(本小题满分 12 分) 设等差数列 a_ n 的公差为…——2015 高考数学第 19 题答案解析

2015_退役省自主命题 (2015·文)

2015 ?? 第 19 题 解答题 区分题
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19.(本小题满分 12 分)
设等差数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 的公差为 $d$ ,前 $n$ 项和为 $S_{n}$ ,等比数列 $\left\{b_{n}\right\}$ 的公比为 $q$ .已知 $b_{1}=a_{1}, b_{2}=2, q=d$ , $S_{10}=100$ 。
(I)求数列 $\left\{a_{n}\right\},\left\{b_{n}\right\}$ 的通项公式;
(II)当 $d>1$ 时,记 $c_{n}=\frac{a_{n}}{b_{n}}$ ,求数列 $\left\{c_{n}\right\}$ 的前 $n$ 项和 $T_{n}$ .

参考答案(I)$\left\{\begin{array}{l}a_{n}=2 n-1, \\ b_{n}=2^{n-1} .\end{array}\right.$ 或 $\left\{\begin{array}{l}a_{n}=\frac{1}{9}(2 n+79), \\ b_{n}=9 \cdot\left(\frac{2}{9}\right)^{n-1} .\end{array}\right.$(II)$T_{n}=6-\frac{2 n+3}{2^{n-1}}$ .

完整解析 · 逐步详解

【答案】(I)$\left\{\begin{array}{l}a_{n}=2 n-1, \\ b_{n}=2^{n-1} .\end{array}\right.$ 或 $\left\{\begin{array}{l}a_{n}=\frac{1}{9}(2 n+79), \\ b_{n}=9 \cdot\left(\frac{2}{9}\right)^{n-1} .\end{array}\right.$(II)$T_{n}=6-\frac{2 n+3}{2^{n-1}}$ .
【解析】(I)由题意有,$\left\{\begin{array}{l}10 a_{1}+45 d=100, \\ a_{1} d=2,\end{array}\right.$ 即 $\left\{\begin{array}{l}2 a_{1}+9 d=20, \\ a_{1} d=2,\end{array}\right.$ ,解得 $\left\{\begin{array}{l}a_{1}=1, \\ d=2,\end{array}\right.$ 或 $\left\{\begin{array}{l}a_{1}=9, \\ d=\frac{2}{9} \text { .}\end{array}\right.$故 $\left\{\begin{array}{l}a_{n}=2 n-1, \\ b_{n}=2^{n-1} .\end{array}\right.$ 或 $\left\{\begin{array}{l}a_{n}=\frac{1}{9}(2 n+79), \\ b_{n}=9 \cdot\left(\frac{2}{9}\right)^{n-1} .\end{array}\right.$ ,
(II)由 $d>1$ ,知 $a_{n}=2 n-1, b_{n}=2^{n-1}$ ,故 $c_{n}=\frac{2 n-1}{2^{n-1}}$ ,于是

$$ \begin{aligned} & T_{n}=1+\frac{3}{2}+\frac{5}{2^{2}}+\frac{7}{2^{3}}+\frac{9}{2^{4}}+\cdots+\frac{2 n-1}{2^{n-1}} \\ & \frac{1}{2} T_{n}=\frac{1}{2}+\frac{3}{2^{2}}+\frac{5}{2^{3}}+\frac{7}{2^{4}}+\frac{9}{2^{5}}+\cdots+\frac{2 n-1}{2^{n}} . \end{aligned} $$

①-②可得

$$ \begin{aligned} & \frac{1}{2} T_{n}=2+\frac{1}{2}+\frac{1}{2^{2}}+\cdots+\frac{1}{2^{n-2}}-\frac{2 n-1}{2^{n}}=3-\frac{2 n+3}{2^{n}}, \\ & \text { 故 } T_{n}=6-\frac{2 n+3}{2^{n-1}} . \end{aligned} $$

【考点定位】本题综合考查等差数列、等比数列和错位相减法求和,属中档题.
【名师点睛】这是一道简单综合试题,其解题思路:第一问直接借助等差、等比数列的通项公式列出方程进行求解,第二问运用错位相减法直接对其进行求和.体现高考坚持以基础为主,以教材为蓝本,注重计算能力培养的基本方向.

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