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- 2021-07-01 发布
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第
2
节 等差数列及其前
n
项和
考试要求
1.
理解等差数列的概念;
2.
掌握等差数列的通项公式与前
n
项和公式;
3.
能在具体的问题情境中识别数列的等差关系,并能利用等差数列的有关知识解决相应的问题;
4.
了解等差数列与一次函数的关系
.
知
识
梳
理
1.
等差数列的概念
(1)
如果一个数列从第
2
项起,每一项与它的前一项的差等于
______________
,那么这个数列就叫做等差数列
.
数学语言表达式:
a
n
+
1
-
a
n
=
d
(
n
∈
N
*
,
d
为常数
).
(2)
若
a
,
A
,
b
成等差数列,则
A
叫做
a
,
b
的等差中项,且
A
=
_______
.
同一个常数
2.
等差数列的通项公式与前
n
项和公式
(1)
若等差数列
{
a
n
}
的首项是
a
1
,公差是
d
,则其通项公式为
a
n
=
_____________
.
(2)
前
n
项和公式:
S
n
=
__________________
=
__________________
.
a
1
+
(
n
-
1)
d
3.
等差数列的性质
(
n
-
m
)
d
a
k
+
a
l
=
a
m
+
a
n
md
[
常用结论与微点提醒
]
1.
已知数列
{
a
n
}
的通项公式是
a
n
=
pn
+
q
(
其中
p
,
q
为常数
)
,则数列
{
a
n
}
一定是等差数列,且公差为
p
.
2.
在等差数列
{
a
n
}
中,
a
1
>
0
,
d
<
0
,则
S
n
存在最大值;若
a
1
<
0
,
d
>
0
,则
S
n
存在最小值
.
3.
等差数列
{
a
n
}
的单调性:当
d
>
0
时,
{
a
n
}
是递增数列;当
d
<
0
时,
{
a
n
}
是递减数列;当
d
=
0
时,
{
a
n
}
是常数列
.
4.
数列
{
a
n
}
是等差数列
⇔
S
n
=
An
2
+
Bn
(
A
,
B
为常数
).
5.
用等差数列的定义判断数列是否为等差数列,要注意定义中的三个关键词:
“
从第
2
项起
”“
每一项与它的前一项的差
”“
同一个常数
”.
诊
断
自
测
1.
判断下列结论正误
(
在括号内打
“√”
或
“×”
)
(1)
数列
{
a
n
}
为等差数列的充要条件是对任意
n
∈
N
*
,都有
2
a
n
+
1
=
a
n
+
a
n
+
2
.(
)
(2)
等差数列
{
a
n
}
的单调性是由公差
d
决定的
.(
)
(3)
数列
{
a
n
}
为等差数列的充要条件是其通项公式为
n
的一次函数
.(
)
(4)
等差数列的前
n
项和公式是常数项为
0
的二次函数
.(
)
解析
(3)
若公差
d
=
0
,则通项公式不是
n
的一次函数
.
(4)
若公差
d
=
0
,则前
n
项和不是二次函数
.
答案
(1)
√
(2)
√
(3)
×
(4)
×
2.
(
老教材必修
5P46AT2
改编
)
设数列
{
a
n
}
是等差数列,其前
n
项和为
S
n
,若
a
6
=
2
且
S
5
=
30
,则
S
8
等于
(
)
A.31 B.32 C.33 D.34
答案
B
3.
(
老教材必修
5P68T8
改编
)
在等差数列
{
a
n
}
中
a
3
+
a
4
+
a
5
=
6
,则
S
7
=
(
)
A.8 B.12 C.14 D.18
答案
C
4.
(2018·
全国
Ⅰ
卷
)
记
S
n
为等差数列
{
a
n
}
的前
n
项和
.
若
3
S
3
=
S
2
+
S
4
,
a
1
=
2
,则
a
5
=
(
)
A.
-
12 B.
-
10 C.10 D.12
答案
B
5.
(2020·
上饶模拟
)
已知等差数列
{
a
n
}
,
a
10
=
10
,其前
10
项和
S
10
=
70
,则公差
d
=
(
)
答案
D
考点一 等差数列基本量的运算
【例
1
】
(1)
(
一题多解
)(2019·
江苏卷
)
已知数列
{
a
n
}(
n
∈
N
*
)
是等差数列,
S
n
是其前
n
项和
.
若
a
2
a
5
+
a
8
=
0
,
S
9
=
27
,则
S
8
的值是
________.
法二
同法一得
a
5
=
3.
又
a
2
a
5
+
a
8
=
0
⇒
3
a
2
+
a
8
=
0
⇒
2
a
2
+
2
a
5
=
0
⇒
a
2
=-
3.
(2)
设首项为
a
1
,公差为
d
.
答案
(1)16
(2)A
规律方法
1.
等差数列的通项公式及前
n
项和公式共涉及五个量
a
1
,
a
n
,
d
,
n
,
S
n
,知其中三个就能求另外两个,体现了用方程的思想来解决问题
.
2.
数列的通项公式和前
n
项和公式在解题中起到变量代换作用,而
a
1
和
d
是等差数列的两个基本量,用它们表示已知和未知是常用方法
.
【训练
1
】
(2019·
全国
Ⅰ
卷
)
记
S
n
为等差数列
{
a
n
}
的前
n
项和
.
已知
S
9
=-
a
5
.
(1)
若
a
3
=
4
,求
{
a
n
}
的通项公式;
(2)
若
a
1
>0
,求使得
S
n
≥
a
n
的
n
的取值范围
.
由
a
3
=
4
得
a
1
+
2
d
=
4.
于是
a
1
=
8
,
d
=-
2.
因此
{
a
n
}
的通项公式为
a
n
=
10
-
2
n
.
即
n
2
-
11
n
+
10
≤
0
,解得
1
≤
n
≤
10
,
所以
n
的取值范围是
{
n
|1
≤
n
≤
10
,
n
∈
N
}.
考点二 等差数列的判定与证明
典例迁移
(1)
证明
当
n
≥
2
时,由
a
n
+
2
S
n
S
n
-
1
=
0
,
【迁移
1
】
本例条件不变,判断数列
{
a
n
}
是否为等差数列,并说明理由
.
解 因为
a
n
=
S
n
-
S
n
-
1
(
n
≥
2)
,
a
n
+
2
S
n
S
n
-
1
=
0
,所以
S
n
-
S
n
-
1
+
2
S
n
S
n
-
1
=
0(
n
≥
2).
所以当
n
≥
2
时,
a
n
+
1
-
a
n
的值不是一个与
n
无关的常数,故数列
{
a
n
}
不是等差数列
.
规律方法
1.
证明数列是等差数列的主要方法:
(1)
定义法:对于
n
≥
2
的任意自然数,验证
a
n
-
a
n
-
1
为同一常数
.
(2)
等差中项法:验证
2
a
n
-
1
=
a
n
+
a
n
-
2
(
n
≥
3
,
n
∈
N
*
)
都成立
.
2.
判定一个数列是等差数列还常用到的结论:
(1)
通项公式:
a
n
=
pn
+
q
(
p
,
q
为常数
)
⇔
{
a
n
}
是等差数列
.
(2)
前
n
项和公式:
S
n
=
An
2
+
Bn
(
A
,
B
为常数
)
⇔
{
a
n
}
是等差数列
.
问题的最终判定还是利用定义
.
【训练
2
】
记
S
n
为等比数列
{
a
n
}
的前
n
项和
.
已知
S
2
=
2
,
S
3
=-
6.
(1)
求
{
a
n
}
的通项公式;
(2)
求
S
n
,并判断
S
n
+
1
,
S
n
,
S
n
+
2
是否成等差数列
.
考点三 等差数列的性质及应用
【例
3
】
(1)
(2019·
安阳联考
)
在等差数列
{
a
n
}
中,若
a
2
+
a
8
=
8
,则
(
a
3
+
a
7
)
2
-
a
5
=
(
)
A.60 B.56 C.12 D.4
(2)
设等差数列
{
a
n
}
的前
n
项和为
S
n
,若
S
3
=
9
,
S
6
=
36
,则
a
7
+
a
8
+
a
9
等于
(
)
A.63 B.45 C.36 D.27
解析
(1)
∵
在等差数列
{
a
n
}
中,
a
2
+
a
8
=
8
,
∴
a
2
+
a
8
=
a
3
+
a
7
=
2
a
5
=
8
,解得
a
5
=
4
,
所以
(
a
3
+
a
7
)
2
-
a
5
=
8
2
-
4
=
60.
(2)
由
{
a
n
}
是等差数列,得
S
3
,
S
6
-
S
3
,
S
9
-
S
6
为等差数列,
即
2(
S
6
-
S
3
)
=
S
3
+
(
S
9
-
S
6
)
,
得到
S
9
-
S
6
=
2
S
6
-
3
S
3
=
45
,
所以
a
7
+
a
8
+
a
9
=
45.
答案
(1)A
(2)B
规律方法
1.
项的性质:在等差数列
{
a
n
}
中,若
m
+
n
=
p
+
q
(
m
,
n
,
p
,
q
∈
N
*
)
,则
a
m
+
a
n
=
a
p
+
a
q
.
2.
和的性质:在等差数列
{
a
n
}
中,
S
n
为其前
n
项和,则
(1)
S
2
n
=
n
(
a
1
+
a
2
n
)
=
…
=
n
(
a
n
+
a
n
+
1
)
;
(2)
S
2
n
-
1
=
(2
n
-
1)
a
n
.
答案
(1)C
(2)A
考点四 等差数列的最值问题
多维探究
角度
1
等差数列前
n
项和的最值
【例
4
-
1
】
(2019·
北京卷
)
设
{
a
n
}
是等差数列,
a
1
=-
10
,且
a
2
+
10
,
a
3
+
8
,
a
4
+
6
成等比数列
.
(1)
求
{
a
n
}
的通项公式;
(2)
记
{
a
n
}
的前
n
项和为
S
n
,求
S
n
的最小值
.
解
(1)
设
{
a
n
}
的公差为
d
.
因为
a
1
=-
10
,
所以
a
2
=-
10
+
d
,
a
3
=-
10
+
2
d
,
a
4
=-
10
+
3
d
.
因为
a
2
+
10
,
a
3
+
8
,
a
4
+
6
成等比数列
,
所以
(
a
3
+
8)
2
=
(
a
2
+
10)(
a
4
+
6).
所以
(
-
2
+
2
d
)
2
=
d
(
-
4
+
3
d
).
解得
d
=
2.
所以
{
a
n
}
的通项公式为
a
n
=
a
1
+
(
n
-
1)
d
=
2
n
-
12.
(2)
由
(1)
知
,
a
n
=
2
n
-
12.
则当
n
≥
7
时
,
a
n
>0
;
当
n
=
6
时
,
a
n
=
0
,
当
n
<6
时
,
a
n
<0
;
所以
S
n
的最小值为
S
5
=
S
6
=-
30.
规律方法
求等差数列前
n
项和的最值,常用的方法:
(1)
利用等差数列的单调性,求出其正负转折项,或者利用性质求其正负转折项,便可求得和的最值;
(2)
利用公差不为零的等差数列的前
n
项和
S
n
=
An
2
+
Bn
(
A
,
B
为常数,
A
≠
0)
为二次函数,通过二次函数的性质求最值
.
角度
2
等差数列项的最值
【例
4
-
2
】
(2020·
淮北模拟
)
S
n
是等差数列
{
a
n
}
的前
n
项和,
S
2 020
<
S
2 018
,
S
2 019
<
S
2 020
,则
S
n
<0
时
n
的最大值是
(
)
A.2 019 B.2 020 C.4 037 D.4 038
答案
D
规律方法
本题借助等差数列的性质求出
S
n
<0
中
n
的取值范围,从而求出
n
的最大值,这种题型要与
S
n
的最值区别开来
.
【训练
4
】
(1)
(
角度
1)
等差数列
{
a
n
}
中,已知
|
a
6
|
=
|
a
11
|
,且公差
d
>0
,则其前
n
项和取最小值时
n
的值为
(
)
A.6 B.7 C.8 D.9
(2)
(
角度
2)
设等差数列
{
a
n
}
满足
a
3
+
a
7
=
36
,
a
4
a
6
=
275
,且
a
n
a
n
+
1
有最小值,则这个最小值为
________.
答案
(1)C
(2)
-
12
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