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1、
第二節(jié) 等差數(shù)列
[考綱傳真] 1.理解等差數(shù)列的概念.2.掌握等差數(shù)列的通項(xiàng)公式與前n項(xiàng)和公式.3.能在具體的問(wèn)題情境中識(shí)別數(shù)列的等差關(guān)系,并能用有關(guān)知識(shí)解決相應(yīng)的問(wèn)題.4.了解等差數(shù)列與一次函數(shù)的關(guān)系.
1.等差數(shù)列的有關(guān)概念
(1)定義:如果一個(gè)數(shù)列從第2項(xiàng)起,每一項(xiàng)與它的前一項(xiàng)的差都等于同一個(gè)常數(shù),那么這個(gè)數(shù)列就叫作等差數(shù)列.用符號(hào)表示為an+1-an=d(n∈N*,d為常數(shù)).
(2)等差中項(xiàng):數(shù)列a,A,b成等差數(shù)列的充要條件是A=,其中A叫作a,b的等差中項(xiàng).
2.等差數(shù)列的有關(guān)公式
(1)通項(xiàng)公式:an=a1+(n-1)d.
(2)前n項(xiàng)和公式:Sn=
2、na1+=.
3.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.
1.(思考辨析)判斷下列結(jié)論的正誤.(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)
(1)若一個(gè)數(shù)列從第2項(xiàng)起每一項(xiàng)與它的前一
3、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).( )
[答案] (1)× (2)√ (3)√ (4)×
2.等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且S3=6,a3=0,則公差d等于( )
A.-1 B.1
C.2 D.-2
D [依題意得S3=3a2=6,即a2=2,故d=a3-a2=-2,故選D.]
3.(20xx·全國(guó)卷Ⅱ)設(shè)Sn是等差數(shù)列{an}
4、的前n項(xiàng)和,若a1+a3+a5=3,則S5=( )
A.5 B.7
C.9 D.11
A [a1+a3+a5=3a3=3?a3=1,S5==5a3=5.]
4.(20xx·全國(guó)卷Ⅰ)已知等差數(shù)列{an}前9項(xiàng)的和為27,a10=8,則a100=( )
A.100 B.99
C.98 D.97
C [法一:∵{an}是等差數(shù)列,設(shè)其公差為d,
∴S9=(a1+a9)=9a5=27,∴a5=3.
又∵a10=8,∴∴
∴a100=a1+99d=-1+99×1=98.故選C.
法二:∵{an}是等差數(shù)列,
∴S9=(a1+a9)=9a5=27,∴a5=3.
在等差數(shù)列{
5、an}中,a5,a10,a15,…,a100成等差數(shù)列,且公差d′=a10-a5=8-3=5.
故a100=a5+(20-1)×5=98.故選C.]
5.(教材改編)在100以內(nèi)的正整數(shù)中有__________個(gè)能被6整除的數(shù).
【導(dǎo)學(xué)號(hào):57962239】
16 [由題意知,能被6整除的數(shù)構(gòu)成一個(gè)等差數(shù)列{an},
則a1=6,d=6,得an=6+(n-1)6=6n.
由an=6n≤100,即n≤16=16,
則在100以內(nèi)有16個(gè)能被6整除的數(shù).]
等差數(shù)列的基本運(yùn)算
(1)(20xx·全國(guó)卷Ⅰ)已知{an}是公差為1的等差數(shù)列,Sn為{an}的前n項(xiàng)和,若S8
6、=4S4,則a10=( )
A. B.
C.10 D.12
(2)(20xx·云南省二次統(tǒng)一檢測(cè))設(shè)等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,S11=22,a4=-12,若am=30,則m=( )
【導(dǎo)學(xué)號(hào):57962240】
A.9 B.10
C.11 D.15
(1)B (2)B [(1)∵公差為1,
∴S8=8a1+×1=8a1+28,S4=4a1+6.
∵S8=4S4,∴8a1+28=4(4a1+6),解得a1=,
∴a10=a1+9d=+9=.
(2)設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d,依題意解得
∴am=a1+(m-1)d=7m-40=30,∴m=10.]
[規(guī)律方
7、法] 1.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,知三求二,體現(xiàn)了方程思想的應(yīng)用.
2.?dāng)?shù)列的通項(xiàng)公式和前n項(xiàng)和公式在解題中起到變量代換作用,而a1和d是等差數(shù)列的兩個(gè)基本量,用它們表示已知和未知是常用方法,稱為基本量法.
[變式訓(xùn)練1] (1)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( )
A. B.1
C.2 D.3
(2)設(shè)Sn為等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,a12=-8,S9=-9,則S16=__________.
【導(dǎo)學(xué)號(hào):57962241】
(1)C (2)-72 [(1)∵Sn=,∴=,又-=1,
8、得-=1,即a3-a2=2,
∴數(shù)列{an}的公差為2.
(2)設(shè)等差數(shù)列{an}的首項(xiàng)為a1,公差為d,
由已知,得解得
∴S16=16×3+×(-1)=-72.]
等差數(shù)列的判定與證明
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}中的通項(xiàng)公式an.
[解] (1)證明:因?yàn)閍n=2-(n≥2,n∈N*),
bn=.
所以n≥2時(shí),bn-bn-1=-
=-=-=1. 5分
又b1==-,
所以數(shù)列{bn}是以-為首項(xiàng),1為公差的等差數(shù)列. 7分
9、
(2)由(1)知,bn=n-, 9分
則an=1+=1+. 12分
[規(guī)律方法] 1.判斷等差數(shù)列的解答題,常用定義法和等差中項(xiàng)法,而通項(xiàng)公式法和前n項(xiàng)和公式法主要適用于選擇題、填空題中的簡(jiǎn)單判斷.
2.用定義證明等差數(shù)列時(shí),常采用兩個(gè)式子an+1-an=d和an-an-1=d,但它們的意義不同,后者必須加上“n≥2”,否則n=1時(shí),a0無(wú)定義.
[變式訓(xùn)練2] (1)若{an}是公差為1的等差數(shù)列,則{a2n-1+2a2n}是( )
【導(dǎo)學(xué)號(hào):57962242】
A.公差為3的等差數(shù)列
B.公差為4的等差數(shù)列
C.公差為6的等差數(shù)列
D.公差為9的等差數(shù)列
(2)已知
10、每項(xiàng)均大于零的數(shù)列{an}中,首項(xiàng)a1=1且前n項(xiàng)和Sn滿足Sn-Sn-1=2(n∈N*且n≥2),則a61=__________.
(1)C (2)480 [(1)∵a2n-1+2a2n-(a2n-3+2a2n-2)
=(a2n-1-a2n-3)+2(a2n-a2n-2)
=2+2×2=6,
∴{a2n-1+2a2n}是公差為6的等差數(shù)列.
(2)由已知Sn-Sn-1=2可得,-=2,所以{}是以1為首項(xiàng),2為公差的等差數(shù)列,故=2n-1,Sn=(2n-1)2,所以a61=S61-S60=1212-1192=480.]
等差數(shù)列的性質(zhì)與最值
(1)(20xx·東北三省四市
11、一聯(lián))如圖5-2-1所示的數(shù)陣中,每行、每列的三個(gè)數(shù)均成等差數(shù)列,如果數(shù)陣中所有數(shù)之和等于63,那么a52=( )
【導(dǎo)學(xué)號(hào):57962243】
圖5-2-1
A.2 B.8
C.7 D.4
(2)等差數(shù)列{an}中,設(shè)Sn為其前n項(xiàng)和,且a1>0,S3=S11,則當(dāng)n為多少時(shí),Sn取得最大值.
(1)C [法一:第一行三數(shù)成等差數(shù)列,由等差中項(xiàng)的性質(zhì)有a41+a42+a43=3a42,同理第二行也有a51+a52+a53=3a52,第三行也有a61+a62+a63=3a62,又每列也成等差數(shù)列,所以對(duì)于第二列,有a42+a52+a62=3a52,所以a41+a42+a43+
12、a51+a52+a53+a61+a62+a63=3a42+3a52+3a62=3×3a52=63,所以a52=7,故選C.
法二:由于每行每列都成等差數(shù)列,不妨取特殊情況,即這9個(gè)數(shù)均相同,顯然滿足題意,所以有63÷9=7,即a52=7,故選C.]
(2)法一:由S3=S11,可得3a1+d=11a1+d, 4分
即d=-a1. 7分
從而Sn=n2+n=-(n-7)2+a1,
因?yàn)閍1>0,所以-<0. 9分
故當(dāng)n=7時(shí),Sn最大. 12分
法二:由法一可知,d=-a1.
要使Sn最大,則有 5分
即 9分
解得6.5≤n≤7.5,故當(dāng)n=7時(shí),Sn最大. 12分
法
13、三:由S3=S11,可得2a1+13d=0,
即(a1+6d)+(a1+7d)=0, 5分
故a7+a8=0,又由a1>0,S3=S11可知d<0, 9分
所以a7>0,a8<0,所以當(dāng)n=7時(shí),Sn最大. 12分
[規(guī)律方法] 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
①S2n=n(a1+a2n)=…=n(an+an+1);
②S2n-1=(2n-1)an.
2.求等差數(shù)列前n項(xiàng)和S
14、n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)配方或借助圖像求二次函數(shù)最值的方法求解.
(2)鄰項(xiàng)變號(hào)法:
①當(dāng)a1>0,d<0時(shí),滿足的項(xiàng)數(shù)m使得Sn取得最大值為Sm;
②當(dāng)a1<0,d>0時(shí),滿足的項(xiàng)數(shù)m使得Sn取得最小值為Sm.
[變式訓(xùn)練3] (1)在等差數(shù)列{an}中,a3+a9=27-a6,Sn表示數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,則S11=( )
【導(dǎo)學(xué)號(hào):57962244】
A.18 B.99
C.198 D.297
(2)已知{an}為等差數(shù)列,若a1+a2+a3=5,a7+a8+a9=10,則a19+a20+a21=___
15、_______.
(1)B (2)20 [(1)因?yàn)閍3+a9=27-a6,2a6=a3+a9,所以3a6=27,所以a6=9,所以S11=(a1+a11)=11a6=99.
(2)法一:設(shè)數(shù)列{an}的公差為d,則a7+a8+a9=a1+6d+a2+6d+a3+6d=5+18d=10,所以18d=5,故a19+a20+a21=a7+12d+a8+12d+a9+12d=10+36d=20.
法二:由等差數(shù)列的性質(zhì),可知S3,S6-S3,S9-S6,…,S21-S18成等差數(shù)列,設(shè)此數(shù)列公差為D.
所以5+2D=10,
所以D=.
所以a19+a20+a21=S21-S18=5+6D
16、=5+15=20.]
[思想與方法]
1.等差數(shù)列的通項(xiàng)公式,前n項(xiàng)和公式涉及“五個(gè)量”,“知三求二”,需運(yùn)用方程思想求解,特別是求a1和d.
(1)若奇數(shù)個(gè)數(shù)成等差數(shù)列且和為定值時(shí),可設(shè)為…,a-2d,a-d,a,a+d,a+2d,….
(2)若偶數(shù)個(gè)數(shù)成等差數(shù)列且和為定值時(shí),可設(shè)為…,a-3d,a-d,a+d,a+3d,….
2.等差數(shù)列{an}中,an=an+b(a,b為常數(shù)),Sn=An2+Bn(A,B為常數(shù)),均是關(guān)于“n”的函數(shù),充分運(yùn)用函數(shù)思想,借助函數(shù)的圖像、性質(zhì)簡(jiǎn)化解題過(guò)程.
3.等差數(shù)列的四種判斷方法:
(1)定義法:an+1-an=d(d是常數(shù))?{an}是等差數(shù)列.
(2)等差中項(xiàng)法:2an+1=an+an+2(n∈N*)?{an}是等差數(shù)列.
(3)通項(xiàng)公式:an=pn+q(p,q為常數(shù))?{an}是等差數(shù)列.
(4)前n項(xiàng)和公式:Sn=An2+Bn(A,B為常數(shù))?{an}是等差數(shù)列.
[易錯(cuò)與防范]
1.要注意概念中的“從第2項(xiàng)起”.如果一個(gè)數(shù)列不是從第2項(xiàng)起,每一項(xiàng)與它前一項(xiàng)的差是同一個(gè)常數(shù),那么此數(shù)列不是等差數(shù)列.
2.注意區(qū)分等差數(shù)列定義中同一個(gè)常數(shù)與常數(shù)的區(qū)別.
3.求等差數(shù)列的前n項(xiàng)和Sn的最值時(shí),需要注意“自變量n為正整數(shù)”這一隱含條件.