(12分)(2009•陕西)已知数列 a_ n 满足 a_…——2009 高考数学第 21 题答案解析

2009_退役省自主命题 (2009·文)

2009 ?? 第 21 题 解答题 区分题
2009_退役省自主命题 (2009·文)

21.(12分)(2009•陕西)已知数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 满足 $a_{1}=1, a_{2}=2, a_{n+2}=\frac{a_{n}+a_{n+1}}{2}, n \in N^{*}$ .
(1)令 $b_{n}=a_{n+1}-a_{n}$ ,证明:$\left\{b_{n}\right\}$ 是等比数列;
(2)求 $\left\{\mathrm{a}_{\mathrm{n}}\right\}$ 的通项公式。

完整解析 · 逐步详解

【考点】等比关系的确定;数列递推式。
【专题】等差数列与等比数列。
【分析】(1)先令 $n=1$ 求出 $b_{1}$ ,然后当 $n \geq 2$ 时,求出 $a_{n+1}$ 的通项代入到 $b_{n}$ 中化简可得 $\left\{b_{n}\right\}$ 是以 1 为首项,$-\frac{1}{2}$ 为公比的等比数列得证;
②由(1)找出 $\mathrm{b}_{\mathrm{n}}$ 的通项公式,当 $\mathrm{n} \geq 2$ 时,利用 $\mathrm{a}_{\mathrm{n}}=\mathrm{a}_{1}+\left(\mathrm{a}_{2}-\mathrm{a}_{1}\right)+\left(\mathrm{a}_{3}-\mathrm{a}_{2}\right)++\left(\mathrm{a}_{\mathrm{n}}-\mathrm{a}_{\mathrm{n}}-\right.$ 1)代入并利用等比数列的前 $n$ 项和的公式求出即可得到 $a_{n}$ 的通项,然后 $n=1$ 检验也符合,所以 $n \in N$ ,$a_{n}$ 都成立。
【解答】解:(1)证 $\mathrm{b}_{1}=\mathrm{a}_{2}-\mathrm{a}_{1}=1$ ,
当 $n \geq 2$ 时,$b_{n}=a_{n+1}-a_{n}=\frac{a_{n-1}+a_{n}}{2}-a_{n}=-\frac{1}{2}\left(a_{n}-a_{n-1}\right)=-\frac{1}{2} b_{n-1}$ ,
所以 $\left\{\mathrm{b}_{\mathrm{n}}\right\}$ 是以 1 为首项,$-\frac{1}{2}$ 为公比的等比数列。
(2)解由(1)知 $b_{n}=a_{n+1}-a_{n}=\left(-\frac{1}{2}\right)^{n-1}$ ,
当 $n \geq 2$ 时,$a_{n}=a_{1}+\left(a_{2}-a_{1}\right)+\left(a_{3}-a_{2}\right)++\left(a_{n}-a_{n-1}\right)=1+1+\left(-\frac{1}{2}\right)+\ldots+\left(-\frac{1}{2}\right)^{n-2}$
$=1+\frac{1-\left(-\frac{1}{2}\right)^{n-1}}{1-\left(-\frac{1}{2}\right)}=1+\frac{2}{3}\left[1-\left(-\frac{1}{2}\right)^{n-1}\right]=\frac{5}{3}-\frac{2}{3}\left(-\frac{1}{2}\right)^{n-1}$ ,
当 $\mathrm{n}=1$ 时,$\frac{5}{3}-\frac{2}{3}\left(-\frac{1}{2}\right)^{1-1}=1=\mathrm{a}_{1}$ .
所以 $\mathrm{a}_{\mathrm{n}}=\frac{5}{3}-\frac{2}{3}\left(-\frac{1}{2}\right)^{\mathrm{n}-1}\left(\mathrm{n} \in \mathrm{N}^{*}\right)$ 。
【点评】考查学生会确定一个数列为等比数列,会利用数列的递推式的方法求数列的通项公式。以及会利用等比数列的前 $n$ 项和的公式化简求值。

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