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C Sequences and Series

对应考纲 Section 1: MM2.1, MM2.2, MM2.3, MM2.4 对应 Paper: P1 重点(数列通项、求和公式),P2 综合(递推关系、收敛性分析) 建议课时: 2 课时 | 目标题量: 21 题


小节内容对应考纲历年真题频率课时
C1数列通项与递推MM2.18 年 12 次0.5
C2等差数列MM2.28 年 6 次0.5
C3等比数列与无穷和MM2.38 年 8 次0.5
C4二项式展开MM2.48 年 5 次0.5

通项公式法:给出 ana_n 的显式表达式,如 an=2n1a_n = 2n - 1

递推关系法:给出前项与后项的关系,如 xn+1=f(xn)x_{n+1} = f(x_n)

TMUA 中常见的递推形式:

  • 线性递推:xn+1=axn+bx_{n+1} = ax_n + b
  • 分式递推:xn+1=axn+pbxn+qx_{n+1} = \dfrac{ax_n + p}{bx_n + q}(需找不动点)
  • 导数递推:fn+1(x)=xfn(x)f_{n+1}(x) = x \cdot f_n'(x)

核心技巧:计算前若干项,观察是否出现重复或周期。

典型例(2017 P1 Q11):递推 xn+1=23xn535xn+1x_{n+1} = \dfrac{23x_n - 53}{5x_n + 1},前三项为 7,3,17, 3, 1,继续计算发现周期为 7,3,1,5,7,7, 3, 1, -5, 7, \ldots,四项循环。

判断周期的方法

  1. 计算前 5-10 项
  2. 若某项与首项相同,可能开始循环
  3. 验证周期长度

公式形式说明
通项an=a+(n1)da_n = a + (n-1)daa 为首项,dd 为公差
nn 项和Sn=n2[2a+(n1)d]S_n = \dfrac{n}{2}[2a + (n-1)d]需记住
nn 项和(简化)Sn=n2(a+an)S_n = \dfrac{n}{2}(a + a_n)首末项平均
nn 个自然数和1+2++n=n(n+1)21 + 2 + \cdots + n = \dfrac{n(n+1)}{2}常用特例

性质一:若 m+n=p+qm + n = p + q,则 am+an=ap+aqa_m + a_n = a_p + a_q

性质二SnS_n 是关于 nn 的二次函数(无常数项)。

性质三a,b,ca, b, c 成等差 2b=a+c\Leftrightarrow 2b = a + c

⚠️ 易错SnS_n 公式中是 n2\dfrac{n}{2},不是 n12\dfrac{n-1}{2}


公式形式说明
通项an=arn1a_n = ar^{n-1}aa 为首项,rr 为公比
nn 项和Sn=a1rn1rS_n = a\dfrac{1 - r^n}{1 - r}r1r \neq 1arn1r1a\dfrac{r^n - 1}{r - 1}
无穷和S=a1rS_\infty = \dfrac{a}{1 - r}仅当 $

收敛条件r<1|r| < 1,即 1<r<1-1 < r < 1

判定技巧

  • rr3\sqrt{3},需判断 320.866<1\dfrac{\sqrt{3}}{2} \approx 0.866 < 1
  • 若题目给出无穷和存在,隐含 r<1|r| < 1

平方数列:原数列 a,ar,ar2,a, ar, ar^2, \ldots 的平方为 a2,a2r2,a2r4,a^2, a^2r^2, a^2r^4, \ldots,仍是等比数列,公比为 r2r^2

立方数列:公比为 r3r^3

性质r<1rk<1|r| < 1 \Rightarrow |r^k| < 1k1k \geq 1),故平方、立方数列仍收敛。


(a+b)n=k=0n(nk)ankbk(a + b)^n = \sum_{k=0}^{n} \binom{n}{k} a^{n-k} b^k

其中 (nk)=n!k!(nk)!\dbinom{n}{k} = \dfrac{n!}{k!(n-k)!}

(1+x)n=(n0)+(n1)x+(n2)x2++(nn)xn(1 + x)^n = \binom{n}{0} + \binom{n}{1}x + \binom{n}{2}x^2 + \cdots + \binom{n}{n}x^n

杨辉三角(nk)=(n1k1)+(n1k)\dbinom{n}{k} = \dbinom{n-1}{k-1} + \dbinom{n-1}{k}

常见组合数

  • (30)=1\dbinom{3}{0}=1(31)=3\dbinom{3}{1}=3(32)=3\dbinom{3}{2}=3(33)=1\dbinom{3}{3}=1
  • (42)=6\dbinom{4}{2}=6(52)=10\dbinom{5}{2}=10

方法:将 (a+bx+cx2)n(a + bx + cx^2)^n 改写为 (a+u)n(a + u)^n,再展开 uu 的幂次。

技巧:观察 xx 的指数约束,分类计数。


C5 典型题型与解题策略 [MM2.1-MM2.4]

Section titled “C5 典型题型与解题策略 [MM2.1-MM2.4]”

特征:给出两个数列的前几项,其中一个为等差、另一个为等比。

策略

  1. 由等比数列确定 qqpp 的关系
  2. 由等差数列建立方程
  3. 联立求解

典型:2017 P1 Q7(等差前三项 p,q,p2p, q, p^2,等比前三项 p,p2,qp, p^2, q

特征:给出原数列、平方数列、立方数列的无穷和,求解未知项。

策略

  1. 利用 S=a1rS_\infty = \dfrac{a}{1-r} 列方程
  2. 平方数列公比为 r2r^2
  3. 联立求解 aarr

典型:2018 P1 Q8(无穷和 6,平方和 12,求立方和)

题型 C:含 (1)n(-1)^n 的数列求和

Section titled “题型 C:含 (−1)n(-1)^n(−1)n 的数列求和”

特征:通项含 (1)n(-1)^n,出现交替项。

策略

  1. 化简通项为 C(1)nC \cdot (-1)^n 形式
  2. 利用奇偶项对称性求和
  3. 若项数为偶数,可直接配对

典型:2016 P1 Q4(an=(1)n(1)n1+(1)n+2a_n = (-1)^n - (-1)^{n-1} + (-1)^{n+2}


场景技巧
递推找周期计算 5-10 项,观察循环
等差数列前 nn 项和Sn=n2(a+an)S_n = \dfrac{n}{2}(a + a_n) 避免记忆复杂公式
等比无穷和先验证 $
(1)n(-1)^n 的通项化简为 C(1)nC \cdot (-1)^n,奇偶项配对求和
平方数列公比原公比 rr 的平方 r2r^2
二项式特定项系数利用组合数公式 (nk)\dbinom{n}{k} 直接计算
等差与等比联立等比给出变量关系,等差建立方程

  • (1)n1=(1)n(-1)^{n-1} = -(-1)^n(负一次幂等于负号),不是 (1)n(1)(-1)^n \cdot (-1)
  • ❌ 等差数列前 nn 项和公式中的因子是 n2\dfrac{n}{2}不是 n12\dfrac{n-1}{2}
  • ❌ 等比数列无穷和仅在 r<1|r| < 1 时成立,忘记验证收敛性
  • ❌ 平方数列的首项是 a2a^2不是 aa;公比是 r2r^2不是 rr
  • ❌ 二项式展开中 (nk)\dbinom{n}{k} 计算出错,尤其是 nn 较大时
  • ❌ 递推数列找周期时,计算项数不足,漏掉周期起点

例题 1(2017 P1 Q7 · 等差与等比综合)

Section titled “例题 1(2017 P1 Q7 · 等差与等比综合)”

题目:等差数列前三项为 p,q,p2p, q, p^2p<0p < 0),等比数列前三项为 p,p2,qp, p^2, q。求等差数列前 10 项和。

【题目分析】 本题需要联立等差与等比数列的定义,通过已知前三项建立方程,解出 ppqq,再代入等差数列求和公式。

【解题步骤】 第一步:利用等比数列确定 qqpp 的关系 r=p2p=p,q=pr=p3r = \dfrac{p^2}{p} = p, \quad q = p \cdot r = p^3

第二步:利用等差数列建立方程 公差 d=qp=p3pd = q - p = p^3 - p,第三项 p+2d=p2p + 2d = p^2p+2(p3p)=p22p3p2p=0p + 2(p^3 - p) = p^2 \quad \Rightarrow \quad 2p^3 - p^2 - p = 0

第三步:因式分解求解 p(2p+1)(p1)=0p(2p+1)(p-1) = 0p<0p < 0p0p \neq 0,得 p=12p = -\dfrac{1}{2}

第四步:计算等差数列参数 q=p3=18,d=qp=38q = p^3 = -\dfrac{1}{8}, \quad d = q - p = \dfrac{3}{8}

第五步:求前 10 项和 S10=102[2(12)+938]=5×198=958S_{10} = \dfrac{10}{2}\left[2 \cdot \left(-\dfrac{1}{2}\right) + 9 \cdot \dfrac{3}{8}\right] = 5 \times \dfrac{19}{8} = \dfrac{95}{8}

【快捷思路】 等比数列直接给出 q=p3q = p^3,代入等差数列条件消去 qq,一步到位建立 pp 的方程。2p3p2p=02p^3 - p^2 - p = 0 的因式分解是关键。

【正确答案】B(958\dfrac{95}{8}

【知识点】Sequences and Series | 考纲: MM2.1, MM2.2, MM2.3


例题 2(2017 P2 Q3 · 等比数列无穷和)

Section titled “例题 2(2017 P2 Q3 · 等比数列无穷和)”

题目:等比数列首项为 232\sqrt{3},第四项为 94\dfrac{9}{4}。求无穷项之和。

【题目分析】 已知首项和第四项,先求公比 rr,再验证 r<1|r| < 1 确保收敛,最后用无穷和公式计算。

【解题步骤】 第一步:由第四项求公比 ar3=23r3=94r3=983=9324=338ar^3 = 2\sqrt{3}\,r^3 = \dfrac{9}{4} \quad \Rightarrow \quad r^3 = \dfrac{9}{8\sqrt{3}} = \dfrac{9\sqrt{3}}{24} = \dfrac{3\sqrt{3}}{8}

第二步:识别 r3r^3 为完全立方数 338=(32)3r=32\dfrac{3\sqrt{3}}{8} = \left(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\right)^3 \quad \Rightarrow \quad r = \dfrac{\sqrt{3}}{2}

第三步:验证收敛性 r=320.866<1收敛|r| = \dfrac{\sqrt{3}}{2} \approx 0.866 < 1 \quad \text{收敛}

第四步:求无穷和 S=23132=4323S_\infty = \dfrac{2\sqrt{3}}{1 - \dfrac{\sqrt{3}}{2}} = \dfrac{4\sqrt{3}}{2 - \sqrt{3}}

有理化分母: 43(2+3)(23)(2+3)=43(2+3)=4(23+3)\dfrac{4\sqrt{3}(2 + \sqrt{3})}{(2 - \sqrt{3})(2 + \sqrt{3})} = 4\sqrt{3}(2 + \sqrt{3}) = 4(2\sqrt{3} + 3)

【快捷思路】 识别 338=(32)3\dfrac{3\sqrt{3}}{8} = \left(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\right)^3 是核心技巧,避免了开立方运算。有理化时注意 (23)(2+3)=43=1(2-\sqrt{3})(2+\sqrt{3}) = 4 - 3 = 1

【正确答案】G(4(23+3)4(2\sqrt{3} + 3)

【知识点】Sequences and Series | 考纲: MM2.3


例题 3(2018 P1 Q8 · 等比数列的幂次变形)

Section titled “例题 3(2018 P1 Q8 · 等比数列的幂次变形)”

题目:等比数列的无穷和为 6,各项平方的无穷和为 12。求各项立方后的无穷和。

【题目分析】 设原数列首项 aa、公比 rr。平方数列首项 a2a^2、公比 r2r^2。立方数列首项 a3a^3、公比 r3r^3。联立方程求解。

【解题步骤】 第一步:列方程 a1r=6(1)\dfrac{a}{1-r} = 6 \quad \cdots (1) a21r2=12(2)\dfrac{a^2}{1-r^2} = 12 \quad \cdots (2)

第二步:利用式 (1) 化简式 (2) a2(1+r)(1r)=12a1+ra1r=12\dfrac{a^2}{(1+r)(1-r)} = 12 \quad \Rightarrow \quad \dfrac{a}{1+r} \cdot \dfrac{a}{1-r} = 12

代入式 (1):a1+r6=12\dfrac{a}{1+r} \cdot 6 = 12,即 a1+r=2\dfrac{a}{1+r} = 2

第三步:联立求解 由式 (1):a=66ra = 6 - 6r 由式 (2):a=2+2ra = 2 + 2r

联立:66r=2+2rr=126 - 6r = 2 + 2r \quad \Rightarrow \quad r = \dfrac{1}{2}a=3a = 3

第四步:求立方数列的无穷和 a31r3=27118=2778=2167\dfrac{a^3}{1-r^3} = \dfrac{27}{1 - \dfrac{1}{8}} = \dfrac{27}{\dfrac{7}{8}} = \dfrac{216}{7}

【快捷思路】 由 a21r2=12\dfrac{a^2}{1-r^2} = 12a1r=6\dfrac{a}{1-r} = 6 两式相除得 a1+r=2\dfrac{a}{1+r} = 2,与 a=66ra = 6 - 6r 联立一步求解。立方数列公比为 18\dfrac{1}{8},首项为 2727

【正确答案】D(2167\dfrac{216}{7}

【知识点】Sequences and Series | 考纲: MM2.3


🏋️ 课后练习(限时 15 分钟)

Section titled “🏋️ 课后练习(限时 15 分钟)”
#题号考点对应考纲难度
12016 P1 Q4(1)n(-1)^n 的数列求和MM2.1⭐⭐⭐
22016 P1 Q14两个等比数列相加的无穷和MM2.3⭐⭐⭐
32016 P2 Q12等差数列前 nn 项和的符号判断MM2.2⭐⭐⭐
42017 P1 Q11递推数列找周期规律MM2.1⭐⭐⭐
52018 P1 Q2等差数列前 nn 项和的关系MM2.2⭐⭐⭐
62018 P2 Q7两个等差数列的交集问题MM2.2⭐⭐⭐
72022 P1 Q8等比数列前 nn 项和的性质MM2.3⭐⭐⭐
82023 P1 Q4含三角函数的无穷级数MM2.3⭐⭐⭐⭐

完整解析见题库数据库,每题均含【解题步骤】与【快捷思路】。


MM2.1 数列定义:通项公式、递推关系 xn+1=f(xn)x_{n+1} = f(x_n)

MM2.2 等差数列:通项 an=a+(n1)da_n = a + (n-1)d,求和 Sn=n2[2a+(n1)d]S_n = \dfrac{n}{2}[2a + (n-1)d]

MM2.3 等比数列:有限和 Sn=a1rn1rS_n = a\dfrac{1-r^n}{1-r},无穷和 S=a1rS_\infty = \dfrac{a}{1-r}r<1|r|<1

MM2.4 二项式展开(1+x)n(1+x)^n 展开式,组合数 (nk)=n!k!(nk)!\dbinom{n}{k} = \dfrac{n!}{k!(n-k)!}


讲义完成日期:2026-04-29