用四道高考真题串起数列全部主干知识

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用四道高考真题串起数列全部主干知识

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

题目
核心模型
覆盖的主干知识
2022 新高考Ⅰ
 与  混合型
作差消元、累乘、构造常数列、归纳、裂项
2014 新课标Ⅱ
待定系数、不动点、迭代、累加、放缩、加强归纳
2021 新高考Ⅱ
等差条件方程
基本量、中项性质、下标和、二次不等式、零点法
2023 新课标Ⅱ
分段(奇偶)数列
分类讨论、差式化归、下标代换、分段求和

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

  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。

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