本题导读
本题考查数列的递推关系。核心在于构造法、关系式代换法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2004年全国卷II(理)) 数列 的前 项和记为 ,已知 , .证明:
(1) 数列 是等比数列;
(2) .
🔍【思路分析】
破题导航
- 第(1)问消元思路:已知递推式中同时含有 和 ,利用核心性质 进行代换,从而将混合递推式转化为仅含 的递推方程。
- 构造等比形式:通过因式分解与通分,将 与 的代数式分离,构造出目标项 与 的比值形式,求出公比并验证首项。
- 第(2)问计算思路:利用第(1)问已证的等比数列,写出 的通项公式,进而求得 与 的具体封闭表达式。
- 验证等式:利用 算出 的表达式(注意 需单独处理),分别代入目标等式左右两侧进行全等比对。
✅【答案】
Success
(1) 证明见解析(首项 ,公比 )
(2) 证明见解析
✍【详细解析】
Abstract
(1) 证明: 已知递推关系为: 利用数列前 项和与通项的关系,代入 消去 : 移项并合并同类项: 通分化简得: 两边同时除以 :
因为 ,所以其首项 。 则新数列 的首项为 。 由(式4)知,对于所有的 ,后项与前项的比值满足: 所以,数列 是以 为首项, 为公比的等比数列。
(2) 证明: 由第(1)问结论,等比数列 的通项公式为: 由此可得:
下面计算 的解析式。
当 时,利用通项与前 项和的关系 ,代入(式5): 提取公因式 : 则有: 比对(式6)与(式8)可知,当 时, 严格成立。
当 时,进行独立边界条件验证: 左边 。 右边 。 左右两边全等,故 时命题亦成立。
综上所述,对任意 ,均有 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:利用 实现递推关系式由“杂”到“纯”的化归;证明等比数列的标准流程;利用等比通项反求原数列。
- 核心方法:变量构造法。
- 避坑指南:
- 在第(1)问证明等比数列时,切勿漏掉对首项 的非零性声明,在规范的高考大题阅卷中,未申明首项非零会导致步骤扣分。
- 在第(2)问利用 求解通项时,必须无条件注明定义域限制 。算出结果后,必须将 代入所得公式进行回检,若公式与实际 不符需写成分段函数形式。本题虽然回检合规,但两段式讨论的严谨逻辑不可省略。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 数列前 项和 与通项 的关系,考查由递推式证明等比数列。
- 结论推广: 对 型递推,利用 消去 ,化为只含 的递推式;若能化为 与 的等比关系,即可求通项。
🔗【关联脉络】
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