内容正文:
第四章 数列
4.2 等差数列
4.2.2 等差数列的前n项和公式
第1课时 等差数列的前n项和
(教师独具内容)
课程标准:1.探索并掌握等差数列的前n项和公式.2.理解等差数列的通项公式与前n项和公式的关系.
教学重点:1.等差数列的前n项和公式的推导过程.2.利用等差数列的前n项和公式解决问题.3.熟练掌握等差数列的五个量a1,d,n,an,Sn的关系,能够由其中的三个量求另外的两个.
教学难点:等差数列前n项和公式的推导过程.
核心素养:在探索等差数列的前n项和公式的过程中,发展数学运算素养和逻辑推理素养.
核心概念掌握
核心素养形成
随堂水平达标
目录
课后课时精练
核心概念掌握
倒序相加法
核心概念掌握
5
核心概念掌握
6
核心概念掌握
7
1.(利用等差数列的前n项和求部分项和)若数列{an}的前n项和Sn=n2,则a3+a4+a5=( )
A.20 B.21
C.22 D.23
2.(等差数列的前n项和公式①)等差数列{an}中,a1=6,a12=-16,则S12=( )
A.-60 B.60
C.-132 D.132
核心概念掌握
8
3.(等差数列的前n项和公式②)等差数列{an}中,a1=2,公差d=2,则S10=________.
4.(等差数列的前n项和公式)已知数列{an}的通项公式为an=-5n+2,则其前n项和Sn=________.
110
核心概念掌握
9
核心素养形成
题型一 等差数列前n项和公式的基本运算
(1)已知{an}是等差数列,a10=10,其前10项和S10=70,求公差d.
核心素养形成
11
(2)已知{an}为等差数列,公差d=2,前n项和为Sn,an=11,Sn=35,求a1,n.
核心素养形成
12
(3)在等差数列{an}中,已知a2+a5=19,S5=40,求a10,S20.
核心素养形成
13
[条件探究] 本例(2)中,将“公差d=2”改为“a1=3”,其他条件不变,求n和公差d.
核心素养形成
14
感悟提升 等差数列中的基本运算
核心素养形成
15
[跟踪训练1] (1)在等差数列{an}中,已知a1=1,a4=7,求S9.
核心素养形成
16
(2)在等差数列{an}中,已知S8=48,S12=168,求a1和d.
解:∵S8=8a1+28d=48,S12=12a1+66d=168,
∴a1=-8,d=4.
核心素养形成
17
(3)在等差数列{an}中,已知a3+a15=40,求S17.
核心素养形成
18
(4)已知等差数列{an}中,a10=30,a20=50,若Sn=242,求n.
核心素养形成
19
题型二 利用Sn判断等差数列
解 (1)因为Sn=2n2-30n,
所以当n=1时,a1=S1=2×12-30×1=-28,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n2-30n-[2(n-1)2-30(n-1)]=4n-32.
验证当n=1时上式成立,
所以an=4n-32.
设Sn为数列{an}的前n项和,且Sn=2n2-30n.
(1)求a1及an;
(2)判断数列{an}是否是等差数列.
核心素养形成
20
(2)由an=4n-32,得an-1=4(n-1)-32(n≥2),
所以an-an-1=4n-32-[4(n-1)-32]=4(常数),
所以数列{an}是以-28为首项,4为公差的等差数列.
核心素养形成
21
感悟提升 已知数列{an}的前n项和Sn=An2+Bn+C(A≠0),当C=0时,{an}为等差数列;当C≠0时,{an}为非等差数列.
核心素养形成
22
核心素养形成
23
核心素养形成
24
题型三 由等差数列{an}求数列{|an|}的前n项和
核心素养形成
25
核心素养形成
26
核心素养形成
27
感悟提升 由等差数列{an}求数列{|an|}的前n项和的技巧
核心素养形成
28
核心素养形成
29
[跟踪训练3] (2023·全国乙卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和,已知a2=11,S10=40.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求数列{|an|}的前n项和Tn.
核心素养形成
30
核心素养形成
31
随堂水平达标
1.(2023·全国甲卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和.若a2+a6=10,a4a8=45,则S5=( )
A.25 B.22 C.20 D.15
随堂水平达标
1
2
3
4
5
33
2.若一个等差数列{an}的前3项和为34,最后3项的和为146,且所有项的和为390,则这个数列有( )
A.13项 B.12项
C.11项 D.10项
随堂水平达标
1
2
3
4
5
34
3.(多选)(2024·重庆高二联考)若等差数列{an}的公差为d,首项a1<0,a203+a204>0,a203a204<0,则( )
A.a204>0 B.d<0
C.S405<0 D.S406>0
解析:由a203+a204>0⇒a1+a406>0⇒S406>0,又由a1<0且a203a204<0,知a203<0,a204>0,所以公差d>0,则数列{an}的前203项都是负数,那么2a203=a1+a405<0,所以S405<0.
随堂水平达标
1
2
3
4
5
35
4.在等差数列{an}中,若a6=10,S5=5,则a8=_____,S8=______.
16
44
随堂水平达标
1
2
3
4
5
36
5.若数列{an}的前n项和Sn=n2-4n+2,则|a1|+|a2|+…+|a10|=_____.
解析:当n=1时,a1=S1=1-4+2=-1;当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-4n+2-[(n-1)2-4(n-1)+2]=2n-5,所以a2=-1,所以前2项是负数.故|a1|+|a2|+…+|a10|=S10+2(|a1|+|a2|)=102-4×10+2+2×(1+1)=66.
66
随堂水平达标
1
2
3
4
5
37
课后课时精练
题号 1 2 3 4 5 6
难度 ★ ★ ★ ★★ ★★ ★
对点 利用ap+aq=am+an(p+q=m+n)求和 由等差数列的前n项和的关系求首项 由等差数列的前n项和的关系确定项数 由等差数列的前n项和求参数的值 由等差数列前n项和的大小关系解决问题 求等差数列的前n项和
题号 7 8 9 10 11 12
难度 ★ ★★ ★ ★★ ★★ ★★★
对点 构造等差数列求数列偶数项的和 与数列{|an|}的前n项和有关的计算 等差数列中n,an,Sn的相关计算 等差数列的证明;数列{|an|}的前n项和 由等差数列的前n项和求值 由an,Sn之间的关系求等差数列的通项公式;由等差数列前n项和的关系求公差
基础题(占比50%) 中档题(占比40%) 拔高题(占比10%)
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
39
一、选择题
1.在等差数列{an}中,已知a3+a4=12,则数列{an}的前6项和为( )
A.12 B.32
C.36 D.72
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
40
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
41
3.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,S5=35,a10=0,若Sn=S5(n≠5),则n的值为( )
A.15 B.14
C.13 D.12
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
42
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
43
5.(多选)已知Sn是等差数列{an}的前n项和,且S5<S6=S7>S8,则下列结论正确的是( )
A.S5<S9 B.该数列的公差d<0
C.a7=0 D.S12>0
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
44
二、填空题
6.(2024·新课标Ⅱ卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和,若a3+a4=7,3a2+a5=5,则S10=________.
95
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
45
7.(2024·山东威海高二期末)已知数列{an},∀m,n∈N*都有am+an=am+n,且a1=1,则a2+a4+…+a2n=________.
n2+n
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
46
8.设数列{an},{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,其中an=-3n+20,bn=|an|,则使Tn=Sn成立的最大正整数为_____,S2024+T2024=______.
6
114
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
47
三、解答题
9.在等差数列{an}中,
(1)已知a4=9,a9=-6,Sn=54,求n;
(2)已知a2=1,a5=7,求S10;
(3)已知S5=24,求a2+a4.
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
48
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
49
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
50
10.已知一次函数f(x)=x+8-2n.
(1)设函数y=f(x)的图象与y轴交点的纵坐标构成数列{an},求证:数列{an}是等差数列;
(2)设函数y=f(x)的图象与y轴的交点到x轴的距离构成数列{bn},求数列{bn}的前n项和Sn.
解:(1)证明:由题意,得an=8-2n.
∵an+1-an=8-2(n+1)-8+2n=-2,
∴数列{an}是等差数列.
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
51
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
52
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
53
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
54
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
55
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
56
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
57
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
58
课后课时精练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
59
R
知识点 等差数列的前n项和公式及其推导
1.等差数列前n项和公式的推导思路:它来源于对等差数列的第k项与倒数第k项的和都等于首项a1和末项an的和这一性质的认识和发现.推导方法是_______________.
2.等差数列的前n项和公式
因为等差数列{an}中,有a1+an=a2+an-1=…=ak+an-k+1成立,所以可得到等差数列前n项和公式为Sn=eq \f(n(a1+an),2).①
如果代入等差数列的通项公式an=a1+(n-1)d,Sn也可以用首项a1与公差d表示,即Sn=__________________.②
[说明] 当已知首项、末项和项数时,用公式①较为方便;当已知首项、公差和项数时,用公式②较为方便.
na1+eq \f(n(n-1),2)d
3.等差数列前n项和公式Sn=na1+eq \f(n(n-1),2)d还可以由如下方法推导:
Sn=a1+a2+…+an=a1+(a1+d)+(a1+2d)+…+[a1+(n-1)d],
Sn=an+an-1+…+a1=[a1+(n-1)d]+[a1+(n-2)d]+[a1+(n-3)d]+…+a1,
∴2Sn=[2a1+(n-1)d]+[2a1+(n-1)d]+…+[2a1+(n-1)d]
=n[2a1+(n-1)d].
∴Sn=na1+eq \f(n(n-1),2)d.
-eq \f(5n2+n,2)
解 由等差数列的前n项和公式可得
S10=eq \f((a1+a10)×10,2)=5(a1+10)=70,
解得a1=4,所以d=eq \f(a10-a1,9)=eq \f(2,3).
解 由题设可得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(11=a1+2(n-1),,35=\f(n(a1+11),2),))
解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=-1,,n=7))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=3,,n=5.))
解 设等差数列{an}的公差为d.
由题设可得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2a1+5d=19,,5a1+\f(5×(5-1),2)d=40,))
即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2a1+5d=19,,a1+2d=8,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=2,,d=3,))
故a10=2+3×(10-1)=29,
S20=20a1+eq \f(20×19,2)d=20×2+190×3=610.
解:解法一:由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an=a1+(n-1)d,,Sn=na1+\f(n(n-1),2)d,))
得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(11=3+(n-1)d,,35=3n+\f(n(n-1),2)d,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(n=5,,d=2.))
解法二:∵a1=3,an=11,Sn=35,∴35=eq \f(n(3+11),2)=7n,即n=5.
又11=3+(5-1)d,∴d=2.
(1)利用基本量求值.等差数列的通项公式和前n项和公式中有五个量a1,d,n,an和Sn,这五个量可以“知三求二”.一般是利用公式列出基本量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的思想.
(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=eq \f(n(a1+an),2)结合使用.
解:设等差数列{an}的公差为d.
∵a4=a1+3d=1+3d=7,
∴d=2.
∴S9=9a1+eq \f(9×8,2)d=9+eq \f(9×8,2)×2=81.
解:∵a3+a15=40,
∴S17=eq \f(17×(a1+a17),2)=eq \f(17×(a3+a15),2)
=eq \f(17×40,2)=340.
解:设等差数列{an}的首项为a1,公差为d,
则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a10=a1+9d=30,,a20=a1+19d=50,))∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=12,,d=2.))
∴an=a1+(n-1)d=10+2n.
由Sn=na1+eq \f(n(n-1),2)d,a1=12,d=2,Sn=242,
得242=12n+eq \f(n(n-1),2)×2.
即n2+11n-242=0,解得n=11或n=-22(舍去).
[跟踪训练2] (2024·河北衡水中学高二期中)设{an}为等差数列,Sn为数列{an}的前n项和,已知S7=7,S15=75,Tn为数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Sn,n)))的前n项和.
(1)证明:数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Sn,n)))为等差数列;
(2)求Tn.
解:(1)证明:设等差数列{an}的公差为d,则Sn=na1+eq \f(1,2)n(n-1)d.
∵S7=7,S15=75,∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(7a1+21d=7,,15a1+105d=75,))即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1+3d=1,,a1+7d=5,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=-2,,d=1.))
∴eq \f(Sn,n)=a1+eq \f(1,2)(n-1)d=eq \f(1,2)n-eq \f(5,2),
∴eq \f(Sn+1,n+1)-eq \f(Sn,n)=eq \f(1,2),
∴数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Sn,n)))是首项为-2,公差为eq \f(1,2)的等差数列.
(2)由(1)知,数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Sn,n)))是首项为-2,公差为eq \f(1,2)的等差数列,
∴Tn=n×(-2)+eq \f(n(n-1),2)×eq \f(1,2)=eq \f(1,4)n2-eq \f(9,4)n.
已知数列{an}的前n项和Sn=-eq \f(3,2)n2+eq \f(205,2)n,求数列{|an|}的前n项和Tn.
解 a1=S1=-eq \f(3,2)×12+eq \f(205,2)×1=101.
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,2)n2+\f(205,2)n))-eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(3,2)(n-1)2+\f(205,2)(n-1)))=
-3n+104.
∵n=1也适合上式,∴数列{an}的通项公式为an=-3n+104.
由an=-3n+104≥0,得n≤34eq \f(2,3),
即当n≤34时,an>0;当n≥35时,an<0.
解法一:①当n≤34时,
Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=a1+a2+…+an=Sn=-eq \f(3,2)n2+eq \f(205,2)n;
②当n≥35时,Tn=|a1|+|a2|+…+|a34|+|a35|+…+|an|
=(a1+a2+…+a34)-(a35+a36+…+an)=2(a1+a2+…+a34)-(a1+a2+…+an)=2S34-Sn
=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,2)×342+\f(205,2)×34))-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,2)n2+\f(205,2)n))=eq \f(3,2)n2-eq \f(205,2)n+3502.
故Tn=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-\f(3,2)n2+\f(205,2)n,n≤34,,\f(3,2)n2-\f(205,2)n+3502,n≥35.))
解法二:①同解法一;
②当n≥35时,
Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=(a1+a2+…+a34)-(a35+a36+…+an)
=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,2)×342+\f(205,2)×34))-eq \f((-3n+104-3×35+104)×(n-34),2)
=eq \f(3,2)n2-eq \f(205,2)n+3502,
故Tn=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-\f(3,2)n2+\f(205,2)n,n≤34,,\f(3,2)n2-\f(205,2)n+3502,n≥35.))
常先由Sn的最值判断出哪些项为正,哪些项为负或先求出an,解得an≥0时n的取值范围,判断出哪些项为正,哪些项为负.
(1)等差数列{an}的各项都为非负数,这种情形中数列{|an|}就等于数列{an},可以直接求解.
(2)若前k项为负,从k+1项开始以后的项非负,则{|an|}的前n项和Tn=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-Sn,n≤k,,Sn-2Sk,n>k.))
(3)若前k项为正,以后各项非正,则
Tn=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Sn,n≤k,,2Sk-Sn,n>k.))
(4)也可以分别求出an≥0与an<0时各项的和,再相减求出|an|的和.
解:(1)设等差数列{an}的公差为d,由题意可得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a2=a1+d=11,,S10=10a1+\f(10×9,2)d=40,))
即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1+d=11,,2a1+9d=8,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=13,,d=-2,))
所以an=13-2(n-1)=15-2n.
(2)因为Sn=eq \f(n(13+15-2n),2)=14n-n2,
令an=15-2n>0,解得n<eq \f(15,2),且n∈N*,
当n≤7时,则an>0,可得Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=a1+a2+…+an=Sn=14n-n2;
当n≥8时,则an<0,可得Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=(a1+a2+…+a7)-(a8+…+an)=S7-(Sn-S7)=2S7-Sn=2×(14×7-72)-(14n-n2)=n2-14n+98.
综上所述,Tn=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(14n-n2,n≤7,,n2-14n+98,n≥8.))
解析:解法一:设等差数列{an}的公差为d,首项为a1,依题意可得,a2+a6=(a1+d)+(a1+5d)=10,即a1+3d=5,又a4a8=(a1+3d)·(a1+7d)=45,解得d=1,a1=2,所以S5=5a1+eq \f(5×4,2)×d=5×2+10×1=20.故选C.
解法二:a2+a6=2a4=10,a4a8=45,所以a4=5,a8=9,从而d=eq \f(a8-a4,8-4)=1,于是a3=a4-d=5-1=4,所以S5=5a3=20.故选C.
解析:a1+a2+a3+an-2+an-1+an=34+146=180,所以3(a1+an)=180,即a1+an=60.由Sn=390,知eq \f(n(a1+an),2)=390,所以eq \f(n×60,2)=390,解得n=13.
解析:设等差数列{an}的公差为d.因为a6=10=a1+5d,S5=5a1+10d=5,所以d=3,a1=-5.所以a8=a1+7d=-5+21=16,S8=8×(-5)+eq \f(8×7,2)×3=44.
解析:等差数列{an}中,a3+a4=12,所以等差数列{an}的前6项和为S6=eq \f(6×(a1+a6),2)=eq \f(6×(a3+a4),2)=eq \f(6×12,2)=36.故选C.
2.(2024·全国甲卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和,已知S5=S10,a5=1,则a1=( )
A.-2
B.eq \f(7,3)
C.1
D.2
解析:由S10-S5=a6+a7+a8+a9+a10=5a8=0,得a8=0,则等差数列{an}的公差d=eq \f(a8-a5,3)=-eq \f(1,3),故a1=a5-4d=1-4×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,3)))=eq \f(7,3).故选B.
解析:设等差数列的公差为d,则由S5=35,a10=0,得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(5a1+10d=35,,a1+9d=0,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=9,,d=-1,))因为Sn=S5,所以9n-eq \f(n(n-1),2)=35,即n2-19n+70=0,解得n=14或n=5(舍去).故选B.
4.等差数列{an}的前n项和为Sn,已知am-1+am+1-aeq \o\al(2,m)=0,S2m-1=38,则m=( )
A.38
B.20
C.10
D.9
解析:由数列{an}是等差数列,得am-1+am+1=2am,由am-1+am+1-aeq \o\al(2,m)=0,得2am-aeq \o\al(2,m)=0,解得am=2或am=0.又由S2m-1=eq \f(a1+a2m-1,2)×(2m-1)=38,且2am=a1+a2m-1,得(2m-1)am=38,故am≠0,则有2m-1=19,m=10.
解析:由S5<S6,可得S6-S5=a6>0,由S6=S7,可得S7-S6=a7=0,由S7>S8,可得S8-S7=a8<0,所以等差数列{an}的公差d<0,故B,C正确;S9-S5=a9+a8+a7+a6=2(a8+a7)=2a8<0,故A不正确;S12=eq \f(a1+a12,2)×12=6(a6 +a7)=6a6>0,故D正确.故选BCD.
解析:因为数列{an}为等差数列,则由题意,得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1+2d+a1+3d=7,,3(a1+d)+a1+4d=5,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=-4,,d=3,))则S10=10a1+eq \f(10×9,2)d=10×(-4)+45×3=95.
解析:令m=1,得an+1-an=a1=1,故{an}是以1为首项,1为公差的等差数列,则an=1+n-1=n,设a2n=2n=bn,则bn+1=2n+2,bn+1-bn=2,b1=2,故{bn}是以2为首项,2为公差的等差数列,设{bn}的前n项和为Sn,则a2+a4+…+a2n=b1+…+bn=Sn=eq \f(n(2+2n),2)=n2+n.
解析:根据题意,数列{an}中,an=-3n+20,则数列{an}是首项为17,公差为-3的等差数列,且当n≤6时,an>0,当n≥7时,an<0,又由bn=|an|,则当n≤6时,bn=an,当n≥7时,bn=-an,则使Tn=Sn成立的最大正整数为6.S2024+T2024=(a1+a2+…+a6+a7+a8+…+a2024)+(b1+b2+…+b6+b7+b8+…+b2024)=(a1+a2+…+a6+a7+a8+…+a2024)+(a1+a2+…+a6-a7-a8-…-a2024)=2(a1+a2+…+a6)=2×eq \f((17+2)×6,2)=114.
解:(1)∵eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a4=a1+3d=9,,a9=a1+8d=-6,))∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=18.,d=-3.))
∴Sn=n·18+eq \f(n(n-1),2)×(-3)=54,
解得n=4或n=9.
(2)∵a2=1,a5=7,
又a5-a2=3d,∴3d=6,即d=2.
∴a1=a2-d=-1,
∴S10=10a1+eq \f(10×9,2)·d=10×(-1)+45×2=80.
(3)解法一:设等差数列的公差为d,则
S5=5a1+eq \f(5×(5-1),2)d=24,
即5a1+10d=24,∴a1+2d=eq \f(24,5).
∴a2+a4=a1+d+a1+3d=2(a1+2d)=2×eq \f(24,5)=eq \f(48,5).
解法二:由S5=eq \f(5(a1+a5),2)=24,得a1+a5=eq \f(48,5).
∴a2+a4=a1+a5=eq \f(48,5).
(2)由题意,得bn=|8-2n|.
∵b1=6,b2=4,b3=2,b4=0,b5=2,
∴此数列前4项是首项为6,公差为-2的等差数列,
从第5项起是以2为首项,2为公差的等差数列.
∴当n≤4时,Sn=6n+eq \f(n(n-1),2)×(-2)=-n2+7n.
当n≥5时,Sn=S4+(n-4)×2+eq \f((n-5)(n-4),2)×2=12+n2-7n+12=n2-7n+24.
∴Sn=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-n2+7n(n≤4,n∈N*),,n2-7n+24(n≥5,n∈N*).))
11.已知等差数列{an}的前3项为a-1,4,2a,记数列{an}的前n项和为Sn.
(1)求a的值;
(2)若Sk=2550,求k的值;
(3)设bn=eq \f(Sn,n),求b3+b7+b11+…+b4n-1的值.
解:(1)由已知得4×2=a-1+2a,解得a=3.
(2)由(1)可知,a1=2,公差d=a2-a1=2,
由Sk=ka1+eq \f(k(k-1),2)d,
得2k+eq \f(k(k-1),2)×2=2550,即k2+k-2550=0,
解得k=50或k=-51(舍去),∴k=50.
(3)由Sn=na1+eq \f(n(n-1),2)d,
得Sn=2n+eq \f(n(n-1),2)×2=n2+n,
∴bn=eq \f(Sn,n)=n+1.
又b3,b7,b11,…,b4n-1仍是等差数列,且共有n项,
∴b3+b7+b11+…+b4n-1=eq \f(n(b3+b4n-1),2)=eq \f(n(4+4n),2)=2n2+2n.
12.(2023·新课标Ⅰ卷)设等差数列{an}的公差为d,且d>1.令bn=eq \f(n2+n,an),记Sn,Tn分别为数列{an},{bn}的前n项和.
(1)若3a2=3a1+a3,S3+T3=21,求{an}的通项公式;
(2)若{bn}为等差数列,且S99-T99=99,求d.
解:(1)∵3a2=3a1+a3,
∴3d=a1+2d,解得a1=d,
∴S3=3a2=3(a1+d)=6d,
又T3=b1+b2+b3=eq \f(2,d)+eq \f(6,2d)+eq \f(12,3d)=eq \f(9,d),
∴S3+T3=6d+eq \f(9,d)=21,
即2d2-7d+3=0,
解得d=3或d=eq \f(1,2)(舍去),
∴an=a1+(n-1)d=3n.
(2)∵{bn}为等差数列,
∴2b2=b1+b3,即eq \f(12,a2)=eq \f(2,a1)+eq \f(12,a3),
∴6eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,a2)-\f(1,a3)))=eq \f(6d,a2a3)=eq \f(6d,(a1+d)(a1+2d))=eq \f(1,a1),
即aeq \o\al(2,1)-3a1d+2d2=0,解得a1=d或a1=2d,
∵d>1,∴an>0,
又S99-T99=99,
由等差数列的性质知,99a50-99b50=99,
即a50-b50=1,∴a50-eq \f(2550,a50)=1,即aeq \o\al(2,50)-a50-2550=0,
解得a50=51或a50=-50(舍去).
当a1=2d时,a50=a1+49d=51d=51,
解得d=1,与d>1矛盾,无解;
当a1=d时,a50=a1+49d=50d=51,
解得d=eq \f(51,50).
综上,d=eq \f(51,50).
$$