证明。八块主干知识,一题全覆盖。
(Ⅰ)四种解法
【解法一】递推作差 + 累乘(通法,考场首选)
由条件 ,即
时写出 ,两式相减:
累乘(相邻约分):
检验 : 成立,故 。
【解法二】先求 再求 (换主元)
将 代入 整理可得:
累乘得 (首项 检验成立),再由 (),并验 。
解法一累乘的是 的比,解法二累乘的是 的比。当递推式以 与 混合出现时,消 和消 都可以,考场自选。
【解法三】归纳猜想(探索路径,检验思维严谨性)
由 ;。猜想 。 验证(注意:得出规律一定要验证它满足递推!):
故通项成立。
这个解法在探索并验证。大题实在没思路时算前三项猜结构往往就是突破口。
【解法四】构造常数列(高阶技巧,分式递推利器)
由 且 ,代入得:
两边同除以 :
构造出常数列:,故 ,再求 即可。
这个解法直接构造出倒数关系,比累乘更高级,是处理分式递推的利器。
(Ⅱ)两种证法
【证法一】裂项相消,恒等变形
【证法二】数学归纳法
: 成立。
设 时成立,即 。则当 时:
递推成立。
第二题:复习待定系数、不动点、迭代、累加、放缩、归纳
题目:【2014 年新课标全国Ⅱ卷(理)第 17 题】
已知 ,。 (Ⅰ)证明 是等比数列,并求 的通项公式;
(Ⅱ)证明:。
知识点
待定系数法 → 不动点思想 → 迭代展开 → 累加法 → 等比数列求和 → 等比放缩 → 归纳法加强命题。
(Ⅰ)四种解法
【解法一】待定系数法(常规法)
设 ,展开比较得 。故 为首项 、公比 的等比数列:
【解法二】迭代展开
反复代入递推式:
括号内是等比数列求和:,故
上述式一般展开 2 项即可得到规律。也可以如下更清晰:再(第一行除外)逐下每个乘以 3,再累加。
【解法三】除幂累加(构造常数列差)
递推式两边同除以 ,令 :
故 。
解法一是先定结构再定系数;解法二最适合忘记技巧时保命;解法三是处理 型递推的通用套路。除以 总能把线性递推变成累加。
【解法四】不动点法(核武器,一阶线性递推秒解)
对于递推式 ,令 ,解得不动点。 在递推式两边同时减去不动点:
从而直接得出 是等比数列,后续同解法一。
不动点法是处理一阶线性递推 的利器,记住它,这类题可以快速解答。
(Ⅱ)两种证法
【证法一】等比放缩(标准动作)
(放缩依据:。)
【证法二】归纳法 + 加强命题(思想含金量最高)
直接归纳 递推步走不通(越加越大)。加强命题:证明
奠基:: 成立。递推:设 对 成立,则
即 成立。此步放缩是递推成立的充要条件,故加强命题可传。 由 立得 。
证法二的加强命题取等恰在 ,说明这个加强是刚好能传下去的紧界。归纳法失败时,不是归纳法不行,而是命题太弱。
第三题:复习基本量、中项性质、下标和、二次函数、不等式、舍根
题目:【2021 年新高考Ⅱ卷第 17 题】
记 是公差不为 0 的等差数列 的前 项和,若 ,。
(Ⅰ)求 的通项公式;
(Ⅱ)求使 成立的 的最小值。
知识点
等差基本量方程 → 中项性质()→ 下标和性质 → 二次函数 → 一元二次不等式 → 多解取舍。
(Ⅰ)二种解法
【解法一】基本量法(常规方法)
设首项 ,公差 。由 :
代入 :
因 ,得 ,,故 。
【解法二】性质法(少设未知数,提速利器)
关键一步:(奇数项和 = 项数 × 中项),故 。 于是 (同上),且利用下标和:
同得 。整个过程中未知数始终只有 一个。
基本量法把一切化为 的方程,它永远可行,是通性通法;性质法(中项、下标和)减少未知数、降低次数,是提速手段。考场上就是通法保底、性质提速。
(Ⅱ)三种解法
【解法一】二次不等式(通法)
。由 :
故 的最小值为 。
【解法二】枚举观察(小题思维的迁移)
逐项列出:;
观察 在 后稳定递增,且 不满足严格大于,故最小 。
这个解法只适用于 较小且单调递增明显的情况,在数列与函数综合的选择填空中尤为高效。
【解法三】二次函数零点法(几何直观)
令 。这是一个开口向上的二次函数,零点为 和 。 画出抛物线草图,立即可得:当 或 时,。 故 的最小值为 。
将数列不等式转化为函数零点问题,数形结合,直观且不易错。
第四题:复习分段数列、奇偶讨论、求和双公式、差式化归、二次函数正负
题目:【2023 年新课标全国Ⅱ卷第 18 题】
已知 为等差数列,,记 分别为 的前 项和,,。
(Ⅰ)求 的通项公式;
(Ⅱ)证明:当 时,。
知识点
等差求和两公式 → 分段递推 → 奇偶分类讨论 → 下标代换()→ 差数列化归 → 二次函数/因式分解判号 → 分类整合。
(Ⅰ)求解
联立解得 ,故 。
(Ⅱ)三种证法
【证法一】差式化归(化归为研究 )
设 ,则 ,于是
当 (,即 ):偶数项和 ,奇数项有 个,故
当 (,即 ):
综和上述, 时 。
(即 )时 ,恰好 ——这正是题设【 】的由来。命题人把临界值藏在了因式分解的根里,验算时算到 会心里踏实得一批。
【证法二】先求 统一公式(完整流程)
分奇偶求出 的表达式再与 作差。
当 时,奇数项 共 项,首项 ,末项 ;偶数项 共 项,首项 ,末项 。求和得 。 当 时,再加一项奇数项 ,得 。
分别减去 和 ,化简后结果同证法一。
这个解法计算量大,但练习价值在于熟悉【分段求和→合并化简】的完整流程,适合不擅长构造差数列的学生。
【证法三】奇偶项分别求通项(直接视角)
由 ,直接写出 的奇偶项通项:
当 (奇数)时,。 当 (偶数)时,。
然后分别用等差数列求和公式计算前 个奇数项和前 个偶数项的和,最后合并与 作差。逻辑直接,计算清晰。
复盘
四道题织成的知识网
四题合观:求通项(题 1、2)、求和(题 1、4)、性质运算(题 3)、不等式证明(题 2、4)。数列大题的四大题型全部覆盖,而解题工具翻来覆去始终围绕着的就那几样:作差、累乘、累加、待定系数、放缩、归纳、分类。
考场提醒
【先通法后巧法】 递推作差、基本量、二次函数是保底的通法;性质法、差式化归、不动点法是熟手提速的巧法。平时练巧法,考场信通法。 【一题多解练在平时,一解多题用在考场】 平时用多解法吃透知识网络;考场上则是这道题像哪道做过的题。这就是我在一直强调的同构思维。 【多解之后必有比较】 每用两种方法解完同一题,花一分钟想一项或者写下【此法何时最优】,这一分钟比再刷一道题更值。 【验算临界值】 像第四题 的由来,一定要算一下 的临界情况。命题人往往把坑设在边界,验算一次,心里踏实,也防止分类讨论漏项。
小结
四道真题串起的远不止数列一章。作差与累乘是递推思想的肌肉,分类与化归是数学思维的骨骼,而加强命题、不动点这样的巧思则是压轴题区分度的天花板。愿同学们在考场上既能像解法一那样稳稳拿到每一分,也能在卡壳时想起还有解法二、解法三。毕竟对于应试来说,永远正确的是手中方法多一种、心里慌张少一分。