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文档介绍
2019届二轮复习(理)专题27等差数列及其前n项和学案(全国通用)
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,并能用有关知识解决相应的问题; 4.了解等差数列与一次函数、二次函数的关系. 1.等差数列的定义 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,公差通常用字母d表示. 数学语言表达式:an+1-an=d(n∈N ,d为常数),或an-an-1=d(n≥2,d为常数). 2.等差数列的通项公式与前n项和公式 (1)若等差数列{an}的首项是a1,公差是d,则其通项公式为an=a1+(n-1)d. 通项公式的推广:an=am+(n-m)d(m,n∈N ). (2)等差数列的前n项和公式 Sn==na1+d(其中n∈N ,a1为首项,d为公差,an为第n项). 3.等差数列及前n项和的性质 (1)若a,A,b成等差数列,则A叫做a,b的等差中项,且A=. (2)若{an}为等差数列,且m+n=p+q,则am+an=ap+aq(m,n,p,q∈N ). (3)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. (4)数列Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…也是等差数列. (5)S2n-1=(2n-1)an. (6)若n为偶数,则S偶-S奇=; 若n为奇数,则S奇-S偶=a中(中间项). 4.等差数列的前n项和公式与函数的关系 Sn=n2+n. 数列{an}是等差数列⇔Sn=An2+Bn(A,B为常数). 5.等差数列的前n项和的最值 在等差数列{an}中,a1>0,d<0,则Sn存在最大值;若a1<0,d>0,则Sn存在最小值. 【必会结论】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.若m+n=2p(m,n,p∈N ),则am+an=2ap. (3)若{an}是等差数列,公差为d,则{a2n}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. (6)等差数列{an}的前n项和为Sn, 则Sn,S2n-Sn,S3n-S2n仍成等差数列,其公差为n2d. 高频考点一 等差数列基本量的运算 例1、(1)[2017·全国卷Ⅰ]记Sn为等差数列{an}的前n项和.若a4+a5=24,S6=48,则{an}的公差为( ) A.1 B.2 C.4 D.8 答案 C ] (2)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,若6a3+2a4-3a2=5,则S7=( ) A.28 B.21 C.14 D.7 答案 D 解析 由6a3+2a4-3a2=5,得6(a1+2d)+2(a1+3d)-3(a1+d)=5a1+15d=5(a1+3d)=5,即5a4=5,所以a4=1,所以S7===7a4=7.故选D. 【举一反三】(1)已知等差数列{an}前9项的和为27,a10=8,则a100=( ) A.100 B.99 C.98 D.97 (2)设等差数列{an}的前n项和为Sn,S3=6,S4=12,则S6= . 解析 (1)设等差数列{an}的公差为d,由已知,得所以所以a100=a1+99d=-1+99=98. 法二 ∵由{an}为等差数列,故可设前n项和Sn=An2+Bn, 由S3=6,S4=12可得 解得即Sn=n2-n,则S6=36-6=30. 答案 (1)C (2)30 【方法规律】等差数列计算中的两个技巧 (1)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. (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a1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. 【变式探究】(1)已知等差数列{an}前9项的和为27,a10=8,则a100=( ) A.100 B.99 C.98 D.97 答案 C 解析 设{an}的公差为d,由等差数列前n项和公式及通项公式,得解得an=a1+(n-1)d=n-2,∴a100=100-2=98.故选C. (2)设Sn为等差数列{an}的前n项和,a12=-8,S9=-9,则S16= . 答案 -72 解析 设等差数列{an}的首项为a1,公差为d, 由已知,得解得 ∴S16=16×3+×(-1)=-72. 高频考点二 等差数列的判定与证明 例2、已知数列{an}中,a1=,an=2-(n≥2,n∈N ),数列{bn}满足bn=(n∈N ). (1)求证:数列{bn}是等差数列; (2)求数列{an}中的最大项和最小项,并说明理由. (1)证明 因为an=2-(n≥2,n∈N ), bn=(n∈N ), 所以bn+1-bn=- =-=-=1. 又b1==-. 所以数列{bn}是以-为首项,1为公差的等差数列. 【感悟提升】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. 【变式探究】(1)若{an}是公差为1的等差数列,则{a2n-1+2a2n}是( ) A.公差为3的等差数列 B.公差为4的等差数列 C.公差为6的等差数列 D.公差为9的等差数列 (2)在数列{an}中,若a1=1,a2=,=+(n∈N ),则该数列的通项为( ) A.an= B.an= C.an= D.an= 答案 (1)C (2)A (2)由已知式=+可得 -=-,知{}是首项为=1,公差为-=2-1=1的等差数列,所以=n,即an=. 高频考点三 等差数列的性质及应用 例2、(1)在等差数列{an}中,若a3+a4+a5+a6+a7=25,则a2+a8= . (2)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且S10=10,S20=30,则S30= . 答案 (1)10 (2)60 解析 (1)因为{an}是等差数列,所以a3+a7=a4+a6=a2+a8=2a5,a3+a4+a5+a6+a7=5a5=25,即a5=5,a2+a8=2a5=10. (2)∵S10,S20-S10,S30-S20成等差数列,且S10=10,S20=30,S20-S10=20, ∴S30-30=10+2×10=30,∴S30=60. 【变式探究】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. 解 ∵a1=20,S10=S15, ∴10×20+d=15×20+d, ∴d=-. 方法一 由an=20+(n-1)×=-n+. 得a13=0. 即当n≤12时,an>0,当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+×=130. 【感悟提升】等差数列性质的应用技巧 (1)等差数列项的性质:利用等差数列项的性质解决基本量的运算体现了整体求值思想,应用时常将an+am=2ak(n+m=2k,n,m,k∈N )与am+an=ap+aq(m+n=p+q,m,n,p,q∈N )相结合,可减少运算量. (2)等差数列和的性质:在等差数列{an}中,Sn为其前n项和,则数列Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…也是等差数列,且有S2n=n(a1+a2n)=…=n(an+an+1);S2n-1=(2n-1)an;若n为偶数,则S偶-S奇=;若n为奇数,则S奇-S偶=a中(中间项). 【举一反三】(1)若一个等差数列前3项的和为34,最后3项的和为146,且所有项的和为390,则这个数列的项数为( ) A.13 B.12 C.11 D.10 (2)在等差数列{an}中,若a3+a4+a5+a6+a7=25,则a2+a8= . . ] 解析 (1)因为a1+a2+a3=34,an-2+an-1+an=146, a1+a2+a3+an-2+an-1+an=34+146=180, 又因为a1+an=a2+an-1=a3+an-2, 所以3(a1+an)=180,从而a1+an=60, 所以Sn===390,即n=13. (2)因为{an}是等差数列,所以a3+a7=a4+a6=a2+a8=2a5,a3+a4+a5+a6+a7=5a5=25,即a5=5, a2+a8=2a5=10. 答案 (1)A (2)10 高频考点四 等差数列前n项和及其最值 【例4】 (1)等差数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=13,S3=S11,当Sn最大时,n的值是( ) A.5 B.6 C.7 D.8 (2)设数列{an}的通项公式为an=2n-10(n∈N+),则|a1|+|a2|+…+|a15|= . | |X|X|K] 解析 (1)法一 由S3=S11,得a4+a5+…+a11=0,根据等差数列的性质,可得a7+a8=0.根据首项等于13可推知这个数列递减,从而得到a7>0,a8<0,故n=7时Sn最大. 法二 由S3=S11,可得3a1+3d=11a1+55d,把a1=13代入,得d=-2,故Sn=13n-n(n-1)=-n2+14n.根据二次函数的性质,知当n=7时Sn最大. 答案 (1)C (2)130 【方法规律】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an≥0(an≤0)成立时最大的n值即可.一般地,等差数列{an}中,若a1>0,且Sp=Sq(p≠q),则:①若p+q为偶数,则当n=时,Sn最大;②若p+q为奇数,则当n=或n=时,Sn最大. 【变式探究】等差数列{an}中,设Sn为其前n项和,且a1>0,S3=S11,则当n为多少时,Sn最大? 解 解法一:由S3=S11,得3a1+d=11a1+d,则d=-a1. 从而Sn=n2+n=-(n-7)2+a1. ] 又a1>0,所以-<0.故当n=7时,Sn最大. 解法二:由于Sn=an2+bn是关于n的二次函数,由S3=S11,可知Sn=an2+bn的图象关于n= =7对称.由解法一可知a=- <0,故当n=7时,Sn最大. 1. (2018年全国I卷理数)设为等差数列的前项和,若,,则 A. -12 B. -10 C. 10 D. 12 【答案】B 【解析】设该等差数列的公差为,根据题中的条件可得, 整理解得,所以,故选B. 2. (2018年北京卷)设是等差数列,且a1=3,a2+a5=36,则的通项公式为 . 【答案】 【解析】 3. (2018年江苏卷)设是首项为,公差为d的等差数列,是首项为,公比为q的等比数列. (1)设,若对均成立,求d的取值范围; (2)若,证明:存在,使得对均成立,并求 的取值范围(用表示). 【答案】(1)d的取值范围为. (2)d的取值范围为,证明见解析。 (2)由条件知:. 若存在d,使得(n=2,3,···,m+1)成立, 即, 即当时,d满足. 因为,则, 从而,,对均成立. 因此,取d=0时,对均成立. 下面讨论数列的最大值和数列的最小值(). ①当时,, 当时,有,从而. 因此,当时,数列单调递增, 故数列的最大值为. ②设,当x>0时,, 所以单调递减,从而查看更多