2023高考数学新教材数列十大微专题3-解决数列放缩问题的六大技巧（Word版附解析）

解决数列放缩问题的六大技巧本篇主要目标是聚焦于数列放缩，常见的方法有六种，具体我将在文中以实例详细说明.类型1.利用单调性放缩例1．已知数列满足，（1）设，证明：是等比数列，并求的通项公式；（2）证明：．解析：（1）∵，则，即，又∵，所以是首项为，公比为3的等比数列，∴，故的通项公式为.（2）由（1）知，即是首项为，公比为的等比数列，∴，又∵数列单调递增，∴，故.类型2.先求和再放缩先求和再放松实质上是一类很常见的题目，这类放缩实质在考察数列求和，放缩的结果也很松，下面通过两个例子简单说明即可，分别是利用裂项相消求和与错位相减求和后放缩.例2.记为数列的前项和，已知，是公差为的等差数列．（1）求得通项公式；（2）证明：．解析：（1），所以，所以是首项为，公差为的等差数列，所以，所以．当时，，所以，即（）； 累积法可得：（），又满足该式，所以得通项公式为．（2）．注：，则：.可以看到，裂项后一定可以得到一个估计.例3．已知等比数列为递增数列，且．（1）求数列的通项公式；（2）设，数列的前n项和为，证明：．解析：（1）由题意，，解得或，因为等比数列为递增数列，所以，所以.（2）由（1）知数列的前n项和为：①，②，两式相减可得：，所以，又因为，所以，所以.类型3.先放缩通项再求和（公众号：凌晨讲数学）这一类是数列放缩问题的常考类型，相较于类型2而言，这一部分对放缩对象的处理需要一定的技巧，因而对很多学生来说具有挑战性，是数列放缩中的难点.此节中，我将分为如下几个点展开：第一，将通项放缩为可裂项的结构，然后裂项求和；第二，将通项放缩为等比结构（等差比结构）然后错位相减求和，总之，处理的基本原则就是将不可求和放缩成可求和再求和放缩.当然，下面的这些常见的裂项公式与放缩公式需要注意. 1．常见的裂项公式：（公众号：凌晨讲数学）例如：或者等2.一个重要的指数恒等式：次方差公式这样的话，可得：，就放缩出一个等比数列.3.糖水不等式：设，则.下面来看上面这些基本的放缩结构的应用.例4.（2013年广东）设数列的前项和为.已知,,.（1）求的值；（2）求数列的通项公式；（3）证明:对一切正整数,有.解析：（2）当时,,两式相减得整理得,即,又故数列是首项为,公差为的等差数列,所以,所以.（公众号：凌晨讲数学）（3）当时,；当时,；当时,,此时 ，综上,对一切正整数,有下面我们再看将通项放缩成等比（等差比数列）再求和完成放缩证明.例5.（2014全国2卷）已知数列满足=1，.（1）证明是等比数列，并求的通项公式；（2）证明：.解析：（1）证明：由得，又，所以是首项为，公比为3的等比数列，，因此的通项公式为（2）由（1）知，因为当时，，所以于是.所以.注：此处便是利用了重要的恒等式：次方差公式：当然，利用糖水不等式亦可放缩：，请读者自行尝试.类型4.基于递推结构的放缩1.型：取倒数加配方法.例6．（2021浙江卷）已知数列满足.记数列的前n项和为，则（    ）A．B．C．D． 解析：由，即根据累加法可得，，当且仅当时取等号，.一方面：.另一方面，由累乘法可得，当且仅当时取等号，由裂项求和法得：所以，即．故选：A．2.二次递推型：.，然后裂项即可完成放缩，我们以2015浙江卷为例予以说明.例7.（2015浙江卷）已知数列满足=且=-（）（1）证明：1（）；（2）设数列的项和为,证明（）.分析：，累加，则可证得.解析：（1）由题意得，即，故.由得，由得，即. （2）由题意得,所以①,由和得所以，因此②由①②得：.类型5.数列中的恒成立例8．已知数列中，，满足.（1）求数列的通项公式；（2）设为数列的前项和，若不等式对任意正整数恒成立，求实数的取值范围.解析：(1)，所以是以为首项，公比为的等比数列，所以，所以.(2)，若对于恒成立，即，可得即对于任意正整数恒成立，所以，令，则，所以，可得，所以，所以的取值范围为.类型6.利用导数产生数列放缩1.由不等式可得：. 例9.（2017全国3卷）已知函数．（1）若，求的值；（2）设为整数，且对于任意正整数，，求的最小值．解析：（2）由（1）知当时，，令得，从而.故,而，所以的最小值为3．2,.两个正数和的对数平均定义：对数平均与算术平均、几何平均的大小关系：（此式记为对数平均不等式，取等条件：当且仅当时，等号成立.进一步，在不等式左端结合均值不等式可得：当时，即.令，则，所以①.若再利用，接下来令，，可得，②.例10．已知函数.（1）若时，，求的最小值； （2）设数列的通项，证明：.解析：（1）综上可知，的最小值时.（2）由上述不等式①，所以，，…，.将以上各不等式左右两边相加得：，即，故，即.例12．已知函数．（1）当时，讨论的单调性；（2）当时，，求的取值范围；（3）设，证明：．（3）证明：由上述不等式②，，进一步求和可得：，即．