(本小题满分 13 分) 设 S_ n 为数列 a_ n…——2013 高考数学第 19 题答案解析

2013_退役省自主命题 (2013·文)

2013 全国 第 19 题 解答题 区分题
2013_退役省自主命题 (2013·文)

19.(本小题满分 13 分)
设 $S_{n}$ 为数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 的前项和,已知 $a_{1} \neq 0,2 a_{n}-a_{1}=S_{1} \bullet S_{n}, n \in \mathbf{N}^{*}$
(I)求 $a_{1}, a_{2}$,并求数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 的通项公式;
(II)求数列 $\left\{n a_{n}\right\}$ 的前 $n$ 项和。

参考答案(I)令 $n=1$,所以 $a_{1}=a_{1}^{2}$,因为 $a_{1} \neq 0$,所以 $a_{1}=1$;因为 $2 a_{2}-a_{1}=a_{1} \bullet\left(a_{1}+a_{2}\right)$,所以 $a_{2}=2 ; 2 a_{n}-1=S_{n}$,当 $n \geq 2$ 时, $2 a_{n-1}-1=S_{n-1}$,两式对减,$\frac{a_{n}}{a_{n-1}}=2$,所以 $a_{n}=2^{n-1}$; (II)$n a_{n}=n 2^{n-1}$,记 $\left\{n a_{n}\right\}$ 的前 $n$ 项和为 $B_{n}$, $B_{n}=1 \cdot 2^{0}+2 \cdot 2^{1}+3 \cdot 2^{2}+\ldots+n \cdot 2^{n-1}$; $2 B_{n}=1 \cdot 2^{1}+2 \cdot 2^{2}+3 \cdot 2^{3}+\ldots+n \cdot 2^{n}$ 两式对减 $B_{n}=1+(n-1) \cdot 2^{n}$.

完整解析 · 逐步详解

【答案】(I)令 $n=1$,所以 $a_{1}=a_{1}^{2}$,因为 $a_{1} \neq 0$,所以 $a_{1}=1$;因为 $2 a_{2}-a_{1}=a_{1} \bullet\left(a_{1}+a_{2}\right)$,所以 $a_{2}=2 ; 2 a_{n}-1=S_{n}$,当 $n \geq 2$ 时, $2 a_{n-1}-1=S_{n-1}$,两式对减,$\frac{a_{n}}{a_{n-1}}=2$,所以 $a_{n}=2^{n-1}$;
(II)$n a_{n}=n 2^{n-1}$,记 $\left\{n a_{n}\right\}$ 的前 $n$ 项和为 $B_{n}$,
$B_{n}=1 \cdot 2^{0}+2 \cdot 2^{1}+3 \cdot 2^{2}+\ldots+n \cdot 2^{n-1}$;

$2 B_{n}=1 \cdot 2^{1}+2 \cdot 2^{2}+3 \cdot 2^{3}+\ldots+n \cdot 2^{n}$
两式对减 $B_{n}=1+(n-1) \cdot 2^{n}$.
【解析】(I)令 $\mathrm{n}=1, 2$ 分别求出 $a_{1}, a_{2}$,再利用数列前 n 项和与通项公式之间的关系求出数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 的通项公式;(II)使用错位相减法求擞列 $\left\{n a_{n}\right\}$ 的前 $n$ 项和.

【考点定位】本题考查数列的基本运算、数列前 n 项和与通项公式之间的关系、错位相减法,考查学生的基本运算能力以及化归与转化能力。

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