(本小题满分 12 分) 已知等差数列 a_ n 的公差为…——2014 高考数学第 19 题答案解析

2014_退役省自主命题 (2014·理)

2014 全国 第 19 题 解答题 区分题
2014_退役省自主命题 (2014·理)

19.(本小题满分 12 分)
已知等差数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 的公差为 2 ,前 $n$ 项和为 $S_{n}$ ,且 $S_{1}, S_{2}, S_{4}$ 成等比数列.
(I)求数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 的通项公式;
(II)令 $b_{n}=(-1)^{n-1} \frac{4 n}{a_{n} a_{n+1}}$ ,求数列 $\left\{b_{n}\right\}$ 的前 $n$ 项和 $T_{n}$ .

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【解答】
解:(I )$d=2, \mathrm{~S}_{1}=a_{1}, \mathrm{~S}_{2}=2 a_{1}+d, S_{4}=4 a_{1}+6 d$
$\because S_{1}, S_{2}, S_{4}$ 成等比数列
$\therefore S_{2}^{2}=S_{1} S_{4}$

解得 $a_{1}=1, \therefore a_{n}=2 n-1$
(II )$b_{n}=(-1)^{n-1} \frac{4 n}{a_{n} a_{n+1}}=(-1)^{n-1}\left(\frac{1}{2 n-1}+\frac{1}{2 n+1}\right)$
当 $n$ 为偶数时,$T_{n}=\left(1+\frac{1}{3}\right)-\left(\frac{1}{3}+\frac{1}{5}\right)+\left(\frac{1}{5}+\frac{1}{7}\right)-\cdots+\left(\frac{1}{2 n-3}+\frac{1}{2 n-1}\right)-\left(\frac{1}{2 n-1}+\frac{1}{2 n+1}\right)$

当 $n$ 为奇数时,$T_{n}=\left(1+\frac{1}{3}\right)-\left(\frac{1}{3}+\frac{1}{5}\right)+\left(\frac{1}{5}+\frac{1}{7}\right)-\cdots-\left(\frac{1}{2 n-3}+\frac{1}{2 n-1}\right)+\left(\frac{1}{2 n-1}+\frac{1}{2 n+1}\right)$
$\therefore T_{n}=1+\frac{1}{2 n+1}=\frac{2 n+2}{2 n+1}$
$\therefore T_{n}=\left\{\begin{array}{l}\frac{2 n}{2 n+1}, n \text { 为偶数 } \\ \frac{2 n+2}{2 n+1}, n \text { 为奇数 }\end{array}\right.$

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