(13 分)已知 a_ n 是等差数列, b_ n 是等比…——2016 高考数学第 15 题答案解析

2016_北京卷 (2016·文)

2016 ?? 第 15 题 解答题 区分题
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15.(13 分)已知 $\left\{a_{n}\right\}$ 是等差数列,$\left\{b_{n}\right\}$ 是等比数列,且 $b_{2}=3, b_{3}=9, a_{1}=b_{1}$ , $a_{14}=b_{4}$.
(1)求 $\left\{a_{n}\right\}$ 的通项公式;
②设 $c_{n}=a_{n}+b_{n}$ ,求数列 $\left\{c_{n}\right\}$ 的前 $n$ 项和.

完整解析 · 逐步详解

【考点】 8 M :等差数列与等比数列的综合.
【专题】34:方程思想;48:分析法;54:等差数列与等比数列.
【分析】①设 $\left\{a_{n}\right\}$ 是公差为 $d$ 的等差数列,$\left\{b_{n}\right\}$ 是公比为 $q$ 的等比数列,运用通项公式可得 $q=3, d=2$ ,进而得到所求通项公式;
(2)求得 $c_{n}=a_{n}+b_{n}=2 n-1+3^{n-1}$ ,再由数列的求和方法:分组求和,运用等差数列和等比数列的求和公式,计算即可得到所求和.

【解答】解:(1)设 $\left\{a_{n}\right\}$ 是公差为 $d$ 的等差数列,
$\left\{b_{n}\right\}$ 是公比为 $q$ 的等比数列,
由 $\mathrm{b}_{2}=3, \mathrm{~b}_{3}=9$ ,可得 $\mathrm{q}=\frac{\mathrm{b}_{3}}{\mathrm{~b}_{2}}=3$ ,
$\mathrm{b}_{\mathrm{n}}=\mathrm{b}_{2} \mathrm{q}^{\mathrm{n}-2}=3 \bullet 3^{\mathrm{n}-2}=3^{\mathrm{n}-1} ;$
即有 $a_{1}=b_{1}=1, a_{14}=b_{4}=27$ ,
则 $\mathrm{d}=\frac{\mathrm{a}_{14}-\mathrm{a}_{1}}{13}=2$ ,
则 $\mathrm{a}_{\mathrm{n}}=\mathrm{a}_{1}+(\mathrm{n}-1) \mathrm{d}=1+2(\mathrm{n}-1)=2 \mathrm{n}-1$ ;
②$c_{n}=a_{n}+b_{n}=2 n-1+3^{n-1}$ ,
则数列 $\left\{c_{n}\right\}$ 的前 $n$ 项和为

$(1+3+\ldots+(2 n-1))+\left(1+3+9+\ldots+3^{n-1}\right)=\frac{1}{2} n \cdot 2 n+\frac{1-3^{n}}{1-3} =n^{2}+\frac{3^{n}-1}{2}$ .
【点评】本题考查等差数列和等比数列的通项公式和求和公式的运用,同时考查数列的求和方法:分组求和,考查运算能力,属于基础题.

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