内容正文:
第2节 等差数列
[考试要求]
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.等差数列的有关概念
(1)等差数列的定义:一般地,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,这个常数叫做等差数列的公差,通常用字母d表示,定义表达式为an-an-1=d(常数)(n≥2,n∈N*).
(2)等差中项:若三个数a,A,b成等差数列,则A叫做a与b的等差中项,且有A=.
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或Sn=.
3.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.
(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)等差数列{an}的前n项和为Sn,{}为等差数列.
[重要结论]
1.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,且公差为p.
2.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.
3.等差数列{an}的单调性:当d>0时,{an}是递增数列;当d<0时,{an}是递减数列;当d=0时,{an}是常数列.
4.数列{an}是等差数列⇔Sn=An2+Bn(A,B为常数).这里公差d=2A.
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”).
(1)等差数列{an}的单调性是由公差d决定的.( )
(2)若一个数列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.( )
(3)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.( )
(4)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.( )
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)√
2.(教材改编题)设数列{an}是等差数列,其前n项和为Sn,若a6=2且S5=30,则S8等于( B )
A.31 B.32 C.33 D.34
解析:由已知可得
解得
所以S8=8a1+d=32.故选B.
3.(2023·内蒙古呼和浩特质检)在等差数列{an}中,若a1+a2=5,a3+a4=15,则a5+a6=( C )
A.10 B.20 C.25 D.30
解析:在等差数列{an}中,每相邻2项的和仍然构成等差数列,设其公差为d,若a1+a2=5,a3+a4=15,则d=15-5=10,因此a5+a6=(a3+a4)+d=15+10=25.故选C.
4.(2022·全国乙卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和.若2S3=3S2+6,则公差d= .
解析:因为2S3=3S2+6,
所以2(a1+a2+a3)=3(a1+a2)+6,
化简得3d=6,得d=2.
答案:2
考点一 等差数列基本量的运算
1.(2019·全国Ⅰ卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和.已知S4=0,a5=5,则( A )
A.an=2n-5 B.an=3n-10
C.Sn=2n2-8n D.Sn=n2-2n
解析:由等差数列的性质可得
解得故故选A.
2.(2023·安徽省江南十校调研)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,若S8=a8=8,则公差d=( D )
A. B. C.1 D.2
解析:因为S8=a8=8,
所以a1+a2+…+a8=a8,
所以S7=7a4=0,则a4=0.
所以d==2.故选D.
3.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,若a3=5,S4=24,则a9等于( B )
A.-5 B.-7 C.-9 D.-11
解析:因为a3=5,S4=24,
所以a1+2d=5,4a1+6d=24,
解得a1=9,d=-2,
所以an=11-2n,
所以a9=11-2×9=-7.故选B.
(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来解决问题.
(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的作用,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.
考点二 等差数列的判定与证明
[例1] 若数列{an}的前n项和为Sn,且满足an+