等差数列前n项和最值问题

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等差数列的前n项和的最值及应用

等差数列的前n项和的最值及应用
索引
法二 同法一,求出公差d=-2. 所以an=25+(n-1)×(-2)=-2n+27. 因为a1=25>0, 又由因aann为=+1n=-∈-2Nn2*+(,2n7+≥10),+27≤0得nn≤ ≥11321212, . 所以当n=13时,Sn有最大值,为S13=169.
索引
法三 因为S8=S18,所以a9+a10+…+a18=0. 由等差数列的性质得a13+a14=0. 因为a1>0,所以d<0. 所以a13>0,a14<0.所以当n=13时,Sn有最大值. 由a13+a14=0,得a1+12d+a1+13d=0,又a1=25, 解得d=-2, 所以 S13=13×25+13×2 12×(-2)=169, 所以 Sn 的最大值为 169.
TUO ZHAN YAN SHEN FEN CENG JING LIAN HE XING SU YANG DA CHENG
一、基础达标
1.已知数列{an}满足an=26-2n,则使其前n项和Sn取最大值的n的值为( D )
A.11或12
B.12
C.13
D.12或13
解析 ∵an=26-2n,∴an-an-1=-2, ∴数列{an}为等差数列. 又 a1=24,d=-2, ∴Sn=24n+n(n2-1)×(-2)=-n2+25n=-n-2252+6425. ∵n∈N*,∴当 n=12 或 13 时,Sn 最大.
索引
3.做一做 《张邱建算经》卷上第22题为:今有女善织,日益功疾,且从第2天 起,每天比前一天多织相同量的布,若第1天织5尺布,现在一月(按30天 16
计)共织390尺布,则每天比前一天多织___2_9____尺布(不作近似计算). 解析 由题意知,该女每天的织布尺数构成等差数列{an},其中 a1=5,S30=390, 设其公差为 d,则 S30=30×5+30×2 29d=390,解得 d=1269.故该女子织布每天增 加1269尺.

4.2.2等差数列的前n项和公式

4.2.2等差数列的前n项和公式
( − 1)
= 1 +
.
2
作用:已知 a1,d和 n,求 Sn.
典型例题
例1已知数列{an}是等差数列.
(1)若a1=7,a50=101,求 S50;
5
(2)若a1=2,a2= ,求S10;
2
1
1
(3)若a1= ,d= − ,Sn=−5,求n.
2
6
解:(1)∵a1=7,a50=101,
当n=6时,an=0;
所以 an+1<an .所以{an}是递减数列.
当n>6时,an<0.
由 a1=10,dБайду номын сангаас=-2,
得 an=10+(n-1)×(-2) =-2n+12.
所以 , S1<S2<…<S5=S6> S7>…
令 an>0,解得 n <6.
所以,当n=5或6时,Sn最大.
因为5 = 5 × 10
2

= + (1 − ).
2
2
Sn=Sn-1+an(n≥2)
函数思想
课后作业
1.某市一家商场的新年最高促销奖设立了两种领奖方式:第一种,
所以2 = (1 + ) + (1 + ) + ⋯ + (1 + )
= (1 + ).
(1 + )
=
.
2
等差数列的前n项和公式
等差数列{an}的前n项和Sn公式:
(1 + )
=
.
2
作用:已知 a1,an 和 n,求 Sn.
an=a1+(n-1)d,(n∈N*)
,有
2
101 + 45 = 310,

等差数列的最值问题

等差数列的最值问题
2009×2008
解析(1)设数列{ }的公差为d,则由2009 = 0得20091 +
= 0,
2
1
2009−

即1 + 1004 = 0,则 = −
1 ,所以1 + =
1 ,所以 = (1 +
1004
1004
2
2009−

) = ⋅
1 = 1 ⋅ (2009 − 2 ).因为1 < 0, ∈ ∗ ,所以当 = 1004或
由 S5=S12 得 5a1+10d=12a1+66d,
d=- a1<0.
8
1
- a1
n(n-1)
n(n-1)
1
则 Sn = na1 +
d = na1 +
· 8 = - a1(n2 - 17n) = -
16
2
2
17
n-
1
2 289
a1
2 +
a1,因为 a1>0,n∈N*,所以当 n=8 或 9 时,Sn 有最大值.
2
1004
2008
1005
= 1005时, 取得最小值,最小值为
1 .
2
1005−
1
1005−
2
(2)由(1)得 =
1 . 由 ≤ , 得
(2009 − ) ≤
1 .
1004
2008
1004
因为 1 < 0, 所以 2 − 2011 + 2010 ≤ 0, 即 ( − 1)( − 2010) ≤ 0 ,解得 1 ≤
≤ 2010 .故所求 的取值集合为 {|1 ≤ ≤ 2010, ∈ ∗ } .

高考数学复习等差数列的前n项和Sn的最值问题

高考数学复习等差数列的前n项和Sn的最值问题

10×9 15×14 解法 2 设公差为 d.因为 S10=S15,所以 10a1+ 2 d=15a1+ 2 d, nn-1 5 5 2 125 代入 a1=20,得 d=-3.所以 Sn=na1+ 2 d=-6n + 6 n= 12×11 5 2 -6(n -25n), 所以当 n=12 或 13 时, Sn 取得最大值为 12a1+ 2 5 ×-3=130.
S7<S8, 所以 S9<S8, 49+21d<56+28d, 7 即 解得-1<d<-8. 63+36d<56+28d,
即d
7 的取值范围为-1,-8 .
a11 5.在等差数列{an}中,a <-1,若它的前 n 项和 Sn 有最大值,则使 Sn 10 取得最小正数的 n=
1 3 - - q∈ . 2 2,2 7
8.在等差数列{an}中,已知 a1=20,前 n 项和为 Sn,且 S10=S15,求当 n 取何值时,Sn 取得最大值,并求出它的最大值.
答案:当 n=12 或 13 时,Sn 取得最大值为 130.
解法 1 因为 S10=S15,所以 S15-S10=0,即 a11+a12+a13+a14+a15=0, 也即 5a13=0,所以 a13=0,即 a1>a2>…>a12>a13=0>a14>a15>…, 13a1+a13 13×20+0 故当 n=12 或 13 时,Sn 取得最大值为 = = 2 2 130.
微专题47
等差数列的前n项和Sn的最 值问题
2 4 1.已知等差数列{an}:5,47,37,…,当 n=
7 或8
时,数列
{an}的前 n 项和 Sn 最大?

高一等差数列及其前n项和知识点+例题+练习 含答案

高一等差数列及其前n项和知识点+例题+练习 含答案

1.等差数列的定义 一般地,如果一个数列从第二项起,每一项减去它的前一项所得的差都等于同一个常数,那么这个数列就叫做等差数列,这个常数叫做等差数列的公差,通常用字母__d __表示.2.等差数列的通项公式如果等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d ,那么它的通项公式是a n =a 1+(n -1)d .3.等差中项如果A =a +b 2,那么A 叫做a 与b 的等差中项. 4.等差数列的常用性质(1)通项公式的推广:a n =a m +(n -m )d (n ,m ∈N *).(2)若{a n }为等差数列,且k +l =m +n (k ,l ,m ,n ∈N *),则a k +a l =a m +a n .(3)若{a n }是等差数列,公差为d ,则{a 2n }也是等差数列,公差为2d .(4)若{a n },{b n }是等差数列,则{pa n +qb n }也是等差数列.(5)若{a n }是等差数列,公差为d ,则a k ,a k +m ,a k +2m ,…(k ,m ∈N *)是公差为md 的等差数列.5.等差数列的前n 项和公式设等差数列{a n }的公差为d ,其前n 项和S n =n (a 1+a n )2或S n =na 1+n (n -1)2d . 6.等差数列的前n 项和公式与函数的关系S n =d 2n 2+⎝⎛⎭⎫a 1-d 2n . 数列{a n }是等差数列⇔S n =An 2+Bn (A 、B 为常数).7.等差数列的前n 项和的最值在等差数列{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.【思考辨析】判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)若一个数列从第二项起每一项与它的前一项的差都是常数,则这个数列是等差数列.( × )(2)数列{a n }为等差数列的充要条件是对任意n ∈N *,都有2a n +1=a n +a n +2.( √ )(3)等差数列{a n }的单调性是由公差d 决定的.( √ )(4)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.( × )(5)数列{a n }满足a n +1-a n =n ,则数列{a n }是等差数列.( × )(6)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.( √ )1.设等差数列{a n }的前n 项和为S n .若a 1=-11,a 4+a 6=-6,则当S n 取最小值时,n =________________________________________________________________________. 答案 6解析 设等差数列{a n }的公差为d ,∵a 1+a 9=a 4+a 6=-6,且a 1=-11,∴a 9=5,从而d =2.∴S n =-11n +n (n -1)=n 2-12n ,∴当n =6时,S n 取最小值.2.一个首项为23,公差为整数的等差数列,如果前6项均为正数,从第7项起为负数,则它的公差为________.答案 -4解析 a n =23+(n -1)d ,由题意知⎩⎪⎨⎪⎧ a 6>0,a 7<0, 即⎩⎪⎨⎪⎧23+5d >0,23+6d <0,解得-235<d <-236, 又d 为整数,所以d =-4.3.在等差数列{a n }中,已知a 4+a 8=16,则该数列前11项和S 11=________.答案 88解析 S 11=11(a 1+a 11)2=11(a 4+a 8)2=88.4.设数列{a n }是等差数列,若a 3+a 4+a 5=12,则a 1+a 2+…+a 7=________.答案 28解析 ∵a 3+a 4+a 5=3a 4=12,∴a 4=4,∴a 1+a 2+…+a 7=7a 4=28.5.(2014·北京)若等差数列{a n }满足a 7+a 8+a 9>0,a 7+a 10<0,则当n =________时,{a n }的前n 项和最大.答案 8解析 因为数列{a n }是等差数列,且a 7+a 8+a 9=3a 8>0,所以a 8>0.又a 7+a 10=a 8+a 9<0,所以a 9<0.故当n =8时,其前n 项和最大.题型一 等差数列基本量的运算例1 (1)在数列{a n }中,若a 1=-2,且对任意的n ∈N *有2a n +1=1+2a n ,则数列{a n }前10项的和为________.(2)已知在等差数列{a n }中,a 2=7,a 4=15,则前10项和S 10=________.答案 (1)52 (2)210 解析 (1)由2a n +1=1+2a n 得a n +1-a n =12, 所以数列{a n }是首项为-2,公差为12的等差数列, 所以S 10=10×(-2)+10×(10-1)2×12=52. (2)因为a 2=7,a 4=15,所以d =4,a 1=3,故S 10=10×3+12×10×9×4=210. 思维升华 (1)等差数列运算问题的一般求法是设出首项a 1和公差d ,然后由通项公式或前n 项和公式转化为方程(组)求解.(2)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,体现了方程的思想.(1)(2015·课标全国Ⅱ改编)设S n 是等差数列{a n }的前n 项和,若a 1+a 3+a 5=3,则S 5=________________________________________________________________________.(2)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足S 33-S 22=1,则数列{a n }的公差是________. 答案 (1)5 (2)2解析 (1)∵{a n }为等差数列,∴a 1+a 5=2a 3,∴a 1+a 3+a 5=3a 3=3,得a 3=1,∴S 5=5(a 1+a 5)2=5a 3=5. (2)∵S n =n (a 1+a n )2,∴S n n =a 1+a n 2,又S 33-S 22=1, 得a 1+a 32-a 1+a 22=1,即a 3-a 2=2, ∴数列{a n }的公差为2.题型二 等差数列的判定与证明例2 已知数列{a n }中,a 1=35,a n =2-1a n -1(n ≥2,n ∈N *),数列{b n }满足b n =1a n -1(n ∈N *). (1)求证:数列{b n }是等差数列;(2)求数列{a n }中的最大项和最小项,并说明理由.(1)证明 因为a n =2-1a n -1(n ≥2,n ∈N *), b n =1a n -1(n ∈N *), 所以b n +1-b n =1a n +1-1-1a n -1=1(2-1a n)-1-1a n -1=a n a n -1-1a n -1=1. 又b 1=1a 1-1=-52. 所以数列{b n }是以-52为首项,1为公差的等差数列. (2)解 由(1)知b n =n -72, 则a n =1+1b n =1+22n -7.设f (x )=1+22x -7, 则f (x )在区间(-∞,72)和(72,+∞)上为减函数. 所以当n =3时,a n 取得最小值-1,当n =4时,a n 取得最大值3.引申探究例2中,若条件变为a 1=35,na n +1=(n +1)a n +n (n +1),探求数列{a n }的通项公式. 解 由已知可得a n +1n +1=a n n+1, 即a n +1n +1-a n n =1,又a 1=35, ∴⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n n 是以a 11=35为首项,1为公差的等差数列, ∴a n n =35+(n -1)·1=n -25, ∴a n =n 2-25n . 思维升华 等差数列的四个判定方法(1)定义法:证明对任意正整数n 都有a n +1-a n 等于同一个常数.(2)等差中项法:证明对任意正整数n 都有2a n +1=a n +a n +2后,可递推得出a n +2-a n +1=a n +1-a n =a n -a n -1=a n -1-a n -2=…=a 2-a 1,根据定义得出数列{a n }为等差数列.(3)通项公式法:得出a n =pn +q 后,得a n +1-a n =p 对任意正整数n 恒成立,根据定义判定数列{a n }为等差数列.(4)前n 项和公式法:得出S n =An 2+Bn 后,根据S n ,a n 的关系,得出a n ,再使用定义法证明数列{a n }为等差数列.(1)若{a n }是公差为1的等差数列,则{a 2n -1+2a 2n }是________.①公差为3的等差数列 ②公差为4的等差数列③公差为6的等差数列 ④公差为9的等差数列(2)在数列{a n }中,若a 1=1,a 2=12,2a n +1=1a n +1a n +2(n ∈N *),则该数列的通项为______________. 答案 (1)③ (2)a n =1n解析 (1)∵a 2n -1+2a 2n -(a 2n -3+2a 2n -2)=(a 2n -1-a 2n -3)+2(a 2n -a 2n -2)=2+2×2=6,∴{a 2n -1+2a 2n }是公差为6的等差数列.(2)由已知式2a n +1=1a n +1a n +2可得 1a n +1-1a n =1a n +2-1a n +1,知{1a n }是首项为1a 1=1,公差为1a 2-1a 1=2-1=1的等差数列,所以1a n =n ,即a n =1n . 题型三 等差数列的性质及应用命题点1 等差数列的性质例3 (1)(2015·广东)在等差数列{a n }中,若a 3+a 4+a 5+a 6+a 7=25,则a 2+a 8=________.(2)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且S 10=10,S 20=30,则S 30=________.答案 (1)10 (2)60解析 (1)因为{a n }是等差数列,所以a 3+a 7=a 4+a 6=a 2+a 8=2a 5,a 3+a 4+a 5+a 6+a 7=5a 5=25,即a 5=5,a 2+a 8=2a 5=10.(2)∵S 10,S 20-S 10,S 30-S 20成等差数列,且S 10=10,S 20=30,S 20-S 10=20,∴S 30-30=10+2×10=30,∴S 30=60.命题点2 等差数列前n 项和的最值例4 在等差数列{a n }中,已知a 1=20,前n 项和为S n ,且S 10=S 15,求当n 取何值时,S n 取得最大值,并求出它的最大值.解 ∵a 1=20,S 10=S 15,∴10×20+10×92d =15×20+15×142d , ∴d =-53. 方法一 由a n =20+(n -1)×⎝⎛⎭⎫-53 =-53n +653. 得a 13=0.即当n ≤12时,a n >0,当n ≥14时,a n <0.∴当n =12或13时,S n 取得最大值,且最大值为S 12=S 13=12×20+12×112×⎝⎛⎭⎫-53 =130.方法二 S n =20n +n (n -1)2·⎝⎛⎭⎫-53 =-56n 2+1256n =-56⎝⎛⎭⎫n -2522+3 12524. ∵n ∈N *,∴当n =12或13时,S n 有最大值,且最大值为S 12=S 13=130.方法三 由S 10=S 15得a 11+a 12+a 13+a 14+a 15=0.∴5a 13=0,即a 13=0.∴当n =12或13时,S n 有最大值,且最大值为S 12=S 13=130. 引申探究例4中,若条件“a 1=20”改为a 1=-20,其他条件不变,求当n 取何值时,S n 取得最小值,并求出最小值.解 由S 10=S 15,得a 11+a 12+a 13+a 14+a 15=0,∴a 13=0.又a 1=-20,∴a 12<0,a 14>0,∴当n =12或13时,S n 取得最小值,最小值S 12=S 13=13(a 1+a 13)2=-130. 思维升华 (1)等差数列的性质:①项的性质:在等差数列{a n }中,a m -a n =(m -n )d ⇔a m -a n m -n=d (m ≠n ),其几何意义是点(n ,a n ),(m ,a m )所在直线的斜率等于等差数列的公差.②和的性质:在等差数列{a n }中,S n 为其前n 项和,则a .S 2n =n (a 1+a 2n )=…=n (a n +a n +1);b .S 2n -1=(2n -1)a n .(2)求等差数列前n 项和S n 最值的两种方法:①函数法:利用等差数列前n 项和的函数表达式S n =an 2+bn ,通过配方或借助图象求二次函数最值的方法求解.②邻项变号法:a .当a 1>0,d <0时,满足⎩⎪⎨⎪⎧ a m ≥0,a m +1≤0的项数m 使得S n 取得最大值S m ; b .当a 1<0,d >0时,满足⎩⎪⎨⎪⎧a m ≤0,a m +1≥0的项数m 使得S n 取得最小值S m . (1)等差数列{a n }的前n 项和为S n ,已知a 5+a 7=4,a 6+a 8=-2,则当S n 取最大值时,n 的值是________.(2)设数列{a n }是公差d <0的等差数列,S n 为前n 项和,若S 6=5a 1+10d ,则S n 取最大值时,n 的值为________.(3)已知等差数列{a n }的首项a 1=20,公差d =-2,则前n 项和S n 的最大值为________. 答案 (1)6 (2)5或6 (3)110解析 (1)依题意得2a 6=4,2a 7=-2,a 6=2>0,a 7=-1<0;又数列{a n }是等差数列,因此在该数列中,前6项均为正数,自第7项起以后各项均为负数,于是当S n 取最大值时,n =6.(2)由题意得S 6=6a 1+15d =5a 1+10d ,所以a 6=0,故当n =5或6时,S n 最大.(3)因为等差数列{a n }的首项a 1=20,公差d =-2,代入求和公式得,S n =na 1+n (n -1)2d =20n -n (n -1)2×2 =-n 2+21n =-⎝⎛⎭⎫n -2122+⎝⎛⎭⎫2122, 又因为n ∈N *,所以n =10或n =11时,S n 取得最大值,最大值为110.6.等差数列的前n 项和及其最值典例 (1)在等差数列{a n }中,2(a 1+a 3+a 5)+3(a 7+a 9)=54,则此数列前10项的和S 10=________.(2)在等差数列{a n }中,S 10=100,S 100=10,则S 110=________.(3)等差数列{a n }中,已知a 5>0,a 4+a 7<0,则{a n }的前n 项和S n 的最大值为________. 思维点拨 (1)求等差数列前n 项和,可以通过求解基本量a 1,d ,代入前n 项和公式计算,也可以利用等差数列的性质:a 1+a n =a 2+a n -1=…;(2)求等差数列前n 项和的最值,可以将S n 化为关于n 的二次函数,求二次函数的最值,也可以观察等差数列的符号变化趋势,找最后的非负项或非正项.解析 (1)由题意得a 3+a 8=9,所以S 10=10(a 1+a 10)2=10(a 3+a 8)2=10×92=45. (2)方法一 设数列{a n }的公差为d ,首项为a 1,则⎩⎨⎧ 10a 1+10×92d =100,100a 1+100×992d =10,解得⎩⎨⎧ a 1=1 099100,d =-1150.所以S 110=110a 1+110×1092d =-110. 方法二 因为S 100-S 10=(a 11+a 100)×902=-90, 所以a 11+a 100=-2,所以S 110=(a 1+a 110)×1102=(a 11+a 100)×1102=-110. (3)因为⎩⎪⎨⎪⎧ a 4+a 7=a 5+a 6<0,a 5>0,所以⎩⎪⎨⎪⎧a 5>0,a 6<0,所以S n 的最大值为S 5.答案 (1)45 (2)-110 (3)S 5温馨提醒 (1)利用函数思想求等差数列前n 项和S n 的最值时,要注意到n ∈N *;(2)利用等差数列的性质求S n ,突出了整体思想,减少了运算量.[方法与技巧]1.在解有关等差数列的基本量问题时,可通过列关于a 1,d 的方程组进行求解.2.证明等差数列要用定义;另外还可以用等差中项法,通项公式法,前n 项和公式法判定一个数列是否为等差数列.3.等差数列性质灵活使用,可以大大减少运算量.4.在遇到三个数成等差数列问题时,可设三个数为(1)a ,a +d ,a +2d ;(2)a -d ,a ,a +d ;(3)a -d ,a +d ,a +3d 等,可视具体情况而定.[失误与防范]1.当公差d ≠0时,等差数列的通项公式是n 的一次函数,当公差d =0时,a n 为常数.2.公差不为0的等差数列的前n 项和公式是n 的二次函数,且常数项为0.若某数列的前n 项和公式是常数项不为0的二次函数,则该数列不是等差数列,它从第二项起成等差数列.A 组 专项基础训练(时间:40分钟)1.(2015·课标全国Ⅰ改编)已知{a n }是公差为1的等差数列,S n 为{a n }的前n 项和,若S 8=4S 4,则a 10=________________________________________________________________________. 答案 192解析 ∵公差为1,∴S 8=8a 1+8×(8-1)2×1=8a 1+28,S 4=4a 1+6. ∵S 8=4S 4,∴8a 1+28=4(4a 1+6),解得a 1=12, ∴a 10=a 1+9d =12+9=192. 2.(2015·北京改编)设{a n }是等差数列,下列结论中正确的是________.①若a 1+a 2>0,则a 2+a 3>0;②若a 1+a 3<0,则a 1+a 2<0;③若0<a 1<a 2,则a 2>a 1a 3;④若a 1<0,则(a 2-a 1)(a 2-a 3)>0.答案 ③解析 设等差数列{a n }的公差为d ,若a 1+a 2>0,a 2+a 3=a 1+d +a 2+d =(a 1+a 2)+2d ,由于d 正负不确定,因而a 2+a 3符号不确定,故①错;若a 1+a 3<0,a 1+a 2=a 1+a 3-d =(a 1+a 3)-d ,由于d 正负不确定,因而a 1+a 2符号不确定,故②错;若0<a 1<a 2,可知a 1>0,d >0,a 2>0,a 3>0,所以a 22-a 1a 3=(a 1+d )2-a 1(a 1+2d )=d 2>0,所以a 2>a 1a 3,故③正确;若a 1<0,则(a 2-a 1)·(a 2-a 3)=d ·(-d )=-d 2≤0,故④错.3.设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若S m -1=-2,S m =0,S m +1=3,则m =________. 答案 5解析 ∵数列{a n }为等差数列,且前n 项和为S n ,∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n n 也为等差数列. ∴S m -1m -1+S m +1m +1=2S m m ,即-2m -1+3m +1=0, 解得m =5,经检验为原方程的解.4.数列{a n }的首项为3,{b n }为等差数列,且b n =a n +1-a n (n ∈N *),若b 3=-2,b 10=12,则a 8=________.答案 3解析 设{b n }的公差为d ,∵b 10-b 3=7d =12-(-2)=14,∴d =2.∵b 3=-2,∴b 1=b 3-2d =-2-4=-6.∴b 1+b 2+…+b 7=7b 1+7×62d =7×(-6)+21×2=0.又b 1+b 2+…+b 7=(a 2-a 1)+(a 3-a 2)+…+(a 8-a 7)=a 8-a 1=a 8-3=0, ∴a 8=3.5.已知数列{a n }满足a n +1=a n -57,且a 1=5,设{a n }的前n 项和为S n ,则使得S n 取得最大值的序号n 的值为________.答案 7或8解析 由题意可知数列{a n }是首项为5,公差为-57的等差数列,所以a n =5-57(n -1)=40-5n 7,该数列前7项是正数项,第8项是0,从第9项开始是负数项,所以S n 取得最大值时,n =7或8.6.已知数列{a n }中,a 1=1且1a n +1=1a n +13(n ∈N *),则a 10=________. 答案 14解析 由已知得1a 10=1a 1+(10-1)×13=1+3=4, 故a 10=14. 7.已知递增的等差数列{a n }满足a 1=1,a 3=a 22-4,则a n =________. 答案 2n -1解析 设等差数列的公差为d ,∵a 3=a 22-4,∴1+2d =(1+d )2-4,解得d 2=4,即d =±2.由于该数列为递增数列,故d =2.∴a n =1+(n -1)×2=2n -1.8.设数列{a n }的通项公式为a n =2n -10(n ∈N *),则|a 1|+|a 2|+…+|a 15|=________. 答案 130解析 由a n =2n -10(n ∈N *)知{a n }是以-8为首项,2为公差的等差数列,又由a n =2n -10≥0得n ≥5,∴n ≤5时,a n ≤0,当n >5时,a n >0,∴|a 1|+|a 2|+…+|a 15|=-(a 1+a 2+a 3+a 4)+(a 5+a 6+…+a 15)=20+110=130.9.在等差数列{a n }中,a 1=1,a 3=-3.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若数列{a n }的前k 项和S k =-35,求k 的值.解 (1)设等差数列{a n }的公差为d ,则a n =a 1+(n -1)d .由a 1=1,a 3=-3,可得1+2d =-3,解得d =-2.从而a n =1+(n -1)×(-2)=3-2n .(2)由(1)可知a n =3-2n ,所以S n =n [1+(3-2n )]2=2n -n 2.由S k =-35,可得2k -k 2=-35,即k 2-2k -35=0,解得k =7或k =-5.又k ∈N *,故k =7.10.(2015·济南模拟)等差数列{a n }中,设S n 为其前n 项和,且a 1>0,S 3=S 11,则当n 为多少时,S n 最大?解 方法一 由S 3=S 11得3a 1+3×22d =11a 1+11×102d ,则d =-213a 1. 从而S n =d 2n 2+⎝⎛⎭⎫a 1-d 2n =-a 113(n -7)2+4913a 1, 又a 1>0,所以-a 113<0.故当n =7时,S n 最大. 方法二 由于S n =an 2+bn 是关于n 的二次函数,由S 3=S 11,可知S n =an 2+bn 的图象关于n =3+112=7对称.由方法一可知a =-a 113<0,故当n =7时,S n 最大. 方法三 由方法一可知,d =-213a 1.要使S n 最大, 则有⎩⎪⎨⎪⎧ a n ≥0,a n +1≤0,即⎩⎨⎧ a 1+(n -1)⎝⎛⎭⎫-213a 1≥0,a 1+n ⎝⎛⎭⎫-213a 1≤0,解得6.5≤n ≤7.5,故当n =7时,S n 最大.方法四 由S 3=S 11,可得2a 1+13d =0,即(a 1+6d )+(a 1+7d )=0,故a 7+a 8=0,又由a 1>0,S 3=S 11可知d <0,所以a 7>0,a 8<0,所以当n =7时,S n 最大.B 组 专项能力提升(时间:20分钟)11.已知正项等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 12=24,则a 6·a 7的最大值为________. 答案 4解析 在等差数列{a n }中,∵S 12=6(a 6+a 7)=24,∴a 6+a 7=4,令x >0,y >0,由基本不等式可得x ·y ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫x +y 22,当且仅当x =y 时“=”成立.又a 6>0,a 7>0,∴a 6·a 7≤⎝ ⎛⎭⎪⎫a 6+a 722=4,当且仅当a 6=a 7=2时,“=”成立.即a 6·a 7的最大值为4.12.设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 1=-3,a k +1=32,S k=-12,则正整数k =________. 答案 13解析 S k +1=S k +a k +1=-12+32=-212, 又S k +1=(k +1)(a 1+a k +1)2=(k +1)⎝⎛⎭⎫-3+322=-212,解得k =13. 13.设等差数列{a n },{b n }的前n 项和分别为S n ,T n ,若对任意自然数n 都有S n T n =2n -34n -3,则a 9b 5+b 7+a 3b 8+b 4的值为________. 答案1941 解析 ∵{a n },{b n }为等差数列,∴a 9b 5+b 7+a 3b 8+b 4=a 92b 6+a 32b 6=a 9+a 32b 6=a 6b 6. ∵S 11T 11=a 1+a 11b 1+b 11=2a 62b 6=2×11-34×11-3=1941, ∴a 6b 6=1941. 14.已知数列{a n }是首项为a ,公差为1的等差数列,b n =1+a n a n,若对任意的n ∈N *,都有b n ≥b 8成立,则实数a 的取值范围为________.答案 (-8,-7)解析 依题意得b n =1+1a n,对任意的n ∈N *,都有b n ≥b 8,即数列{b n }的最小项是第8项,于是有1a n ≥1a 8.又数列{a n }是公差为1的等差数列,因此有⎩⎪⎨⎪⎧ a 8<0,a 9>0,即⎩⎪⎨⎪⎧a +7<0,a +8>0,由此解得-8<a <-7,即实数a 的取值范围是(-8,-7).15.已知公差大于零的等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足a 3·a 4=117,a 2+a 5=22.(1)求通项a n ;(2)求S n 的最小值;(3)若数列{b n }是等差数列,且b n =S n n +c,求非零常数c . 解 (1)因为数列{a n }为等差数列,所以a 3+a 4=a 2+a 5=22.又a 3·a 4=117,所以a 3,a 4是方程x 2-22x +117=0的两实根, 又公差d >0,所以a 3<a 4,所以a 3=9,a 4=13,所以⎩⎪⎨⎪⎧ a 1+2d =9,a 1+3d =13,所以⎩⎪⎨⎪⎧ a 1=1,d =4.所以通项a n =4n -3.(2)由(1)知a 1=1,d =4,所以S n =na 1+n (n -1)2×d =2n 2-n =2⎝⎛⎭⎫n -142-18. 所以当n =1时,S n 最小,最小值为S 1=a 1=1.(3)由(2)知S n =2n 2-n ,所以b n =S n n +c =2n 2-n n +c, 所以b 1=11+c ,b 2=62+c ,b 3=153+c. 因为数列{b n }是等差数列,所以2b 2=b 1+b 3,即62+c ×2=11+c +153+c ,所以2c2+c=0,所以c=-1或c=0(舍去),2时,{b n}是等差数列,经验证c=-12故c=-12.。

求等差数列前n项和的最值问题的两种常用解法

求等差数列前n项和的最值问题的两种常用解法

求等差数列前n 项和的最值问题的两种常用解法【必备方法】1.函数法:利用等差数列前n 项和的函数表达式bn an S n +=2,通过配方或借助图象求二次函数最值的方法求解,一定注意n 是正整数。

2.邻项变号法:①0,01<>d a 时,满足⎩⎨⎧≤≥+001n n a a 的项数m 使得n S 取得最大值为m S ; ②当0,01><d a 时,满足⎩⎨⎧≥≤+001n n a a 的项数m 使得n S 取得最小值为m S . 【典例示范】例1、等差数列}{n a 前n 项和为n S ,已知1131,13S S a ==,当n S 最大时,n 的值是( )(A)5 (B)6 (C)7 (D)8解:方法一:由113S S =得01154=+++a a a ,根据等差数列性质可得087=+a a ,根据首项等于13可推知这个数列递减,从而得到0,087<>a a ,故n=7 时,n S 最大.方法二:由113S S =可得d a d a 55113311+=+,把131=a 代入得2-=d ,故n n n n n S n 14)1(132+-=--=,根据二次函数性质,当n=7时,n S 最大. 方法三:根据131=a ,113S S =,知这个数列的公差不等于零.由于113S S =说明这个数列的和先是单调递增的然后又单调递减.根据公差不为零的等差数列的前n 项和是关于n 的二次函数,以及二次函数图象的对称性,当113S S =时,只有72113=+=n 时,n S 取得最大值. 答案:C练习:1.已知在等差数列}{n a 中,311=a ,n S 是它的前n 项的和,2210S S =.(1)求n S ;(2)这个数列前多少项的和最大,并求出这个最大值. 解析:(1)∵102110a a a S ++= ,222122a a a S ++= ,又2210S S =, ∴0221211=++a a a ,则031212211=+=+d a a a ,又311=a ,2-=∴d ,∴21322)1(n n d n n na S n -=-+=。

2.3等差数列的前n项和

2.3等差数列的前n项和
2.3 等差数列的 前n项和及性质
创设情景
有一次,老师与高斯去买铅笔,在商店发 现了一个堆放铅笔的V形架, V形架的最下面一层放 一支铅笔,往上每一层 都比它下面一层多放一 支,最上面一层放100支. 老师问:高斯,你知道这 个V形架上共放着多少支铅笔吗?
问题就是: 计算1+ 2+ 3 +… + 99 + 100
a1 4 d 6
n(n 1) S n 4n 6 3n 2 n 2
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题型二 已知sn求an
例3. 已知数列 an 的前 项和为 Sn=2n2+3n , 求 这个数列的通项公式.这个数列是等差数列吗?如果 是,它的首项与公差分别是什么?
n
s1 ,n 1, an与Sn的关系 an 当n=1适合于an s n s n 1 ,n 2.
时,则an =Sn-Sn-1。 当n=1不适合于an,则通项公式 应写成分段函数的形式。
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题型三 等差数列前n项和最值问题
例4.已知等差数列{an}中,a1=13且S3=S11,求n取何值时,Sn取 最大值. 解法1 由S3=S11得
① ②
2Sn a1 an a2 a n1 a3 an2 an a1
又 a1 an a2 a n1 a3 an2 an a1
n(a1 an ) 2Sn n(a1 an ) 即S n 2
求和公式
等差数列的前n项和的公式: n(a1 an ) 在已知首项和尾项 Sn 不含d 时使用此公式。 2
思考:(1)公式的文字语言; (2)公式的特点;
可知三 求一
由于an a1 n 1 d 来自 故在已知首项和公差 时使用此公式。

等差数列的前n项和的最值问题

等差数列的前n项和的最值问题
精品资料
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解 方法一 ∵a1=20,S10=S15, ∴10×20+10× 2 9d=15×20+15× 2 14d, ∴d=-53. ∴an=20+(n-1)×-53=-53n+635. ∴a13=0. 即当 n≤12 时,an>0,n≥14 时,an<0. ∴当 n=12 或 13 时,Sn 取得最大值,且最大值为 S12=S13=12×20+12× 2 11×-53=130.
S2 009=0.
(1)求 Sn 的最小值及此时 n 的值;
(2)求 n 的取值集合,使 an≥Sn.
解 方法一 (1)设公差为 d,则由 S2 009=0
⇒2
009a1+2
009×2 2
008d=0⇒a1+1
004d=0,
d=-1 0104a1,a1+an=2 010090-4 na1,
∴Sn=n2(a1+an)=n09n-n2)
∵a1<0,n∈N*,
∴当
n=1
004

1
005精品时资料,Sn
取最小值1
005 2 a1.
(2)an=1 100050- 4 na1,
Sn≤an⇔2
a0108(2
009n-n2)≤1
005-n 1 004 a1
∵a1<0, ∴n2-2 011n+2 010≤0,即(n-1)(n-2 010)≤0,
等差数列(děnɡ chā shù liè)的前n项和的最值 问题
精品资料
前n项和Sn最大(最小)
1)在a1 0, d 0,求n为何值时Sn最大, 可由不等式组 aann100来确定n 2)在a1 0, d 0,求n为何值时Sn最小, 可由不等式组 aann100来确定n
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等差数列前n项和最值问题Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT等差数列前n 项和的最值问题问题引入:已知数列{},n a 的前n 项和212n S n n =+,求这个数列的通项公式.数列是等差数列吗如果是,它的首项与公差分别是什么 解:当n>1时:1122n n n a s s n -=-==-当n=1时:211131122a s ==+⨯= 综上:122na n =-,其中:132a =,2d = 探究1:一般地,如果一个数列{}n a 的前n 项和为:2,n s pn qn r =++≠0,那么这个数列一定是等差数列吗如果是,它的首项和公差分别是什么结论:当r=0时为等差,当r ≠0时不是一、 应用二次函数图象求解最值 例1:等差数列{}n a 中, 1490,a S S >=,则n 的取值为多少时n S 最大分析:等差数列的前n 项和n S 是关于n 的二次函数,因此可从二次函数的图象的角度来求解。

解析:由条件1490,a S S >=可知,d<0,且211(1)()222n n n d dS na d n a n -=+=+-, 其图象是开口向下的抛物线,所以在对称轴处取得最大值,且对称轴为496.52n +==,而n N *∈,且介于6与7的中点,从而6n =或7n =时n S 最大。

1.已知等差数列{n a }中1a =13且3S =11S ,那么n 取何值时,n S 取最大值.解析:设公差为d ,由3S =11S 得:3×13+3×2d/2=11×13+11×10d/2 d= -2, n a =13-2(n-1), n a =15-2n,由⎩⎨⎧≤≥+0a 0a 1n n 即⎩⎨⎧≤+-≥-0)1n (2150n 215得:≤n ≤,所以n=7时,n S 取最大值.2.已知a n 是各项不为零的等差数列,其中a 1>0,公差d <0,若S 10=0,求数列a n 前 5 项和取得最大值.结合二次函数的图象,得到二次函数图象的开口向下,根据图象关于对称轴对称的特点,得到函数在对称轴处取到最大值,,注意对称轴对应的自变量应该是整数或离对称轴最近的整数.a n 是各项不为零的等差数列,其中a 1>0,公差d <0,S 10=0,根据二次函数的图象特点得到图象开口向下,且在n==5时,数列a n 前5项和取得最大值.二、转化为求二次函数求最值例2、在等差数列{n a }中, 4a =-14, 公差d =3, 求数列{n a }的前n 项和n S 的最小值 分析:利用条件转化为二次函数,通过配方写成顶点式易求解。

解析:∵4a =1a +3d, ∴ -14=1a +9, 1a =-23, ∴ n S =-23n +2)1(3-n n =23[(n -496)2-24936],∴ 当n=496最小时,n S 最小,但由于n N *∈,496介于8与9之间, 8100S =-,999S =- 即有且89S S >,故当n =8 8S =-100最小.点评:通过条件求出1a ,从而将n S 转化为关于n 的二次函数,然后配方求解,但要注意的是此处496介于8与9之间,但并不能取两个整数,判断的标准是对称轴是否处于两个整数中点,否则只有一个取值。

3. 已知等差数列{}n a 中,前n 项和215n S n n =-,则使n S 有最小值的n 是(B )A 、7B 、78或C 、8D 、9 4.已知a n 是等差数列,其中a 1=31,公差d=﹣8,则数列a n 前n 项和的最大值为 76 .分析:(1)根据数列的首项和公差写出数列的前n 项和,它是关于n 的二次函数,二次项的系数小于零,函数存在最大值,结合二次函数的最值得到结果,注意变量n 的取值.解答:解:(1)∵a n 是等差数列,其中a 1=31,公差d=﹣8,∴数列a n 前n 项和s n =﹣4n 2+35n ,根据二次函数的性质,当n=时,前n 项和s n 取到最大值,∵n ∈N ,∴n=4,∴前n 项和s n 的最大值是s n =﹣64+140=76, 5.已知一个等差数列的前10项的和是110,前20项的和是20.求此等差数列的前n 项和n S ,并求出当n 为何值时,n S 最大,最大值是多少n S =n n 212+- 当N=10或11时,取最大值为1106.已知{a n }为等差数列,a 1+a 3+a 5=105,a 2+a 4+a 6=99,以S n 表示{a n }的前n 项和,则使得S n 达到最大值的n 是设{a n }的公差为d ,由题意得a 1+a 3+a 5=a 1+a 1+2d+a 1+4d=105,即a 1+2d=35,①a 2+a 4+a 6=a 1+d+a 1+3d+a 1+5d=99,即a 1+3d=33,②由①②联立得a 1=39,d=-2,∴s n =39n+ ×(-2)=-n 2+40n=-(n-20)2+400,故当n=20时,S n 达到最大值400.7. 已知等差数列a n 的公差d <0,若a 3a 7=9,a 1+a 9=10,则该数列的前n 项和S n 的最大值为 49 .分析:根据等差数列的性质得到第3项与第7项的和等于首项与第9项的和等于10,又第3项与第7项的积为9,写出一个两根为a 3和a 7关于x 的一元二次方程,求出方程的解,且根据等差d 小于0可得到a 3和a 7的值,进而求出数列的首项和公差,根据首项和公差写出等差数列的前n 项和公式,配方后即可求出数列的前n 项和S n 的最大值.解答:解:由题意a 1+a 9=10,得到a 3+a 7=10,又a 3a 7=9,得到a 3,a 7为方程x 2﹣10x+9=0的两根,且d <0,得到a 3=9,a 7=1,则d=﹣2,所以a 1=13,S n =﹣n 2+14n ﹣49+49=(n ﹣7)2+49,则当n=7时,该数列的前n 项和S n 的最大值为49.故答案为:498. 在等差数列a n 中,a 1=25,S 17=S 9,求S n 的最大值.解:由S 17=S 9,得到=,即17(2a 1+16d )=9(2a 1+8d ),又a 1=25,得:d=﹣=﹣2,所以a n =a 1+(n ﹣1)d=﹣2n+27, 则S n ===﹣n 2+26n=﹣(n ﹣13)2+169,所以当n=13时,S nmax =169.三、在等差数列{}n a 中,有关n S 的最值问题——常用邻项变号法求解:(1)当1a >0,d<0时,满足100m m a a +≥⎧⎨≤⎩的项数m 使得m S 取最大.(2)当1a <0,d>0时,满足10m m a a +≤⎧⎨≥⎩的项数m 使得取最小值。

例3:已知等差数列{a n }的a n =24-3n ,则前多少项和最大 由a n =24-3n 知当8≤n 时,0≥n a ,当9≥n 时,0<n a ,∴前8项或前7项的和取最大值. 9.已知等差数列{b n }的通项b n =2n-17,则前多少项和最小解:由bn =2n -17n 知当8≤n时,0<n a ,当9≥n 时,0>n a , ∴前8项的和取最小值.点评:通过数列中数的特性,可由⎩⎨⎧≤≥+0a 0a 1n n ,从解不等式来确定n S 的最大值。

小结:对等差数列前n 项和的求法,通常从二次函数与不等式的角度来求解,但有一点要注意的是最值的取值不一定在对称轴处,必须认真考察n 取何值才符合 10. 已知等差数列{a n },满足a n =40-4n ,求前多少项的和最大最大值是多少解法一:由219)219(2382440222+--=+-=⇒-=n n n S n a n n解法二:,440n a n -= 令10901≤≤⇒⎩⎨⎧≤+≥+n a a n n 180,10910===∴S S S n n n n 最大值:最大,或.11. 在等差数列{a n }中,|a 3|=|a 9|,公差d <0,则使前n 项和S n 取得最大值的自然数n 是 5或6 .分析:根据d <0,|a 3|=|a 9|,判断出a 3=﹣a 9,进而根据等差数列的通项公式求得a 1+5d=0,判断出a 6=0进而可知从数列的第7项开始为负,进而可判断出前n 项和S n 取得最大值的自然数n 的值.解答:解:∵d <0,|a 3|=|a 9|,∴a 3=﹣a 9,∴a 1+2d=﹣a 1﹣8d ,∴a 1+5d=0,∴a 6=0,∴a n >0(1≤n ≤5),12. ∴S n 取得最大值时的自然数n 是5或6.故答案为:5或6等差数列{a n }的公差d <0,且a 12=a 102,则数列{a n }的前n 项和S n 取得最大值时的项数n= 5 .分析:由a 12=a 102,得到a 1和a 10相等或互为相反数,因为公差d 小于0,所以得到a 1和a 10互为相反数即两项相加等于0,又根据等差数列的性质可知a 5和a 6的和等于a 1和a 10的和等于0,得到数列{a n }的前n 项和S n 取得最大值时的项数为5.解答:解:由d <0,a 12=a 102,知a 1+a 10=0∴a 5+a 6=0,所以此数列从从第6项开始,以后每项都小于0,故S n 取得最大值时的项数n=5.故答案为:5. 点评:此题考查学生掌握等差数列的性质,掌握两数平方相等时两数的关系,是一道中档题. 13. 已知等差数列{a n },3 a 5 =8 a 12, a 1<0,设前n 项和为S n ,求S n 取最小值时n 的值.[分析]求等差数列前n 项的和最小,可以用函数的方式去求,亦可以用数列单调性,也可以由AB A B n A S n 4)2(22-+=完成. 解法一:.576),11(8)4(3,83111125d a d a d a a a -=+=+∴=即 ,0,01>∴<d a 由 ,)2(22)1(121n d a n d d n n na S n -+=-+=∴点(n,S n )是开口向上抛物线上一些孤立的点,即在函数x da x d y )2(212-+=的图象上,其对称轴,7.15257621=--=--=dd d d da x 距离x=最近的整数点(16,S 16), .16=∴n S n最小时 解法二: .576,831125d a a a -=∴= ,0,01>∴<d a 由,0222,02,4)2(122=⨯-+=+-+=d da n AB n A B A B n A S n 即令.16),(7.155762*最小时,n S n N n d dd n =∴∈=+=∴14. 已知等差数列{a n },3 a 4 =7 a 7, a 1>0,设前n 项和为S n ,求S n 取最大值时n 的值.9 15. 已知等差数列{n a },*na N ∈,n S =212)8n a +(.若1302n n b a =-,求数列 {n b }的前n 项和的最小值.分析:①由n S 与n a 的关系,可写出11n n s a ++与之间的关系,两式作差,即可得出1n a +与n a 间的关系; ②{n b }的前n 项和最小,估计{n b }的前n 项均为负值,后面均为正值,所有负值之和为最小. 解 1n a +=1n s +-n S =2112)8n a ++(-212)8n a +(,即81n a +=(1n a ++22)-(n a +22),所以(1n a +-22)-(n a +22)=0, 即(1n a ++n a )(1n a +-n a -4)=0,因为*n a N ∈,所以1n a ++n a ≠0,即1n a +-n a -4=0,所以1n a +-n a =4,因此等差数列{n a }的公差大于0.1a =1s =2112)8a +(,解得1a =2.所以n a =4n-2,则1302n n b a =-=2n-31.即数列{nb }也为等差数列且公差为 2.由23102(1)310{n n -≤+-≥,解得293122n ≤≤,因为n *N∈,所以n=15,故{n b }的前15项为负值,因此15s 最小,可知1b =-29,d=2,所以数列 {n b }的前n 项和的最小值为15s =1529215312-+⨯-()=-225.16.{}n a 为等差数列,公差为d ,n S 为其前n 项和,576S S S >>,则下列结论中不正确的是(A )(A ) 0<d(B )011>S (C )012<S (D )013<S17. 等差数列的前项和为,若,则下列结论:①,②,③,④,其中正确结论是-------------- ( A) A .②③ B .①③ C .①④ D .②④ 18. 等差数列的前项和的最大值只有,且,则使的的最大值为 。

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