4.2.3 等差数列的前n项和 同步练习(含解析) 高二数学苏教版选择性必修第一册

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4.2.3 等差数列的前n项和 同步练习(含解析) 高二数学苏教版选择性必修第一册

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4.2.3 等差数列的前n项和(1)
一、 单项选择题
1 (2024清江中学月考)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,若2a6=a8+6,则S7的值为(  )
A. 49 B. 42
C. 35 D. 28
2 记Sn为等差数列{an}的前n项和,若a4+a5=25,S6=57,则{an}的公差为(  )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
3 (2025台州中学模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,且为等差数列,若S3=15,S4=28,则a9的值为(  )
A. 13 B. 26 C. 30 D. 33
4 在数列{an}中,a1=-60,an+1=an+3,则|a1|+|a2|+…+|a30|等于(  )
A. 445 B. 765
C. 1 080 D. 3 105
5 已知等差数列{an}和{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,若=,则的值为(  )
A. B. C. D.
6 (2024济宁一中期末)设等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,若+=2 025,则的值为(  )
A. 1 012 B. 1 013
C. 2 024 D. 2 026
二、 多项选择题
7 (2025阜阳中学月考)已知等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,且S9=S10A. a10=0
B. d>0
C. S8D. S17<0
8 已知数列{an}的前n项和为Sn=11n-n2,则下列说法中正确的是(  )
A. {an}是递增数列
B. {an}是递减数列
C. an=12-2n
D. 数列{Sn}的最大项为S5和S6
三、 填空题
9 (2024榆林一中期末)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,若S19=38,则a10=________.
10 在等差数列{an}中,S10=4S5,则=________.
11 已知数列{an}的前n项和为Sn,且2Sn=an+n2,则S20=________.
四、 解答题
12 已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且a4=8,a6=12.
(1) 求数列{an}的通项公式;
(2) 若Sn=20,求n的值.
13 (2025漳州一中模拟)已知数列{an}为等差数列,a5=9,a3+a6+a9=33.
(1) 求数列{an}的通项公式;
(2) 若bn+an=19,求数列{|bn|}的前n项和Sn.
4.2.3 等差数列的前n项和(2)
一、 单项选择题
1 (2024启东期末)记Sn为等差数列{an}的前n项和,若S2=4,S4=6,则S6的值为(  )
A. 4 B. 6
C. 8 D. 10
2 已知等差数列{an}满足a1>0,3a5=5a8,则当数列{an}的前n项和Sn取最大值时,n的值为(  )
A. 12 B. 13
C. 14 D. 15
3 (2024昆山中学月考)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,若S10=20,则a5a6的最大值为(  )
A. 2 B. 4
C. 6 D. 8
4 (2024武汉二中期末)设等差数列{an},{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,若=,则的值为 (  )
A. B.
C. D.
5 (2024保定中学期末)已知数列{an}满足an+1=an+6,{an}的前n项和为Sn,则-的值为(  )
A. 12 B. 6
C. 3 D. 2
6 (2024吉林G8教考联盟期末)已知Sn为等差数列{an}的前n项和,公差为d.若a1>0,S18=0,则下列结论中正确的是(  )
A. d>0 B. S7=S11
C. S20>0 D. Sn有最小值
二、 多项选择题
7 (2024吕梁中学期末)已知数列{an}的通项公式为an=2n-15,Sn为其前n项和,则下列说法中正确的是(  )
A. {an}是首项为-13,公差为2的等差数列
B. 是首项为-13,公差为1的等差数列
C. n=7或n=8时,Sn取得最小值
D. 若Sn>0,则正整数n的最小值为15
8 设数列{an}的前n项和为Sn,-=-1,S1=32,则下列说法中正确的是(  )
A. {an}是等差数列
B. S3,S6-S3,S9-S6成等差数列,公差为-9
C. 当n=16或n=17时,Sn取得最大值
D. 当Sn≥0时,n的最大值为32
三、 填空题
9 已知等差数列{an}的前n项和为Sn,S4=1,S8=4,则a9+a10+a11+a12=________.
10 (2024建邺期末联考)设Sn为等差数列{an}的前n项和,若公差d<0,且S10=S20,则当Sn取最大值时,n的值为________.
11 已知在等差数列{an}中,前2m+1项和为77,这2m+1项中的偶数项之和为33,且a2m+1=2,则数列{an}的通项公式an=________.
四、 解答题
12 (2024福州一中期末)已知等差数列{an}满足a3=1,a2+3a4=0.
(1) 求数列{an}的通项公式;
(2) 求数列{an}的前n项和Sn的最大值.
13 (2024海安中学月考)记Sn为等差数列{an}的前n项和,已知a2=-3a3,S3=-9.
(1) 求数列{an}的通项公式;
(2) 求|Sn|的最小值,以及此时n的值.
4.2.3 等差数列的前n项和(3)
一、 单项选择题
1 (2024东台中学月考)在小于100的自然数中,所有被7除余2的数之和为(  )
A. 765 B. 665 C. 763 D. 663
2 (2024常熟中学月考)已知等差数列{an}的前四项之和为124,后四项之和为156,各项和为210,则此数列的项数为(  )
A. 5 B. 6 C. 7 D. 8
3 某中学的募捐小组暑假期间走上街头进行了一次募捐活动,共收到了5 000元.他们第1天只收到了20元,从第2天起,每一天收到的捐款都比前一天多15元,这次募捐活动一共进行了(  )
A. 20天 B. 25天 C. 30天 D. 35天
4 (2024华中师大附中期末)“中国剩余定理”又称“孙子定理”,最早可见于中国南北朝时期的数学著作《孙子算经》卷下第二十六题,叫作“物不知数”.原文如下:今有物不知其数,三三数之剩二,五五数之剩三,七七数之剩二,问物几何?现有一个相关的问题:被3除余1且被4除余2的正整数,按照从小到大的顺序排成一列,构成数列{an},则a2 025的值为(  )
A. 24 294 B. 24 296 C. 24 298 D. 24 300
5 一支运输车队某天上午依次出发执行运输任务,第一辆车于早上8时出发,以后每隔15min发出一辆车.假设所有司机都连续开车,并都在中午12时停下来休息. 每辆车行驶的速度都是80km/h,截止到12时这个车队所有车辆一共行驶了2 660km,则该车队发出车的总辆数为(  )
A. 14 B. 14或19
C. 15 D. 15或16
6 南宋数学家在《详解九章算法》和《算法通变本末》中讨论了一些高阶等差数列的求和方法,高阶等差数列中后一项与前一项之差并不相等,但是后一项与前一项之差或者高阶差成等差数列,如数列2,4,7,11,后一项与前一项之差得到新数列2,3,4,新数列2,3,4为等差数列,这样的数列称为二阶等差数列.对这类高阶等差数列的研究,一般称为“垛积术”.现有一个高阶等差数列,其前5项分别为2,6,12,22,38,则该数列的第10项为(  )
A. 96 B. 142 C. 202 D. 278
二、 多项选择题
7 设{an}是等差数列,Sn是其前n项和,且S5S8,则下列结论中正确的是(  )
A. d>0
B. a7=0
C. S9>S5
D. S6与S7均为Sn的最大值
8 (2024通州中学月考)我国古代数学著作《算法统宗》中有如下问题:“今有善走者,日增等里,首日行走一百里,九日共行一千二百六十里,问日增几何?”其大意是:现有一位善于步行的人,第一天行走了一百里,以后每天比前一天多走d里,九天他共行走了一千二百六十里,求d的值.关于该问题,下列结论中正确的是(  )
A. d=15
B. 此人第三天行走了一百二十里
C. 此人前七天共行走了九百一十里
D. 此人有连续的三天共行走了三百九十里
三、 填空题
9 中国古代有这样一道数学题:今有一男子擅长走路,每日增加相同里数,九日共走了1 260里,第一日、第四日、第七日所走之和为390里,则该男子第三日走的里数为________.(“里”为长度单位)
10 任取一个正整数,若是奇数,就将该数乘3再加上1;若是偶数,就将该数除以2.反复进行上述两种运算,经过有限次步骤后,必进入循环圈1→4→2→1.这就是数学史上著名的“冰雹猜想”(又称“角谷猜想”等).如取正整数m=6,根据上述运算法则得出6→3→10→5→16→8→4→2→1,共需经过8个步骤变成1(简称为8步“雹程”).现给出冰雹猜想的递推关系如下:已知数列{an}满足a1=m(m为正整数),an+1=当m=3时,a1+a2+a3+…+a100=________.
11 (2024海安中学月考)大衍数列来源于《乾坤谱》,主要用于解释中国传统文化中的太极衍生原理.在大衍数列{an}中,对于k=1,2,3,…,数列a2k-1,a2k,a2k+1是公差为dk的等差数列,且{dk}也是等差数列.已知a1=0,a3=4,a7=24,则a5=________;{an}的前9项和等于________.
四、 解答题
12 (2024如东中学月考)某人用分期付款的方式购买一件家电,价格为1 150元,购买当天先付150元,以后每月的这一天都交付50元,并加付欠款利息,月利率为1%.若交付150元后的一个月为分期付款的第一个月,则分期付款的第10个月应付款多少元?付清全部贷款后,买这件家电实际花费多少元?
13 1934年,东印度(今孟加拉国)学者森德拉姆发现了“正方形筛子”,如图.
4 7 10 13 16 …
7 12 17 22 27 …
10 17 24 31 38 …
13 22 31 40 49 …
16 27 38 49 60 …
… … … … … …
(1) 求“正方形筛子”中位于第10行的第10个数;
(2) 若a(n,m)表示第n行m列的数,求a(n,m)(用n,m表示).
4.2.3 等差数列的前n项和(1)
1. B 由题意,得2a6-a8=a4=6,则S7=(a1+a7)=7a4=42.
2. C 设等差数列{an}的公差为d.因为a4+a5=25,S6=57,所以2a1+7d=25,6a1+d=57,解得a1=2,d=3,则{an}的公差为3.
3. D 因为为等差数列,S3=15,S4=28,所以-=7-5=2,所以=+2(n-3)=5+2n-6=2n-1,所以Sn=n(2n-1),则a9=S9-S8=153-120=33.
4. B 因为an+1=an+3,所以an+1-an=3,所以数列{an}是以a1=-60为首项,d=3为公差的等差数列,可得an=a1+(n-1)d=3n-63,所以当n≤21时,an≤0,当n>21时,an>0,所以|a1|+|a2|+…+|a30|=-(a1+a2+…+a21)+a22+…+a30=-×(a1+a21)+×(a22+a30)=-×(-60+0)+×(3+27)=765.
5. C 由等差数列的性质,得==×,===,即=,所以=×=×=.
6. B 由题意,得+=+=++2 023=2 025,所以+=2.易知>0,所以+≥2,当且仅当a1=d时等号成立,所以a1=d,所以an=nd,所以==1 013.
7. ABD 因为S9=S100,所以d=a11-a10>0,故A,B正确;因为a10=0,d>0,所以a9=a10-d<0,所以S9-S8=a9<0,所以S8>S9,故C错误;由等差数列前n项和公式,得S17=×17=×17=17a9<0,故D正确.故选ABD.
8. BCD 因为Sn=11n-n2=-+,所以数列{Sn}的最大项为S5和S6,故D正确;当n=1时,a1=10,当n≥2时,由Sn=11n-n2,得Sn-1=11(n-1)-(n-1)2,两式相减,得an=-2n+12, 又a1=10也符合上式,所以an=-2n+12,故C正确;因为an-an-1=-2<0,所以{an}是递减数列,故A错误,B正确.故选BCD.
9. 2 因为S19==19a10=38,所以a10=2.
10.  设数列{an}的公差为d.由题意,得10a1+d=4,所以10a1+45d=20a1+40d,所以10a1=5d,所以=.
11. 210 由2Sn=an+n2,得2Sn-1=an-1+(n-1)2,n≥2,两式相减,得2an=an-an-1+2n-1,所以an+an-1=2n-1,n≥2,所以S20=(a1+a2)+(a3+a4)+…+(a19+a20)=2×2-1+2×4-1+…+2×20-1=2×(2+4+…+20)-10=220-10=210.
12. (1) 设数列{an}的公差为d,
所以d==2,
故an=a4+(n-4)d=2n.
(2) 由(1),得Sn===n2+n,
所以n2+n=20,
解得n=4或n=-5(舍去).
故n的值为4.
13. (1) 设等差数列{an}的公差为d.
因为a3+a6+a9=3a6=33,所以a6=11.
又a5=9,所以a6-a5=d=2,
所以an=a5+2(n-5)=2n-1.
(2) 由(1)知,bn=19-an=20-2n.
当n≤10时,|bn|=bn=20-2n,
Sn===19n-n2;
当n≥11时,|bn|=-bn=2n-20,
Sn=S10+(n-10)(2×11-20)+×2=n2-19n+180.
综上,Sn=
4.2.3 等差数列的前n项和(2)
1. B 因为Sn为等差数列{an}的前n项和,所以由等差数列的性质可得S2,S4-S2,S6-S4成等差数列,则S2+S6-S4=2(S4-S2).因为S2=4,S4=6,所以S6=3S4-3S2=3×6-3×4=6.
2. A 设{an}的公差为d.因为3a5=5a8,所以3(a1+4d)=5(a1+7d),即2a1+23d=0,得 d=-a1,所以Sn=na1-a1=-[(n-12)2-144].因为a1>0,所以当n=12时,Sn取最大值.
3. B 因为S10==5(a1+a10)=5(a5+a6)=20,所以a5+a6=4.又a5a6≤=4,当且仅当a5=a6=2时等号成立,所以当a5=a6=2时,a5a6的最大值为4.
4. B 因为等差数列{an},{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,=,所以设Sn=n(2n+1)k,Tn=n(3n-1)k,则a7=S7-S6=105k-78k=27k,b5=T5-T4=70k-44k=26k,所以==.
5. B 因为an+1=an+6,所以数列{an}是以6为公差的等差数列,所以-=-=a1+3n-a1-3(n-1)=3,所以数列是以3为公差的等差数列,所以-=2×3=6.
6. B 对于A,因为数列{an}为等差数列,所以S18==0,即a1+a18=0,则2a1+17d=0,所以d=-a1<0,故A错误;对于B,因为a1+a18=a9+a10=0,所以S11-S7=a8+a9+a10+a11=2(a9+a10)=0,则S7=S11,故B正确;对于D,由B知a9+a10=0,且d<0,则a9>0,a10<0,当n≤9时,an>0;当n>9时,an<0,所以当且仅当n=9时Sn取到最大值,故D错误;对于C,由D知a19,a20<0,所以S20=S18+a19+a20=a19+a20<0,故C错误.
7. ABD 由an=a1+(n-1)d=dn+(a1-d)=2n-15,得a1=-13,d=2,故A正确;由Sn==n2-14n,得=n-14,易得是首项为-13,公差为1的等差数列,故B正确;因为Sn=n2-14n,所以当n=7时,Sn取最小值,故C错误;由Sn>0,得n>14,故最小正整数n为15,故D正确.故选ABD.
8. AC 由-=-1,S1=32,得数列是以32为首项,-1为公差的等差数列,所以=32+(n-1)×(-1)=-n+33,所以Sn=-n2+33n.对于A,因为Sn=-n2+33n,所以当n=1时,a1=S1=32;当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(-n2+33n)-[-(n-1)2+33(n-1)]=-2n+34.因为a1=32也满足上式,所以an=-2n+34.因为an+1-an=[-2(n+1)+34]-(-2n+34)=-2,所以数列{an}是等差数列,故A正确;对于B,因为Sn=-n2+33n,所以S3=-32+33×3=90,S6=-62+33×6=162,S9=-92+33×9=216,所以S6-S3=72,S9-S6=54,则2(S6-S3)=S3+(S9-S6),(S6-S3)-S3=-18,所以S3,S6-S3,S9-S6成等差数列,公差为-18,故B错误;对于C,因为Sn=-n2+33n=-+,n∈N*,所以当n=16或n=17时,Sn最大,故C正确;对于D,令Sn=-n2+33n≥0,得0≤n≤33,n∈N*,即满足Sn≥0的最大正整数n=33,故D错误.故选AC.
9. 5 因为{an}是等差数列,所以S4,S8-S4,S12-S8也成等差数列,所以2(S8-S4)=S4+S12-S8,所以a9+a10+a11+a12=S12-S8=2(S8-S4)-S4=5.
10. 15 因为等差数列{an}中,S10=S20,所以10a1+d=20a1+d,解得a1=-d,所以Sn=na1+d=-dn+d=dn2-15dn=d(n-15)2-d,因为d<0,所以当n=15时,Sn取最大值.
11. -3n+23 设等差数列{an}的公差为d.由题意,得即所以=,解得m=3,故a4=11.又a2m+1=a7=2,所以解得所以an=a1+(n-1)d=20+(n-1)·(-3)=-3n+23.
12. (1) 设等差数列{an}的公差为d,
则解得
所以an=5+(n-1)×(-2)=7-2n.
(2) 由(1),得Sn=na1+d=5n+×(-2)=-n2+6n=-(n-3)2+9.
因为n∈N*,
所以当n=3时,Sn取最大值,最大值为9.
13. (1) 设等差数列{an}的公差为d.
因为a2=-3a3,S3=-9,
所以解得a1=-7,d=4,
所以an=-7+4(n-1)=4n-11.
(2) 由(1),得Sn=-7n+×4=2n2-9n=n(2n-9),
所以当n≥5时,Sn>0,
则|Sn|=Sn=2n2-9n=2-.
因为n≥5且n∈N*,
所以当n=5时,|Sn|取最小值5;
当1≤n≤4时,Sn<0,
则|Sn|=-Sn=-2n2+9n=-2+.
因为1≤n≤4且n∈N*,
所以当n=4时,|Sn|取最小值4.
综上,当n=4时,|Sn|取最小值4.
4.2.3 等差数列的前n项和(3)
1. B 在小于100的自然数中,所有被7除余2的数组成以2为首项,7为公差的等差数列,所以a1=2,d=7,令an=2+(n-1)×7<100,所以n<15,又n∈N*,所以n=1,2,…,14,S14=14×2+×14×13×7=665.
2. B 由题意,得a1+a2+a3+a4=124,an+an-1+an-2+an-3=156,所以4(a1+an)=280,所以a1+an=70.又Sn==·70=210,所以n=6.
3. B 由题意可知,每一天收到的捐款金额成等差数列,首项为20,公差为15.设这次募捐活动一共进行了n天,则20n+×15=5 000,解得n=25(负值舍去).
4. C 因为被3除余1且被4除余2的正整数按照从小到大的顺序排成一列,构成首项为10,公差为3×4=12的等差数列,所以an=10+12×(n-1)=12n-2,则a2 025=12×2 025-2=24 298.
5. A 设共发出n辆车,第n辆的车行驶时间为an,其中n∈N*,an>0.由第一辆车于早上8时出发,以后每隔15 min 发出一辆车,得a1=4,an+1-an=-,即{an}为等差数列.设{an}的前n项和为Sn,则80Sn=2 660,可得Sn=4n-=,整理,得n2-33n+266=(n-14)(n-19)=0.又a14=4->0,a19=4-<0,不符合题意,舍去,所以n=14.
6. D 设该高阶等差数列为{an},其前5项分别为2,6,12,22,38.设bn=an+1-an,其前4项分别为4,6,10,16.由题意,得bn+1-bn=2n,当n≥2时,bn=b1+(b2-b1)+(b3-b2)+…+(bn-bn-1)=4+2+4+…+2n-2=4+=n2-n+4,且b1=4符合上式,所以bn=n2-n+4,即an+1-an=n2-n+4,则a10=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(a10-a9)=2+4+6+10+16+24+34+46+60+76=278,所以该数列的第10项为278.
7. BD 根据题意,设等差数列{an}的公差为d.因为{an}是等差数列,若S6=S7,则S7-S6=a7=0,故B正确;由S50,则有d=a7-a6<0,故A错误;对于C,若S9>S5,则a6+a7+a8+a9>0,可得2(a7+a8)>0.由a7=0且d<0,得a8<0,必有a7+a8<0,故C错误;因为S5S8,所以S6与S7均为Sn的最大值,故D正确.故选BD.
8. BCD 由题意设此人第一天走a1里,第n天走an里,则{an}是等差数列,a1=100,S9=9a1+36d=900+36d=1 260,解得d=10,故A错误;a3=a1+2d=100+20=120,故B正确;S7=7a1+21d=910,故C正确;a3+a4+a5=3a4=390,故D正确.故选BCD.
9. 120 由题意可知该男子每天走的里数构成一个等差数列,设这个等差数列为{an},其公差为d,前n项和为Sn.根据题意可知S9=1 260,即S9==9a5=1 260,所以a5=140.因为a1+a4+a7=3a4=390,所以a4=130,所以d=a5-a4=10,所以a3=a4-d=120.
10. 265 由3→10→5→16→8→4→2→1→4→2→1…,得a1+a2+a3+a4+a5=3+10+5+16+8=42,所以a6+a7+…+a100=31×7+4+2=223,所以a1+a2+…+a100=42+223=265.
11. 12 140 在大衍数列{an}中,对于k=1,2,3,…,数列a2k-1,a2k,a2k+1是公差为dk的等差数列,且{dk}也是等差数列,设其公差为d,因为a1=0,a3=4,a7=24,所以d1==2.因为a3,a4,a5是公差为d2的等差数列,所以a5=a3+2d2=4+2(2+d)=8+2d,因为a5,a6,a7为公差为d3的等差数列,所以a7=a5+2d3=8+2d+2(2+2d)=12+6d.因为a7=24,所以12+6d=24,解得d=2,a5=12,d4=d1+3d=8.由a7,a8,a9成公差为d4的等差数列,得a9=a7+2d4=40,所以{an}的前9项和为S9=a1++a3++a5++a7++a9=a1+2(a3+a5+a7)+a9=×0+2×(4+12+24)+×40=140.
12. 购买家电时支付150元,则欠款为1 000元,每月付50元,则需20次付清,设交付150元后的每个月的付款数额依次构成数列{an},
则a1=50+1 000×1%=60,
a2=50+(1 000-50)×1%=59.5,
……
a10=50+(1 000-9×50)×1%=55.5,
即分期付款的第10个月应付款55.5元.
故{an}是以60为首项,-0.5为公差的等差数列,且1≤n≤20,n∈N*,
所以a1+a2+…+a20=×20=1 105,
所以付清全部贷款后,买这件家电实际花费1 105+150=1 255(元).
所以分期付款的第10个月应付款55.5元,付清全部贷款后,买这件家电实际花费1 255元.
13. (1) 设第一列的数字4,7,10,13,16,…为数列{an},
则{an}为等差数列,公差d=3,
所以an=a1+3(n-1)=4+3(n-1)=3n+1,
故第10行的第一个数为a10=31.
由题知,第一行的数字是加3递增,第二行是加5递增,第三行是加7递增,…,则第N行是加3+2(N-1)递增,
所以第10行是加3+(10-1)×2=21递增,
所以第10行的第10个数是31+21×(10-1)=220.
(2) 观察“正方形筛子”,可得每一行都是等差数列,每一列都是等差数列,
第n行和第n列的等差数列的公差相等,都是2n+1,
第n行的第一个数是4+(n-1)×3=3n+1,
所以第n行的第m个数为3n+1+(2n+1)·(m-1)=2mn+m+n,
所以a(n,m)=2mn+m+n.

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