内容正文:
第1章 数列
1.2 等差数列
1.2.3 等差数列的前n项和
第2课时 等差数列前n项和的性质及应用
(教师独具内容)
课程标准:1.掌握等差数列前n项和的性质,并能够运用其来解决问题.2.体会等差数列前n项和公式与二次函数的联系,并能够运用二次函数的知识解决数列问题.
教学重点:等差数列前n项和的性质及其应用.
教学难点:运用二次函数的知识解决数列问题.
核心素养:1.在探索等差数列前n项和性质的过程中,发展数学运算素养和逻辑推理素养.2.通过利用等差数列的前n项和公式解决实际问题,提升数学建模素养和数学运算素养.
核心概念掌握
核心素养形成
课后课时精练
目录
随堂水平达标
核心概念掌握
知识点 等差数列前n项和的性质
1.若数列{an}的前n项和公式为Sn=An2+Bn+C,那么数列{an}为等差数列时应满足条件___________.
2.以前n项的项数为横坐标,前n项和为纵坐标的图象为抛物线上的一系列孤立点.
3.等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,那么数列Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…(m∈N+)是等差数列,其公差等于________.
4.在等差数列{an}中,若a1>0,d<0,则Sn存在_________;若a1<0,d>0,则Sn存在__________ .
C=0
m2d
最大值
最小值
核心概念掌握
5
n(a1+a2n)
nd
(2n+1)an+1
an+1
核心概念掌握
6
核心概念掌握
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2.等差数列的前n项和的最值
解决等差数列的前n项和的最值的方法:
(1)二次函数法:用求二次函数的最值的方法来求其前n项和的最值,但要注意的是n∈N+.
(2)图象法:利用二次函数图象的对称性来确定n的值,使Sn取最值.
(3)通项公式法:利用等差数列的性质,找到数列中正数项与负数项变换的位置,其实质是找到数列中最后一个非正数项(或非负数项),然后确定Sn的最值.
核心概念掌握
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1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)若等差数列{an}的前n项和为Sn,则Sn一定同时存在最大值和最小值.( )
(2)若等差数列{an}的前n项和为Sn,则数列Sm,S2m,S3m,…(m∈N+)为等差数列.( )
(3)若等差数列{an}的公差d>0,则该数列Sn一定有最小值;d<0,则该数列Sn一定有最大值.( )
√
×
×
核心概念掌握
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2.做一做(请把正确的答案写在横线上)
(1)已知某等差数列共有101项,各项之和为202,则奇数项之和S奇=____________,偶数项之和S偶=____________.
(2)设等差数列{an}的前n项和为Sn,若S4=8,S8=20,则a13+a14+a15+a16=____________.
(3)在等差数列{an}中,a1=7,公差为d,前n项和为Sn,当且仅当n=8时,Sn
取最大值,则d的取值范围为_________________.
答案
102
100
20
核心概念掌握
10
核心素养形成
解
题型一 等差数列前n项和性质的应用
例1 (1)等差数列{an}中,前m项和为30,前2m项和为100,试求前3m项和.
核心素养形成
12
解
解法二:记数列{an}的前n项和为Sn,由等差数列前n项和的性质知Sm,S2m-Sm,S3m-S2m成等差数列,
则2(S2m-Sm)=Sm+(S3m-S2m),
又Sm=30,S2m=100,所以S2m-Sm=100-30=70,所以S3m-S2m=2(S2m-Sm)-Sm=110,所以S3m=110+100=210.
核心素养形成
13
解
核心素养形成
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核心素养形成
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[跟踪训练1] (1)设Sn是等差数列{an}的前n项和,若S3=27,S6=81,则S12=( )
A.270 B.108
C.162 D.150
解析 ∵S3,S6-S3,S9-S6,S12-S9成等差数列,且该数列的公差d=S6-S3-S3=27,∴S9-S6=S3+2d=81,S12-S9=S3+3d=108,∴S9=162,S12=270.
答案
解析
核心素养形成
16
解
核心素养形成
17
解
核心素养形成
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解
题型二 等差数列前n项和的最值问题
例2 等差数列{an}中,a1=25,S17=S9,问数列前几项和最大,并求此最大值.
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解
核心素养形成
20
解
核心素养形成
21
解
【条件探究】本例中将“a1=25”改为“a1<0”,其他条件不变,则当n为何值时,Sn最小?
解 ∵S17=S9,∴a10+a11+…+a17=0,
∴a10+a17=a11+a16=…=a13+a14=0.
∵a1<0,∴a13<0,a14>0,
∴S13最小,∴当n=13时,Sn最小.
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核心素养形成
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[跟踪训练2] 设等差数列{an}的前n项和为Sn,已知a3=12,且S12>0,S13<0.
(1)求公差d的取值范围;
(2)数列前几项和最大?并说明理由.
解
核心素养形成
24
解
题型三 等差数列的奇(偶)项和问题
例3 一个等差数列项数为偶数,奇数项之和与偶数项之和分别为24和30,最后一项与第一项之差为10.5,求此数列的首项、公差、项数.
核心素养形成
25
解
核心素养形成
26
核心素养形成
27
解
[跟踪训练3] (1)一个等差数列共2025项,求它的奇数项和与偶数项和之比.
核心素养形成
28
解
(2)一个等差数列前20项和为75,其中的奇数项和与偶数项和之比为1∶2,求公差d.
核心素养形成
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题型四 等差数列前n项和在实际中的应用
例4 某人用分期付款的方式购买一件家电,价格为1150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元后的一个月开始算分期付款的第一个月,则分期付款的第10个月该交付多少钱?付清全部贷款后,买这件家电实际花费多少钱?
核心素养形成
30
解
核心素养形成
31
感悟提升
建立等差数列的模型时,要根据题
意找准首项、公差和项数或者首项、末项和项数.
核心素养形成
32
[跟踪训练4] 中国古诗词中,有一道“八子分绵”的数学名题:“九百九十六斤绵,赠分八子作盘缠,次第每人多十七,要将第八数来言”.题意是:把996斤绵分给8个儿子作盘缠,按照年龄从大到小的顺序依次分绵,年龄小的比年龄大的多17斤绵,那么第8个儿子分到的绵是( )
A.174斤 B.184斤
C.191斤 D.201斤
答案
解析
核心素养形成
33
随堂水平达标
答案
解析
随堂水平达标
1
2
3
4
5
35
2.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且S10=12,S20=17,则S30为( )
A.30 B.25
C.20 D.15
答案
解析
解析 因为Sn是等差数列{an}的前n项和,所以S10,S20-S10,S30-S20成等差数列,所以S10+(S30-S20)=2(S20-S10),所以12+(S30-17)=2×(17-12),解得S30=15.
随堂水平达标
1
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3
4
5
36
3.(多选)设数列{an}是等差数列,Sn是其前n项和,a1>0且S6=S9,则( )
A.d>0 B.a8=0
C.S7或S8为Sn的最大值 D.S5>S6
答案
解析
随堂水平达标
1
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3
4
5
37
4.《孙子算经》是我国古代的数学名著,书中有如下问题:“今有五等诸侯,共分橘子六十颗,人别加三颗.问:五人各得几何?”其意思为:“有5个人分60个橘子,他们分得的橘子数成公差为3的等差数列,问5人各得多少橘子?”这个问题中,得到橘子最多的人所得橘子的个数是_________.
答案
18
解析
随堂水平达标
1
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38
解
随堂水平达标
1
2
3
4
5
39
课后课时精练
一、选择题
1.等差数列{an}的前n项和为Sn,若S3=-6,S18-S15=18,则S18等于( )
A.36 B.18
C.72 D.9
答案
解析
1
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3
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5
6
7
8
9
10
A级
课后课时精练
41
2.设等差数列{an}的前n项和为Sn,若a1=-11,a4+a6=-6,则当Sn取最小值时,n等于( )
A.6 B.7
C.8 D.9
答案
解析
1
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3
4
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9
10
A级
课后课时精练
42
3.设Sn是公差为d(d≠0)的无穷等差数列{an}的前n项和,则下列命题错误的是( )
A.若d<0,则数列{Sn}有最大项
B.若数列{Sn}有最大项,则d<0
C.若数列{Sn}是递增数列,则对任意n∈N+,均有Sn>0
D.若对任意n∈N+,均有Sn>0,则数列{Sn}是递增数列
答案
解析
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10
A级
课后课时精练
43
答案
解析
1
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A级
课后课时精练
44
5.(多选)等差数列{an}中,若S6<S7且S7>S8,则下列结论正确的是( )
A.a1>0 B.S9<S6
C.a7最大 D.(Sn)max=S7
答案
解析
解析 等差数列{an}中,若S6<S7且S7>S8,则a7>0,a8<0,故d<0.a1=a7-6d>0,A正确;S9-S6=a7+a8+a9=3a8<0,故S9<S6,B正确;因为a6>a7,故C错误;因为a7>0,a8<0,故(Sn)max=S7,D正确.故选ABD.
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A级
课后课时精练
45
答案
解析
-1
1
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10
A级
课后课时精练
46
7.植树节某班20名同学在一段直线公路一侧植树,每人植树一棵,相邻两棵树相距10米,开始时需将树苗集中放置在某一棵树坑旁边,使每位同学从各自树坑出发前来领取树苗往返所走的路程总和最小,此最小值为__________米.
答案
解析
2000
1
2
3
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A级
课后课时精练
47
答案
解析
n
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A级
课后课时精练
48
三、解答题
9.在等差数列{an}中,a10=18,前5项和S5=-15,
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求数列{an}的前n项和的最小值,并指出何时取得最小值.
解
1
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10
A级
课后课时精练
49
10.7月份,有一新款服装投入某市场.7月1日该款服装仅售出3件,以后每天售出的该款服装都比前一天多3件,当日销售量达到最大(只有1天)后,每天售出的该款服装都比前一天少2件,且7月31日当天刚好售出3件.
(1)问7月几日该款服装销售最多?最多售出几件?
(2)按规律,当该市场销售此服装达到200件时,社会上就开始流行,而日销售量连续下降并低于20件时,则不再流行.问该款服装在社会上流行几天?
解
1
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10
A级
课后课时精练
50
解
1
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3
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10
A级
课后课时精练
51
1.已知数列{an}的前n项和为Sn,an>0,且满足(an+2)2=4Sn+4n+1,n∈N+.
(1)求a1及通项公式;
(2)若bn=(-1)nan,求数列{bn}的前n项和Tn.
解
课后课时精练
1
2
B级
52
解
课后课时精练
1
2
B级
53
2.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)若{an}为等差数列,求S10.
解
解 (1)证明:由anan+1=λSn-1,得an+1·an+2=λSn+1-1,
两式相减,得an+1(an+2-an)=λan+1.
因为an≠0,所以an+1≠0,所以an+2-an=λ.
课后课时精练
1
2
B级
54
解
课后课时精练
1
2
B级
55
R
5.(1)等差数列的项数若为2n(n∈N+)项,则S2n=eq \x(\s\up1(05))___________且S偶-S奇=eq \x(\s\up1(06))_____,eq \f(S奇,S偶)=eq \x(\s\up1(07))_________.
(2)等差数列的项数若为2n+1(n∈N+)项,则S2n+1=eq \x(\s\up1(08))_______________且S奇-S偶=eq \x(\s\up1(09))________,eq \f(S奇,S偶)=eq \x(\s\up1(10))________.
(3)若两个等差数列{an},{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,则eq \f(an,bn)=eq \f(S2n-1,T2n-1).
(4)数列{an}为等差数列⇔Sn=An2+Bn(A,B为常数)⇔数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Sn,n)))为等差数列.
eq \f(an,an+1)
eq \f(n+1,n)
1.等差数列的前n项和公式与二次函数之间的关系
一般地,对于等差数列{an},如果a1,d是确定的,前n项和Sn=na1+eq \f(n(n-1),2)d=eq \f(d,2)n2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a1-\f(d,2)))n,设A=eq \f(d,2),B=a1-eq \f(d,2),上式可写成Sn=An2+Bn.当A≠0(即d≠0)时,Sn是关于n的二次函数,那么(n,Sn)在二次函数y=Ax2+Bx的图象上.
因此,当d≠0时,数列S1,S2,S3,…,Sn的图象是抛物线y=Ax2+Bx上的一系列孤立点.
{an}是等差数列⇔Sn=An2+Bn(A,B为常数).
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,-\f(7,8)))
解 解法一:利用等差数列{an}前n项和公式Sn=na1+eq \f(n(n-1),2)d.
由已知得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Sm=ma1+\f(m(m-1),2)d=30,,S2m=2ma1+\f(2m(2m-1),2)d=100,))
解得a1=eq \f(10m+20,m2),d=eq \f(40,m2),
所以S3m=3ma1+eq \f(3m(3m-1),2)d=210.
解 解法一:eq \f(a5,b5)=eq \f(S9,T9)=eq \f(7×9+2,9+3)=eq \f(65,12).
解法二:可设Sn=(7n+2)nt,Tn=(n+3)nt(t≠0).
则a5=S5-S4=65t,b5=T5-T4=12t.
故eq \f(a5,b5)=eq \f(65t,12t)=eq \f(65,12).
(2)已知等差数列{an},{bn}的前n项和分别为Sn,Tn且eq \f(Sn,Tn)=eq \f(7n+2,n+3),求eq \f(a5,b5).
感悟提升
等差数列前n项和运算的几种思维方法
(1)整体思想:利用公式Sn=eq \f(n(a1+an),2),设法求出整体a1+an,再代入求解.
(2)待定系数法:利用当公差d≠0时Sn是关于n的二次函数,设Sn=An2+Bn(A≠0),列出方程组求出A,B即可,或利用eq \f(Sn,n)是关于n的一次函数,设eq \f(Sn,n)=an+b(a≠0)进行计算.
(3)利用Sn,S2n-Sn,S3n-S2n成等差数列进行求解.
解 解法一:∵等差数列的前n项和Sn=na1+eq \f(n(n-1),2)d=eq \f(dn2,2)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a1-\f(d,2)))n,eq \f(An,Bn)=eq \f(7n+1,4n+27),
∴设An=k(7n2+n),Bn=k(4n2+27n).
当n≥2时,an=An-An-1=7kn2+kn-7k(n-1)2-k(n-1)=k(14n-6),
bn=Bn-Bn-1=k(4n2+27n)-k[4(n-1)2+27(n-1)]=k(8n+23).
∴eq \f(an,bn)=eq \f(14n-6,8n+23),当n=1时,也成立.
∴eq \f(an,bn)=eq \f(14n-6,8n+23)(n∈N+).
(2)若两个等差数列{an}和{bn}的前n项和An和Bn满足关系式eq \f(An,Bn)=eq \f(7n+1,4n+27)(n∈N+),求eq \f(an,bn).
解法二:由题意得eq \f(an,bn)=eq \f(2an,2bn)=eq \f(a1+a2n-1,b1+b2n-1)=eq \f(\f((2n-1)(a1+a2n-1),2),\f((2n-1)(b1+b2n-1),2))=eq \f(A2n-1,B2n-1),
又eq \f(An,Bn)=eq \f(7n+1,4n+27)(n∈N+),
∴eq \f(an,bn)=eq \f(A2n-1,B2n-1)=eq \f(7(2n-1)+1,4(2n-1)+27)=eq \f(14n-6,8n+23)(n∈N+).
解 由题意,可知a1=25,S17=S9,
则17a1+eq \f(17×16,2)d=9a1+eq \f(9×8,2)d,d=-2.
解法一:Sn=25n+eq \f(n(n-1),2)×(-2)=-(n-13)2+169.
故前13项和最大,最大值是169.
解法二:Sn=eq \f(d,2)n2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a1-\f(d,2)))n(d<0),
Sn的图象是开口向下的抛物线上的一系列孤立点,最高点的横坐标为eq \f(9+17,2),即S13最大.如图所示,最大值为13×25+eq \f(13×12,2)×(-2)=169.
解法三:∵S17=S9,
∴a10+a11+…+a17=0.
∴a10+a17=a11+a16=…=a13+a14=0.
∵a1=25>0,∴a13>0,a14<0.
∴S13最大,最大值为13×25+eq \f(13×12,2)×(-2)=169.
解法四:∵a1=25>0,
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an=25-2(n-1)≥0,,an+1=25-2n<0,))得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(n≤13\f(1,2),,n>12\f(1,2).))
∴当n=13时,Sn有最大值13×25+eq \f(13×12,2)×(-2)=169.
感悟提升
求解等差数列前n项和最值问题的常用方法
(1)二次函数法,即先求得Sn的表达式,然后配方.若对称轴恰好为正整数,则就在该处取得最值;若对称轴不是正整数,则应在离对称轴最近的正整数处取得最值,有时n的值有两个,有时只有一个.
(2)通项公式法
①当a1>0,d<0时,由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(am≥0,,am+1<0))⇒Sm为最大值;
②当a1<0,d>0时,由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(am≤0,,am+1>0))⇒Sm为最小值.
解 (1)∵a3=12,∴a1=12-2d,∵S12>0,S13<0,
∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(12a1+66d>0,,13a1+78d<0,))即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(24+7d>0,,3+d<0,))∴-eq \f(24,7)<d<-3.
(2)∵S12>0,S13<0,∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1+a12>0,,a1+a13<0,))∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a6+a7>0,,a7<0,))
∴a6>0,又由(1)知d<0.
∴数列前6项为正,从第7项起为负.
∴数列前6项和最大.
解 解法一:设此数列的首项为a1,公差为d,项数为2k(k∈N+).
根据题意,得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(S奇=24,,S偶=30,,a2k-a1=\f(21,2),))即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)k(a1+a2k-1)=24,,\f(1,2)k(a2+a2k)=30,,(2k-1)d=\f(21,2),))∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(k[a1+(k-1)d]=24,,k(a1+kd)=30,,(2k-1)d=\f(21,2),))
解得a1=eq \f(3,2),d=eq \f(3,2),k=4.
∴首项为eq \f(3,2),公差为eq \f(3,2),项数为8.
解法二:设此数列的首项为a1,公差为d,项数为2k(k∈N+).
根据题意,得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(S奇=24,,S偶=30,,a2k-a1=\f(21,2),))∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(S偶-S奇=6,,a2k-a1=\f(21,2),))
∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(kd=6,,(2k-1)d=\f(21,2),))∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(k=4,,d=\f(3,2).))
代入S奇=eq \f(k,2)(a1+a2k-1)=24,可得a1=eq \f(3,2).
∴首项为eq \f(3,2),公差为eq \f(3,2),项数为8.
感悟提升
等差数列的奇(偶)项和的性质
(1)设等差数列{an}的项数为2n(n∈N+),则有:
①S2n=n(an+an+1);
②S偶-S奇=nd,eq \f(S偶,S奇)=eq \f(an+1,an)(S奇,S偶分别是数列{an}的所有奇数项和、偶数项和).
(2)设等差数列{an}的项数为2n-1(n≥2,且n∈N+),则S2n-1=(2n-1)an(an是数列的中间项),S奇-S偶=an,eq \f(S奇,S偶)=eq \f(n,n-1).
解 等差数列{an}共有1013个奇数项,1012个偶数项,
∴S奇=eq \f(1013(a1+a2025),2),S偶=eq \f(1012(a2+a2024),2).
∵a1+a2025=a2+a2024,
∴eq \f(S奇,S偶)=eq \f(1013,1012).
解 前20项中,奇数项和S奇=eq \f(1,3)×75=25,
偶数项和S偶=eq \f(2,3)×75=50,
又S偶-S奇=10d,
∴d=eq \f(50-25,10)=2.5.
解 设每次交款数额依次为a1,a2,…,a20,则
a1=50+1000×1%=60(元),
a2=50+(1000-50)×1%=59.5(元),
…
a10=50+(1000-9×50)×1%=55.5(元).
即第10个月应付款55.5元.
由于{an}是以60为首项,以-0.5为公差的等差数列,
所以有S20=eq \f(60+(60-19×0.5),2)×20=1105(元),
即付清全部贷款后,买这件家电实际花费1105+150=1255(元).
解析 由题意可知,8个儿子分到的绵的数量构成等差数列,以第1个儿子分到的绵数a1为首项,公差为d=17,n=8,S8=996,所以8a1+eq \f(8×(8-1),2)×17=996,解得a1=65,所以第8个儿子分到的绵数a8=a1+(n-1)d=65+7×17=184.故选B.
1.设Sn是等差数列{an}的前n项和,若eq \f(a5,a3)=eq \f(5,9),则eq \f(S9,S5)等于( )
A.1
B.-1
C.2
D.eq \f(1,2)
解析 eq \f(S9,S5)=eq \f(\f(9,2)(a1+a9),\f(5,2)(a1+a5))=eq \f(\f(9,2)×2a5,\f(5,2)×2a3)=eq \f(9a5,5a3)=eq \f(9,5)×eq \f(a5,a3)=1.
解析 因为Sn=na1+eq \f(n(n-1),2)d,所以Sn=eq \f(d,2)n2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a1-\f(d,2)))n.又因为a1>0,S6=S9,所以d<0,二次函数y=eq \f(d,2)x2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a1-\f(d,2)))x图象的对称轴为直线x=eq \f(6+9,2)=eq \f(15,2),且图象的开口向下.所以二次函数y=eq \f(d,2)x2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a1-\f(d,2)))x在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1,\f(15,2)))上单调递增,在eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(15,2),+∞))上单调递减,所以S5<S6,故A,D错误;在最靠近eq \f(15,2)的整数n=7或n=8时,Sn取得最大值,故C正确;因为S7=S8,所以a8=0,故B正确.故选BC.
解析 设第一个人分到的橘子个数为a1,由题意,得S5=5a1+eq \f(5×4,2)×3=60,解得a1=6.则a5=a1+(5-1)×3=6+12=18,所以得到橘子最多的人所得橘子的个数是18.
5.设数列{an}的前n项和为Sn,点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n,\f(Sn,n)))(n∈N+)均在函数y=3x-2的图象上,求数列{an}的通项公式.
解 依题意得,eq \f(Sn,n)=3n-2,即Sn=3n2-2n.
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(3n2-2n)-[3(n-1)2-2(n-1)]=6n-5,
因为a1=S1=1,满足an=6n-5,
所以an=6n-5(n∈N+).
解析 由S3,S6-S3,…,S18-S15成等差数列,可知S18=S3+(S6-S3)+(S9-S6)+…+(S18-S15)=eq \f(6×(-6+18),2)=36.
解析 ∵{an}是等差数列,∴a4+a6=2a5=-6,即a5=-3,则d=eq \f(a5-a1,5-1)=eq \f(-3+11,4)=2,∴{an}是首项为负数的递增数列,所有的非正项之和最小.∵a6=-1,a7=1,∴当n=6时,Sn取得最小值.
解析 由题意得Sn=na1+eq \f(1,2)n(n-1)d=eq \f(d,2)n2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a1-\f(d,2)))n.由二次函数的性质知Sn有最大值时,则d<0,故A,B正确;因为{Sn}为递增数列,则d>0,不妨设a1=-1,d=2,显然{Sn}是递增数列,但S1=-1<0,故C错误;对任意n∈N+,Sn均大于0时,a1>0,d>0,{Sn}必是递增数列,D正确.
4.已知等差数列{an}和等差数列{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,且(n+1)Sn=(7n+23)Tn,则使eq \f(an,bn)为整数的正整数n的个数是( )
A.2
B.3
C.4
D.5
解析 由题意,可得eq \f(Sn,Tn)=eq \f(7n+23,n+1),则eq \f(an,bn)=eq \f(2an,2bn)=eq \f(\f((2n-1)(a1+a2n-1),2),\f((2n-1)(b1+b2n-1),2))=eq \f(S2n-1,T2n-1)=eq \f(14n+16,2n)=eq \f(7n+8,n)=7+eq \f(8,n),经验证,知当n=1,2,4,8时,eq \f(an,bn)为整数,即使eq \f(an,bn)为整数的正整数n的个数是4.故选C.
二、填空题
6.在等差数列{an}中,an=4n-eq \f(5,2),a1+a2+…+an=an2+bn(n∈N+),其中a,b均为常数,则ab=_________.
解析 ∵an=4n-eq \f(5,2),∴a1=eq \f(3,2).∴an2+bn=a1+a2+…+an=eq \f(n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)+4n-\f(5,2))),2)=2n2-eq \f(1,2)n.∴a=2,b=-eq \f(1,2),故ab=-1.
解析 假设开始时将树苗集中放置在第n棵树坑旁边(其中1≤n≤20且n∈N+),则20名同学往返所走的路程总和为S=20+40+…+20(n-1)+20+40+…+20(20-n)=20[1+2+…+(n-1)+1+…+(20-n)]=20×eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f((1+n-1)(n-1),2)+\f((1+20-n)(20-n),2)))=20(n2-21n+210)=20eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n-\f(21,2)))
eq \s\up12(2)+1995,因为n∈N+且1≤n≤20,所以当n=10或11时,S取最小值,且最小值为2000米.
解析 设等差数列{an}的公差为d,则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(S3=3a1+3d=6,,S7=7a1+21d=28,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=1,,d=1,))所以数列{an}的通项公式为an=a1+(n-1)d=n.Sn=eq \f(n(a1+an),2)=eq \f(n(n+1),2),所以eq \f(a1+an,Sn+4)=eq \f(2(1+n),(n+5)(n+4)),令t=n+1,则t≥2且t∈N+,eq \f(a1+an,Sn+4)=eq \f(2t,(t+4)(t+3))=eq \f(2,t+\f(12,t)+7),由对勾函数的单调性可知,函数y=t+eq \f(12,t)+7在t∈(0,2eq \r(3))时单调递减,在t∈(2eq \r(3),+∞)时单调递增,故当t=3或t=4时,eq \f(a1+an,Sn+4)取得最大值为eq \f(1,7).
8.设等差数列{an}的前n项和为Sn,若S3=6,S7=28,则an=_______,eq \f(a1+an,Sn+4)的最大值是_________.
eq \f(1,7)
解 (1)设{an}的公差为d.
则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1+9d=18,,5a1+\f(5,2)×4×d=-15,))解得a1=-9,d=3,
∴an=3n-12.
(2)Sn=eq \f(n(a1+an),2)=eq \f(1,2)(3n2-21n)=eq \f(3,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n-\f(7,2)))
eq \s\up12(2)-eq \f(147,8),
∴当n=3或n=4时,前n项和取得最小值为-18.
解 (1)设7月n日售出的服装件数为an(n∈N+,1≤n≤31),最多售出ak件.
由题意知eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(ak=3+3(k-1),,ak-2(31-k)=3,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(k=13,,ak=39,))
∴7月13日该款服装销售最多,最多售出39件.
(2)设Sn是数列{an}的前n项和,
∵an=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(3n,1≤n≤13,,65-2n,14≤n≤31,))
∴Sn=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f((3+3n)n,2),1≤n≤13,,273+(51-n)(n-13),14≤n≤31.))
∵S13=273>200,
∴当1≤n≤13时,由Sn>200,得12≤n≤13;
当14≤n≤31时,日销售量连续下降,由an<20,得23≤n≤31.
∴该款服装在社会上流行11天(从7月12日到7月22日).
解 (1)对于(an+2)2=4Sn+4n+1,
①
n=1时,(a1+2)2=4a1+5,得aeq \o\al(2,1)=1,而an>0,则a1=1.
又(an+1+2)2=4Sn+1+4(n+1)+1,
②
由②-①可得(an+1+2)2-(an+2)2=4an+1+4,
aeq \o\al(2,n+1)=(an+2)2,而an>0,
∴an+1=an+2,即an+1-an=2.
∴{an}是以1为首项,2为公差的等差数列,即an=1+2(n-1)=2n-1.
(2)∵bn=(-1)n(2n-1),
∴Tn=-1+3-5+7+…+(-1)n(2n-1),
当n为偶数时,Tn=2+2+…+2=eq \f(n,2)×2=n;
当n为奇数时,Tn=2+2+…+2-(2n-1)=eq \f(n-1,2)×2-(2n-1)=-n.
综上所述,Tn=(-1)n·n.
(2)由题设可知a1=1,a1a2=λS1-1,可得
a2=λ-1,
由(1)可知a3=λ+a1=λ+1,
因为{an}为等差数列,
所以2a2=a1+a3,即2(λ-1)=1+λ+1,
得λ=4.
故an+2-an=4,由此可得{a2n-1}是首项为a1=1,公差为4的等差数列,所以a2n-1=4n-3;
{a2n}是首项为a2=3,公差为4的等差数列,所以a2n=4n-1.所以an=2n-1,
所以S10=eq \f(10×(a1+a10),2)=100.
$$