设 a _ n 是公比不为1的等比数列, a _ 1 为…——2020 高考数学第 17 题答案解析

2020_新课标I卷

2020 全国 第 17 题 解答题 区分题
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17.设 $\left\{ a _ { n } \right\}$ 是公比不为1的等比数列, $a _ { 1 }$ 为 $a _ { 2 } , a _ { 3 }$ 的等差中项

(1)求 $\left\{ a _ { n } \right\}$ 的公比;

(2)若 $a _ { 1 } = 1$ ,求数列 $\{ n a _ { n } \}$ 的前 n项和

参考答案

(1) -2; (2) $S _ { n } = \frac { 1 - ( 1 + 3 n ) ( - 2 ) ^ { n } } { 9 }$

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【答案】(1)-2;② $S _ { n } = \frac { 1 - ( 1 + 3 n ) ( - 2 ) ^ { n } } { 9 }$

【解析】

【分析】

<sub>①由已知结合等差中项关系,建立公比</sub>q<sub>的方程,求解即可得出结论;</sub>

> ②由①结合条件得出 $\left\{ a _ { n } \right\}$ 的通项,根据 $\{ n a _ { n } \}$ 的通项公式特征,用错位相减法,即可求出结论.

【详解】①设 $\left\{ a _ { n } \right\}$ <sub>的公比为</sub>q<sub>,</sub> $a _ { 1 }$ 为 $a _ { 2 } , a _ { 3 }$ 的等差中项,

$$ \because 2 a _ { 1 } = a _ { 2 } + a _ { 3 } , a _ { 1 } \neq 0 , \therefore q ^ { 2 } + q - 2 = 0 $$

$$ \because q \neq 1 , \therefore q = - 2 $$

> ②设 $\{ n a _ { n } \}$ 的前n项和为 $S _ { n } \ : , a _ { 1 } = 1 , a _ { n } = ( - 2 ) ^ { n - 1 }$

$$ S _ { n } = 1 \times 1 + 2 \times ( - 2 ) + 3 \times ( - 2 ) ^ { 2 } + \dots + n ( - 2 ) ^ { n - 1 } , \textcircled { 1 } $$

$$ - 2 S _ { n } = 1 \times ( - 2 ) + 2 \times ( - 2 ) ^ { 2 } + 3 \times ( - 2 ) ^ { 3 } + \cdots ( n - 1 ) ( - 2 ) ^ { n - 1 } + n ( - 2 ) ^ { n } ~ , ~ \textcircled { 2 } $$

① <sup>-</sup>②得, $3 S _ { n } = 1 + ( - 2 ) + ( - 2 ) ^ { 2 } + \cdots + ( - 2 ) ^ { n - 1 } - n ( - 2 ) ^ { n }$

$$ = \frac { 1 - ( - 2 ) ^ { n } } { 1 - ( - 2 ) } - n ( - 2 ) ^ { n } = \frac { 1 - ( 1 + 3 n ) ( - 2 ) ^ { n } } { 3 } , $$

$$ \therefore S _ { n } = \frac { 1 - ( 1 + 3 n ) ( - 2 ) ^ { n } } { 9 } . $$

【点睛】本题考查等比数列通项公式基本量 计算、等差中项的性质,以及错位相减法求和的,考查计算求解能力,属于基础题.

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