2018年高考数学一轮复习第五章数列第29讲等差数列及其前n项和课件理
2019届高考理科数学一轮复习学案:第29讲 等差数列及其前n项和
第29讲等差数列及其前n 项和课前双击巩固1.等差数列中的有关公式已知等差数列{a n }的首项为a 1,公差是d ,前n 项和为S n ,则等差数列定义式(n ≥2,d 为常数)等差中项A=(A 是a 与b 的等差中项)通项公式或前n 项和公式S n ==2.等差数列的性质已知{a n }是等差数列,S n 是{a n }的前n 项和.(1)若m+n=p+q=2k (m ,n ,p ,q ,k ∈N *),则有a m +a n ==.(2)数列S m ,S 2m -S m ,S 3m -S 2m ,…成数列.3.等差数列与函数的关系(1)等差数列{a n }的通项公式可写成a n =,当d ≠0时,它是关于n 的,它的图像是直线y=dx+(a 1-d )上横坐标为正整数的均匀分布的一群的点.注:当d>0时,{a n }是数列;当d<0时,{a n }是数列;当d=0时,{a n }是.(2)前n 项和公式可变形为S n =,当d ≠0时,它是关于n 的常数项为0的,它的图像是抛物线y=x 2+x 上横坐标为正整数的均匀分布的一群的点.注:若a 1>0,d<0,则S n 存在最值;若a 1<0,d>0,则S n 存在最值.常用结论等差数列的性质1.已知{a n },{b n }是公差分别为d 1,d 2的等差数列,S n 是{a n }的前n 项和,则有以下结论:(1){a 2n }是等差数列,公差为2d 1.(2){pa n +qb n }是等差数列(p ,q 都是常数),且公差为pd 1+qd 2.(3)a k ,a k+m ,a k+2m ,…(k ,m ∈N *)是公差为md 1的等差数列.(4)成等差数列,其首项与{a n }的首项相同,公差是{a n }的公差的.(5)数列{pa n },{a n +p }都是等差数列(p ,q 都是常数),且公差分别为pd 1,d 1.2.关于等差数列奇数项与偶数项的性质(1)若项数为2n ,则S 偶-S 奇=nd ,=.(2)若项数为2n-1,则S 偶=(n-1)a n ,S 奇=na n ,S 奇-S 偶=a n ,=.3.两个等差数列{a n },{b n }的前n 项和分别为S n ,T n ,它们之间的关系为=.题组一常识题1.[教材改编]在等差数列中,a 5=9,且2a 3=a 2+6,则a 1=.2.[教材改编]在等差数列中,a 2=-1,a 6=-5,则S 7=.3.[教材改编]在等差数列中,S 4=4,S 8=12,则S 12=.4.[教材改编]已知等差数列的公差为d (d ≠0),且a 3+a 6+a 10+a 13=32,若a m =8,则m=.题组二常错题◆索引:忽视等差数列中项为0的情况,考虑不全而忽视相邻项的符号,等差数列各项的符号判断不正确5.在等差数列{a n }中,a 1=-28,公差d=4,则前n 项和S n 取得最小值时n 的值为.6.首项为-20的等差数列,从第10项起开始为正数,则公差d 的取值范围是.7.已知等差数列的通项公式为a n =11-n ,则|a 1|+|a 2|+…+|a 20|=.课堂考点探究探究点一等差数列的基本运算1(1)[2017·蚌埠质检]已知等差数列的前n 项和为S n ,且S 6=24,S 9=63,则a 4=()A .4B .5C .6D .7(2)公差不为0的等差数列的前n 项和为S n ,若a 6=3a 4,且S 10=λa 4,则λ的值为()A .15B .21C .23D .25[总结反思](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,n ,d ,a n ,S n ,知道其中三个就能求出另外两个.(2)确定等差数列的关键是求出两个最基本的量,即首项a 1和公差d.式题(1)[2017·鹰潭二模]等差数列的前n 项和是S n ,且a 3=1,a 5=4,则S 13=()A .39B .91C .48D .51(2)已知等差数列的前n 项和为S n ,且3a 3=a 6+4,若S 5<10,则a 2的取值范围是()A .B .C .D .探究点二等差数列的性质及应用2(1)[2017·沈阳东北育才学校模拟]在等差数列中,a 5+a 6=4,则log 2(··…·)=()A .10B .20C .40D .2+log 25(2)在等差数列中,a 1=-2017,其前n 项的和为S n ,若-=2,则S 2017=.(3)设S n 是等差数列的前n 项和,若S 672=2,S 1344=12,则S 2016=()A .22B .26C .30D .34[总结反思]利用等差数列的性质“若m+n=p+q (m ,n ,p ,q ∈N *),则有a m +a n =a p +a q ”,或者“常用结论”中的有关公式可以有效地简化计算.式题(1)在等差数列中,若a 3+a 5+a 7+a 9+a 11=45,S 3=-3,那么a 5=()A .4B .5C .9D .18(2)两等差数列{a n }和{b n }的前n 项和分别为S n ,T n ,且=,则=.(3)一个正项等差数列前n 项的和为3,前3n 项的和为21,则前2n 项的和为()A .18B .12C .10D .6探究点三等差数列的判定与证明3已知数列满足a 1=-,a n+1=(n ∈N *).(1)证明:数列是等差数列;(2)求的通项公式.[总结反思]判断数列{a n }是否为等差数列,通常有两种方法:①定义法,证明a n -a n-1=d (n ≥2,d 为常数),用定义法证明等差数列时,常选用两个式子a n+1-a n =d 或a n -a n-1=d ,但它们的意义不同,后者必须加上“n ≥2”;②等差中项法,证明2a n =a n-1+a n+1(n ≥2).式题[2018·齐齐哈尔八中月考]已知数列{a n }是等差数列,且a 1,a 2(a 1<a 2)分别为方程x 2-6x+5=0的两个根.(1)求数列{a n }的前n 项和S n ;(2)在(1)中,设b n =,求证:当c=-时,数列{b n }是等差数列.探究点四等差数列前n 项和的最值问题4(1)[2017·福州期末]设等差数列的前n 项和为S n ,若公差d=-2,S 3=21,则当S n 取得最大值时,n 的值为()A .10B .9C .6D .5(2)在等差数列中,a 1<0,S 18=S 36,则当S n 取得最小值时,n 的值为()A .18B .27C .36D .54[总结反思]求等差数列前n 项和最值的常用方法:(1)二次函数法:用求二次函数最值的方法(配方法)求其前n 项和的最值,但要注意n ∈N *.(2)图像法:利用二次函数图像的对称性来确定n 的值,使S n 取得最值.(3)项的符号法:当a 1>0,d<0时,满足的项数n ,使S n 取最大值;当a 1<0,d>0时,满足的项数n ,使S n 取最小值.即正项变负项处最大,负项变正项处最小.若有零项,则使S n 取最值的n 有两个.式题(1)[2017·大庆实验中学月考]设等差数列的前n 项和为S n ,a 1<0且=,则当S n 取最小值时,n 的值为()A .11B .10C .9D .8(2)[2018·湖北长阳一中月考]已知数列{a n }为等差数列,若<-1,且它们的前n 项和S n 有最大值,则使得S n >0的n 的最大值为()A .11B .19C .20D .21。
2019届高三数学(理)一轮课件:第29讲-等差数列及其前n项和(含答案)
项和为 Sn,a3=3,S4=10,则
������
∑
������ =1
1 Sk
=
.
教学参考
3.[2013·全国卷Ⅱ] 等差数列{an}的前 n
项和为 Sn,已知 S10=0,S15=25,则 nSn 的最
小值为
.
教学参考
4.[2014·全国卷Ⅰ] 已知数 解:(1)证明
列{an}的前 n 项和为
(1)证明:数列
1 ������������ +1
是等差数列;
课堂考点探究
例 3 已知数列 ������������ 满足 a1=-23,an+1=-32������������������������+-34
(1)证明:数列
1 ������������ +1
是等差数列;
(2)求 ������������ 的通项公式.
两式相减
Sn,a1=1,an≠0,anan+1=λSn-1,其 (2)由题设
教学参考
■ [2017-2016]其他省份类似高考真
1.[2017·浙江卷] 已知等差数列{an}的 公差为 d,前 n 项和为 Sn,则“d>0”是 “S +S >2S ”的 ( )
教学参考
2.[2016·北京卷] 已知{an}为等差数
注:若 a >0,d<0,则 S 存在最 大 值;若
课前双基巩固
常用结论
等差数列的性质 1.已知{an},{bn}是公差分别为 d1,d2 的等
课前双基巩固
(5)数列{pan},{an+p}都是等差数列(p,q
2.关于等差数列奇数项与偶数项的性质
高考数学一轮复习 第五章 数列 第2讲 等差数列及其前n项和课件 文
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1.在等差数列{an}中,a1=x-2,a2=x,a3=2x+1,则 x =____1____. [解析] 由等差数列定义知 2x=x-2+2x+1,解得 x=1.
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2.在数列{an}中,a1=3,且对任意大于 1 的正整数 n, an- an-1= 3,则 an=__3_n_2____.
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4.已知数列{an}的前 n 项和为 Sn=n2+n+1.问数列{an}是否 是等差数列?说明你的理由. [解] 当 n=1 时,a1=S1=3.当 n≥2 时, an=n2+n+1-(n-1)2-(n-1)-1=2n. 所以 an=32,n,n=n≥1,2. 所以{an}从第二项起是以 4 为首项,公差为 2 的等差数列.但 对于整个数列不是等差数列.
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(2) 因为 {an},{bn}为等差数列, 所以b5+a9 b7+b8+a3 b4=2ab96+2ab36=a92+b6a3=22ab66=ab66. 因为 TS1111=ab11+ +ab1111=22ab66=24× ×1111- -33=1491, 所以ab66=4119.
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应用等差数列的性质应注意的两点 (1)在等差数列{an}中,若 m+n=p+q=2k(m、n、p、q、k∈N*), 则 am+an=ap+aq=2ak 是常用的性质. (2)掌握等差数列的性质,悉心研究每个性质的使用条件及应 用方法,认真分析项数、序号、项的值的特征,这是解题的 突破口.
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高三数学一轮总复习 第五章 数列 5.4 数列求和课件.ppt
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n
4.一个数列{an},当 n 是奇数时,an=5n+1;当 n 为偶数时,an=22 ,则这 个数列的前 2m 项的和是__________。
解析:当 n 为奇数时,{an}是以 6 为首项,以 10 为公差的等差数列;当 n 为偶 数时,{an}是以 2 为首项,以 2 为公比的等比数列。所以,S2m=S 奇+S 偶=ma1+mm2-1 ×10+a211--22m
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2 种思路——解决非等差、等比数列求和问题的两种思路 (1)转化的思想,即将一般数列设法转化为等差或等比数列,这一思想方法往往 通过通项分解或错位相减来完成。 (2)不能转化为等差或等比数列的,往往通过裂项相消法、倒序相加法等来求和。
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3 个注意点——应用“裂项相消法”和“错位相减法”应注意的问题 (1)裂项相消法,分裂通项是否恰好等于相应的两项之差。 (2)在正负项抵消后,是否只剩下第一项和最后一项,或有时前面剩下两项,后 面也剩下两项,未消去的项有前后对称的特点。 (3)在应用错位相减法求和时,若等比数列的公比含有参数,应分 q=1 和 q≠1 两种情况求解。
=6m+5m(m-1)+2(2m-1) =6m+5m2-5m+2m+1-2 =2m+1+5m2+m-2。 答案:2m+1+5m2+m-2
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5.已知数列{an}的前 n 项和为 Sn 且 an=n·2n,则 Sn=__________。
解析:∵an=n·2n, ∴Sn=1·21+2·22+3·23+…+n·2n。① ∴2Sn=1·22+2·23+…+(n-1)·2n+n·2n+1。② ①-②,得-Sn=2+22+23+…+2n-n·2n+1 =211--22n-n·2n+1=2n+1-2-n·2n+1 =(1-n)2n+1-2。 ∴Sn=(n-1)2n+1+2。 答案:(n-1)2n+1+2
高考数学复习等差数列及其前n项和
第2讲 等差数列及其前n 项和最新考纲考向预测1.通过生活中的实例,理解等差数列的概念和通项公式的意义.2.探索并掌握等差数列的前n 项和公式,理解等差数列的通项公式与前n 项和公式的关系.3.能在具体的问题情境中,发现数列的等差关系,并解决相应的问题.4.体会等差数列与一元一次函数的关系.命题趋势等差数列的基本运算、基本性质,等差数列的证明是考查的热点.本讲内容在高考中既可以以选择、填空的形式进行考查,也可以以解答题的形式进行考查.解答题往往与数列的计算、证明、等比数列、数列求和、不等式等问题综合考查,难度中低档.核心素养数学抽象、逻辑推理1.等差数列与等差中项 (1)等差数列的定义:①文字语言:一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的差都等于同一个常数;②符号语言:a n +1-a n =d (n ∈N *,d 为常数).(2)等差中项:若三个数a ,A ,b 组成等差数列,则A 叫做a ,b 的等差中项. 2.等差数列的通项公式与前n 项和公式 (1)通项公式:a n =a 1+(n -1)d .(2)前n 项和公式:S n =na 1+n (n -1)2d =n (a 1+a n )2.3.等差数列的性质已知数列{a n }是等差数列,S n 是其前n 项和. (1)通项公式的推广:a n =a m +(n -m )d (n ,m ∈N *).(2)若k +l =m +n (k ,l ,m ,n ∈N *),则a k +a l =a m +a n . (3)若{a n }的公差为d ,则{a 2n }也是等差数列,公差为2d . (4)若{b n }是等差数列,则{pa n +qb n }也是等差数列. (5)数列S m ,S 2m -S m ,S 3m -S 2m ,…构成等差数列. 常用结论1.等差数列与函数的关系(1)通项公式:当公差d ≠0时,等差数列的通项公式a n =a 1+(n -1)d =dn +a 1-d 是关于n 的一次函数,且一次项系数为公差d .若公差d >0,则为递增数列,若公差d <0,则为递减数列.(2)前n 项和:当公差d ≠0时,S n =na 1+n (n -1)2d =d 2n 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1-d 2n 是关于n 的二次函数且常数项为0.2.两个常用结论(1)关于等差数列奇数项和与偶数项和的性质 ①若项数为2n ,则S 偶-S 奇=nd ,S 奇S 偶=a na n +1;②若项数为2n -1,则S 偶=(n -1)a n ,S 奇=na n ,S 奇-S 偶=a n ,S 奇S 偶=nn -1.(2)两个等差数列{a n },{b n }的前n 项和S n ,T n 之间的关系为S 2n -1T 2n -1=a nb n .常见误区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.注意利用“a n -a n -1=d ”时加上条件“n ≥2”.1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若一个数列从第2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)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.( )(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)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.()(5)等差数列{a n }的单调性是由公差d 决定的.( )(6)等差数列的前n 项和公式是常数项为0的二次函数.( ) 答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)×2.已知S n 为等差数列{a n }的前n 项和,a 2=2,S 4=14,则S 6等于( ) A .32 B .39 C .42D .45解析:选B.设公差为d ,由题意得⎩⎨⎧a 1+d =2,4a 1+4×32d =14,解得⎩⎨⎧a 1=-1,d =3,所以S 6=6a 1+5×62d =39.3.已知{a n }为等差数列,其前n 项和为S n ,若a 1=1,a 3=5,S n =64,则n =( )A .6B .7C .8D .9解析:选C.因为d =a 3-a 12=2,S n =na 1+n (n -1)2d =n +n (n -1)=64,解得n =8(负值舍去).故选C.4.(易错题)已知数列{a n }中,a 1=1,a n =a n -1+12(n ≥2),则数列{a n }的通项公式为__________.解析:当n ≥2时,a n =a n -1+12,所以{a n }是首项为1,公差为12的等差数列,则a n =1+(n -1)×12=12n +12.答案:a n =12n +125.(2020·高考全国卷Ⅱ)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和.若a 1=-2,a 2+a 6=2,则S 10=____________.解析:通解:设等差数列{a n }的公差为d ,则由a 2+a 6=2,得a 1+d +a 1+5d =2,即-4+6d =2,解得d =1,所以S 10=10×(-2)+10×92×1=25.优解:设等差数列{a n }的公差为d ,因为a 2+a 6=2a 4=2,所以a 4=1,所以d =a 4-a 14-1=1-(-2)3=1,所以S 10=10×(-2)+10×92×1=25.答案:25等差数列的基本运算(1)(一题多解)(2019·高考全国卷Ⅰ)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和.已知S 4=0,a 5=5,则( )A .a n =2n -5B .a n =3n -10C .S n =2n 2-8nD .S n =12n 2-2n(2)(2020·河南部分重点高中联考)记等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若3S 5-5S 3=135,则数列{a n }的公差d =________.【解析】 (1)方法一:设等差数列{a n }的公差为d ,因为⎩⎨⎧S 4=0,a 5=5,所以⎩⎨⎧4a 1+4×32d =0,a 1+4d =5,解得⎩⎨⎧a 1=-3,d =2,所以a n =a 1+(n -1)d=-3+2(n -1)=2n -5,S n =na 1+n (n -1)2d =n 2-4n .故选A.方法二:设等差数列{a n }的公差为d ,因为⎩⎨⎧S 4=0,a 5=5,所以⎩⎨⎧4a 1+4×32d =0,a 1+4d =5,解得⎩⎨⎧a 1=-3,d =2.选项A ,a 1=2×1-5=-3;选项B ,a 1=3×1-10=-7,排除B ; 选项C ,S 1=2-8=-6,排除C ; 选项D ,S 1=12-2=-32,排除D.故选A.(2)因为3S 5-5S 3=135,所以3⎝ ⎛⎭⎪⎫5a 1+5×42d - 5⎝⎛⎭⎪⎫3a 1+3×22d =135,所以15d =135,解得d =9. 【答案】 (1)A (2)9等差数列的基本运算的解题策略(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,体现了方程思想.(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的作用,而a 1和d 是等差数列的两个基本量,用它们表示已知量和未知量是常用方法.1.(2020·六校联盟第二次联考)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 4+S 5=2,S 7=14,则a 10=( )A .18B .16C .14D .12解析:选 C.设{a n }的公差为d ,由⎩⎪⎨⎪⎧a 1+3d +5a 1+5×42d =2,7a 1+7×62d =14可得⎩⎨⎧6a 1+13d =2,a 1+3d =2,解得⎩⎨⎧a 1=-4,d =2,所以a 10=-4+9×2=14,选C. 2.(2020·合肥第一次教学检测)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,S 4=4S 2.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若a m +a m +1+a m +2+…+a m +9=180(m ∈N *),求m 的值. 解:(1)设等差数列{a n }的公差为d ,由S 4=4S 2得,4a 1+6d =8a 1+4d ,整理得d =2a 1, 又a 1=1,所以d =2,所以a n =a 1+(n -1)d =2n -1(n ∈N *).(2)a m +a m +1+a m +2+…+a m +9=180可化为10a m +45d =20m +80=180.解得m =5.等差数列的判定与证明已知数列{a n }中,a 1=14,其前n 项和为S n ,且满足a n =2S 2n2S n -1(n ≥2).(1)求证:数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是等差数列;(2)求数列{a n }的通项公式.【解】 (1)证明:当n ≥2时,S n -S n -1=2S 2n2S n -1.整理,得S n -1-S n =2S n S n -1. 两边同时除以S n S n -1,得1S n -1S n -1=2.又1S 1=1a 1=4,所以⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是以4为首项,以2为公差的等差数列.(2)由(1)可得数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 的通项公式为1S n=4+(n -1)×2=2n +2,所以S n =12(n +1).当n ≥2时,a n =S n -S n -1=12(n +1)-12n =-12n (n +1).当n =1时,a 1=14,不适合上式. 所以a n =⎩⎪⎨⎪⎧14,n =1,-12n (n +1),n ≥2.【引申探究】 (变条件)本例的条件变为:a 1=14,S n =S n -12S n -1+1(n ≥2),证明⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是等差数列. 证明:因为S n =S n -12S n -1+1,所以2S n -1S n +S n =S n -1,即S n -1-S n =2S n S n -1,故1S n -1S n -1=2(n ≥2),又1S 1=1a 1=4,因此数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是首项为4,公差为2的等差数列.等差数列的判定与证明方法[注意]在解答题中证明一个数列为等差数列时,只能用定义法.1.已知数列{a n }的前n 项和S n =an 2+bn (a ,b ∈R )且a 2=3,a 6=11,则S 7等于( )A .13B .49C .35D .63解析:选B.由S n =an 2+bn (a ,b ∈R )可知数列{a n }是等差数列,依题意得,d =a 6-a 26-2=11-34=2,则a n =a 2+(n -2)d =2n -1,即a 1=1,a 7=13,所以S 7=a 1+a 72×7=1+132×7=49.2.数列{a n }满足2a n =a n -1+a n +1(n ≥2),且a 2=-6,a 6=6,S n 是数列{a n }的前n 项和,则( )A .S 4<S 3B .S 4=S 3C .S 4>S 1D .S 4=S 1解析:选B.数列{a n }满足2a n =a n -1+a n +1(n ≥2),则数列{a n }是等差数列, 设等差数列{a n }的公差为d . 因为a 2=-6,a 6=6, 所以4d =a 6-a 2=12,即d =3.所以a n=-6+3(n-2)=3n-12,所以S1=a1=-9,S3=a1+a2+a3=-9-6-3=-18,S4=a1+a2+a3+a4=-9-6-3+0=-18,所以S4<S1,S3=S4.故选B.等差数列的性质及应用角度一等差数列项的性质(1)在等差数列{a n}中,a2,a14是方程x2+6x+2=0的两个实数根,则a8a2a14=()A.-32B.-3C.-6 D.2(2)(多选)设{a n}是等差数列,S n是其前n项的和,且S5<S6,S6=S7>S8,则下列结论正确的是()A.d<0B.a7=0C.S9>S5D.S6与S7均为S n的最大值【解析】(1)因为a2,a14是方程x2+6x+2=0的两个实数根,所以a2+a14=-6,a2a14=2,由等差数列的性质可知,a2+a14=2a8=-6,所以a8=-3,则a8a2a14=-32,故选A.(2)S6=S5+a6>S5,则a6>0,S7=S6+a7=S6,则a7=0,则d=a7-a6<0,S8=S7+a8<S7,a8<0.则a7+a8<0,所以S9=S5+a6+a7+a8+a9=S5+2(a7+a8)<S5,由a7=0,a6>0知S6,S7是S n中的最大值.从而ABD均正确.【答案】(1)A(2)ABD如果{a n}为等差数列,m+n=p+q,则a m+a n=a p+a q(m,n,p,q∈N*).因此,若出现a m-n,a m,a m+n等项时,可以利用此性质将已知条件转化为与a m(或其他项)有关的条件;若求a m项,可由a m=12(a m-n+a m+n)转化为求a m-n,a m+n或a m-n+a m+n的值.角度二等差数列前n项和的性质(1)已知等差数列{a n}的前10项和为30,它的前30项和为210,则前20项和为()A.100 B.120C.390 D.540(2)(2020·山东菏泽一中月考)已知等差数列{a n}的公差为4,其项数为偶数,所有奇数项的和为15,所有偶数项的和为55,则这个数列的项数为() A.10 B.20C.30 D.40【解析】(1)设S n为等差数列{a n}的前n项和,则S10,S20-S10,S30-S20成等差数列,所以2(S20-S10)=S10+(S30-S20),又等差数列{a n}的前10项和为30,前30项和为210,所以2(S20-30)=30+(210-S20),解得S20=100.(2)设等差数列{a n}的公差为d,项数为n,前n项和为S n,因为d=4,S奇=15,S偶=55,所以S偶-S奇=n2d=2n=40,所以n=20,即这个数列的项数为20.故选B.【答案】(1)A(2)B等差数列前n项和的性质在等差数列{a n}中,S n为其前n项和,则(1)S2n=n(a1+a2n)=…=n(a n+a n+1);(2)S2n-1=(2n-1)a n;(3)当项数为偶数2n时,S偶-S奇=nd;项数为奇数2n-1时,S奇-S偶=a中,S奇∶S偶=n∶(n-1).角度三等差数列的前n项和的最值(一题多解)(2020·广东省七校联考)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,a 6+a 8=6,S 9-S 6=3,则S n 取得最大值时n 的值为( )A .5B .6C .7D .8【解析】 方法一:设数列{a n }的公差为d ,则由题意得,⎩⎨⎧a 1+5d +a 1+7d =6,a 1+6d +a 1+7d +a 1+8d =3,解得⎩⎨⎧a 1=15,d =-2.所以a n =-2n +17,由于a 8>0,a 9<0,所以S n 取得最大值时n 的值是8,故选D.方法二:设数列{a n }的公差为d ,则由题意得,⎩⎨⎧a 1+5d +a 1+7d =6,a 1+6d +a 1+7d +a 1+8d =3,解得⎩⎨⎧a 1=15,d =-2,则S n =15n +n (n -1)2×(-2)=-(n -8)2+64,所以当n =8时,S n 取得最大值,故选D.【答案】 D求等差数列{a n }的前n 项和S n 的最值的方法1.等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 1+a 3+a 5+a 7+a 9=20,则S 9=( ) A .27 B .36 C .45D .54解析:选B.依题意a 1+a 3+a 5+a 7+a 9=5a 5=20,a 5=4,所以S 9=a 1+a 92×9=9a 5=36.2.(2020·成都市诊断性检测)设公差不为0的等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 5=3a 3,则S 9S 5=( )A.95B.59C.53D.275解析:选D.S 9S 5=9(a 1+a 9)25(a 1+a 5)2=9(a 1+a 9)5(a 1+a 5)=9a 55a 3=95×3=275.3.设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 1>0,a 3+a 10>0,a 6a 7<0,则满足S n >0的最大自然数n 的值为( )A .6B .7C .12D .13解析:选C.因为在等差数列{a n }中a 1>0,a 6a 7<0,所以a 6>0,a 7<0,等差数列的公差小于零,又a 3+a 10=a 1+a 12>0,a 1+a 13=2a 7<0,所以S 12>0,S 13<0,所以满足S n >0的最大自然数n 的值为12.[A 级 基础练]1.若等差数列{a n }的公差为d ,则数列{a 2n -1}是( ) A .公差为d 的等差数列 B .公差为2d 的等差数列 C .公差为nd 的等差数列 D .非等差数列解析:选B.数列{a 2n -1}其实就是a 1,a 3,a 5,a 7,…,奇数项组成的数列,它们之间相差2d .2.已知数列{a n }为等差数列,S n 为其前n 项和,2+a 5=a 6+a 3,则S 7=( ) A .2 B .7 C .14D .28解析:选C.因为2+a 5=a 6+a 3,所以2+a 4+d =a 4+2d +a 4-d .解得a 4=2,所以S 7=7(a 1+a 7)2=7a 4=14.3.已知数列{a n }满足a 1=15,且3a n +1=3a n -2,若a k ·a k +1<0,则正整数k =( )A .21B .22C .23D .24解析:选C.3a n +1=3a n -2⇒a n +1=a n -23⇒{a n }是等差数列,则a n =473-23n .因为a k ·a k +1<0,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫473-23k ⎝ ⎛⎭⎪⎫453-23k <0,所以452<k <472,所以k =23.4.(多选)已知数列{a n }是公差不为0的等差数列,前n 项和为S n ,满足a 1+5a 3=S 8,下列选项正确的有( )A .a 10=0B .S 10最小C .S 7=S 12D .S 20=0解析:选AC.根据题意,数列{a n }是等差数列,若a 1+5a 3=S 8,即a 1+5a 1+10d =8a 1+28d ,变形可得a 1=-9d ,又由a n =a 1+(n -1)d =(n -10)d ,则有a 10=0,故A 一定正确;不能确定a 1和d 的符号,不能确定S 10最小,故B 不正确;又由S n =na 1+n (n -1)d 2=-9nd +n (n -1)d 2=d 2×(n 2-19n ),则有S 7=S 12,故C 一定正确;则S 20=20a 1+20×192d =-180d +190d =10d ,因为d ≠0,所以S 20≠0,则D 不正确.5.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,a 2=2,且对于任意n >1,n ∈N *,满足S n +1+S n -1=2(S n +1),则( )A .a 9=17B .a 10=18C .S 9=81D .S 10=90解析:选B.因为对于任意n >1,n ∈N *,满足S n +1+S n -1=2(S n +1), 所以S n +1-S n =S n -S n -1+2,所以a n +1-a n =2.所以数列{a n }在n ≥2时是等差数列,公差为2.又a 1=1,a 2=2,则a 9=2+7×2=16,a 10=2+8×2=18,S 9=1+8×2+8×72×2=73,S 10=1+9×2+9×82×2=91.故选B.6.已知数列{a n }(n ∈N +)是等差数列,S n 是其前n 项和,若a 2a 5+a 8=0,S 9=27,则S 8的值是________.解析:设等差数列{a n }的公差为d ,则a 2a 5+a 8=(a 1+d )·(a 1+4d )+a 1+7d=a 21+4d 2+5a 1d +a 1+7d =0,S 9=9a 1+36d =27,解得a 1=-5,d =2,则S 8=8a 1+28d =-40+56=16.答案:167.(应用型)某剧场有20排座位,后一排比前一排多2个座位,最后一排有60个座位,则剧场总共的座位数为________.解析:设第n 排的座位数为a n (n ∈N *),数列{a n }为等差数列,其公差d =2,则a n =a 1+(n -1)d =a 1+2(n -1).由已知a 20=60,得60=a 1+2×(20-1),解得a 1=22,则剧场总共的座位数为20(a 1+a 20)2=20×(22+60)2=820.答案:8208.已知数列{a n }与⎩⎨⎧⎭⎬⎫a 2nn 均为等差数列(n ∈N +),且a 1=2,则a 20=________.解析:设a n =2+(n -1)d ,所以a 2nn =[2+(n -1)d ]2n=d 2n 2+(4d -2d 2)n +(d -2)2n ,由于⎩⎨⎧⎭⎬⎫a 2n n 为等差数列,所以其通项是一个关于n 的一次函数,所以(d -2)2=0,所以d =2.所以a 20=2+(20-1)×2=40.答案:409.在①数列{S n -n 2}是公差为-3的等差数列,②S n =n 2+a n -5n +4,③数列{a n }是公差不为0的等差数列,且a 3a 6=a 24这三个条件中任意选择一个,添加到下面的题目中,然后解答补充完整的题目.已知数列{a n }中,a 1=-2,{a n }的前n 项和为S n ,且________. 求a n .解:若选择①,因为a 1=-2,所以S 1-12=a 1-1=-3.因为{S n-n2}是公差为-3的等差数列,所以S n-n2=-3-3(n-1)=-3n.所以S n=n2-3n.当n≥2时,a n=S n-S n-1=(n2-3n)-[(n-1)2-3(n-1)]=2n-4.当n=1时,a1=-2,符合上式.所以a n=2n-4.若选择②.因为S n=n2+a n-5n+4,所以当n≥2时,S n-1=(n-1)2+a n-1-5(n-1)+4,两式相减,得a n=n2-(n-1)2+a n-a n-1-5n+5(n-1),即a n-1=2n-6.所以a n=2n-4(n∈N*).若选择③,设等差数列{a n}的公差为d,由a3a6=a24可得(a1+2d)·(a1+5d)=(a1+3d)2.又a1=-2,d≠0,所以d=2,所以数列{a n}的通项公式为a n=2n-4.10.若数列{a n}的各项均为正数,对任意n∈N*,a2n+1=a n a n+2+t,t为常数,且2a3=a2+a4.(1)求a1+a3a2的值;(2)求证:数列{a n}为等差数列.解:(1)因为对任意n∈N*,a2n+1=a n a n+2+t,令n=2,得a23=a2a4+t.①令n=1,得a22=a1a3+t.②①-②得a23-a22=a2a4-a1a3,即a3(a3+a1)=a2(a2+a4),所以a1+a3a2=a2+a4a3=2.(2)证明:a2n+1=a n a n+2+t,a2n+2=a n+1a n+3+t,两式相减得a n+1+a n+3a n+2=a n+a n+2a n+1,所以数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫a n +a n +2a n +1为常数列,所以a n +a n +2a n +1=a 1+a 3a 2=2,所以a n +a n +2=2a n +1, 所以数列{a n }为等差数列.[B 级 综合练]11.(多选)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,公差为d .已知a 3=12,S 12>0,a 7<0,则( )A .a 6>0B .-247<d <-3C .当S n <0时,n 的最小值为13D .数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n a n 中的最小项为第7项解析:选ABCD.由题意,得S 12=(a 1+a 12)2×12=6(a 6+a 7)>0.又a 7<0,所以a 6>0,所以A 正确.根据题意得⎩⎨⎧a 7=a 3+4d =12+4d <0,a 6=a 3+3d =12+3d >0,a 6+a 7=2a 3+7d =24+7d >0,解得-247<d <-3,所以B 正确.因为S 13=a 1+a 132×13=13a 7<0,又S 12>0,所以当S n <0时,n 的最小值为13,所以C 正确.由上述分析可知,当n ∈[1,6]时,a n >0,当n ∈[7,+∞)时,a n <0,当n ∈[1,12]时,S n >0,当n ∈[13,+∞)时,S n <0,所以当n ∈[1,6]时,S n a n >0,当n ∈[13,+∞)时,S na n >0,当n ∈[7,12]时,S na n<0,且当n ∈[7,12]时,{a n }为单调递减数列(a n <0),S n 为单调递减数列(S n >0),所以⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n a n 中的最小项为第7项,所以D 正确.故选ABCD.12.若数列{a n }为等差数列,a n >0,前n 项和为S n ,且S 2n -1=2n -12n +1a 2n ,则a 9的值是________.解析:因为S 2n -1=2n -12n +1a 2n ,所以(a 1+a 2n -1)×(2n -1)2=2n -12n +1a 2n,即2a n ×(2n -1)2=2n -12n +1a 2n ,所以a n=12n +1a 2n ,又a n >0,所以a n =2n +1,所以a 9=19.答案:1913.(2019·高考全国卷Ⅰ)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. 解:(1)设{a n }的公差为d , 由S 9=-a 5得a 1+4d =0, 由a 3=4得a 1+2d =4, 于是a 1=8,d =-2.因此{a n }的通项公式为a n =10-2n .(2)由(1)得a 1=-4d ,故a n =(n -5)d ,S n =n (n -9)d 2.由a 1>0知d <0,故S n ≥a n 等价于n 2-11n +10≤0,解得1≤n ≤10. 所以n 的取值范围是{n |1≤n ≤10,n ∈N }.14.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 2a 4=65,a 1+a 5=18.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)是否存在常数k ,使得数列{S n +kn }为等差数列?若存在,求出常数k ;若不存在,请说明理由.解:(1)设公差为d ,因为{a n }为等差数列,所以a 1+a 5=a 2+a 4=18,又a 2a 4=65,所以a 2,a 4是方程x 2-18x +65=0的两个实数根,又公差d >0,所以a 2<a 4,所以a 2=5,a 4=13.所以⎩⎨⎧a 1+d =5,a 1+3d =13,所以⎩⎨⎧a 1=1,d =4,所以a n =4n -3.(2)存在.由(1)知,S n =n +n (n -1)2×4=2n 2-n , 假设存在常数k ,使数列{S n +kn }为等差数列. 由S 1+k +S 3+3k =2S 2+2k ,得1+k+15+3k=26+2k,解得k=1.所以S n+kn=2n2=2n,当n≥2时,2n-2(n-1)=2,为常数,所以数列{S n+kn}为等差数列.故存在常数k=1,使得数列{S n+kn}为等差数列.[C级创新练]15.多环芳香烃化合物中有不少是致癌物质,学生钟爱的快餐油炸食品中会产生苯并芘,它是由苯和芘稠合而成的一类多环芳香烃,长期食用会致癌.下面是一组多环芳香烃的结构简式和分子式:名称萘蒽并四苯…并n苯结构简式……分子式C10H8C14H10C18H12……解析:因为多环芳香烃的分子式中C的下标分别是10,14,18,…,H的下标分别是8,10,12,…,所以多环芳香烃的分子式中C的下标是公差为4的等差数列,设C的下标构成的等差数列为{a n},其公差为d1,则a4=18,d1=4,故a n=4n+2,所以a10=42.多环芳香烃的分子式中H的下标是公差为2的等差数列,设H的下标构成的等差数列为{b n},其公差为d2,则b4=12,d2=2,故b n=2n+4.所以b10=24,所以并十苯的分子式为C42H24.答案:C42H2416.已知定义:在数列{a n}中,若a2n-a2n-1=p(n≥2,n∈N*,p为常数),则称{a n}为等方差数列.下列命题正确的是()A.若{a n}是等方差数列,则{a2n}是等差数列B.{(-1)n}是等方差数列C.若{a n}是等方差数列,则{a kn}(k∈N*,k为常数)不可能还是等方差数列D.若{a n}既是等方差数列,又是等差数列,则该数列为常数列解析:选ABD.若{a n}是等方差数列,则a2n-a2n-1=p,故{a2n}是等差数列,故A正确;a n=(-1)n时,a2n-a2n-1=(-1)2n-(-1)2(n-1)=0,故B正确;若{a n}是等方差数列,则由A 知{a 2n }是等差数列,从而{a 2kn }(k ∈N *,k 为常数)是等差数列,设其公差为d ,则有a 2kn -a 2k (n -1)=d ,由定义知{a kn }是等方差数列,故C 不正确;若{a n }既是等方差数列,又是等差数列,则a 2n -a 2n -1=p ,a n -a n -1=d ,所以a 2n -a 2n -1=(a n -a n -1)(a n +a n -1)=d (a n +a n -1)=p ,若d ≠0,则a n +a n -1=p d .又a n -a n -1=d ,解得a n =12⎝ ⎛⎭⎪⎫p d +d ,{a n }为常数列;若d =0,该数列也为常数列,故D 正确.第2讲 等差数列及其前n 项和最新考纲考向预测1.通过生活中的实例,理解等差数列的概念和通项公式的意义.2.探索并掌握等差数列的前n 项和公式,理解等差数列的通项公式与前n 项和公式的关系.3.能在具体的问题情境中,发现数列的等差关系,并解决相应的问题.4.体会等差数列与一元一次函数的关系.命题趋势等差数列的基本运算、基本性质,等差数列的证明是考查的热点.本讲内容在高考中既可以以选择、填空的形式进行考查,也可以以解答题的形式进行考查.解答题往往与数列的计算、证明、等比数列、数列求和、不等式等问题综合考查,难度中低档.核心素养数学抽象、逻辑推理1.等差数列与等差中项 (1)等差数列的定义:①文字语言:一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的差都等于同一个常数;②符号语言:a n +1-a n =d (n ∈N *,d 为常数).(2)等差中项:若三个数a ,A ,b 组成等差数列,则A 叫做a ,b 的等差中项. 2.等差数列的通项公式与前n 项和公式 (1)通项公式:a n =a 1+(n -1)d .(2)前n 项和公式:S n =na 1+n (n -1)2d =n (a 1+a n )2.3.等差数列的性质已知数列{a n }是等差数列,S n 是其前n 项和. (1)通项公式的推广:a n =a m +(n -m )d (n ,m ∈N *).(2)若k +l =m +n (k ,l ,m ,n ∈N *),则a k +a l =a m +a n . (3)若{a n }的公差为d ,则{a 2n }也是等差数列,公差为2d . (4)若{b n }是等差数列,则{pa n +qb n }也是等差数列. (5)数列S m ,S 2m -S m ,S 3m -S 2m ,…构成等差数列. 常用结论1.等差数列与函数的关系(1)通项公式:当公差d ≠0时,等差数列的通项公式a n =a 1+(n -1)d =dn +a 1-d 是关于n 的一次函数,且一次项系数为公差d .若公差d >0,则为递增数列,若公差d <0,则为递减数列.(2)前n 项和:当公差d ≠0时,S n =na 1+n (n -1)2d =d 2n 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1-d 2n 是关于n 的二次函数且常数项为0.2.两个常用结论(1)关于等差数列奇数项和与偶数项和的性质 ①若项数为2n ,则S 偶-S 奇=nd ,S 奇S 偶=a na n +1;②若项数为2n -1,则S 偶=(n -1)a n ,S 奇=na n ,S 奇-S 偶=a n ,S 奇S 偶=nn -1.(2)两个等差数列{a n },{b n }的前n 项和S n ,T n 之间的关系为S 2n -1T 2n -1=a nb n .常见误区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.注意利用“a n -a n -1=d ”时加上条件“n ≥2”.1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若一个数列从第2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)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.( )(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)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.()(5)等差数列{a n }的单调性是由公差d 决定的.( )(6)等差数列的前n 项和公式是常数项为0的二次函数.( ) 答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)×2.已知S n 为等差数列{a n }的前n 项和,a 2=2,S 4=14,则S 6等于( ) A .32 B .39 C .42D .45解析:选B.设公差为d ,由题意得⎩⎨⎧a 1+d =2,4a 1+4×32d =14,解得⎩⎨⎧a 1=-1,d =3,所以S 6=6a 1+5×62d =39.3.已知{a n }为等差数列,其前n 项和为S n ,若a 1=1,a 3=5,S n =64,则n =( )A .6B .7C .8D .9解析:选C.因为d =a 3-a 12=2,S n =na 1+n (n -1)2d =n +n (n -1)=64,解得n =8(负值舍去).故选C.4.(易错题)已知数列{a n }中,a 1=1,a n =a n -1+12(n ≥2),则数列{a n }的通项公式为__________.解析:当n ≥2时,a n =a n -1+12,所以{a n }是首项为1,公差为12的等差数列,则a n =1+(n -1)×12=12n +12.答案:a n =12n +125.(2020·高考全国卷Ⅱ)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和.若a 1=-2,a 2+a 6=2,则S 10=____________.解析:通解:设等差数列{a n }的公差为d ,则由a 2+a 6=2,得a 1+d +a 1+5d =2,即-4+6d =2,解得d =1,所以S 10=10×(-2)+10×92×1=25.优解:设等差数列{a n }的公差为d ,因为a 2+a 6=2a 4=2,所以a 4=1,所以d =a 4-a 14-1=1-(-2)3=1,所以S 10=10×(-2)+10×92×1=25.答案:25等差数列的基本运算(1)(一题多解)(2019·高考全国卷Ⅰ)记S n 为等差数列{a n }的前n 项和.已知S 4=0,a 5=5,则( )A .a n =2n -5B .a n =3n -10C .S n =2n 2-8nD .S n =12n 2-2n(2)(2020·河南部分重点高中联考)记等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若3S 5-5S 3=135,则数列{a n }的公差d =________.【解析】 (1)方法一:设等差数列{a n }的公差为d ,因为⎩⎨⎧S 4=0,a 5=5,所以⎩⎨⎧4a 1+4×32d =0,a 1+4d =5,解得⎩⎨⎧a 1=-3,d =2,所以a n =a 1+(n -1)d=-3+2(n -1)=2n -5,S n =na 1+n (n -1)2d =n 2-4n .故选A.方法二:设等差数列{a n }的公差为d ,因为⎩⎨⎧S 4=0,a 5=5,所以⎩⎨⎧4a 1+4×32d =0,a 1+4d =5,解得⎩⎨⎧a 1=-3,d =2.选项A ,a 1=2×1-5=-3;选项B ,a 1=3×1-10=-7,排除B ; 选项C ,S 1=2-8=-6,排除C ; 选项D ,S 1=12-2=-32,排除D.故选A.(2)因为3S 5-5S 3=135,所以3⎝ ⎛⎭⎪⎫5a 1+5×42d - 5⎝⎛⎭⎪⎫3a 1+3×22d =135,所以15d =135,解得d =9. 【答案】 (1)A (2)9等差数列的基本运算的解题策略(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,体现了方程思想.(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的作用,而a 1和d 是等差数列的两个基本量,用它们表示已知量和未知量是常用方法.1.(2020·六校联盟第二次联考)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 4+S 5=2,S 7=14,则a 10=( )A .18B .16C .14D .12解析:选 C.设{a n }的公差为d ,由⎩⎪⎨⎪⎧a 1+3d +5a 1+5×42d =2,7a 1+7×62d =14可得⎩⎨⎧6a 1+13d =2,a 1+3d =2,解得⎩⎨⎧a 1=-4,d =2,所以a 10=-4+9×2=14,选C. 2.(2020·合肥第一次教学检测)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,S 4=4S 2.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若a m +a m +1+a m +2+…+a m +9=180(m ∈N *),求m 的值. 解:(1)设等差数列{a n }的公差为d ,由S 4=4S 2得,4a 1+6d =8a 1+4d ,整理得d =2a 1, 又a 1=1,所以d =2,所以a n =a 1+(n -1)d =2n -1(n ∈N *).(2)a m +a m +1+a m +2+…+a m +9=180可化为10a m +45d =20m +80=180.解得m =5.等差数列的判定与证明已知数列{a n }中,a 1=14,其前n 项和为S n ,且满足a n =2S 2n2S n -1(n ≥2).(1)求证:数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是等差数列;(2)求数列{a n }的通项公式.【解】 (1)证明:当n ≥2时,S n -S n -1=2S 2n2S n -1.整理,得S n -1-S n =2S n S n -1. 两边同时除以S n S n -1,得1S n -1S n -1=2.又1S 1=1a 1=4,所以⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是以4为首项,以2为公差的等差数列.(2)由(1)可得数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 的通项公式为1S n=4+(n -1)×2=2n +2,所以S n =12(n +1).当n ≥2时,a n =S n -S n -1=12(n +1)-12n =-12n (n +1).当n =1时,a 1=14,不适合上式. 所以a n =⎩⎪⎨⎪⎧14,n =1,-12n (n +1),n ≥2.【引申探究】 (变条件)本例的条件变为:a 1=14,S n =S n -12S n -1+1(n ≥2),证明⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是等差数列. 证明:因为S n =S n -12S n -1+1,所以2S n -1S n +S n =S n -1,即S n -1-S n =2S n S n -1,故1S n -1S n -1=2(n ≥2),又1S 1=1a 1=4,因此数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是首项为4,公差为2的等差数列.等差数列的判定与证明方法[注意]在解答题中证明一个数列为等差数列时,只能用定义法.1.已知数列{a n }的前n 项和S n =an 2+bn (a ,b ∈R )且a 2=3,a 6=11,则S 7等于( )A .13B .49C .35D .63解析:选B.由S n =an 2+bn (a ,b ∈R )可知数列{a n }是等差数列,依题意得,d =a 6-a 26-2=11-34=2,则a n =a 2+(n -2)d =2n -1,即a 1=1,a 7=13,所以S 7=a 1+a 72×7=1+132×7=49.2.数列{a n }满足2a n =a n -1+a n +1(n ≥2),且a 2=-6,a 6=6,S n 是数列{a n }的前n 项和,则( )A .S 4<S 3B .S 4=S 3C .S 4>S 1D .S 4=S 1解析:选B.数列{a n }满足2a n =a n -1+a n +1(n ≥2),则数列{a n }是等差数列, 设等差数列{a n }的公差为d . 因为a 2=-6,a 6=6, 所以4d =a 6-a 2=12,即d =3.所以a n=-6+3(n-2)=3n-12,所以S1=a1=-9,S3=a1+a2+a3=-9-6-3=-18,S4=a1+a2+a3+a4=-9-6-3+0=-18,所以S4<S1,S3=S4.故选B.等差数列的性质及应用角度一等差数列项的性质(1)在等差数列{a n}中,a2,a14是方程x2+6x+2=0的两个实数根,则a8a2a14=()A.-32B.-3C.-6 D.2(2)(多选)设{a n}是等差数列,S n是其前n项的和,且S5<S6,S6=S7>S8,则下列结论正确的是()A.d<0B.a7=0C.S9>S5D.S6与S7均为S n的最大值【解析】(1)因为a2,a14是方程x2+6x+2=0的两个实数根,所以a2+a14=-6,a2a14=2,由等差数列的性质可知,a2+a14=2a8=-6,所以a8=-3,则a8a2a14=-32,故选A.(2)S6=S5+a6>S5,则a6>0,S7=S6+a7=S6,则a7=0,则d=a7-a6<0,S8=S7+a8<S7,a8<0.则a7+a8<0,所以S9=S5+a6+a7+a8+a9=S5+2(a7+a8)<S5,由a7=0,a6>0知S6,S7是S n中的最大值.从而ABD均正确.【答案】(1)A(2)ABD如果{a n}为等差数列,m+n=p+q,则a m+a n=a p+a q(m,n,p,q∈N*).因此,若出现a m-n,a m,a m+n等项时,可以利用此性质将已知条件转化为与a m(或其他项)有关的条件;若求a m项,可由a m=12(a m-n+a m+n)转化为求a m-n,a m+n或a m-n+a m+n的值.角度二等差数列前n项和的性质(1)已知等差数列{a n}的前10项和为30,它的前30项和为210,则前20项和为()A.100 B.120C.390 D.540(2)(2020·山东菏泽一中月考)已知等差数列{a n}的公差为4,其项数为偶数,所有奇数项的和为15,所有偶数项的和为55,则这个数列的项数为() A.10 B.20C.30 D.40【解析】(1)设S n为等差数列{a n}的前n项和,则S10,S20-S10,S30-S20成等差数列,所以2(S20-S10)=S10+(S30-S20),又等差数列{a n}的前10项和为30,前30项和为210,所以2(S20-30)=30+(210-S20),解得S20=100.(2)设等差数列{a n}的公差为d,项数为n,前n项和为S n,因为d=4,S奇=15,S偶=55,所以S偶-S奇=n2d=2n=40,所以n=20,即这个数列的项数为20.故选B.【答案】(1)A(2)B等差数列前n项和的性质在等差数列{a n}中,S n为其前n项和,则(1)S2n=n(a1+a2n)=…=n(a n+a n+1);(2)S2n-1=(2n-1)a n;(3)当项数为偶数2n时,S偶-S奇=nd;项数为奇数2n-1时,S奇-S偶=a中,S奇∶S偶=n∶(n-1).角度三等差数列的前n项和的最值(一题多解)(2020·广东省七校联考)已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,a 6+a 8=6,S 9-S 6=3,则S n 取得最大值时n 的值为( )A .5B .6C .7D .8【解析】 方法一:设数列{a n }的公差为d ,则由题意得,⎩⎨⎧a 1+5d +a 1+7d =6,a 1+6d +a 1+7d +a 1+8d =3,解得⎩⎨⎧a 1=15,d =-2.所以a n =-2n +17,由于a 8>0,a 9<0,所以S n 取得最大值时n 的值是8,故选D.方法二:设数列{a n }的公差为d ,则由题意得,⎩⎨⎧a 1+5d +a 1+7d =6,a 1+6d +a 1+7d +a 1+8d =3,解得⎩⎨⎧a 1=15,d =-2,则S n =15n +n (n -1)2×(-2)=-(n -8)2+64,所以当n =8时,S n 取得最大值,故选D.【答案】 D求等差数列{a n }的前n 项和S n 的最值的方法1.等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 1+a 3+a 5+a 7+a 9=20,则S 9=( ) A .27 B .36 C .45D .54解析:选B.依题意a 1+a 3+a 5+a 7+a 9=5a 5=20,a 5=4,所以S 9=a 1+a 92×9=9a 5=36.2.(2020·成都市诊断性检测)设公差不为0的等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 5=3a 3,则S 9S 5=( )A.95B.59C.53D.275解析:选D.S 9S 5=9(a 1+a 9)25(a 1+a 5)2=9(a 1+a 9)5(a 1+a 5)=9a 55a 3=95×3=275.3.设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 1>0,a 3+a 10>0,a 6a 7<0,则满足S n >0的最大自然数n 的值为( )A .6B .7C .12D .13解析:选C.因为在等差数列{a n }中a 1>0,a 6a 7<0,所以a 6>0,a 7<0,等差数列的公差小于零,又a 3+a 10=a 1+a 12>0,a 1+a 13=2a 7<0,所以S 12>0,S 13<0,所以满足S n >0的最大自然数n 的值为12.[A 级 基础练]1.若等差数列{a n }的公差为d ,则数列{a 2n -1}是( ) A .公差为d 的等差数列 B .公差为2d 的等差数列 C .公差为nd 的等差数列 D .非等差数列解析:选B.数列{a 2n -1}其实就是a 1,a 3,a 5,a 7,…,奇数项组成的数列,它们之间相差2d .2.已知数列{a n }为等差数列,S n 为其前n 项和,2+a 5=a 6+a 3,则S 7=( ) A .2 B .7 C .14D .28解析:选C.因为2+a 5=a 6+a 3,所以2+a 4+d =a 4+2d +a 4-d .解得a 4=2,所以S 7=7(a 1+a 7)2=7a 4=14.3.已知数列{a n }满足a 1=15,且3a n +1=3a n -2,若a k ·a k +1<0,则正整数k =( )A .21B .22C .23D .24解析:选C.3a n +1=3a n -2⇒a n +1=a n -23⇒{a n }是等差数列,则a n =473-23n .因为a k ·a k +1<0,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫473-23k ⎝ ⎛⎭⎪⎫453-23k <0,所以452<k <472,所以k =23.4.(多选)已知数列{a n }是公差不为0的等差数列,前n 项和为S n ,满足a 1+5a 3=S 8,下列选项正确的有( )A .a 10=0B .S 10最小C .S 7=S 12D .S 20=0解析:选AC.根据题意,数列{a n }是等差数列,若a 1+5a 3=S 8,即a 1+5a 1+10d =8a 1+28d ,变形可得a 1=-9d ,又由a n =a 1+(n -1)d =(n -10)d ,则有a 10=0,故A 一定正确;不能确定a 1和d 的符号,不能确定S 10最小,故B 不正确;又由S n =na 1+n (n -1)d 2=-9nd +n (n -1)d 2=d 2×(n 2-19n ),则有S 7=S 12,故C 一定正确;则S 20=20a 1+20×192d =-180d +190d =10d ,因为d ≠0,所以S 20≠0,则D 不正确.5.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,a 2=2,且对于任意n >1,n ∈N *,满足S n +1+S n -1=2(S n +1),则( )A .a 9=17B .a 10=18C .S 9=81D .S 10=90解析:选B.因为对于任意n >1,n ∈N *,满足S n +1+S n -1=2(S n +1), 所以S n +1-S n =S n -S n -1+2,所以a n +1-a n =2.所以数列{a n }在n ≥2时是等差数列,公差为2.又a 1=1,a 2=2,则a 9=2+7×2=16,a 10=2+8×2=18,S 9=1+8×2+8×72×2=73,S 10=1+9×2+9×82×2=91.故选B.6.已知数列{a n }(n ∈N +)是等差数列,S n 是其前n 项和,若a 2a 5+a 8=0,S 9=27,则S 8的值是________.解析:设等差数列{a n }的公差为d ,则a 2a 5+a 8=(a 1+d )·(a 1+4d )+a 1+7d=a 21+4d 2+5a 1d +a 1+7d =0,S 9=9a 1+36d =27,解得a 1=-5,d =2,则S 8=8a 1+28d =-40+56=16.答案:167.(应用型)某剧场有20排座位,后一排比前一排多2个座位,最后一排有60个座位,则剧场总共的座位数为________.解析:设第n 排的座位数为a n (n ∈N *),数列{a n }为等差数列,其公差d =2,则a n =a 1+(n -1)d =a 1+2(n -1).由已知a 20=60,得60=a 1+2×(20-1),解得a 1=22,则剧场总共的座位数为20(a 1+a 20)2=20×(22+60)2=820.答案:8208.已知数列{a n }与⎩⎨⎧⎭⎬⎫a 2nn 均为等差数列(n ∈N +),且a 1=2,则a 20=________.解析:设a n =2+(n -1)d ,所以a 2nn =[2+(n -1)d ]2n=d 2n 2+(4d -2d 2)n +(d -2)2n ,由于⎩⎨⎧⎭⎬⎫a 2n n 为等差数列,所以其通项是一个关于n 的一次函数,所以(d -2)2=0,所以d =2.所以a 20=2+(20-1)×2=40.答案:409.在①数列{S n -n 2}是公差为-3的等差数列,②S n =n 2+a n -5n +4,③数列{a n }是公差不为0的等差数列,且a 3a 6=a 24这三个条件中任意选择一个,添加到下面的题目中,然后解答补充完整的题目.已知数列{a n }中,a 1=-2,{a n }的前n 项和为S n ,且________. 求a n .解:若选择①,因为a 1=-2,所以S 1-12=a 1-1=-3.因为{S n-n2}是公差为-3的等差数列,所以S n-n2=-3-3(n-1)=-3n.所以S n=n2-3n.当n≥2时,a n=S n-S n-1=(n2-3n)-[(n-1)2-3(n-1)]=2n-4.当n=1时,a1=-2,符合上式.所以a n=2n-4.若选择②.因为S n=n2+a n-5n+4,所以当n≥2时,S n-1=(n-1)2+a n-1-5(n-1)+4,两式相减,得a n=n2-(n-1)2+a n-a n-1-5n+5(n-1),即a n-1=2n-6.所以a n=2n-4(n∈N*).若选择③,设等差数列{a n}的公差为d,由a3a6=a24可得(a1+2d)·(a1+5d)=(a1+3d)2.又a1=-2,d≠0,所以d=2,所以数列{a n}的通项公式为a n=2n-4.10.若数列{a n}的各项均为正数,对任意n∈N*,a2n+1=a n a n+2+t,t为常数,且2a3=a2+a4.(1)求a1+a3a2的值;(2)求证:数列{a n}为等差数列.解:(1)因为对任意n∈N*,a2n+1=a n a n+2+t,令n=2,得a23=a2a4+t.①令n=1,得a22=a1a3+t.②①-②得a23-a22=a2a4-a1a3,即a3(a3+a1)=a2(a2+a4),所以a1+a3a2=a2+a4a3=2.(2)证明:a2n+1=a n a n+2+t,a2n+2=a n+1a n+3+t,两式相减得a n+1+a n+3a n+2=a n+a n+2a n+1,所以数列⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫a n +a n +2a n +1为常数列,所以a n +a n +2a n +1=a 1+a 3a 2=2,所以a n +a n +2=2a n +1, 所以数列{a n }为等差数列.[B 级 综合练]11.(多选)设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,公差为d .已知a 3=12,S 12>0,a 7<0,则( )A .a 6>0B .-247<d <-3C .当S n <0时,n 的最小值为13D .数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n a n 中的最小项为第7项解析:选ABCD.由题意,得S 12=(a 1+a 12)2×12=6(a 6+a 7)>0.又a 7<0,所以a 6>0,所以A 正确.根据题意得⎩⎨⎧a 7=a 3+4d =12+4d <0,a 6=a 3+3d =12+3d >0,a 6+a 7=2a 3+7d =24+7d >0,解得-247<d <-3,所以B 正确.因为S 13=a 1+a 132×13=13a 7<0,又S 12>0,所以当S n <0时,n 的最小值为13,所以C 正确.由上述分析可知,当n ∈[1,6]时,a n >0,当n ∈[7,+∞)时,a n <0,当n ∈[1,12]时,S n >0,当n ∈[13,+∞)时,S n <0,所以当n ∈[1,6]时,S n a n >0,当n ∈[13,+∞)时,S na n >0,当n ∈[7,12]时,S na n<0,且当n ∈[7,12]时,{a n }为单调递减数列(a n <0),S n 为单调递减数列(S n >0),所以⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n a n 中的最小项为第7项,所以D 正确.故选ABCD.12.若数列{a n }为等差数列,a n >0,前n 项和为S n ,且S 2n -1=2n -12n +1a 2n ,则a 9的值是________.解析:因为S 2n -1=2n -12n +1a 2n ,所以(a 1+a 2n -1)×(2n -1)2=2n -12n +1a 2n,即2a n ×(2n -1)2=2n -12n +1a 2n ,所以a n=12n +1a 2n ,又a n >0,所以a n =2n +1,所以a 9=19.答案:1913.(2019·高考全国卷Ⅰ)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. 解:(1)设{a n }的公差为d , 由S 9=-a 5得a 1+4d =0, 由a 3=4得a 1+2d =4, 于是a 1=8,d =-2.因此{a n }的通项公式为a n =10-2n .(2)由(1)得a 1=-4d ,故a n =(n -5)d ,S n =n (n -9)d 2.由a 1>0知d <0,故S n ≥a n 等价于n 2-11n +10≤0,解得1≤n ≤10. 所以n 的取值范围是{n |1≤n ≤10,n ∈N }.14.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 2a 4=65,a 1+a 5=18.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)是否存在常数k ,使得数列{S n +kn }为等差数列?若存在,求出常数k ;若不存在,请说明理由.解:(1)设公差为d ,因为{a n }为等差数列,所以a 1+a 5=a 2+a 4=18,又a 2a 4=65,所以a 2,a 4是方程x 2-18x +65=0的两个实数根,又公差d >0,所以a 2<a 4,所以a 2=5,a 4=13.所以⎩⎨⎧a 1+d =5,a 1+3d =13,所以⎩⎨⎧a 1=1,d =4,所以a n =4n -3.(2)存在.由(1)知,S n =n +n (n -1)2×4=2n 2-n , 假设存在常数k ,使数列{S n +kn }为等差数列. 由S 1+k +S 3+3k =2S 2+2k ,。
2021年高考数学一轮复习 第29讲 等差数列及其前n项和
2 等差数列的通项公式及前 n 项和公式,共涉及五个量 a1,an,d,n,Sn,知其中三 个就能求另外两个,体现了用方程的思想解决问题.
等差数列的判定与证明
-3-
【例 1】
已
知
数
列
{an}
中
,
a1
=
3 5
,
an
=
2
-
1 an-1
(n≥2
,
n∈N*)
,
数
列
{bn}
满
足
bn =
1 (n∈N*). an-1
d=-3,
解得
故选 C.]
a1=5,
3.《张丘建算经》卷上第 22 题为:“今有女善织,日益功疾.初日织五尺,今一月日织
九匹三丈.”其意思为今有一女子擅长织布,且从第 2 天起,每天比前一天多织相同量的布,
若第一天织 5 尺布,现在一个月(按 30 天计)共织 390 尺布.则该女子最后一天织布的尺数为
n-1
dn =
a1+an
.
பைடு நூலகம்
2
2
3.等差数列的常用性质 (1)通项公式的推广:an=am+(n-m)d(n,m∈N*). (2)若{an}为等差数列,且 k+l=m+n(k,l,m,n∈N*),则 ak+al=am+an. (3)若{an}是等差数列,公差为 d,则{a2n}和{a2n+1}也是等差数列,公差为 2d. (4)若{an},{bn}是等差数列,则{pan+qbn}也是等差数列. (5)若{an}是等差数列,公差为 d,则 ak,ak+m,ak+2m,…(k,m∈N*)是公差为 md 的等差数 列.
-72 [设等差数列{an}的首项为 a1,公差为 d,
高考数学一轮复习 第5章 数列 第2节 等差数列及其前n项和课件 文
((12))通 前项n 公项式和:公a式n=:Sa1n+=(nn-a1+1)dnn-2. 1d
na1+an =2 .
3.等差数列的常用性质
(1)通项公式的推广:an=am+ (n-m)d (n,m∈N*).
(2)若{an}为等差数列,且 k+l=m+n(k,l,m,n∈N*), 则 ak+al=am+an .
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[规律方法] 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 an+1-an 等于同一个常数. (2)等差中项法:证明对任意正整数 n 都有 2an+1=an+an+2 后, 可递推得出 an+2-an+1=an+1-an=an-an-1=an-1-an-2=…=a2- a1,根据定义得出数列{an}为等差数列. (3)通项公式法:得出 an=pn+q 后,得 an+1-an=p 对任意正整 数 n 恒成立,根据定义判定数列{an}为等差数列. (4)前 n 项和公式法:得出 Sn=An2+Bn 后,根据 Sn,an 的关系, 得出 an,再使用定义法证明数列{an}为等差数列.
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5.(教材改编)设 Sn 为等差数列{an}的前 n 项和,S2=S6,a4=1, 则 a5=________.
-1 [由 S2=S6 得 a3+a4+a5+a6=0,即 a4+a5=0,又 a4=1, 则 a5=-1.]
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2.(教材改编)等差数列 11,8,5,…,中-49 是它的第几项( )
A.第 19 项
B.第 20 项
C.第 21 项
D.第 22 项
C [由题意知 an=11+(n-1)×(-3)=-3n+14,令-3n+14 =-49 得 n=21,故选 C.]
2019版高考一轮数学文科:第28讲-等差数列及其前n项和ppt课件
第28讲 PART 05
等差数列及其前n项和
教学参考│课前双基巩固│课堂考点探究│教师备用例题
考试说明
1.理解等差数列的概念,掌握等差数列的通项公式与前 n 项和公式. 2.能在具体的问题情境中识别数列的等差关系,并能用等差数列的有关知识解决相应的 问题. 3.了解等差数列与一次函数的关系.
的12. (5)若数列{an}是等差数列,则数列{pan},{an+p}都是等差数列(p,q 都是常数),且公差 分别为 pd1,d1.
课前双基巩固
2.关于等差数列奇数项与偶数项的性质 (1)若项数为 2n,则 S 偶-S 奇=nd,SS奇偶=aan+n 1; (2)若项数为 2n-1,则 S 偶=(n-1)an,S 奇=nan,S 奇-S 偶=an ,SS奇偶=n-n 1. 3.两个等差数列{an},{bn}的前 n 项和 Sn,Tn 之间的关系为abnn=TS22nn--11.
列,所以S1n=-n,所以 Sn=-1n.
真题在线
3.[2016·全国卷Ⅰ] 已知{an}是公差为 3 的
等差数列,数列{bn}满足 b1=1,b2=13,anbn +1+bn+1=nbn. (1)求{an}的通项公式; (2)求{bn}的前 n 项和.
解:(1)由已知,a1b2+b2=b1,b1=1, b2=13,得 a1=2,所以数列{an}是首项 为 2,公差为 3 的等差数列,其通项公 式为 an=3n-1. (2)由(1)和 anbn+1+bn+1=nbn 得 bn+1= b3n,因此{bn}是首项为 1,公比为13的等 比数列.记{bn}的前 n 项和为 Sn,则 Sn
-Tn=3×[2×22+23+24+…+2n+1-(n+1)×2n+2]=3×4+4×(1-1-2 2n)-(n+1)×2n+2 =-3n·2n+2, 所以 Tn=3n·2n+2.
2019版高考数学一轮复习第五章数列第29讲等差数列及其前n项和学案
第29讲 等差数列及其前n项和1.等差数列的有关概念 (1)等差数列的定义一般地,如果一个数列从第__2__项起,每一项与它的前一项的差等于__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,定义表达式为__a n -a n -1=d (常数)(n ∈N *,n ≥2)__或__a n +1-a n =d (常数)(n ∈N *)__.(2)等差中项若三个数a ,A ,b 成等差数列,则A 叫做a 与b 的等差中项,且有A =__a +b2__.2.等差数列的有关公式(1)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 __. (2)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 =__na 1+n (n -1)2d __或S n =__n (a 1+a n )2__.3.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,公差为d ,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.(6)数列S m ,S 2m -S m ,S 3m -S 2m ,…也是等差数列. (7)S 2n -1=(2n -1)a n .(8)若n 为偶数,则S 偶-S 奇=nd2;若n 为奇数,则S 奇-S 偶=a 中(中间项).1.思维辨析(在括号内打“√”或“×”).(1)若一个数列从第2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)等差数列的前n 项和公式是常数项为0的二次函数.( × )解析 (1)错误.若这些常数都相等,则这个数列是等差数列;若这些常数不全相等,这个数列就不是等差数列.(2)正确.如果数列{a n }为等差数列,根据定义a n +2-a n +1=a n +1-a n ,即2a n +1=a n +a n +2;反之,若对任意n ∈N *,都有2a n +1=a n +a n +2,则a n +2-a n +1=a n +1-a n =a n -a n -1=…=a 2-a 1,根据定义数列{a n }为等差数列.(3)正确.当d >0时为递增数列;d =0时为常数列;d <0时为递减数列.(4)错误.根据等差数列的通项公式,a n =a 1+(n -1)d =dn +(a 1-d ),只有当d ≠0时,等差数列的通项公式才是n 的一次函数,否则不是.(5)错误.根据等差数列的前n 项和公式S n =na 1+n (n -1)2d =d 2n 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1-d 2n ,显然只有公差d ≠0时才是关于n 的常数项为0的二次函数,否则不是(甚至也不是n 的一次函数,即a 1=d =0时).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( C )A .12 B .1 C .2D .3解析 由S 33-S 22=1,得a 1+a 2+a 33-a 1+a 22=(a 1+d )-2a 1+d 2=d2=1,所以d =2.3.在等差数列{}a n 中,a 2+a 6=3π2,则sin ⎝⎛⎭⎪⎫2a 4-π3=( D ) A .32 B .12 C .-32D .-12解析 ∵a 2+a 6=3π2,∴2a 4=3π2.∴sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2a 4-π3=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫3π2-π3=-cos π3=-12.4.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=( B ) A .58 B .88 C .143D .176解析 S 11=11(a 1+a 11)2=11(a 4+a 8)2=88.5.在数列{}a n 中,若a 1=1,a n +1=a n +2(n ≥1),则该数列的通项a n =__2n -1__. 解析 由a n +1=a n +2知{a n }为等差数列,其公差为2. 故a n =1+(n -1)×2=2n -1.一 等差数列的基本量计算(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,体现了用方程组解决问题的思想.(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的作用,而a 1和d 是等差数列的两个基本量,用它们表示已知量和未知量是常用方法.【例1】 (1)在等差数列{}a n 中,a 1+a 5=8,a 4=7,则a 5=( B ) A .11 B .10 C .7D .3(2)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 =__5__.解析 (1)设数列{a n }的公差为d ,则有⎩⎪⎨⎪⎧2a 1+4d =8,a 1+3d =7,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=-2,d =3,所以a 5=-2+4×3=10.(2)由S m -1=-2,S m =0,S m +1=3, 得a m =S m -S m -1=2,a m +1=S m +1-S m =3, 所以等差数列的公差d =a m +1-a m =3-2=1,由⎩⎪⎨⎪⎧a m =a 1+(m -1)d =2,S m =a 1m +12m (m -1)d =0,得⎩⎪⎨⎪⎧a 1+m -1=2,a 1m +12m (m -1)=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=-2,m =5.二 等差数列的性质及应用在等差数列{}a n 中,数列S m ,S 2m -S m ,S 3m -S 2m 也成等差数列;⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n n也是等差数列.等差数列的性质是解题的重要工具.【例2】 (1)设等差数列{}a n 的前n 项和为S n ,且S 3=-12,S 9=45,则S 12=__114__. (2)已知{}a n ,{}b n 都是等差数列,若a 1+b 10=9,a 3+b 8=15,则a 5+b 6=__21__. 解析 (1)因为{a n }是等差数列,所以S 3,S 6-S 3,S 9-S 6,S 12-S 9成等差数列,所以2(S 6-S 3)=S 3+(S 9-S 6),即2(S 6+12)=-12+(45-S 6),解得S 6=3;又2(S 9-S 6)=(S 6-S 3)+(S 12-S 9),即2×(45-3)=(3+12)+(S 12-45),解得S 12=114.(2)因为{a n },{b n }都是等差数列,所以2a 3=a 1+a 5,2b 8=b 10+b 6,所以2(a 3+b 8)=(a 1+b 10)+(a 5+b 6),即2×15=9+(a 5+b 6),解得a 5+b 6=21.三 等差数列的判定与证明判定数列{}a n 是等差数列的常用方法:(1)定义法:对任意n ∈N *,a n +1-a n 是同一常数.(2)等差中项法:对任意n ≥2,n ∈N *,满足2a n =a n +1+a n -1. (3)通项公式法:数列的通项公式a n 是n 的一次函数.(4)前n 项和公式法:数列的前n 项和公式S n 是n 的二次函数,且常数项为0. 【例3】 已知数列{}a n 的前n 项和为S n ,a 1=2,且满足a n +1=S n +2n +1(n ∈N *).(1)证明:数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n 2n 为等差数列;(2)求S 1+S 2+…+S n 的值.解析 (1)证明:由条件可知,S n +1-S n =S n +2n +1,即S n +1-2S n =2n +1,整理得S n +12n +1-S n2n =1.因为S 121=a 121=1,所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n 2n 是以1为首项,1为公差的等差数列.(2)由(1)可知,S n2n =1+n -1=n ,所以S n =n ·2n.令T n =S 1+S 2+…+S n ,则T n =1·2+2·22+…+n ·2n,① 2T n =1·22+…+(n -1)·2n +n ·2n +1,②①-②,得-T n =2+22+ (2)-n ·2n +1,整理得T n =2+(n -1)·2n +1.四 等差数列前n 项和的最值问题求等差数列前n 项和的最值的方法(1)运用配方法转化为二次函数,借助二次函数的单调性以及数形结合的思想,从而使问题得解.(2)通项公式法:求使a n ≥0(a n ≤0)成立时最大的n 值即可.一般地,等差数列{}a n 中,若a 1>0,且S p =S q (p ≠q ),则:①若p +q 为偶数,则当n =p +q2时,S n 最大; ②若p +q 为奇数,则当n =p +q -12或n =p +q +12时,S n 最大.【例4】 等差数列{}a n 中,a 1>0,S 5=S 12,当n 为何值时,S n 有最大值? 解析 设等差数列{a n }的公差为d ,由S 5=S 12得5a 1+10d =12a 1+66d ,d =-18a 1<0.设此数列的前n 项和最大,则⎩⎪⎨⎪⎧a n ≥0,a n +1≤0,即⎩⎪⎨⎪⎧a n=a 1+(n -1)·⎝ ⎛⎭⎪⎫-18a 1≥0,a n +1=a 1+n ·⎝ ⎛⎭⎪⎫-18a 1≤0,解得⎩⎪⎨⎪⎧n ≤9,n ≥8,即8≤n ≤9,又n ∈N *,所以当n =8或n =9时,S n 有最大值.1.在等差数列{}a n 中,a 1=0,公差d ≠0,若a m =a 1+a 2+…+a 9,则m 的值为( A ) A .37 B .36 C .20D .19解析 ∵a m =a 1+a 2+…+a 9=9a 1+9×82d =36d =a 37,∴m =37.故选A .2.若数列{}a n 满足a 1=15,且3a n +1=3a n -2,则使a k ·a k +1<0的k 值为( D ) A .22 B .21 C .24D .23解析 因为3a n +1=3a n -2,所以a n +1-a n =-23,所以数列{a n }是首项为15,公差为-23的等差数列,所以a n =15-23·(n -1)=-23n +473,令a n =-23n +473>0,得n <23.5,所以使a k ·a k+1<0的值k 为23.3.等差数列{}a n 中,a 3=π4,则cos(a 1+a 2+a 6)=__-2解析 ∵a 1+a 2+a 6=3a 3=34π,∴cos(a 1+a 2+a 6)=cos 34π=-22.4.数列{}a n 中,a 1=-23,a n +1-a n -3=0. (1)求数列的前n 项和S n ;(2)求使得数列{}S n 是递增数列的n 的取值范围. 解析 (1)因为a n +1-a n -3=0,所以a n +1-a n =3, 即数列{a n }是等差数列,公差d =3. 又a 1=-23,所以数列{a n }的前n 项和为S n =-23n +12n (n -1)·3,即S n =32n 2-492n .(2)S n =32n 2-492n 的对应函数为f (x )=32x 2-492x ,它的图象是一条抛物线,其开口方向向上,对称轴为x =496.当x ≥496时,函数f (x )是增函数.因为8<496<9,且496-8<9-496,所以f (8)<f (9).综上,可知使得数列{S n }是递增数列的n 的取值范围是{n |n ≥8,n ∈N *}.易错点 性质应用不灵活错因分析:等差数列{}a n 中,有如下结论:①若m +n =p +q =2k ,则a m +a n =a p +a q =2a k ;②若1+n =2k ,则S n =n (a 1+a n )2=na k ;③a n =a m +(n -m )d 不能灵活应用.【例1】 等差数列{}a n 中,a 1>0,公差d <0,a 5=3a 7,前n 项和为S n ,若S n 取得最大值,则n =________.解析 方法一 由已知得a 1+4d =3(a 1+6d ),∴a 1=-7d ,S n =d2(n 2-15n ),∴n =7或8时,S n 最大.方法二 ∵a 5=(a 5+2d )+2a 7,∴a 7+d =0,即a 8=0. ∵d <0,∴a 1>a 2>…>a 7>a 8=0>a 9>…, ∴n =7或8时,S n 最大.方法三 ∵a 5=a 7+2a 7=a 7+a 5+a 9,∴a 7+a 9=0, 于是a 8=0,∵d <0,∴a 1>a 2>…>a 7>a 8=0>a 9>…, ∴n =7或8时,S n 最大. 答案 7或8【跟踪训练1】 (2018·山西孝义模拟)在等差数列{a n }中,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S n 取到最大值的n 是( B )A .21B .20C .19D .18解析 因为a 1+a 3+a 5=3a 3=105,a 2+a 4+a 6=3a 4=99,所以a 3=35,a 4=33.所以d =-2,a 1=39.由a n =a 1+(n -1)d =39-2(n -1)=41-2n ≥0,解得n ≤412,所以当n =20时,S n 达到最大值,故选B .课时达标 第29讲[解密考纲]主要考查等差数列的通项公式,等差中项及其性质,以及前n 项和公式的应用,三种题型均有涉及.一、选择题1.已知等差数列{a n }的前13项之和为39,则a 6+a 7+a 8=( B ) A .6 B .9 C .12D .18解析 由等差数列的性质得,S 13=13a 7=39,∴a 7=3.由等差中项,得a 6+a 7+a 8=3a 7=9,故选B .2.等差数列{a n }的前n 项和为S n ,已知a 5=8,S 3=6,则a 9=( C ) A .8 B .12 C .16D .24解析 由已知得a 1+4d =8,3a 1+3×22d =6,解得a 1=0,d =2.故a 9=a 1+8d =16,故选C .3.设S n 是公差不为零的等差数列{a n }的前n 项和,且a 1>0,若S 5=S 9,则当S n 最大时,n =( B )A .6B .7C .10D .9解析 由题意可得S 9-S 5=a 6+a 7+a 8+a 9=0,∴2(a 7+a 8)=0,即a 7+a 8=0.又∵a 1>0,∴该等差数列的前7项为正数,从第8项开始为负数.∴当S n 最大时,n =7.4.等差数列{a n }中,a 1+3a 8+a 15=120,则2a 9-a 10=( C ) A .20 B .22 C .24D .-8解析 在等差数列{a n }中,∵a 1+3a 8+a 15=120,∴5a 8=120,∴a 8=24.2a 9-a 10=a 8=24,故选C .5.在等差数列{a n }中,a 9=12a 12+3,则数列{a n }的前11项和S 11=( C )A .24B .48C .66D .132解析 设公差为d ,a 9=12a 12+3即a 1+8d =12(a 1+11d )+3,整理,得a 1+5d =6,即a 6=6.∴S 11=11(a 1+a 11)2=11×2a 62=66,故选C .6.设S n 是公差为d (d ≠0)的无穷等差数列{a n }的前n 项和,则下列命题错误的是( C )A .若d <0,则数列{S n }有最大项B .若数列{S n }有最大项,则d <0C .若数列{S n }是递增数列,则对任意的n ∈N *,均有S n >0 D .若对任意的n ∈N *,均有S n >0,则数列{S n }是递增数列解析 选项C 显然是错的,举出反例:-1,0,1,2,3,…满足数列{S n }是递增数列,但是S n >0不成立.二、填空题7.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 =__13__.解析 由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. 8.(2016·江苏卷)已知{a n }是等差数列,S n 是其前n 项和.若a 1+a 22=-3,S 5=10,则a 9的值是__20__.解析 设等差数列{a n }的公差为d ,则由题设可得⎩⎪⎨⎪⎧a 1+(a 1+d )2=-3,5a 1+5×42d =10,解得⎩⎪⎨⎪⎧d =3,a 1=-4,从而a 9=a 1+8d =20.9.设等差数列{a n }的前n 项和为S n ,若-1<a 3<1,0<a 6<3,则S 9的取值范围是__(-3,21)__.解析 设S 9=9a 1+36d =x (a 1+2d )+y (a 1+5d ),由待定系数法得x =3,y =6. 因为-3<3a 3<3,0<6a 6<18,两式相加即得-3<S 9<21. 三、解答题10.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. 解析 (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)知a n =3-2n , 所以S n =n [1+(3-2n )]2=2n -n 2.由S k =-35,得2k -k 2=-35,即(k +5)(k -7)=0, 又k ∈N *,故k =7.11.若数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足a n +2S n S n -1=0(n ≥2),a 1=12.(1)求证:数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是等差数列;(2)求数列{a n }的通项公式.解析 (1)证明:当n ≥2时,由a n +2S n S n -1=0,得S n -S n -1=-2S n S n -1, 所以1S n -1S n -1=2,又1S 1=1a 1=2,故⎩⎨⎧⎭⎬⎫1S n 是首项为2,公差为2的等差数列. (2)由(1)得1S n =2n ,∴S n =12n.当n ≥2时,a n =S n -S n -1=12n -12(n -1)=n -1-n 2n (n -1)=-12n (n -1).当n =1时,a 1=12不适合上式.故a n=⎩⎪⎨⎪⎧12,n =1,-12n (n -1),n ≥2.12.等差数列{a n }中,a 2=4,a 4+a 7=15. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =2a n -2+n ,求b 1+b 2+b 3+…+b 10的值. 解析 (1)设等差数列{a n }的公差为d .由已知得⎩⎪⎨⎪⎧a 1+d =4,(a 1+3d )+(a 1+6d )=15,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=3,d =1,所以a n =a 1+(n -1)d =n +2. (2)由(1)可得b n =2n+n , 所以b 1+b 2+b 3+…+b 10=(2+1)+(22+2)+(23+3)+…+(210+10) =(2+22+23+…+210)+(1+2+3+…+10) =2×(1-210)1-2+(1+10)×102=(211-2)+55=211+53=2 101.。
高考数学复习考点知识专题讲解课件31---等差数列及其前n项和
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6.一物体从 1960m 的高空降落,如果第 1 秒降落 4.90 m,以后每秒比前一秒多 降落 9.80 m,那么经过________秒落到地面. 解析:设物体经过 t 秒降落到地面. 物体在降落过程中,每一秒降落的距离构成首项为 4.90,公差为 9.80 的等差数列. 所以 4.90t+12t(t-1)×9.80=1 960, 即 4.90t2=1 960,解得 t=20. 答案:20
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题型分类 深度剖析
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题型一 等差数列基本量的运算
1.(2019·全国Ⅰ)记 Sn 为等差数列{an}的前 n 项和.已知 S4=0,a5=5,则( )
A.an=2n-5 C.Sn=2n2-8n
B.an=3n-10 D.Sn=12n2-2n
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题组三 易错排查
4.一个等差数列的首项为215,从第 10 项起开始比 1 大,则这个等差数列的公差
d 的取值范围是( ) A.d>785
B.d<235
83 C.75<d<25
D.785<d≤235
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解析:由题意可得aa19≤ 0>11,, 即221155++89dd≤>11,, 所以785<d≤235.故选 D. 答案:D
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跟踪训练 1 (1)已知等差数列{an},a2=2,a3+a5+a7=15,则数列{an}的公差 d
等于( )
A.0
B.1
