资源简介 1.2.1 等差数列及其通项公式【学习目标】1.理解等差数列、等差中项的概念.(数学抽象)2.掌握等差数列的通项公式,能利用通项公式解决等差数列的一些计算问题.(数学运算)【自主预习】1.等差数列是如何定义的 2.观察所给的两个数,在两个数之间插入一个什么数后三个数就会成为一个等差数列 (1)2,4;(2)-1,5;(3)a,b;(4)0,0.3.由等差数列的通项公式可以看出,要求等差数列{an}的通项公式,需要哪几个条件 1.判断下列结论是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若一个数列从第2项起,每一项与前一项的差都是常数,则这个数列是等差数列. ( )(2)若一个数列的前4项分别为1,2,3,4,则{an}(n>4)一定是等差数列. ( )(3)在等差数列{an}中,a1,n,d,an任意给出三个,可求剩下的一个. ( )2.下列数列不是等差数列的是( ).A.6,6,6,6,6 B.-2,-1,0,1,2C.5,8,11,14 D.0,1,3,6,103.已知实数m是1和5的等差中项,则实数m=( ).A. B.± C.3 D.±34.已知在等差数列{an}中,首项a1=4,公差d=-2,则通项公式为an= . 【合作探究】探究1 等差数列的概念①在过去的300多年里,人们记下了哈雷彗星出现的时间:1682,1758,1834,1910,1986.②我国确定鞋号的脚长值以毫米为单位,常用的确定鞋号的脚长值按从大到小的顺序可排列为:275,270,265,260,255,250,….③为增强体质,学校增加了体育训练的项目,下面记录了班里5名男生1分钟内引体向上的个数:10,10,10,10,10.问题:以上数列有什么共同特征 你能预测一下哈雷彗星下一次出现的时间吗 一般地,如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项之差都等于同一个常数,那么这个数列称为等差数列,这个常数叫作等差数列的公差,公差通常用字母d表示.微点评:(1)等差数列的定义中特别强调“从第2项起”,如果一个数列不是从第2项起,而是从第3项或第4项起,每一项与前一项的差是同一个常数,那么此数列不是等差数列.(2)等差数列的定义中特别强调作差的顺序,即从第2项起,每一项与它的前一项作差,而不是与后一项作差,切不可将减数与被减数弄颠倒.(3)一个数列,从第2项起,每一项与它前一项的差尽管都是常数,这个数列也不一定是等差数列,当常数不同时,就不是等差数列,因此定义中强调“同一个常数”.(4)公差可以是正数、负数、0.常数列都是等差数列,公差为0.例1 判断下列各组数列是不是等差数列.如果是,写出首项a1和公差d.①1,3,5,7,9,…;②9,6,3,0,-3,…;③1,3,4,5,6,…;④7,7,7,7,7,…;⑤1,,….【方法总结】利用定义法判定等差数列的方法:从第2项起,检验每一项与它的前一项的差是否都等于同一个常数,若是同一个常数,则是等差数列,否则不是等差数列.(多选题)下列数列中,是等差数列的是( ).A.1,4,7,10 B.lg 2,lg 4,lg 8,lg 16C.25,24,23,22 D.10,8,6,4,2探究2 等差数列的通项公式问题:你能根据等差数列的定义推导它的通项公式吗 首项为a1,公差为d的等差数列{an}的通项公式为an=a1+(n-1)d.例2 在等差数列{an}中,(1)已知a1=2,d=3,n=10,求an;(2)已知a1=3,an=21,d=2,求n;(3)已知a1=12,a6=27,求d;(4)已知d=-,a7=8,求a1和an.【方法总结】等差数列通项公式的求法与应用技巧(1)等差数列的通项公式可由首项与公差确定,要求等差数列的通项公式,只需求出首项与公差即可.(2)等差数列{an}的通项公式an=a1+(n-1)d中共含有四个参数,即a1,d,n,an,如果知道了其中的任意三个参数,那么就可以由通项公式求出第四个参数,这一求未知量的过程,我们通常称为“知三求一”.(3)利用等差数列的通项公式不仅可以求出该数列中的任意指定项,也可以判断某个数是否为该数列中的项.在等差数列{an}中,a1+a5=8,a4=7.(1)求数列的第10项.(2)112是数列{an}的第几项 (3)在80到110之间有多少项 探究3 等差中项问题:根据等差数列的定义,如果1,x,3这三个数成等差数列,你能求出x的值吗 在两个数a,b之间插入数M,使a,M,b成等差数列,则M叫作a与b的等差中项,并且2M=a+b.微点评:(1)任意两个实数都有等差中项,且唯一;(2)等差中项的几何意义是两个实数的平均数,即M=.例3 (1)若a=,b=,则a,b的等差中项为( ).A. B. C. D.(2)已知m和2n的等差中项是4,2m和n的等差中项是5,则m和n的等差中项是( ).A.2 B.3 C.6 D.9【方法总结】若a,A,b成等差数列,则A=;反之,由A=也可得到a,A,b成等差数列.因此A是a,b的等差中项 A=.在-1与7之间顺次插入三个数a,b,c,使这五个数成等差数列,求此数列.【随堂检测】1.已知等差数列{an}的通项公式为an=3-2n,则它的公差d为( ).A.2 B.3 C.-2 D.-32.一个等差数列的前4项依次是a,x,b,2x(b≠0,x≠0),则=( ).A. B. C. D.3.在等差数列{an}中,a3=0,a7-2a4=-1,则公差d=( ).A.-2 B.- C. D.24.已知等差数列1,-1,-3,-5,…,-89,则它的项数是 . 参考答案1.2.1 等差数列及其通项公式自主预习预学忆思1.如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项之差都等于同一个常数,那么这个数列就叫作等差数列.2.(1)3;(2)2;(3);(4)0.3.只要知道等差数列的首项a1和公差d,代入公式an=a1+(n-1)d即可.自学检测1.(1)× (2)× (3)√2.D 【解析】A中给出的是常数列,是等差数列,公差为0;B中给出的数列是等差数列,公差为1;C中给出的数列是等差数列,公差为3;D中给出的数列中,第2项减去第1项等于1,第3项减去第2项等于2,故此数列不是等差数列.3.C 【解析】由题意知,2m=1+5=6,解得m=3.4.6-2n 【解析】∵a1=4,d=-2,∴an=4+(n-1)×(-2)=6-2n.合作探究探究1 情境设置问题:对于①,我们发现1 758-1 682=76,1 834-1 758=76,1 910-1 834=76,1 986-1 910=76,也就是说该数列从第二项起,每一项与它的前一项的差都等于同一个常数,于是我们可以大胆预测下一次哈雷彗星出现的时间应该是1 986+76=2 062;对于②有270-275=-5,…;对于③,10-10=0,有同样的取值规律.新知运用例1 【解析】①是,a1=1,d=2;②是,a1=9,d=-3;③不是;④是,a1=7,d=0;⑤不是.巩固训练 ABD 【解析】A,B,D项满足等差数列的定义,是等差数列;C中,因为24-25≠23-24≠22-23,不满足等差数列的定义,所以不是等差数列.探究2 情境设置问题:设一个等差数列的首项为a1,公差为d,由等差数列的定义可知,an-an-1=d(n∈N+,且n≥2),思路一:an=an-1+d,故有a2=a1+d,a3=a2+d=a1+2d,a4=a3+d=a1+3d,…,归纳可得,an=a1+(n-1)d(n∈N+,且n≥2).又当n=1时,上式显然成立,所以an=a1+(n-1)d.思路二:a2-a1=d,a3-a2=d,a4-a3=d,……an-an-1=d(n≥2),左右两边分别相加可得,an-a1=(n-1)d,即an=a1+(n-1)d(n≥2).又当n=1时,上式显然成立,所以an=a1+(n-1)d.新知运用例2 【解析】(1)an=a10=a1+(10-1)d=2+9×3=29.(2)由an=a1+(n-1)d,得3+2(n-1)=21,解得n=10.(3)由a6=a1+5d,得12+5d=27,解得d=3.(4)由a7=a1+6d,得a1-2=8,解得a1=10,所以an=a1+(n-1)d=10-(n-1)=-n+.巩固训练 【解析】设等差数列{an}的公差为d,则解得(1)a10=a1+9d=-2+27=25.(2)an=-2+(n-1)×3=3n-5,令112=3n-5,解得n=39,所以112是数列{an}的第39项.(3)令80<3n-5<110,解得28所以n的取值为29,30,…,38,共10项.探究3 情境设置问题:由定义可知x-1=3-x,即2x=1+3,解得x=2.新知运用例3 (1)A (2)B 【解析】(1)由题意知a,b的等差中项为+=(-++)=.(2)因为m和2n的等差中项为4,所以m+2n=8.又因为2m和n的等差中项为5,所以2m+n=10.由解得所以m和n的等差中项为=3.巩固训练 【解析】由题意知,-1,a,b,c,7成等差数列,即b是-1与7的等差中项,则b==3,又a是-1与b的等差中项,则a===1.又c是b与7的等差中项,则c===5.因此该数列为-1,1,3,5,7.随堂检测1.C 【解析】由等差数列的定义,得d=-2.2.C 【解析】∵b是x,2x的等差中项,∴b==,又∵x是a,b的等差中项,∴2x=a+b,∴a=,∴=.3.B 【解析】由题意得解得4.46 【解析】由题意知d=-1-1=-2,设an=-89,则-89=a1+(n-1)d=1-2(n-1),解得n=46.1.2.3 课时2 等差数列前n项和公式的应用【学习目标】1.能够利用等差数列前n项和的函数性质求其前n项和的最值.(数学抽象、逻辑推理、数学运算)2.理解并能应用等差数列前n项和的性质.(逻辑推理、数学运算)【自主预习】1.在等差数列{an}中,当a1>0,d>0或a1<0,d<0时,Sn能否取得最值 2.若数列{an}的通项公式为an=2n-37,则当n为何值时,Sn取得最小值 1.判断下列结论是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若等差数列{an}的前n项和Sn=An2+Bn(A≠0),则其最大值或最小值一定在n=-时取得. ( )(2)若等差数列{an}的公差d>0,则{an}的前n项和一定有最小值.( )(3)设等差数列{an}的前n项和为Sn,且Sp=Sq(p,q∈N+),则Sn在n=(p+q)处取得最大值或最小值. ( )(4)若两个等差数列{an},{bn}的前n项和分别为An,Bn,则一定有=. ( )2.(多选题)已知公差为d的等差数列{an}是递增数列,满足a7=3a5,前n项和为Sn,则下列结论正确的是( ).A.d>0B.a1<0C.当n=5时,Sn最小D.当Sn>0时,n的最小值为83.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,若S2=4,S4=8,则S6= . 【合作探究】探究1 等差数列前n项和的最值例1 在等差数列{an}中,a1=25,S8=S18,求前n项和Sn的最大值.【方法总结】1.将Sn=na1+d=n2+a1-n配方,转化为求二次函数的最值问题,借助函数的单调性来解决.2.邻项变号法当a1>0,d<0时,满足的项数n使Sn取得最大值.当a1<0,d>0时,满足的项数n使Sn取得最小值.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,a6+a8=6,S9-S6=3,则当Sn取得最大值时,n的值为( ).A.5 B.6 C.7 D.8探究2 等差数列前n项和的性质已知等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn.问题1:Sm,S2m-Sm,S3m-S2m具有什么特征 采用从特殊到一般的思想进行思考分析.问题2:an与S2n-1之间有什么等量关系 利用等差中项与等差数列的求和公式进行推导.问题3:S奇,S偶具有什么关系 对n分类讨论.问题4:数列是什么数列 已知等差数列{an}的前n项和为Sn,公差为d.1.数列Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…(m∈N+)也是等差数列,公差为m2d.2.S2n-1=(2n-1)an,S2n=n(a1+a2n)=n(an+an+1).3.当项数为偶数2n时,S偶-S奇=nd,S奇∶S偶=an∶an+1;当项数为奇数2n-1时,S奇-S偶=a中,S奇∶S偶=n∶(n-1).4.设两个等差数列{an},{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,则=.5.若{an}是等差数列,则也是等差数列,其首项与{an}的首项相同,公差是{an}的公差的.例2 (1)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且S10=10,S20=30,则S30= ; (2)已知两个等差数列{an}和{bn}的前n项和分别为An和Bn,且=,则使得为整数的正整数n的个数是 ; (3)在项数为奇数的等差数列{an}中,奇数项之和为44,偶数项之和为33,则该数列的项数为 ,中间项为 . 【方法总结】利用等差数列前n项和的性质简化计算(1)在解决等差数列问题时,先利用已知求出a1,d,再求所求,是基本解法,有时运算量较大.(2)如果等差数列前n项和Sn的有关性质在解题过程中运用得当,可以做到化繁为简、化难为易.(3)设而不求,整体代换也是很好的解题方法.已知在等差数列{an}中,S3=3,S6=9,则S12=( ).A.12 B.18 C.24 D.30若等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,记bn=,则( ).A.数列{bn}是等差数列,{bn}的公差也为dB.数列{bn}是等差数列,{bn}的公差为2dC.数列{an+bn}是等差数列,{an+bn}的公差为dD.数列{an-bn}是等差数列,{an-bn}的公差为若一个等差数列前12项的和为354,前12项中偶数项的和与奇数项的和之比为32∶27,则该数列的公差为 . 【随堂检测】1.若在等差数列中,a8>0,a4+a10<0,则数列{an}的前n项和Sn中最小的是( ).A.S4 B.S5C.S6 D.S72.设等差数列{an}的前n项和为Sn,若S4≥10,S5≤15,则a4的最大值为( ).A.2 B.3C.4 D.53.(多选题)已知等差数列{an}的公差为d(d≠0),{an}的前n项和为Sn,则( ).A.S3,S6-S3,S9-S6成等差数列B.成等差数列C.S9=2S6-S3D.S9=3(S6-S3)4.含2n+1项的等差数列,其奇数项的和与偶数项的和之比为 . 参考答案课时2 等差数列前n项和公式的应用自主预习预学忆思1.当a1>0,d>0时,Sn的最小值为a1,无最大值;当a1<0,d<0时,Sn的最大值为a1,无最小值.2.∵an=2n-37,∴an+1-an=2>0,∴{an}为递增数列.令an=2n-37≥0,解得n≥18.5,∴a18<0,a19>0,∴S18最小,∴当n=18时,Sn取得最小值.自学检测1.(1)× (2)√ (3)× (4)×2.ABD 【解析】因为a7=3a5,所以a1+6d=3(a1+4d),解得a1=-3d.又由等差数列{an}是递增数列,可知d>0,所以a1<0,故A,B正确.因为Sn=n2+a1-n=n2-n,所以由n=-=,可知当n=3或n=4时,Sn最小,故C错误.令Sn=n2-n>0,解得n<0(舍去)或n>7,即当Sn>0时,n的最小值为8,故D正确.故选ABD.3.12 【解析】由题意知S2,S4-S2,S6-S4成等差数列,即2×(8-4)=4+S6-8,解得S6=12.合作探究探究1例1 【解析】(法一)设等差数列{an}的公差为d,因为S8=S18,a1=25,所以8×25+d=18×25+d,解得d=-2,所以Sn=25n+×(-2)=-n2+26n=-(n-13)2+169,所以当n=13时,Sn有最大值,最大值为169.(法二)同方法一,求出公差d=-2,所以an=25+(n-1)×(-2)=-2n+27.因为a1=25>0,令解得≤n≤.又因为n∈N+,所以当n=13时,Sn有最大值,最大值为S13=13×25+×(-2)=169.(法三)因为S8=S18,所以a9+a10+…+a18=0,由等差数列的性质得a13+a14=0,即a1+12d+a1+13d=0,解得d=-2<0,所以a13>0,a14<0,所以当n=13时,Sn有最大值,最大值为S13=13×25+×(-2)=169.(法四)设Sn=An2+Bn.因为S8=S18,a1=25,所以二次函数图象的对称轴为直线n==13,且图象开口向下,所以当n=13时,Sn取得最大值.由题意得解得所以Sn=-n2+26n,所以S13=169,即Sn的最大值为169.巩固训练 D 【解析】由题意,等差数列{an}的前n项和为Sn,a6+a8=6,S9-S6=3,根据等差数列的性质与等差数列的前n项和公式,可得a6+a8=2a7=6,S9-S6=a7+a8+a9=3a8=3,解得a7=3,a8=1,则d=a8-a7=-2,可求得等差数列{an}的通项公式为an=17-2n,令an≥0,即17-2n≥0,解得n≤.又由n∈N+,可得在等差数列{an}中,当1≤n≤8,n∈N+时,an>0;当n≥9,n∈N+时,an<0,所以当Sn取得最大值时,n的值为8.故选D.探究2 情境设置问题1:当m=2时,S2=a1+a2,S4-S2=a3+a4=a1+2d+a2+2d=(a1+a2)+4d,S6-S4=a5+a6=a1+4d+a2+4d=(a1+a2)+8d,所以S2,S4-S2,S6-S4成等差数列,公差为4d.同理可得S2m-Sm=(a1+a2+…+a2m)-(a1+a2+…+am)=am+1+am+2+…+a2m=(a1+a2+…+am)+m2d,S3m-S2m=a2m+1+a2m+2+…+a3m=(a1+a2+…+am)+2m2d,所以Sm,S2m-Sm,S3m-S2m成等差数列,公差为m2d.问题2:S2n-1==(2n-1)an.问题3:若项数为2n,则S偶-S奇=a2+a4+…+a2n-a1-a3-…-a2n-1=(a2-a1)+(a4-a3)+…+(a2n-a2n-1)=d+d+…+d=nd,===;若项数为2n-1,则由等差数列的性质可知,a2+a2n-2=a1+a2n-1=…=2an,所以S偶=a2+a4+…+a2n-2=(a2+a2n-2)=·2an=(n-1)an,S奇=a1+a3+…+a2n-1=(a1+a2n-1)=·2an=nan,所以S奇-S偶=nan-(n-1)an=an(这里an=a中,a中是中间项),==.问题4:已知等差数列{an}的公差为d,则Sn=na1+n(n-1)d,所以有=+a1-,=+a1-.因为-=+a1---a1-=,所以数列是首项为a1,公差为的等差数列.新知运用例2 (1)60 (2)5 (3)7 11 【解析】(1)∵S10,S20-S10,S30-S20成等差数列,且S10=10,S20=30,S20-S10=20,∴S30-30=20×2-10=30,∴S30=60.(2)由等差数列前n项和的性质知,====7+,∴当n=1,2,3,5,11时,为整数,∴使得为整数的正整数n的个数是5.(3)设等差数列{an}共有(2n+1)项,则奇数项有(n+1)项,偶数项有n项,中间项是第(n+1)项,即an+1,∴=====,解得n=3,∴项数为2n+1=7.∵S奇=(n+1)an+1=44,∴an+1=11.巩固训练1 D 【解析】根据题意得,在等差数列{an}中,S3,S6-S3,S9-S6,S12-S9,…也成等差数列,又由S3=3,S6=9,得S6-S3=6,则S9-S6=9,S12-S9=12,则S12=S3+(S6-S3)+(S9-S6)+(S12-S9)=3+6+9+12=30.巩固训练2 D 【解析】由题可得an=a1+(n-1)d,Sn=na1+d,则bn==a1+d=a1-+n,故数列{bn}是公差为的等差数列,故A,B错误;由an+bn=2a1-+n,得数列{an+bn}是公差为的等差数列,故C错误;又an-bn=-+n,则数列{an-bn}是公差为的等差数列,故D正确.故选D.巩固训练3 5 【解析】设该等差数列前12项中奇数项的和为S奇,偶数项的和为S偶,等差数列的公差为d.由已知条件,得解得又S偶-S奇=6d,所以d==5.随堂检测1.D 【解析】因为数列{an}是等差数列,所以a4+a10=2a7,由a4+a10<0,得a7<0,又a8>0,所以等差数列{an}的公差d>0,即等差数列{an}是递增数列,且前7项均是负数,所以前n项和Sn中最小的是S7.2.C 【解析】因为S4=2(a2+a3)≥10,所以a2+a3≥5.又S5=5a3≤15,所以a3≤3.而a4=3a3-(a2+a3),故a4≤4,当且仅当a2=2,a3=3时,等号成立,所以a4的最大值为4.故选C.3.ABD 【解析】∵(S6-S3)-S3=(a4+a5+a6)-(a1+a2+a3)=(a4-a1)+(a5-a2)+(a6-a3)=3d+3d+3d=9d,(S9-S6)-(S6-S3)=(a7+a8+a9)-(a4+a5+a6)=(a7-a4)+(a8-a5)+(a9-a6)=3d+3d+3d=9d,∴S3,S6-S3,S9-S6成等差数列,故选项A正确;∵Sn=na1+d,∴=a1+d,∴=a1+d,=a1+d,=a1+4d,∴2×=+,即,,成等差数列,故选项B正确;∵S9+S3-2S6=9a1+36d+3a1+3d-2×(6a1+15d)=9d≠0,∴S9=2S6-S3不成立,即选项C错误;∵S9-3(S6-S3)=9a1+36d-3×(6a1+15d-3a1-3d)=0,∴S9=3(S6-S3)成立,即选项D正确.故选ABD.4. 【解析】S奇=,S偶=,∵a1+a2n+1=a2+a2n,∴=.1.2.3 课时1 等差数列的前n项和公式【学习目标】1.了解等差数列前n项和公式的推导过程.(逻辑推理、数学运算)2.掌握等差数列前n项和的公式并会应用.(逻辑推理、数学运算)【自主预习】1.阅读教材,高斯是如何快速求1+2+3+…+100的和的 他抓住了问题的什么特征 2.等差数列的前n项和公式是什么 它与什么量有关 3.等差数列的通项公式与等差数列的前n项和公式共涉及几个量 如何求这些量 1.判断下列结论是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)已知等差数列的首项、公差,可求S10. ( )(2)已知等差数列的首项、末项a17,可求S17. ( )(3)若等差数列{an}的前n项和为Sn,则S10+S20=S30. ( )2.若在等差数列{an}中,a1=1,d=1,则Sn=( ).A.nB.n(n+1)C.n(n-1)D.3.已知在等差数列{an}中,S10=120,则a1+a10=( ).A.10 B.12C.20 D.244.已知{an}是等差数列,a1=10,前10项和S10=70,则其公差d= . 【合作探究】探究1 等差数列的前n项和公式泰姬陵坐落于印度古都阿格拉,它宏伟壮观,由纯白大理石砌筑而成的主体建筑令人心醉神迷.传说陵寝中有一个三角形图案,由大小相同的宝石镶饰而成,共有100层,奢靡程度可见一斑.如图所示.问题1:上述情境的图案中,第1层到第21层一共有多少颗宝石 你能快速地求出吗 问题2:你能得出一般的等差数列的前n项和公式吗 等差数列前n项和公式为Sn==na1+,其推导方法是倒序相加法.例1 在等差数列{an}中,(1)已知a6=10,S5=5,求a8和S10;(2)已知a1=4,S8=172,求a8和d.【方法总结】等差数列中的基本计算(1)利用基本量求值:等差数列的通项公式与前n项和公式中有五个量,分别为a1,d,n,an和Sn,这五个量可以“知三求二”.一般利用公式列出关于基本量a1和d的方程组,解出a1和d,便可解决问题.解题时注意整体代换思想的应用.(2)结合等差数列的性质解题:等差数列的常用性质:若m+n=p+q(m,n,p,q∈N+),则am+an=ap+aq,常与求和公式Sn=结合使用.已知在等差数列{an}中,(1)a1=1,a4=7,求S9;(2)a1=,an=-,Sn=-5,求n和d.探究2 等差数列前n项和的实际应用例2 某人用分期付款的方式购买了一件家电,价格为1 150元,购买当天先付150元,以后每月的这一天都支付50元,并加付欠款利息,月利率为1%.若支付150元后的第一个月算分期付款的第一个月,则分期付款的第10个月该支付多少钱 全部贷款付清后,买这件家电实际花费多少钱 【方法总结】应用等差数列解决实际问题的一般思路已知甲、乙两物体分别从相距70 m的两处同时相向运动,甲第1分钟走2 m,以后每分钟比前1分钟多走1 m,乙每分钟走5 m.(1)甲、乙开始运动后几分钟相遇 (2)如果甲、乙到达对方起点后立即返回,甲继续每分钟比前1分钟多走1 m,乙继续每分钟走5 m,那么甲、乙开始运动几分钟后第二次相遇 探究3 利用等差数列前n项和公式判断等差数列已知等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn.问题:从函数的观点分析,Sn关于n的函数具有什么特点 已知等差数列{an}的前n项和为Sn,公差为d,则Sn=An2+Bn,其中A=,B=a1-.例3 (1)若数列{an}的前n项和Sn=2n2-3n-1,求数列{an}的通项公式,并判断数列{an}是否为等差数列.若是,请证明;若不是,请说明理由.(2)若将(1)中条件“Sn=2n2-3n-1”改为“Sn=2n2-3n”,判断数列{an}是否为等差数列.若是,请证明;若不是,请说明理由.【方法总结】由Sn求通项公式an的步骤(1)令n=1,则a1=S1,求得a1.(2)令n≥2,则an=Sn-Sn-1.(3)验证a1与an的关系:①若a1适合an,则an=Sn-Sn-1;②若a1不适合an,则an=已知数列{an}为等差数列,它的前n项和为Sn,若Sn=(n+1)2+λ,则λ的值是 . 已知数列{an}的前n项和Sn=n2+n-1,求数列{an}的通项公式,并判断它是不是等差数列.探究4 求数列{|an|}的前n项和问题:若an=16-3n,如何求数列{|an|}的前40项的和S40 根据等差数列{an}的通项公式判断数列{an}是先正后负,还是先负后正,在正、负分界点处分为两段,分别去掉绝对值符号,将{|an|}的求和问题转化为等差数列{an}的求和问题.例4 若等差数列{an}的首项a1=13,d=-4,记Tn=|a1|+|a2|+…+|an|,求Tn.【方法总结】已知等差数列{an},求{|an|}的前n项和的步骤:(1)确定{an}的通项公式;(2)根据通项公式确定数列{an}中项的符号,即判断数列{an}是先负后正,还是先正后负;(3)去掉数列{|an|}中各项的绝对值,转化为{an}的前n项和求解,转化过程中有时需添加一部分项,再利用数列{an}的前n项和公式求解;(4)将{|an|}的前n项和写成分段函数的形式.已知等差数列{an}中,Sn为数列{an}的前n项和,若S2=16,S4=24,求数列{|an|}的前n项和Tn.【随堂检测】1.已知等差数列{an}的前9项和为27,a10=8,则a100=( ).A.100 B.99 C.98 D.972.一百零八塔,位于宁夏回族自治区吴忠青铜峡市,是始建于西夏时期的喇嘛式实心塔群,是中国现存最大且排列最整齐的喇嘛塔群之一.塔的排列顺序自上而下,第一层有1座,第二层有3座,第三层有3座,第四层有5座,第五层有5座.从第五层开始,每一层塔的数目构成一个首项为5,公差为2的等差数列,总计108座,则该塔共有( ).A.8层 B.10层 C.11层 D.12层3.若数列{an}的前n项和Sn=n2+n,则它的通项公式是an= . 4.已知在等差数列{an}中,(1)a1=,d=-,Sn=-15,求n;(2)a1=1,an=-512,Sn=-1 022,求d.参考答案1.2.3 课时1 等差数列的前n项和公式自主预习预学忆思1.高斯的计算方法:1+2+3+…+100=(1+100)+(2+99)+…+(50+51)=101×50=5 050.高斯抓住了与首、末两项“等距离”的两项之和等于首项与末项的和这个特征.2.等差数列的前n项和公式Sn=na1+d与首项a1、公差d和项数n这三个量有关;公式Sn=与首项a1、末项an和项数n这三个量有关.3.这些公式共涉及5个量,即a1,d,n,an,Sn,只需知道其中的3个量就可以通过解方程组求出另外的2个量.自学检测1.(1)√ (2)√ (3)×2.D 【解析】Sn=na1+d=n+==.故选D.3.D 【解析】由S10==120,得a1+a10=24.4.- 【解析】S10=10a1+d=70,又a1=10,所以d=-.合作探究探究1 情境设置问题1:S21==231.问题2:设Sn是等差数列{an}的前n项和.∵Sn=a1+a2+a3+…+an-1+an=a1+(a1+d)+(a1+2d)+…+[a1+(n-2)d]+[a1+(n-1)d],Sn=an+an-1+an-2+…+a2+a1=an+(an-d)+(an-2d)+…+[an-(n-2)d]+[an-(n-1)d],∴2Sn=(a1+an)·n,由此可得等差数列{an}的前n项和公式为Sn=.新知运用例1 【解析】(1)由题意知解得故a8=a6+2d=10+2×3=16,S10=10a1+d=10×(-5)+5×9×3=85.(2)由已知得S8===172,解得a8=39,又∵a8=4+(8-1)d=39,∴d=5.巩固训练 【解析】(1)设等差数列{an}的公差为d,则a4=a1+3d=1+3d=7,所以d=2.故S9=9a1+d=9+×2=81.(2)由题意得,Sn===-5,解得n=15.又a15=+(15-1)d=-,所以d=-.探究2例2 【解析】由题意知,共分期20次,设分期付款时每次交款数额依次为a1,a2,…,a20,则a1=50+1 000×1%=60,a2=50+(1 000-50)×1%=59.5,……a10=50+(1 000-9×50)×1%=55.5,即第10个月应付款55.5元,所以{an}是以60为首项,-0.5为公差的等差数列,所以S20=×20=1 105,即全部贷款付清后,实际付款为1 105+150=1 255(元).巩固训练 【解析】(1)设n分钟后相遇,依题意,有2n++5n=70,整理得n2+13n-140=0,解得n=7或n=-20(舍去).故甲、乙是在开始运动后7分钟相遇.(2)设n分钟后第二次相遇,依题意,有2n++5n=3×70,整理得n2+13n-420=0,解得n=15或n=-28(舍去).故甲、乙第二次相遇是在开始运动后15分钟.探究3 情境设置问题:Sn=na1+d=n2+a1-n=An2+Bn,其中A=,B=a1-,故当d≠0时,Sn关于n的函数解析式是一个常数项为0的二次函数解析式.新知运用例3 【解析】(1)数列{an}不是等差数列.理由如下:∵Sn=2n2-3n-1, ①∴当n=1时,a1=S1=2-3-1=-2,当n≥2时,Sn-1=2(n-1)2-3(n-1)-1, ②由①-②得an=Sn-Sn-1=2n2-3n-1-[2(n-1)2-3(n-1)-1]=4n-5(n≥2),经检验,当n=1时,an=4n-5不成立,故an=故数列{an}不是等差数列,数列{an}从第二项起是以4为公差的等差数列.(2)数列{an}是等差数列.证明如下:∵Sn=2n2-3n, ①∴当n=1时,a1=S1=2-3=-1,当n≥2时,Sn-1=2(n-1)2-3(n-1), ②由①-②得an=Sn-Sn-1=(2n2-3n)-[2(n-1)2-3(n-1)]=4n-5(n≥2且n∈N+),经检验,当n=1时,an=4n-5成立,故an=4n-5.故数列{an}是以-1为首项,4为公差的等差数列.巩固训练1 -1 【解析】∵等差数列前n项和Sn的形式为Sn=An2+Bn,又由题意知Sn=n2+2n+1+λ,∴1+λ=0,∴λ=-1.巩固训练2 【解析】当n=1时,a1=S1=1;当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(n2+n-1)-[(n-1)2+(n-1)-1]=2n.∵a1=1不满足an=2n,∴数列{an}的通项公式是an=∵当n≥2时,an-an-1=2n-2(n-1)=2,a2-a1=4-1=3≠2,∴数列{an}不是等差数列.探究4 情境设置问题:数列{an}的前5项为正,从第6项开始为负,所以S40=a1+a2+a3+a4+a5-(a6+a7+…+a40)=2(a1+a2+a3+a4+a5)-(a1+a2+a3+a4+a5+a6+…+a40)=2×-=70+1 820=1 890.新知运用例4 【解析】设数列{an}的前n项和为Sn.∵a1=13,d=-4,∴an=17-4n.当n≤4时,Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=a1+a2+…+an=na1+d=13n+×(-4)=15n-2n2;当n≥5时,Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=(a1+a2+a3+a4)-(a5+a6+…+an)=S4-(Sn-S4)=2S4-Sn=2×-(15n-2n2)=2n2-15n+56.∴Tn=巩固训练 【解析】设等差数列{an}的首项为a1,公差为d,由S2=16,S4=24,得即解得所以等差数列{an}的通项公式为an=11-2n.令an≥0,解得n≤.①当n≤5时,Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=a1+a2+…+an=Sn=-n2+10n.②当n≥6时,Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=a1+a2+…+a5-a6-a7-…-an=2S5-Sn=2×(-52+10×5)-(-n2+10n)=n2-10n+50.故Tn=随堂检测1.C 【解析】∵{an}是等差数列,设其公差为d,∴S9=(a1+a9)=9a5=27,∴a5=3.又∵a10=8,∴解得∴a100=a1+99d=-1+99×1=98.故选C.2.D 【解析】设该塔共有n+4层,则5n+×2=108-(1+3+3+5),即(n+12)(n-8)=0,解得n=8或n=-12(舍去),即该塔共有8+4=12层.故选D.3.2n 【解析】当n=1时,a1=S1=1+1=2;当n≥2且n∈N+时,an=Sn-Sn-1=(n2+n)-[(n-1)2+(n-1)]=2n,经检验,n=1也满足该式.故an=2n.4.【解析】(1)由Sn=n·+-·=-15,整理得n2-7n-60=0,解得n=12或n=-5(舍去).(2)由Sn===-1 022,解得n=4.又an=a1+(n-1)d,即-512=1+(4-1)d,解得d=-171.1.2.2 等差数列与一次函数【学习目标】1.熟悉等差数列的相关性质,并能够灵活应用该知识进行运算.(逻辑推理、数学运算)2.理解公差不为0的等差数列的通项公式就是一个定义域为全体正整数的一次函数.(数学抽象、直观想象)3.通过函数的引入增强运用等差数列公式解决问题的能力.(逻辑推理、数学运算)4.掌握等差数列的判定方法.(数学抽象、逻辑推理)【自主预习】1.等差数列中的奇数项、偶数项是否分别构成等差数列 若构成等差数列,则公差是多少 2.等差数列去掉前面若干项后,剩下的项是否还构成等差数列 3.在等差数列{an}中,若m,n,p,q,…成等差数列,则am,an,ap,aq,…也成等差数列吗 若成等差数列,则公差是多少 4.由等差数列的通项公式an=a1+(n-1)d可得,an=dn+(a1-d),那么这个等差数列的图象与一次函数y=dx+(a1-d)(其中d≠0)图象之间有什么关系 5.在等差数列{an}中,若an=3n+18,你能知道该数列的单调性吗 如何判断 1.判断下列结论是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)在等差数列{an}中,必有a10=a1+a9. ( )(2)若等差数列{an}的公差d>0,则{|an|}是递增数列. ( )(3)若等差数列{an}的公差d<0,则{an+nd}是递减数列. ( )(4)若数列a1,a3,a5,…和a2,a4,a6…都是公差为d的等差数列,则a1,a2,a3…也是等差数列. ( )2.在等差数列{an}中,a10=18,a2=2,则公差d=( ).A.-1 B.2C.4 D.63.若数列{an}是等差数列,且an=an2+n,则实数a= . 4.在等差数列-5,-3,-2,-,…的每相邻两项间插入一个数,使之成为一个新的等差数列{an},则新数列的通项公式为an= . 【合作探究】探究1 等差数列与一次函数的关系问题1:等差数列的图象是直线吗 问题2:直线y=dx+(a1-d)的单调性如何判断 等差数列{an}的单调性又如何判断 等差数列与一次函数的关系(1)对于一般的等差数列{an},其通项公式为an=a1+(n-1)d,将其中的正整数自变量n换成实数自变量x,得到y=dx+(a1-d).(2)当d≠0时,y是一次函数(其中一次项系数为等差数列的公差d);当d=0时,y=a1(a1为常数).这两种情形的函数图象都是直线.(3)等差数列的图象由相应函数图象上横坐标为正整数n的孤立点(n,an)组成.当d>0时,直线y=dx+(a1-d)从左至右上升,等差数列{an}递增;当d<0时,直线y=dx+(a1-d)从左至右下降,等差数列{an}递减;当d=0时,y=a1为水平方向的直线,数列{an}为常数列.例1 已知(3,5),(7,13)是等差数列{an}的图象上的两点.(1)求数列{an}的通项公式;(2)画出数列{an}的图象;(3)判断数列{an}的单调性.【方法总结】(1)等差数列的图象是一些孤立的点,这些点在一条直线上.(2)单调性可以根据公差的符号判断.已知(5,11),(8,5)是等差数列{an}的图象上的两点.(1)求等差数列{an}的通项公式;(2)画出等差数列{an}的图象;(3)判断等差数列{an}的单调性.探究2 等差数列的判定与证明问题1:对于给定的等差数列{an},从第二项起的每一项(有穷数列的末项除外)都是它的前一项和后一项的等差中项吗 问题2:问题1的结论可以给我们什么样的启示 问题3:若数列{an}的通项公式为an=kn+b(k,b为常数),则该数列是等差数列吗 1.等差数列的三种判定方法(1)定义法:an+1-an=d(常数)(n∈N+) {an}为等差数列.(2)等差中项法:2an+1=an+an+2(n∈N+) {an}为等差数列.(3)通项公式法:an=an+b(a,b是常数,n∈N+) {an}为等差数列.2.要证明一个数列不是等差数列,只要证明其中特定三项(如前三项a1,a2,a3)不是等差数列即可.例2 已知数列{an}满足an+1=(n∈N+),且a1=3.证明:数列是等差数列.例3 判断下列通项公式对应的数列{an}是否为等差数列:(1)an=3n-1;(2)an=【方法总结】等差数列的判定与证明的关键是根据题干给出的相关条件,选择合适的判定方法.在数列{an}中,a1=,an-an+1=2anan+1.(1)证明:数列是等差数列.(2)求数列{an}的通项公式.已知a,b,c成等差数列,求证:b+c,c+a,a+b也成等差数列.已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=n2-3n+1.(1)求{an}的通项公式;(2)判断该数列是否为等差数列,并说明理由.探究3 等差数列的性质问题1:已知{an}是等差数列,a3=5,d=2,如果不求首项,你能求数列的通项公式吗 问题2:若数列{an}是等差数列,公差为d,m+n=p+q(m,n,p,q∈N+),则am,an,ap,aq这四项之间有什么关系 性质1 等差数列通项公式的推广:an=am+(n-m)d(n,m∈N+)性质2 若{an}是等差数列,且k+l=m+n(k,l,m,n∈N+),则ak+al=am+an性质3 若{an}是等差数列,公差为d,则{a2n}也是等差数列,公差为2d性质4 若{an},{bn}分别是以d1,d2为公差的等差数列,则{pan+qbn}是以pd1+qd2为公差的等差数列性质5 若{an}是公差为d的等差数列,则ak,ak+m,ak+2m,…(k,m∈N+)组成公差为md的等差数列性质6 若{an}是等差数列,ap=q,aq=p,则ap+q=0性质7 在有穷等差数列中,与首末两项等距离的两项之和都相等,都等于首末两项之和:a1+an=a2+an-1=…=ai+an+1-i=…性质8 若{an}是等差数列,公差为d,则{λan+m}(λ,m为常数)是公差为λd的等差数列例4 (1)已知{an}为等差数列,a15=8,a60=20,则a75= . (2)已知数列{an}是等差数列,若a1-a9+a17=7,则a3+a15= . (3)在等差数列{an}中,a3+a7+2a15=40,则a10= . 【方法总结】(1)灵活运用等差数列的性质,可以减少运算.令m=1,则an=am+(n-m)d即变为an=a1+(n-1)d,可以减少记忆负担.(2)等差数列运算的两种常用思路①基本量法:根据已知条件,列出关于a1,d的方程(组),确定a1,d,然后求其他量.②巧用性质法:观察等差数列中项的序号,若满足m+n=p+q=2r(m,n,p,q,r∈N+),则am+an=ap+aq=2ar.在等差数列{an}中,a1+3a8+a15=120,则2a9-a10的值是( ).A.20 B.22 C.24 D.-8(多选题)下列说法正确的是( ).A.若a,b,c成等差数列,则a2,b2,c2一定成等差数列B.若a,b,c成等差数列,则2a,2b,2c可能成等差数列C.若a,b,c成等差数列,则ka+2,kb+2,kc+2一定成等差数列D.若a,b,c成等差数列,则可能成等差数列已知{bn}为等差数列,若b3=-2,b10=12,则b8= . 【随堂检测】1.在等差数列{an}中,已知a3=10,a8=-20,则公差d=( ).A.3 B.-6 C.4 D.-32.在公差为d的等差数列{an}中,“d>1”是“{an}是递增数列”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3.已知数列{an},{bn}均为等差数列,且公差分别为d1=2,d2=1,则数列{2an-3bn}的公差为( ).A.7 B.5 C.3 D.14.已知数列是等差数列,且a3=2,a15=30,则a9= . 参考答案1.2.2 等差数列与一次函数自主预习预学忆思1.是.公差为原来的2倍.2.是.改变了首项,公差不变.3.成等差数列,若{an}的公差为d,则am,an,ap,aq,…的公差为(n-m)d.4.等差数列{an}的图象就是一次函数y=dx+(a1-d)(d≠0)图象的一个子集,是直线y=dx+(a1-d)上的均匀分布的一群孤立的点.5.能.若已知等差数列的通项公式为an=dn+a,可以通过n的系数判断,若d>0,数列单调递增,若d<0,单调递减.故数列{an}是递增数列.自学检测1.(1)× (2)× (3)√ (4)×2.B 【解析】由题意知a10-a2=8d,即8d=16,解得d=2.3.0 【解析】∵{an}是等差数列,∴an+1-an=常数,∴[a(n+1)2+(n+1)]-(an2+n)=2an+a+1=常数,∴2a=0,即a=0.4.n- 【解析】新数列的公差d=×-3+5=,∴an=-5+(n-1)·=n-.合作探究探究1 情境设置问题1:不是,等差数列的图象由相应函数图象上横坐标为正整数n的孤立点(n,an)组成.问题2:当d>0时,直线y=dx+(a1-d)从左至右上升,等差数列{an}递增;当d<0时,直线y=dx+(a1-d)从左至右下降,等差数列{an}递减;当d=0时,y=a1为水平方向的直线,数列{an}为常数列.新知运用例1 【解析】(1)设首项为a1,公差为d,由已知得解得因此an=a1+(n-1)d=1+(n-1)×2=2n-1.(2)等差数列{an}的图象如图所示.(3)因为d=2>0,所以数列{an}为递增数列.巩固训练 【解析】(1)设等差数列{an}的首项为a1,公差为d,由题意知a5=11,a8=5,即解得故an=19+(n-1)×(-2)=-2n+21.(2)等差数列{an}的图象如图所示.(3)因为d=-2<0,所以数列{an}为递减数列.探究2 情境设置问题1:是.根据等差数列的概念知an+1-an=an-an-1(n≥2),即an=(n≥2).再由等差中项的概念知,对于给定的等差数列{an},从第二项起的每一项(有穷数列的末项除外)都是它的前一项和后一项的等差中项.问题2:可以用等差中项的定义来证明一个数列是等差数列,即证明2an+1=an+an+2.问题3:是.因为an+1-an=k(n+1)+b-kn-b=k,所以数列{an}是等差数列.新知运用例2 【解析】由=====+,得-=,n∈N+,故数列是等差数列.例3 【解析】(1)因为通项公式an=3n-1是关于n的一次函数,所以这个数列是等差数列.(2)由通项公式an=知a1=1,a2=1,a3=2.因为a2-a1≠a3-a2,所以该数列不是等差数列.巩固训练1 【解析】(1)由题意知an≠0,因为=2,-===2,所以数列是以2为首项,2为公差的等差数列.(2)由(1)知,=2+2(n-1)=2n,所以an=.巩固训练2 【解析】因为a,b,c成等差数列,所以2b=a+c,所以(b+c)+(a+b)=a+2b+c=a+(a+c)+c=2(a+c),所以b+c,c+a,a+b成等差数列.巩固训练3 【解析】(1)因为Sn=n2-3n+1,当n=1时,a1=S1=-1,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-3n+1-(n-1)2+3(n-1)-1=2n-4,a1=-1不满足上式,所以an=(2)由(1)得a1=-1,a2=0,a3=2,因为a3-a2=2≠a2-a1=1,所以数列{an}不是等差数列.探究3 情境设置问题1:能.由定义可知a3=a1+2d,an=a1+(n-1)d,两式相减得an-a3=(n-3)d,即an=a3+(n-3)d.问题2:由等差数列的定义可知,am=a1+(m-1)d,an=a1+(n-1)d,ap=a1+(p-1)d,aq=a1+(q-1)d,容易发现am+an=2a1+(m+n-2)d,ap+aq=2a1+(p+q-2)d,因为m+n=p+q,所以am+an=ap+aq.新知运用例4 (1)24 (2)14 (3)10 【解析】(1)(法一:利用an=am+(n-m)d)设等差数列{an}的公差为d,则a60=a15+(60-15)d=8+45d=20,所以d===,所以a75=a60+(75-60)d=20+15×=24.(法二:利用隔项成等差数列)因为{an}为等差数列,所以a15,a30,a45,a60,a75也成等差数列,设新数列的公差为d,a15为首项,则a60为第四项,所以a60=a15+3d,解得d=4,所以a75=a60+d=24.(2)因为a1-a9+a17=(a1+a17)-a9=2a9-a9=a9=7,所以a3+a15=2a9=2×7=14.(3)(法一)设等差数列{an}的公差为d,则a3+a7+2a15=a1+2d+a1+6d+2(a1+14d)=4a1+36d=4(a1+9d)=4a10=40,所以a10=10.(法二)因为a3+a7+2a15=2a5+2a15=4a10=40,所以a10=10.巩固训练1 C 【解析】∵a1+3a8+a15=5a8=120,∴a8=24,∴2a9-a10=a10+a8-a10=a8=24.故选C.巩固训练2 BCD 【解析】对于A,取a=1,b=2,c=3,则a2=1,b2=4,c2=9,故A错误;对于B,a=b=c 2a=2b=2c,故B正确;对于C,∵a,b,c成等差数列,∴a+c=2b,∴(ka+2)+(kc+2)=k(a+c)+4=k·2b+4=2(kb+2),故C正确;对于D,a=b=c≠0 ==,故D正确.故选BCD.巩固训练3 8 【解析】(法一)∵{bn}为等差数列,∴可设其公差为d,则d===2,∴bn=b3+(n-3)d=2n-8,∴b8=2×8-8=8.(法二)由=,得b8=×5+(-2)=2×5+(-2)=8.随堂检测1.B 【解析】由等差数列的性质得a8-a3=(8-3)d=5d,则d==-6.2.A 【解析】若d>1,则 n∈N+,an+1-an=d>1>0,则{an}是递增数列;若{an}是递增数列,则 n∈N+,an+1-an=d>0,推不出d>1.故“d>1”是“{an}是递增数列”的充分不必要条件,故选A.3.D 【解析】{2an-3bn}的公差为2d1-3d2=4-3=1.4.12 【解析】令bn=,由题意可知b3==,b15==2,则等差数列{bn}的公差d==,则b9=b3+(9-3)d=,则a9=9b9=12. 展开更多...... 收起↑ 资源列表 1.2.1 等差数列及其通项公式 导学案 2025-2026学年湘教版(2019)高中数学选择性必修第一册.docx 1.2.2 等差数列与一次函数 导学案 2025-2026学年湘教版(2019)高中数学选择性必修第一册.docx 1.2.3 课时1 等差数列的前n项和公式 导学案 2025-2026学年湘教版(2019)高中数学选择性必修第一册.docx 1.2.3 课时2 等差数列前n项和公式的应用 导学案 2025-2026学年湘教版(2019)高中数学选择性必修第一册.docx