5 数列的综合应用典例精析题型一 函数与数列的综合问题【例 1】已知 f(x)=logax(a>0 且 a≠1),设 f(a1),f(a2),…,f(an)(n∈N*)是首项为 4,公差为 2 的等差数列
(1)设 a 是常数,求证:{an}成等比数列;(2)若 bn=anf(an),{bn}的前 n 项和是 Sn,当 a=时,求 Sn
【解析】(1)f(an)=4+(n-1)×2=2n+2,即 logaan=2n+2,所以 an=a2n+2,所以==a2(n≥2)为定值,所以{an}为等比数列
(2)bn=anf(an)=a2n+2logaa2n+2=(2n+2)a2n+2,当 a=时,bn=(2n+2) ·()2n+2=(n+1) ·2n+2,Sn=2·23+3·24+4·25+…+(n+1) ·2n+2,2Sn=2·24+3·25+…+n·2n+2+(n+1)·2n+3,两式相减得-Sn=2·23+24+25+…+2n+2-(n+1)·2n+3=16+-(n+1)·2n+3,所以 Sn=n·2n+3
【点拨】本例是数列与函数综合的基本题型之一,特征是以函数为载体构建数列的递推关系,通过由函数的解析式获知数列的通项公式,从而问题得到求解
【变式训练 1】设函数 f(x)=xm+ax 的导函数 f′(x)=2x+1,则数列{}(n∈N*)的前 n 项和是( )A
【解析】由 f′(x)=mxm-1+a=2x+1 得 m=2,a=1
所以 f(x)=x2+x,则==-
所以 Sn=1-+-+-+…+-=1-=
题型二 数列模型实际应用问题【例 2】某县位于沙漠地带,人与自然长期进行着顽强的斗争,到 2009 年底全县的绿化率已达30%,从 2010 年开始,每年将出现这样的局面:原有沙漠面积的 16%将被绿化,与此同时,由于各种原因,原有绿