本题导读

本题主要考查等差数列通项公式的求解以及“差比乘积型”新数列的前 项和。第 (1) 问通过基本量法或等差中项性质求出公差;第 (2) 问构造了等差与等比数列对应项相乘的新数列,考查核心算法“错位相减法”,同时考查公比 与 的分类讨论逻辑。

📌【题干】

Question

(2003年北京卷(理)) 已知数列 是等差数列,且 ,.

(1) 求数列 的通项公式;

(2) 令 ().求数列 前 项和的公式.

🔍【思路分析】

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  1. 基本量求解:利用等差数列的性质 快速求出 ,进而求得公差 ,写出通项公式 。
  2. 分析新数列结构:将 代入 ,得到 。此数列由等差数列 和等比数列 的对应项相乘组成,属于典型的差比复合结构。
  3. 分类讨论求和:
    • 当公比 时,数列转化为纯等差数列求和。

    • 当公比 时,列出前 项和 的表达式,并在两边同乘以公比 后错开一位相减,通过等比数列求和公式完成推导。

✅【答案】

Success

(1)

(2)

✍【详细解析】

Abstract

(1) 求数列 的通项公式

设等差数列 的公差为 。

方法一:等差中项法 因为 是等差数列,所以 。 代入已知条件 得: 因为 ,所以公差:

方法二:基本量方程法 将已知条件用 和 表示: 将 代入上式得:

故数列 的通项公式为:

(2) 求数列 前 项和的公式

由 (1) 知 ,则 。 设数列 的前 项和为 ,则:

由于公比含有参数 ,需对 是否为 1 进行分类讨论。

情况 1:当 时 利用等差数列求和公式:

情况 2:当 时 在 ① 式两边同乘以公比 ,得:

将 ① 式减去 ② 式(错位相减):

两边同除以 整理得: (亦可合并通分为:)

综合上述,数列 前 项和的公式为:

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:等差数列通项公式,错位相减法求和的代数结构与运算步骤。
  2. 核心方法:乘公比、移位、相减。它是将“差比型”数列转化为“纯等比”加“孤立尾项”的标准化代数技巧。
  3. 避坑指南:
    • 使用错位相减法时,极易忽略对公比 的独立讨论。若直接除以 ,会导致分母为 0 的严重逻辑错误。

    • 在相减的步骤中,最后一项 前面的负号最容易错写为正号。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 本题源于教材中关于等比数列前 项和公式推导(乘公比错位相减法)的思维拓展,是高考数列解答题中最具代表性的传统压轴小大题结构。
  2. 结论推广: 若等差数列通项为 ,等比数列通项为 (),则其乘积数列的前 项和通式为 。本题即为该公式在系数为 2 时的具体体现。

🔗【关联脉络】

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