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文档介绍
2021届浙江新高考数学一轮复习教师用书:第六章 2 第2讲 等差数列及其前n项和
第2讲 等差数列及其前n项和 1.等差数列的有关概念 (1)定义:如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的差都等于同一个常数,那么这个数列就叫做等差数列.符号表示为an+1-an=d(n∈N*,d为常数). (2)等差中项:数列a,A,b成等差数列的充要条件是A=,其中A叫做a,b的等差中项. 2.等差数列的有关公式 (1)通项公式:an=a1+(n-1)d. (2)前n项和公式:Sn=na1+d=. 3.等差数列的性质 已知数列{an}是等差数列,Sn是其前n项和. (1)通项公式的推广:an=am+(n-m)d(n,m∈N*). (2)若k+l=m+n(k,l,m,n∈N*),则ak+al=am+an. (3)若{an}的公差为d,则{a2n}也是等差数列,公差为2d. (4)若{bn}是等差数列,则{pan+qbn}也是等差数列. (5)数列Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…构成等差数列. 4.等差数列的增减性与最值 公差d>0时为递增数列,且当a1<0时,前n项和Sn有最小值;公差d<0时为递减数列,且当a1>0时,前n项和Sn有最大值. 5.等差数列与一次函数的关系 由等差数列的通项公式an=a1+(n-1)d可得an=dn+(a1-d),如果设p=d,q=a1-d,那么an=pn+q,其中p,q是常数.当p≠0时,(n,an)在一次函数y=px+q的图象上,即公差不为零的等差数列的图象是直线y=px+q上的均匀排开的一群孤立的点.当p=0时,an=q,等差数列为常数列,此时数列的图象是平行于x轴的直线(或x轴)上的均匀排开的一群孤立的点. [疑误辨析] 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{an}的通项公式是an=pn+q(其中p,q为常数),则数列{an}一定是等差数列.( ) (3)数列{an}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{an}为等差数列的充要条件是对任意n∈N*,都有2an+1=an+an+2.( ) (5)等差数列{an}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)× [教材衍化] 1.(必修5P38例1(1)改编)已知等差数列-8,-3,2,7,…,则该数列的第100项为________. 解析:依题意得,该数列的首项为-8,公差为5,所以a100=-8+99×5=487. 答案:487 2.(必修5P39练习T5改编)在等差数列{an}中,若a3+a4+a5+a6+a7=450,则a2+a8=________. 解析:由等差数列的性质,得a3+a4+a5+a6+a7=5a5=450,所以a5=90,所以a2+a8=2a5=180. 答案:180 3.(必修5P46A组T5改编)已知等差数列5,4,3,…,则前n项和Sn=________. 解析:由题知公差d=-,所以Sn=na1+d=(75n-5n2). 答案:(75n-5n2) 4.(必修5P46A组T2改编)设数列{an}是等差数列,其前n项和为Sn,若a6=2且S5=30,则S8=________. 解析:由已知可得 解得所以S8=8a1+d=32. 答案:32 [易错纠偏] (1)忽视等差数列中项为0的情况; (2)考虑不全而忽视相邻项的符号; (3)等差数列各项的符号判断不正确. 1.已知等差数列{an}中,|a3|=|a9|,公差d<0,则使数列{an}的前n项和Sn取最大值的正整数n的值是________. 解析:由|a3|=|a9|,d<0,得a3=-a9, 即a3+a9=0,所以a6==0. 所以a5>0,a6=0,a7<0. 所以当n=5或6时,Sn取最大值. 答案:5或6 2.首项为30的等差数列{an},从第8项开始为负数,则公差d的取值范围是________. 解析:由题意知a1=30,a8<0,a7≥0. 即解得-5≤d<-. 答案: 3.设数列{an}的通项公式为an=2n-10(n∈N*),则|a1|+|a2|+…+|a15|=________. 解析:由an=2n-10(n∈N*)知{an}是以-8为首项,2为公差的等差数列,又由an=2n-10≥0得n≥5,所以n≤5时,an≤0,当n>5时,an>0,所以|a1|+|a2|+…+|a15|=-(a1+a2+a3+a4)+(a5+a6+…+a15)=20+110=130. 答案:130 等差数列的基本运算(高频考点) 等差数列基本量的计算是高考的常考内容,多出现在选择题、填空题或解答题的第(1)问中,属容易题.主要命题角度有: (1)求公差d、项数n或首项a1; (2)求通项或特定项; (3)求前n项和. 角度一 求公差d、项数n或首项a1 (2020·浙江省高中学科基础测试)设等差数列{an}的前n项和为Sn,已知a3=16,a6=10,则公差d=________;Sn取最大值时的n=________. 【解析】 a6=a3+(6-3)d,所以10=16+3d,所以d=-2,因为a3=a1+(3-1)d,所以16=a1+2×(-2), 所以a1=20,所以Sn=-n2+21n,当n=-,由n∈Z得n=10或11时,S n取最大值. 【答案】 -2 10或11 角度二 求通项或特定项 已知正项等差数列{an}的前n项和为Sn,且满足 a1+a5=a,S7=63.求数列{an}的通项公式. 【解】 法一:设正项等差数列{an}的公差为d, 则由题意得 即 又因为an>0, 所以a3=a1+2d>0, 所以 所以 所以an=3+(n-1)×2=2n+1(n∈N*). 法二:设正项等差数列{an}的公差为d. 因为{an}是等差数列,且a1+a5=a, 所以2a3=a, 又an>0,所以a3=7. 因为S7==7a4=63, 所以a4=9. 所以d=a4-a3=2, 所以an=a3+(n-3)d=2n+1(n∈N*). 角度三 求前n项和 在公差为d的等差数列{an}中,已知a1=10,且a1,2a2+2,5a3成等比数列. (1)求d,an; (2)若d<0,求|a1|+|a2|+|a3|+…+|an|. 【解】 (1)由题意得5a3·a1=(2a2+2)2, 即d2-3d-4=0.故d=-1或d=4. 所以an=-n+11,n∈N*或an=4n+6,n∈N*. (2)设数列{an}的前n项和为Sn. 因为d<0,由(1)得d=-1,an=-n+11, 则当n≤11时, |a1|+|a2|+|a3|+…+|an|=Sn=-n2+n. 当n≥12时,|a1|+|a2|+|a3|+…+|an|=-Sn+2S11=n2-n+110. 综上所述,|a1|+|a2|+|a3|+…+|an|= 等差数列基本运算的方法策略 (1)等差数列中包含a1,d,n,an,Sn五个量,可知三求二.解决这类问题一般设基本量a1,d,利用等差数列的通项公式与求和公式列方程(组)求解,体现方程思想. (2)如果已知等差数列中有几项的和是常数的计算问题,一般是等差数列的性质和等差数列求和公式Sn=结合使用,体现整体代入的思想. 1.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 解析:选C.设等差数列{an}的公差为d, 所以所以d=4,故选C. 2.(2020·嘉兴市高考模拟)设Sn为等差数列{an}的前n项和,若=,则=( ) A. B. C. D. 解析:选A.设公差为d,则=,d=a1, 所以==,故选A. 3.已知等差数列{an}中,a1=1,a3=-3,Sk=-35,则k=________. 解析:设等差数列{an}的公差为d, 则an=a1+(n-1)d, 由于a1=1,a3=-3,又a3=a1+2d, 所以d=-2,因此an=3-2n. 得Sn=n=2n-n2, 所以Sk=2k-k2=-35, 即k2-2k-35=0,解得k=7或k=-5, 又因为k∈N*,所以k=7. 答案:7 等差数列的判定与证明 (1)如图,点列{An},{Bn}分别在某锐角的两边上,且|AnAn+1|=|An+1An+2|,An≠An+2,n∈N*,|BnBn+1|=|Bn+1Bn+2|,Bn≠Bn+2,n∈N*(P≠Q表示点P与Q不重合).若dn=|AnBn|,Sn为△AnBnBn+1的面积,则( ) A.{Sn}是等差数列 B.{S}是等差数列 C.{dn}是等差数列 D.{d}是等差数列 (2)已知数列{an}中,a1=2,an=2-(n≥2,n∈N*).设bn=(n∈N*),求证:数列{bn}是等差数列. 【解】 (1)选A.如图,记hn为△AnBnBn+1的边BnBn+1上的高(n∈N*), 设锐角的大小为θ,根据图象可知, hn+1=hn+|AnAn+1|·sin θ, 又|BnBn+1|=|Bn+1Bn+2|, 所以Sn+1-Sn=·hn+1-|BnBn+1|·hn=|BnBn+1|·(hn+1-hn)= |BnBn+1|·|AnAn+1|sin θ.根据题意,|BnBn+1|=|Bn+1 Bn+2|,|An An+1|=|An+1 An+2|, 所以|BnBn+1|·|AnAn+1|sin θ为常数, 所以{Sn}为等差数列,故选A. (2)证明:因为an=2-, 所以an+1=2-. 所以bn+1-bn=- =-==1, 所以{bn}是首项为b1==1,公差为1的等差数列. 判定数列{an}是等差数列的常用方法 (1)定义法:对任意n∈N*,an+1-an是同一个常数. (2)等差中项法:对任意n≥2,n∈N*,满足2an=an+1+an-1. (3)通项公式法:数列的通项公式an是n的一次函数. (4)前n项和公式法:数列的前n项和公式Sn是n的二次函数,且常数项为0. [提醒] 判断是否为等差数列,最终一般都要转化为定义法判断. (2020·嘉兴质检)已知数列{an }的前n项和为Sn,a1=1,an≠0,anan+1=λSn-1,其中λ为常数. (1)证明:an+2-an=λ; (2)是否存在λ,使得{an }为等差数列?并说明理由. 解:(1)证明:由题设知anan+1=λSn-1,an+1an+2=λSn+1-1,两式相减得an+1(an+2-an)=λan+1, 由于an+1≠0,所以an+2-an=λ. (2)由题设知a1=1,a1a2=λS1-1, 可得a2=λ-1.由(1)知,a3=λ+1. 令2a2=a1+a3,解得λ=4. 故an+2-an=4,由此可得{a2n-1}是首项为1,公差为4的等差数列,a2n-1=4n-3; {a2n}是首项为3,公差为4的等差数列,a2n=4n-1. 所以an=2n-1,an+1-an=2, 因此存在λ=4,使得数列{an}为等差数列. 等差数列性质的应用及最值(高频考点) 等差数列的性质是高考的常考内容,题型既有选择题、填空题,也有解答题,难度为中、低档题.主要命题角度有: (1)等差数列项的性质的应用; (2)等差数列前n项和的性质的应用; (3)等差数列的最值. 角度一 等差数列项的性质的应用 (1)(2020·绍兴一中高三期中)设数列{an}为等差数列,其前n项和为Sn,已知a1+a4+a10=27,则a5=________,S9=________. (2)(2020·宁波市高考模拟)已知{an},{bn}是公差分别为d1,d2的等差数列,且An=an+bn,Bn=anbn.若A1=1,A2=3,则An=________;若{Bn}为等差数列,则d1d2=________. 【解析】 (1)由等差数列的性质可得:a1+a4+a10=27=3a5,解得a5=9, 所以S9==9a5=81. (2)因为{an},{bn}是公差分别为d1,d2的等差数列,且An=an+bn, 所以数列{An}是等差数列, 又A1=1,A2=3, 所以数列{An}的公差d=A2-A1=2. 则An=1+2(n-1)=2n-1; 因为Bn=anbn,且{Bn}为等差数列, 所以Bn+1-Bn=an+1bn+1-anbn =(an+d1)(bn+d2)-anbn =and2+bnd1+d1d2= [a1+(n-1)d1]d2+[b1+(n-1)d2]d1+d1d2 =a1d2+b1d1-d1d2+2d1d2n为常数. 所以d1d2=0. 【答案】 (1)9 81 (2)2n-1 0 角度二 等差数列前n项和的性质的应用 等差数列{an}的前m项和为30,前3m项和为90,则它的前2m项和为________. 【解析】 由Sm,S2m-Sm,S3m-S2m成等差数列, 可得2(S2m-Sm)=Sm+S3m-S2m, 即S2m===60. 【答案】 60 角度三 等差数列的最值 (1)(2020·温州市高考数学模拟)已知{an}是等差数列,其公差为非零常数d,前n项和为Sn,设数列的前n项和为Tn,当且仅当n=6时,Tn有最大值,则的取值范围是 ( ) A. B.(-3,+∞) C. D.(-∞,-3)∪ (2)(2020·义乌市高三月考)设等差数列{an}的前n项和为Sn,且满足a8>0,a8+a9<0,则Sn>0的最大n是________;数列(1≤n≤15)中最大的项为第________项. 【解析】 (1)因为=n+(a1-),由题意知d<0,且,得-3<<-. (2)因为a8>0,a8+a9<0,所以S15==15a8>0,S16=(a1+a16)=8(a8+a9)<0, 所以Sn>0的最大n是15. 因为等差数列{an}的前n项和为Sn,且满足a8>0,a8+a9<0,所以该数列是递减数列,当n=8时,|a8|最小,且|S8|最大,所以数列(1≤n≤15)中最大的项为第8项. 【答案】 (1)C (2)15 8 (1)等差数列和的性质 在等差数列{an}中,Sn为其前n项和,则 ①S2n=n(a1+a2n)=…=n(an+an+1). ②S2n-1=(2n-1)an. 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). (2)求等差数列前n项和Sn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Sn=an2+bn,通过配方结合图象借助求二次函数最值的方法求解. ②邻项变号法: 〈1〉当a1>0,d<0时,满足的项数m使得Sn取得最大值为Sm; 〈2〉当a1<0,d>0时,满足的项数m使得Sn取得最小值为Sm. 1.一个等差数列{an}的前12项的和为354,前12项中偶数项的和S偶 与前12项中奇数项的和S奇的比值为,则公差d=________. 解析:由题意,可知所以 又项数为12的等差数列中,S偶-S奇=6d,所以d=5. 答案:5 2.在等差数列{an}中,已知a1=10,前n项和为Sn,若S9=S12,则Sn取得最大值时,n=________,Sn的最大值为________. 解析:法一:因为a1=10,S9=S12, 所以9×10+d=12×10+d, 所以d=-1.所以an=-n+11. 所以a11=0,即当n≤10时,an>0,当n≥12时,an<0, 所以当n=10或11时,Sn取得最大值,且最大值为 S10=S11=10×10+×(-1)=55. 法二:同法一求得d=-1. 所以Sn=10n+·(-1)=-n2+n =-+. 因为n∈N*,所以当n=10或11时,Sn有最大值,且最大值为S10=S11=55. 法三:同法一求得d=-1. 又由S9=S12得a10+a11+a12=0. 所以3a11=0,即a11=0. 所以当n=10或11时,Sn有最大值. 且最大值为S10=S11=55. 答案:10或11 55 思想方法系列3 整体思想在等差数列中的应用 在等差数列{an}中,其前n项和为Sn.已知Sn=m,Sm=n(m≠n),则Sm+n=________. 【解析】 设{an}的公差为d, 则由Sn=m,Sm=n, 得 ②-①得(m-n)a1+·d=n-m. 因为m≠n,所以a1+d=-1. 所以Sm+n=(m+n)a1+d =(m+n)=-(m+n). 【答案】 -(m+n) 从整体上认识问题、思考问题,常常能化繁为简、变难为易,同时又能培养学生思维的灵活性、敏捷性.整体思想的主要表现形式有:整体代入、整体加减、整体代换、整体联想、整体补形、整体改造等.在等差数列中,当要求的Sn所需要的条件未知或不易求出时,可以考虑整体代入. (2020·石家庄市第一次模拟)已知函数f(x)的图象关于直线x=-1对称,且f(x)在(-1,+∞)上单调,若数列{an}是公差不为0的等差数列,且f(a50)=f(a51),则数列{an}的前100项的和为( ) A.-200 B.-100 C.-50 D.0 解析:选B.因为函数f(x)的图象关于直线x=-1对称,又函数f(x)在(-1,+∞)上单调,数列{an}是公差不为0的等差数列,且f(a50)=f(a51),所以a50+a51=-2,所以S100==50(a50+a51)=-100,故选B. [基础题组练] 1.等差数列{an}的前n项和为Sn,若a1=2,S3=12,则a6等于( ) A.8 B.10 C.12 D.14 解析:选C.由题知3a1+d=12,因为a1=2,解得d=2,又a6=a1+5d,所以a6=12,故选C. 2.(2020·浙江新高考冲刺卷)已知等差数列{an},Sn是{an}的前n项和,则对于任意的n∈N*,“an>0”是“Sn>0”的( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 解析:选A.对于任意的n∈N*,“an>0”能推出“Sn>0”,是充分条件,反之,不成立,比如:数列5,3,1,-1,不满足条件,不是必要条件,故选A. 3.已知等差数列{an},且3(a3+a5)+2(a7+a10+a13)=48,则数列{an}的前13项之和为( ) A.24 B.39 C.104 D.52 解析:选D.因为{an}是等差数列,所以3(a3+a5)+2(a7+a10+a13)=6a4+6a10=48,所以a4+a10=8,其前13项的和为===52,故选D. 4.(2020·金华十校联考)在数列{an}中,若a1=2,且对任意正整数m,k,总有am+k=am+ak,则{an}的前n项和Sn=( ) A.n(3n-1) B. C.n(n+1) D. 解析:选C.依题意得an+1=an+a1,即有an+1-an=a1=2,所以数列{an}是以2为首项、2为公差的等差数列,an=2+2(n-1)=2n,Sn==n(n+1),选C. 5.若数列{an}满足a1=15,且3an+1=3an-2,则使ak·ak+1<0的k值为( ) A.22 B.21 C.24 D.23 解析:选D.因为3an+1=3an-2,所以an+1-an=-,又a1=15,所以数列{an}是首项为15,公差为-的等差数列,所以an=15-·(n-1)=-n+,且{an}为递减数列,令an=-n+>0,得n<23.5,可知使ak·ak+1<0的k值为23. 6.(2020·温州十校联合体期初)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,则( ) A.若S9>S8,S9>S10,则S17>0,S18<0 B.若S17>0,S18<0,则S9>S8,S8>S10 C.若S17>0,S18<0,则a17>0,a18<0 D.若a17>0,a18<0,则S17>0,S18<0 解析:选B.A.由S9>S8,且S9=S8+a9得a9>0, 又S9>S10,S10=S9+a10,则a10<0, 因为S17=17a9>0,S18=9(a10+a9)符号不确定,A错误; B.在等差数列{an}中,S17>0,且S18<0, 则S17=17a9>0,S18=9(a10+a9)<0, 所以a9>0,a10<0,且|a10|>a9,所以等差数列{an}的公差d<0, 则S9=S8+a9>S8,S10=S8+a9+a10查看更多