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2020版高考數學一輪復習 第5章 數列 第2節(jié) 等差數列及其前n項和教學案 理(含解析)新人教A版

上傳人:彩*** 文檔編號:104791982 上傳時間:2022-06-11 格式:DOC 頁數:8 大?。?.54MB
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1、第二節(jié) 等差數列及其前n項和 [考綱傳真] 1.理解等差數列的概念.2.掌握等差數列的通項公式與前n項和公式.3.能在具體的問題情境中識別數列的等差關系,并能用等差數列的有關知識解決相應的問題.4.了解等差數列與一次函數的關系. 1.等差數列 (1)定義:一般地,如果一個數列從第2項起,每一項與它的前一項的差等于同一個常數,那么這個數列就叫做等差數列,這個常數叫做等差數列的公差,公差通常用字母d表示.數學語言表示為an+1-an=d(n∈N*),d為常數. (2)等差中項:數列a,A,b成等差數列的充要條件是A=,其中A叫做a,b的等差中項. (3)等差數列的通項公式:an=a1

2、+(n-1)d,可推廣為an=am+(n-m)d. (4)等差數列的前n項和公式:Sn==na1+d. 2.等差數列的通項公式及前n項和公式與函數的關系 (1)an=a1+(n-1)d可化為an=dn+a1-d的形式.當d≠0時,an是關于n的一次函數;當d>0時,數列為遞增數列;當d<0時,數列為遞減數列. (2)數列{an}是等差數列,且公差不為0?Sn=An2+Bn(A,B為常數). [常用結論] 1.已知數列{an}的通項公式是an=pn+q(其中p,q為常數),則數列{an}一定是等差數列,且公差為p. 2.若數列{an}與{bn}均為等差數列,且前n項和分別是Sn和T

3、n,則=. [基礎自測] 1.(思考辨析)判斷下列結論的正誤.(正確的打“√”,錯誤的打“×”) (1)若一個數列從第2項起每一項與它的前一項的差都是常數,則這個數列是等差數列.(  ) (2)數列{an}為等差數列的充要條件是對任意n∈N*,都有2an+1=an+an+2.(  ) (3)數列{an}為等差數列的充要條件是其通項公式為n的一次函數.(  ) (4)等差數列的前n項和公式是常數項為0的二次函數.(  ) [答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× 2.等差數列{an}中,a4+a8=10,a10=6,則公差d等于(  ) A.    B.    C.2 

4、    D.- A [∵a4+a8=2a6=10,∴a6=5, 又a10=6,∴公差d===.故選A.] 3.(教材改編)設數列{an}是等差數列,其前n項和為Sn,若a6=2且S5=30,則S8等于(  ) A.31 B.32 C.33 D.34 B [設數列{an}的公差為d, 法一:由S5=5a3=30得a3=6, 又a6=2,∴S8====32. 法二:由得 ∴S8=8a1+d=8×-28×=32.] 4.在等差數列{an}中,a1=7,公差為d,前n項和為Sn,當且僅當n=8時Sn取得最大值,則d的取值范圍為________.  [由題意可知即解得-1

5、<d<-.] 5.(教材改編)在等差數列{an}中,若a3+a4+a5+a6+a7=450,則a2+a8=________. 180 [∵{an}為等差數列, ∴a3+a4+a5+a6+a7=5a5=450,∴a5=90, ∴a2+a8=2a5=180.] 等差數列基本量的運算 1.若等差數列{an}的前5項和S5=25,且a2=3,則a7=(  ) A.12     B.13    C.14     D.15 B [由題意得S5==5a3=25,a3=5,公差d=a3-a2=2,a7=a2+5d=3+5×2=13.故選B.] 2.已知在等差數列{an}中,a1=20

6、,an=54,Sn=3 700,則數列的公差d,項數n分別為(  ) A.d=0.34,n=100 B.d=0.34,n=99 C.d=,n=100 D.d=,n=99 C [由 得解得故選C.] 3.(2018·寧德二模)已知等差數列{an}滿足a3+a5=14,a2a6=33,則a1a7=(  ) A.33 B.16 C.13 D.12 C [由得 解得或 當a1=1,d=2時,a7=1+6×2=13,∴a1a7=13; 當a1=13,d=-2時,a7=13+6×(-2)=1,∴a1a7=13. 綜上可知a1a7=13.故選C.] 4.(2018·

7、西寧一模)我國古代數學名著《九章算術·均輸》中記載了這樣一個問題:“今有五人分五錢,令上二人所得與下三人等,問各得幾何?”其意思為“已知甲、乙、丙、丁、戊五人分5錢,甲、乙兩人所得與丙、丁、戊三人所得相同,且甲、乙、丙、丁、戊所得依次成等差數列,問五人各得多少錢?”(“錢”是古代一種重量單位).這個問題中,等差數列的通項公式為(  ) A.-n+(n∈N*,n≤5) B.n+(n∈N*,n≤5) C.n+(n∈N*,n≤5) D.-n+(n∈N*,n≤5) D [由題意可設五人所得依次對應等差數列中的a1,a2,a3,a4,a5,公差為d,則 ∴ ∴ ∴通項公式為an=+(n-

8、1)×=-n(n∈N*,n≤5),故選D.] [規(guī)律方法] 解決等差數列運算問題的思想方法 (1)方程思想:等差數列的基本量為首項a1和公差d,通常利用已知條件及通項公式或前n項和公式列方程(組)求解,等差數列中包含a1,d,n,an,Sn五個量,可“知三求二”. (2)整體思想:當所給條件只有一個時,可將已知和所求都用a1,d表示,尋求兩者間的聯(lián)系,整體代換即可求解. (3)利用性質:運用等差數列性質可以化繁為簡、優(yōu)化解題過程. 等差數列的判定與證明 【例1】 數列{an}滿足an+1=,a1=1. (1)證明:數列是等差數列; (2)求數列的前n項和Sn,并證明++

9、…+>. [解] (1)證明:∵an+1=, ∴=,化簡得=2+,即-=2, 故數列是以1為首項,2為公差的等差數列. (2)由(1)知=2n-1, 所以Sn==n2. 證明:++…+=++…+>++…+ =++…+=1-=. [規(guī)律方法] 等差數列的四個判定方法 (1)定義法:證明對任意正整數n都有an+1-an等于同一個常數. (2)等差中項法:證明對任意正整數n都有2an+1=an+an+2. (3)通項公式法:得出an=pn+q后,再根據定義判定數列{an}為等差數列. (4)前n項和公式法:得出Sn=An2+Bn后,再使用定義法證明數列{an}為等差數列.

10、 已知數列{an}滿足a1=1,且nan+1-(n+1)an=2n2+2n. (1)求a2,a3; (2)證明數列是等差數列,并求{an}的通項公式. [解] (1)由已知,得a2-2a1=4, 則a2=2a1+4,又a1=1,所以a2=6. 由2a3-3a2=12, 得2a3=12+3a2,所以a3=15. (2)由已知nan+1-(n+1)an=2n(n+1), 得=2,即-=2, 所以數列是首項=1,公差d=2的等差數列. 則=1+2(n-1)=2n-1,所以an=2n2-n. 等差數列的性質及應用 【例2】 (1)設數列{an},{bn}都是等差數列,且a1

11、=25,b1=75,a2+b2=100,則a37+b37等于(  ) A.0    B.37   C.100    D.-37 (2)(2019·商洛模擬)等差數列{an}中,a1+3a8+a15=120,則2a9-a10的值是(  ) A.20 B.22 C.24 D.8 (3)設等差數列{an}的前n項和為Sn,若S3=9,S6=36,則a7+a8+a9等于(  ) A.63 B.45 C.36 D.27 (1)C (2)C (3)B [(1)設{an},{bn}的公差分別為d1,d2,則(an+1+bn+1)-(an+bn)=(an+1-an)+(bn+1

12、-bn)=d1+d2,所以{an+bn}為等差數列.又a1+b1=a2+b2=100,所以{an+bn}為常數列,所以a37+b37=100. (2)因為a1+3a8+a15=5a8=120, 所以a8=24,所以2a9-a10=a10+a8-a10=a8=24. (3)由{an}是等差數列,得S3,S6-S3,S9-S6為等差數列. 即2(S6-S3)=S3+(S9-S6), 得到S9-S6=2S6-3S3=45.] [規(guī)律方法] 等差數列的常用性質和結論 (1)在等差數列{an}中,若m+n=p+q=2k(m,n,p,q,k∈N*),則am+an=ap+aq=2ak. (2

13、)在等差數列{an}中,數列Sm,S2m-Sm,S3m-S2m也成等差數列. (1)已知等差數列{an}的前n項和為Sn,若m>1,且am-1+am+1-a-1=0,S2m-1=39,則m等于(  ) A.39 B.20 C.19 D.10 (2)設等差數列{an},{bn}的前n項和分別為Sn,Tn,若對任意的n∈N*,都有=,則+的值為(  ) A. B. C. D. (1)B (2)C [(1)數列{an}為等差數列,則am-1+am+1=2am,則am-1+am+1-a-1=0可化為2am-a-1=0,解得am=1.又S2m-1=(2m-1)am=39,則m

14、=20.故選B. (2)由題意可知b3+b13=b5+b11=b1+b15=2b8, ∴+======.故選C.] 等差數列前n項和的最值問題 【例3】 在等差數列{an}中,已知a1=20,前n項和為Sn,且S10=S15,求當n取何值時,Sn取得最大值,并求出它的最大值. [解] ∵a1=20,S10=S15, ∴10×20+d=15×20+d, ∴d=-. 法一:由an=20+(n-1)×=-n+, 得a13=0. 即當n≤12時,an>0, 當n≥14時,an<0. ∴當n=12或n=13時,Sn取得最大值, 且最大值為S12=S13=12×20+×=

15、130. 法二:Sn=20n+·=-n2+n =-2+. ∵n∈N*,∴當n=12或n=13時,Sn有最大值,且最大值為S12=S13=130. 法三:由S10=S15,得a11+a12+a13+a14+a15=0. ∴5a13=0,即a13=0. ∴當n=12或n=13時,Sn有最大值,且最大值為S12=S13=130. [規(guī)律方法] 求等差數列前n項和Sn最值的兩種方法 (1)函數法:利用等差數列前n項和的函數表達式Sn=an2+bn,通過配方或借助圖象求二次函數最值的方法求解. (2)鄰項變號法. ①當a1>0,d<0時,滿足的項數m使得Sn取得最大值為Sm; ②當

16、a1<0,d>0時,滿足的項數m使得Sn取得最小值為Sm. 易錯警示:易忽視n∈N+. (1)設數列{an}是公差d<0的等差數列,Sn為其前n項和,若S6=5a1+10d,則Sn取最大值時,n的值為(  ) A.5 B.6 C.5或6 D.11 (2)已知等差數列{an}的首項a1=20,公差d=-2,則前n項和Sn的最大值為________. (1)C (2)110 [(1)由題意得S6=6a1+15d=5a1+10d,化簡得a1=-5d,所以a6=0,故當n=5或6時,Sn最大. (2)因為等差數列{an}的首項a1=20,公差d=-2, Sn=na1+d=20

17、n-×2 =-n2+21n=-2+2, 又因為n∈N*,所以n=10或n=11時,Sn取得最大值,最大值為110.] 1.(2018·全國卷Ⅰ)記Sn為等差數列{an}的前n項和.若3S3=S2+S4,a1=2,則a5=(  ) A.-12    B.-10   C.10    D.12 B [設等差數列{an}的公差為d,∵3S3=S2+S4,∴3=2a1+d+4a1+d,解得d=-a1,∵a1=2,∴d=-3, ∴a5=a1+4d=2+4×(-3)=-10.故選B.] 2.(2017·全國卷Ⅲ)等差數列{an}的首項為1,公差不為0.若a2,a3,a6成等比數列,則{

18、an}前6項的和為(  ) A.-24 B.-3 C.3 D.8 A [由已知條件可得a1=1,d≠0, 由a=a2a6可得(1+2d)2=(1+d)(1+5d),解得d=-2. 所以S6=6×1+=-24. 故選A.] 3.(2016·全國卷Ⅰ)已知等差數列{an}前9項的和為27,a10=8,則a100=(  ) A.100 B.99 C.98 D.97 C [∵{an}是等差數列,設其公差為d, ∴S9=9a5=27,∴a5=3. 又∵a10=8,∴∴ ∴a100=a1+99d=-1+99×1=98.故選C.] 4.(2018·全國卷Ⅱ)記Sn為等差數列{an}的前n項和,已知a1=-7,S3=-15. (1)求{an}的通項公式; (2)求Sn,并求Sn的最小值. [解] (1)設{an}的公差為d,由題意得3a1+3d=-15. 由a1=-7得d=2.所以{an}的通項公式為an=2n-9. (2)由(1)得Sn=n2-8n=(n-4)2-16. 所以當n=4時,Sn取得最小值,最小值為-16. - 8 -

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