本题导读
本题考查分段奇偶递推数列的交叉化简、等比数列的严格定义证明、无穷收敛数列的极限求和。核心在于奇偶项跨步代换法。
📌【题干】
Question
(2005年北京卷(理)) 19. 设数列 的首项 ,且 . 记 .
(1) 求 ;
(2) 判断数列 是否为等比数列,并证明你的结论;
(3) 求 .
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一问(项的递推):根据给定的分段递推公式, 为奇数,代入下段求出 ; 为偶数,代入上段求出 。
- 第二问(等比数列判定):
- 建立 与 的递推关系。
- 通过 ,利用两次分段递推式( 为偶数, 为奇数),将 逐步还原转化为由 表达的式子。
- 观察 是否为常数。
- 第三问(无穷极限求和):由于 为等比数列,其前 项和为等比求和。判定公比的绝对值是否小于 1,应用无穷递缩等比数列求和极限公式 直接求解。
✅【答案】
Success
数列 是以 为首项, 为公比的等比数列
✍【详细解析】
Abstract
解:
(1) 求
算 :因为 是奇数,代入奇数段的递推式 得:
算 :因为 是偶数,代入偶数段的递推式 得:
(2) 判断数列 是否为等比数列,并证明结论
结论:数列 是等比数列。
证明如下: 已知 ,则对任意 ,下一项为:
由于 必然是偶数,根据递推公式: 由于 必然是奇数,根据递推公式:
将 的表达式代入 中进行复合化简:
此时将上式代入 的表达式中:
结合 的定义,显然有:
又因为首项 ,已知条件说明 。 所以,对任意 ,恒有:
综上所述, 数列 是以 为首项, 为公比的等比数列。
(3) 求
记 。 由于 是等比数列,首项 ,公比 。由等比数列求和公式:
对 取 的极限,由于 ,故 :
所以, 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:分段奇偶递推数列的交叉化简、等比数列的严格定义证明(邻项比值法)、无穷收敛数列的极限求和。 核心方法:奇偶项跨步代换法。
避坑指南:
- 证明等比数列时切勿只算前几项的数值比例。部分同学计算了 就直接得出结论。这在解答题中属于严重丢分点,必须使用通项代数式证明对任意的 均有 为常数。
- 不要忽略首项非零的边界检验。等比数列隐含定义中首项与公比均不能为 0,题目中给出的 恰好是为了保证 ,这一步在逻辑论证时应当在解题步骤里予以体现。
📖【试题探源与推广】
Tip
变式练习:改变递推式的首项或系数,用待定系数法构造等比数列,或改用裂项、错位相减求和。
🔗【关联脉络】
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