2019-2020年高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 數(shù)列 6.2 等差數(shù)列及其前n項(xiàng)和 理.doc
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2019-2020年高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 數(shù)列 6.2 等差數(shù)列及其前n項(xiàng)和 理 1.等差數(shù)列的定義 一般地,如果一個(gè)數(shù)列從第二項(xiàng)起,每一項(xiàng)減去它的前一項(xiàng)所得的差都等于同一個(gè)常數(shù),那么這個(gè)數(shù)列就叫做等差數(shù)列,這個(gè)常數(shù)叫做等差數(shù)列的公差,通常用字母__d__表示. 2.等差數(shù)列的通項(xiàng)公式 如果等差數(shù)列{an}的首項(xiàng)為a1,公差為d,那么它的通項(xiàng)公式是an=a1+(n-1)d. 3.等差中項(xiàng) 如果A=,那么A叫做a與b的等差中項(xiàng). 4.等差數(shù)列的常用性質(zhì) (1)通項(xiàng)公式的推廣:an=am+(n-m)d(n,m∈N*). (2)若{an}為等差數(shù)列,且k+l=m+n(k,l,m,n∈N*),則ak+al=am+an. (3)若{an}是等差數(shù)列,公差為d,則{a2n}也是等差數(shù)列,公差為2d. (4)若{an},{bn}是等差數(shù)列,則{pan+qbn}也是等差數(shù)列. (5)若{an}是等差數(shù)列,公差為d,則ak,ak+m,ak+2m,…(k,m∈N*)是公差為md的等差數(shù)列. 5.等差數(shù)列的前n項(xiàng)和公式 設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d,其前n項(xiàng)和Sn=或Sn=na1+d. 6.等差數(shù)列的前n項(xiàng)和公式與函數(shù)的關(guān)系 Sn=n2+n. 數(shù)列{an}是等差數(shù)列?Sn=An2+Bn(A、B為常數(shù)). 7.等差數(shù)列的前n項(xiàng)和的最值 在等差數(shù)列{an}中,a1>0,d<0,則Sn存在最__大__值;若a1<0,d>0,則Sn存在最__小__值. 【思考辨析】 判斷下面結(jié)論是否正確(請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)中打“√”或“”) (1)若一個(gè)數(shù)列從第二項(xiàng)起每一項(xiàng)與它的前一項(xiàng)的差都是常數(shù),則這個(gè)數(shù)列是等差數(shù)列.( ) (2)數(shù)列{an}為等差數(shù)列的充要條件是對(duì)任意n∈N*,都有2an+1=an+an+2.( √ ) (3)等差數(shù)列{an}的單調(diào)性是由公差d決定的.( √ ) (4)數(shù)列{an}為等差數(shù)列的充要條件是其通項(xiàng)公式為n的一次函數(shù).( ) (5)數(shù)列{an}滿足an+1-an=n,則數(shù)列{an}是等差數(shù)列.( ) (6)已知數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式是an=pn+q(其中p,q為常數(shù)),則數(shù)列{an}一定是等差數(shù)列.( √ ) 1.設(shè)等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn.若a1=-11,a4+a6=-6,則當(dāng)Sn取最小值時(shí),n=____________________________________. 答案 6 解析 設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d, ∵a1+a9=a4+a6=-6,且a1=-11, ∴a9=5,從而d=2. ∴Sn=-11n+n(n-1)=n2-12n, ∴當(dāng)n=6時(shí),Sn取最小值. 2.設(shè)Sn是公差不為0的等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,若a1=2a8-3a4,則=________. 答案 解析 由已知得a1=2a1+14d-3a1-9d, ∴a1=d,又=, 將a1=d代入化簡(jiǎn)得=. 3.在等差數(shù)列{an}中,已知a4+a8=16,則該數(shù)列前11項(xiàng)和S11=________. 答案 88 解析 S11===88. 4.設(shè)數(shù)列{an}是等差數(shù)列,若a3+a4+a5=12,則a1+a2+…+a7=________. 答案 28 解析 ∵a3+a4+a5=3a4=12,∴a4=4, ∴a1+a2+…+a7=7a4=28. 5.(xx北京)若等差數(shù)列{an}滿足a7+a8+a9>0,a7+a10<0,則當(dāng)n=________時(shí),{an}的前n項(xiàng)和最大. 答案 8 解析 因?yàn)閿?shù)列{an}是等差數(shù)列,且a7+a8+a9=3a8>0,所以a8>0.又a7+a10=a8+a9<0,所以a9<0.故當(dāng)n=8時(shí),其前n項(xiàng)和最大. 題型一 等差數(shù)列基本量的運(yùn)算 例1 (1)在數(shù)列{an}中,若a1=-2,且對(duì)任意的n∈N*有2an+1=1+2an,則數(shù)列{an}前10項(xiàng)的和為_(kāi)_______. (2)已知在等差數(shù)列{an}中,a2=7,a4=15,則前10項(xiàng)和S10=________. 答案 (1) (2)210 解析 (1)由2an+1=1+2an得an+1-an=, 所以數(shù)列{an}是首項(xiàng)為-2,公差為的等差數(shù)列, 所以S10=10(-2)+=. (2)因?yàn)閍2=7,a4=15,所以d=4,a1=3, 故S10=103+1094=210. 思維升華 (1)等差數(shù)列運(yùn)算問(wèn)題的一般求法是設(shè)出首項(xiàng)a1和公差d,然后由通項(xiàng)公式或前n項(xiàng)和公式轉(zhuǎn)化為方程(組)求解.(2)等差數(shù)列的通項(xiàng)公式及前n項(xiàng)和公式,共涉及五個(gè)量a1,an,d,n,Sn,知其中三個(gè)就能求另外兩個(gè),體現(xiàn)了方程的思想. (1)設(shè)Sn是等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,若a1+a3+a5=3,則S5=________. (2)已知等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且滿足-=1,則數(shù)列{an}的公差是________. 答案 (1)5 (2)2 解析 (1)∵{an}為等差數(shù)列,∴a1+a5=2a3, ∴a1+a3+a5=3a3=3,得a3=1, ∴S5==5a3=5. (2)∵Sn=,∴=,又-=1, 得-=1,即a3-a2=2, ∴數(shù)列{an}的公差為2. 題型二 等差數(shù)列的判定與證明 例2 已知數(shù)列{an}中,a1=,an=2-(n≥2,n∈N*),數(shù)列{bn}滿足bn=(n∈N*). (1)求證:數(shù)列{bn}是等差數(shù)列; (2)求數(shù)列{an}中的最大項(xiàng)和最小項(xiàng),并說(shuō)明理由. (1)證明 因?yàn)閍n=2-(n≥2,n∈N*), bn=(n∈N*), 所以bn+1-bn=- =-=-=1. 又b1==-. 所以數(shù)列{bn}是以-為首項(xiàng),1為公差的等差數(shù)列. (2)解 由(1)知bn=n-, 則an=1+=1+. 設(shè)f(x)=1+, 則f(x)在區(qū)間(-∞,)和(,+∞)上為減函數(shù). 所以當(dāng)n=3時(shí),an取得最小值-1,當(dāng)n=4時(shí),an取得最大值3. 引申探究 例2中,若條件變?yōu)閍1=,nan+1=(n+1)an+n(n+1),探求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式. 解 由已知可得=+1, 即-=1,又a1=, ∴是以=為首項(xiàng),1為公差的等差數(shù)列, ∴=+(n-1)1=n-, ∴an=n2-n. 思維升華 等差數(shù)列的四個(gè)判定方法 (1)定義法:證明對(duì)任意正整數(shù)n都有an+1-an等于同一個(gè)常數(shù). (2)等差中項(xiàng)法:證明對(duì)任意正整數(shù)n都有2an+1=an+an+2后,可遞推得出an+2-an+1=an+1-an=an-an-1=an-1-an-2=…=a2-a1,根據(jù)定義得出數(shù)列{an}為等差數(shù)列. (3)通項(xiàng)公式法:得出an=pn+q后,得an+1-an=p對(duì)任意正整數(shù)n恒成立,根據(jù)定義判定數(shù)列{an}為等差數(shù)列. (4)前n項(xiàng)和公式法:得出Sn=An2+Bn后,根據(jù)Sn,an的關(guān)系,得出an,再使用定義法證明數(shù)列{an}為等差數(shù)列. (1)若{an}是公差為1的等差數(shù)列,則{a2n-1+2a2n}是________. ①公差為3的等差數(shù)列 ②公差為4的等差數(shù)列 ③公差為6的等差數(shù)列 ④公差為9的等差數(shù)列 (2)在數(shù)列{an}中,若a1=1,a2=,=+(n∈N*),則該數(shù)列的通項(xiàng)為_(kāi)_____________. 答案 (1)③ (2)an= 解析 (1)∵a2n-1+2a2n-(a2n-3+2a2n-2) =(a2n-1-a2n-3)+2(a2n-a2n-2) =2+22=6, ∴{a2n-1+2a2n}是公差為6的等差數(shù)列. (2)由已知式=+可得 -=-,知{}是首項(xiàng)為=1,公差為-=2-1=1的等差數(shù)列,所以=n,即an=. 題型三 等差數(shù)列的性質(zhì)及應(yīng)用 命題點(diǎn)1 等差數(shù)列的性質(zhì) 例3 (1)(xx廣東)在等差數(shù)列{an}中,若a3+a4+a5+a6+a7=25,則a2+a8=________. (2)已知等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且S10=10,S20=30,則S30=________. 答案 (1)10 (2)60 解析 (1)因?yàn)閧an}是等差數(shù)列,所以a3+a7=a4+a6=a2+a8=2a5,a3+a4+a5+a6+a7=5a5=25,即a5=5,a2+a8=2a5=10. (2)∵S10,S20-S10,S30-S20成等差數(shù)列,且S10=10,S20=30,S20-S10=20, ∴S30-30=10+210=30,∴S30=60. 命題點(diǎn)2 等差數(shù)列前n項(xiàng)和的最值 例4 在等差數(shù)列{an}中,已知a1=20,前n項(xiàng)和為Sn,且S10=S15,求當(dāng)n取何值時(shí),Sn取得最大值,并求出它的最大值. 解 ∵a1=20,S10=S15, ∴1020+d=1520+d, ∴d=-. 方法一 由an=20+(n-1) =-n+. 得a13=0. 即當(dāng)n≤12時(shí),an>0,當(dāng)n≥14時(shí),an<0. ∴當(dāng)n=12或13時(shí),Sn取得最大值, 且最大值為S12=S13=1220+ =130. 方法二 Sn=20n+ =-n2+n =-2+. ∵n∈N*,∴當(dāng)n=12或13時(shí),Sn有最大值,且最大值為S12=S13=130. 方法三 由S10=S15得a11+a12+a13+a14+a15=0. ∴5a13=0,即a13=0. ∴當(dāng)n=12或13時(shí),Sn有最大值,且最大值為S12=S13=130. 引申探究 例4中,若條件“a1=20”改為a1=-20,其他條件不變,求當(dāng)n取何值時(shí),Sn取得最小值,并求出最小值. 解 由S10=S15,得a11+a12+a13+a14+a15=0, ∴a13=0.又a1=-20,∴a12<0,a14>0, ∴當(dāng)n=12或13時(shí),Sn取得最小值, 最小值S12=S13==-130. 思維升華 (1)等差數(shù)列的性質(zhì): ①項(xiàng)的性質(zhì):在等差數(shù)列{an}中,am-an=(m-n)d?=d(m≠n),其幾何意義是點(diǎn)(n,an),(m,am)所在直線的斜率等于等差數(shù)列的公差. ②和的性質(zhì):在等差數(shù)列{an}中,Sn為其前n項(xiàng)和,則 a.S2n=n(a1+a2n)=…=n(an+an+1); b.S2n-1=(2n-1)an. (2)求等差數(shù)列前n項(xiàng)和Sn最值的兩種方法: ①函數(shù)法:利用等差數(shù)列前n項(xiàng)和的函數(shù)表達(dá)式Sn=an2+bn,通過(guò)配方或借助圖象求二次函數(shù)最值的方法求解. ②鄰項(xiàng)變號(hào)法: a.當(dāng)a1>0,d<0時(shí),滿足的項(xiàng)數(shù)m使得Sn取得最大值Sm; b.當(dāng)a1<0,d>0時(shí),滿足的項(xiàng)數(shù)m使得Sn取得最小值Sm. (1)等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,已知a5+a7=4,a6+a8=-2,則當(dāng)Sn取最大值時(shí),n的值是________. (2)設(shè)數(shù)列{an}是公差d<0的等差數(shù)列,Sn為前n項(xiàng)和,若S6=5a1+10d,則Sn取最大值時(shí),n的值為_(kāi)_______. (3)已知等差數(shù)列{an}的首項(xiàng)a1=20,公差d=-2,則前n項(xiàng)和Sn的最大值為_(kāi)_______. 答案 (1)6 (2)5或6 (3)110 解析 (1)依題意得2a6=4,2a7=-2,a6=2>0,a7=-1<0;又?jǐn)?shù)列{an}是等差數(shù)列,因此在該數(shù)列中,前6項(xiàng)均為正數(shù),自第7項(xiàng)起以后各項(xiàng)均為負(fù)數(shù),于是當(dāng)Sn取最大值時(shí),n=6. (2)由題意得S6=6a1+15d=5a1+10d,所以a6=0,故當(dāng)n=5或6時(shí),Sn最大. (3)因?yàn)榈炔顢?shù)列{an}的首項(xiàng)a1=20,公差d=-2,代入求和公式得, Sn=na1+d=20n-2 =-n2+21n=-2+2, 又因?yàn)閚∈N*,所以n=10或n=11時(shí),Sn取得最大值,最大值為110. 6.等差數(shù)列的前n項(xiàng)和及其最值 典例 (1)在等差數(shù)列{an}中,2(a1+a3+a5)+3(a7+a9)=54,則此數(shù)列前10項(xiàng)的和S10=________. (2)在等差數(shù)列{an}中,S10=100,S100=10,則S110=________. (3)等差數(shù)列{an}中,已知a5>0,a4+a7<0,則{an}的前n項(xiàng)和Sn的最大值為_(kāi)_______. 思維點(diǎn)撥 (1)求等差數(shù)列前n項(xiàng)和,可以通過(guò)求解基本量a1,d,代入前n項(xiàng)和公式計(jì)算,也可以利用等差數(shù)列的性質(zhì):a1+an=a2+an-1=…; (2)求等差數(shù)列前n項(xiàng)和的最值,可以將Sn化為關(guān)于n的二次函數(shù),求二次函數(shù)的最值,也可以觀察等差數(shù)列的符號(hào)變化趨勢(shì),找最后的非負(fù)項(xiàng)或非正項(xiàng). 解析 (1)由題意得a3+a8=9, 所以S10====45. (2)方法一 設(shè)數(shù)列{an}的公差為d,首項(xiàng)為a1, 則解得 所以S110=110a1+d=-110. 方法二 因?yàn)镾100-S10==-90, 所以a11+a100=-2, 所以S110= ==-110. (3)因?yàn)樗? 所以Sn的最大值為S5. 答案 (1)45 (2)-110 (3)S5 溫馨提醒 (1)利用函數(shù)思想求等差數(shù)列前n項(xiàng)和Sn的最值時(shí),要注意到n∈N*; (2)利用等差數(shù)列的性質(zhì)求Sn,突出了整體思想,減少了運(yùn)算量. [方法與技巧] 1.在解有關(guān)等差數(shù)列的基本量問(wèn)題時(shí),可通過(guò)列關(guān)于a1,d的方程組進(jìn)行求解. 2.證明等差數(shù)列要用定義;另外還可以用等差中項(xiàng)法,通項(xiàng)公式法,前n項(xiàng)和公式法判定一個(gè)數(shù)列是否為等差數(shù)列. 3.等差數(shù)列性質(zhì)靈活使用,可以大大減少運(yùn)算量. 4.在遇到三個(gè)數(shù)成等差數(shù)列問(wèn)題時(shí),可設(shè)三個(gè)數(shù)為(1)a,a+d,a+2d;(2)a-d,a,a+d;(3)a-d,a+d,a+3d等,可視具體情況而定. [失誤與防范] 1.當(dāng)公差d≠0時(shí),等差數(shù)列的通項(xiàng)公式是n的一次函數(shù),當(dāng)公差d=0時(shí),an為常數(shù). 2.公差不為0的等差數(shù)列的前n項(xiàng)和公式是n的二次函數(shù),且常數(shù)項(xiàng)為0.若某數(shù)列的前n項(xiàng)和公式是常數(shù)項(xiàng)不為0的二次函數(shù),則該數(shù)列不是等差數(shù)列,它從第二項(xiàng)起成等差數(shù)列. A組 專項(xiàng)基礎(chǔ)訓(xùn)練 (時(shí)間:40分鐘) 1.設(shè)等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,若2a8=6+a11,則S9的值等于________. 答案 54 解析 根據(jù)題意及等差數(shù)列的性質(zhì),知2a8-a11=a5=6,根據(jù)等差數(shù)列的求和公式,知S9=9=9=69=54. 2.(xx北京改編)設(shè){an}是等差數(shù)列,下列結(jié)論中正確的是________. ①若a1+a2>0,則a2+a3>0; ②若a1+a3<0,則a1+a2<0; ③若0<a1<a2,則a2>; ④若a1<0,則(a2-a1)(a2-a3)>0. 答案?、? 解析 設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d,若a1+a2>0,a2+a3=a1+d+a2+d=(a1+a2)+2d,由于d正負(fù)不確定,因而a2+a3符號(hào)不確定,故①錯(cuò);若a1+a3<0,a1+a2=a1+a3-d=(a1+a3)-d,由于d正負(fù)不確定,因而a1+a2符號(hào)不確定,故②錯(cuò);若0- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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