4.2.2 第1课时等差数列的前n项和公式(练案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第二册同步学习指导(人教A版2019)

2025-02-27
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学人教A版选择性必修第二册
年级 高二
章节 4.2.2等差数列的前n项和公式
类型 作业-同步练
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 439 KB
发布时间 2025-02-27
更新时间 2025-02-27
作者 河北万卷文化有限公司
品牌系列 成才之路·高中新教材同步学习指导
审核时间 2025-02-27
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来源 学科网

内容正文:

练案[5] 第四章  数列 4. 2  [4. 2. 2  第1课时  等差数列的前n项和公式] A组·基础自测 一、选择题                                1.若等差数列{an}的前三项和S3 = 9,且a1 = 1, 则a2等于 (A ) A. 3      B. 4      C. 5      D. 6 2.设等差数列{an}的前n项和为Sn,若am = 11, S2m -1 = 121,则m的值为 (D ) A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 3.已知数列{an}的通项公式为an = 2 - 3n,则 {an}的前n项和Sn = (A ) A. - 32 n 2 + n2 B. - 3 2 n 2 - n2 C. 32 n 2 + n2 D. 3 2 n 2 - n2 4.等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,当 首项a1和d变化时,a2 + a8 + a11是一个定值, 则下列各数中也为定值的是 (C ) A. S7 B. S8 C. S13 D. S15 5.(2024·全国甲卷理)记Sn 为等差数列{an} 的前n项和,已知S5 = S10,a5 = 1,则a1 = (    ) A. 72 B. 7 3 C. - 1 3 D. - 7 11 二、填空题 6.在数列{an}中,an = 4n - 52,a1 + a2 +…+ an = an2 + bn(n∈N),其中a,b为常数,则ab = - 1      . 7.(2022·全国乙卷文)记Sn为等差数列{an}的前 n项和,若2S3 =3S2 +6,则公差d = 2        . 8.等差数列{an}的前n项和为Sn,若a2 + a17 = 20,则S18 = 180      . 三、解答题 9.若等差数列{an}的公差d < 0,且a2·a4 = 12, a2 + a4 = 8.求: (1)数列{an}的首项a1和公差d; (2)数列{an}的前10项和S10的值. 10.等差数列{an}中,已知a1 + a2 = 5,S4 = 14. (1)求{an}的通项公式; (2)求{an}的前n项和Sn                                                               . —086— B组·素养提升 一、选择题 1.(2023·新课标全国Ⅰ卷)记Sn为数列a{ }n 的 前n项和,设甲:a{ }n 为等差数列;乙:Sn{ }n 为 等差数列,则 (C ) A.甲是乙的充分条件但不是必要条件 B.甲是乙的必要条件但不是充分条件 C.甲是乙的充要条件 D.甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件 2.某公司技术部为了激发员工的工作积极性, 准备在年终奖的基础上再增设30个“幸运 奖”,投票产生“幸运奖”,按照得票数(假设每 人的得票数各不相同)排名次,发放的奖金数 成等差数列.已知前10名共发放2 000元,前 20名共发放3 500元,则前30名共发放 (B ) A. 4 000元 B. 4 500元 C. 4 800元 D. 5 000元 3.(多选题)设Sn是公差为d(d≠0)的无穷等差 数列{an}的前n项和,则下列结论中正确的 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 二、填空题 4.在等差数列{an}中,其前n项和为Sn,若S2 0152 015 - S10 10 = 2 005,则等差数列{an}的公差d = 2WXFJ  . 5.在等差数列{an}中,a23 + a28 + 2a3a8 = 9,且 an < 0,则S10 = - 15  . 三、解答题 6.已知{an}是等差数列,其中a2 = 22,a8 = 4. (1)求{an}的通项公式; (2)设数列{an}的前n项和为Sn,求Sn 的最 大值. 7.(2023·新课标全国Ⅰ卷)设等差数列a{ }n 的 公差为d,且d > 1.令bn = n 2 + n an ,记Sn,Tn分 别为数列a{ }n ,b{ }n 的前n项和. (1)若3a2 = 3a1 + a3,S3 + T3 = 21,求a{ }n 的通 项公式; (2)若b{ }n 为等差数列,且S99 - T99 = 99,求d. C组·探索创新   (多选题)设等差数列{an}的前n项和为Sn, 公差为d.已知a3 = 12,S12 > 0,a7 < 0,则下列 说法正确的是 (  ) A. a6 > 0 B. - 247 < d < - 3 C. Sn < 0时,n的最小值为13 D.数列Sn a{ }n                                                                       中的最小项为第六项 —087— 因为秋分的晷长为a7,所以a7 = a1 + 6d = 15 + 60 = 75, 故春分和秋分两个节气的晷长相同,故选项B正确; 因为小雪的晷长为a11,所以a11 = a1 + 10d = 15 + 100 = 115, 又115寸即一丈一尺五寸,故小雪的晷长为一丈一尺五寸,故 选项C错误; 因为立春的晷长和立秋的晷长分别为b4,a4, 所以a4 = a1 + 3d = 15 + 30 = 45,b4 = b1 + 3d′ = 135 - 30 = 105, 所以b4 > a4,故立春的晷长比立秋的晷长长,故选项D正确. 故选ABD. 练案[5] A组·基础自测 1. A  S3 = 3a1 + 3 × 2 2 d = 9, 又∵ a1 = 1,∴ d = 2,∴ a2 = a1 + d = 3. 2. D  因为S2m - 1 =(2m - 1)am = 121,所以2m - 1 = 11,故m = 6, 故选D. 3. A  易知{an}是等差数列且a1 = - 1,所以Sn = n(a1 + an)2 = n(1 - 3n) 2 = - 3 2 n 2 + n2 .故选A. 4. C  由a2 + a8 + a11 = 3a1 + 18d = 32 (2a1 + 12d)= 3 2 (a1 + a1 + 12d)= 32 (a1 + a13)为定值可知,a1 + a13为定值,而S13 = 13 ×(a1 + a13) 2 ,所以S13为定值. 5. B  由S10 - S5 = a6 + a7 + a8 + a9 + a10 = 5a8 = 0,则a8 = 0, 则等差数列{an}的公差d = a8 - a53 = - 1 3 ,故a1 = a5 - 4d = 1 - 4 × -( )13 = 73 .故选B. 6. - 1  ∵ an = 4n - 5 2 , ∴ {an}为等差数列,设其公差为d,则a1 = 32 ,d = 4. ∴ an2 + bn = a1 + a2 +…+ an = 32 n + n(n -1) 2 ×4 =2n 2 - 12 n. ∴ a = 2,b = - 12 , ∴ ab = - 1. 7. 2  由2S3 = 3S2 + 6可得2(a1 + a2 + a3)= 3(a1 + a2)+ 6,化 简得2a3 = a1 + a2 + 6,即2(a1 + 2d)= 2a1 + d + 6,解得d = 2. 8. 180  因为a1 + a18 = a2 + a17 = 20, 所以S18 = 18 ×(a1 + a18)2 = 18 ×(a2 + a17) 2 = 180. 9.(1)根据题意,得 a2 + a4 =(a1 + d)+(a1 + 3d)= 8, a2·a4 =(a1 + d)·(a1 + 3d)= 12{ ,解得 a1 = 8, d = - 2{ . (2)S10 = 10a1 + 10 ×(10 - 1)2 d = 10 × 8 + 10 × 9 2 × (- 2)= - 10. 10.(1)设等差数列{an}的公差为d, 则由a1 + a2 = 5,S4 = 14得, 2a1 + d = 5, 4a1 + 4 × 3 2 d = 14{ ,即2a1 + d = 5,2a1 + 3d = 7{ , 解得a1 = 2,d = 1, 所以an = 2 +(n - 1)= n + 1. (2)由(1)可知,Sn = a1 + a2 +…+ an = na1 + n(n - 1)d 2 = n(n + 3) 2 . B组·素养提升 1. C  方法一:甲: a{ }n 为等差数列,设其首项为a1,公差为d, 则Sn = na1 + n(n - 1)2 d, Sn n = a1 + n - 1 2 d = d 2 n + a1 - d 2 , Sn + 1 n + 1 - Sn n = d 2 , 因此Sn{ }n 为等差数列,则甲是乙的充分条件; 反之,乙: Sn{ }n 为等差数列,即Sn + 1n + 1 - Snn = nSn + 1 -(n + 1)Snn(n + 1) = nan + 1 - Sn n(n + 1)为常数,设为t, 即nan + 1 - Snn(n + 1)= t,则Sn = nan + 1 - t·n(n + 1),有Sn - 1 =(n - 1) an - t·n(n - 1),n≥2, 两式相减得:an = nan + 1 -(n - 1)an - 2tn,即an + 1 - an = 2t,对 n = 1也成立, 因此a{ }n 为等差数列,则甲是乙的必要条件, 所以甲是乙的充要条件,C正确. 方法二:甲: a{ }n 为等差数列,设数列a{ }n 的首项为a1,公差 为d,即Sn = na1 + n(n - 1)2 d, 则Snn = a1 + (n - 1) 2 d = d 2 n + a1 - d 2 ,因此 Sn{ }n 为等差数列, 即甲是乙的充分条件; 反之,乙: Sn{ }n 为等差数列,即Sn +1n +1 - Snn =D,Snn = S1 +(n -1)D, 即Sn = nS1 + n(n - 1)D,Sn - 1 =(n - 1)S1 +(n - 1)(n - 2)D, 当n≥2时,上两式相减得Sn - Sn - 1 = S1 + 2(n - 1)D,当n = 1 时,上式成立, 于是an = a1 +2(n -1)D,又an +1 - an = a1 +2nD -[a1 +2(n -1) D]=2D为常数, 因此a{ }n 为等差数列,则甲是乙的必要条件, 所以甲是乙的充要条件. 故选C. 2. B  由已知可知等差数列中S10 = 2 000,S20 = 3 500, 因为S10,S20 - S10,S30 - S20成等差数列, 所以2(S20 - S10)= S10 +(S30 - S20), 所以2 ×(3 500 - 2 000)= 2 000 +(S30 - 3 500),解得S30 = 4 500,故选B. 3. ABD  由Sn = d2 n 2 + a1 - d( )2 n,根据二次函数的图象与性 质,可知当d < 0时数列{Sn}有最大项,选项A,B正确;如果 数列{Sn}是递增数列,那么d > 0,但对任意的n∈N +,Sn > 0 不一定成立,选项C错误;若对任意n∈N +,均有Sn >0,对应的 抛物线开向上,所以d >0,故数列{Sn}是递增数列,选项D正确. 4. 2  ∵数列{an}为等差数列,设其公差为d,则其前n项和为 Sn = na1 + n(n - 1) 2 d, ∴ Sn n = a1 + n - 1 2 d, ∴ Sn + 1 n + 1 - Sn n = d 2 , ∴ Sn{ }n 是公差为d2的等差数列, ∴ S2 015 2 015 - S10 10 = 2 005 × d 2 = 2 005,解得d = 2. 5. - 15  由a23 + a28 + 2a3a8 = 9得(a3 + a8)2 = 9, ∵ an < 0,∴ a3 + a8 = - 3. ∴ S10 = 10(a1 + a10) 2 = 10(a3 + a8) 2 = 10 ×(-3) 2 = -15                                                                       . —153— 6.(1)∵ a8 = a2 +6d,4 =22 +6d,∴ d = -3,a1 =25,∴ an =28 -3n. (2)∵ an = 28 - 3n,令28 - 3n < 0,得n > 9 13 , ∴当n≤9时,an > 0;当n≥10时,an < 0, 故当n = 9时,Sn最大,且最大值为S9 = 25 × 9 + 12 × 9 × 8 × (- 3)= 117. 7.(1)∵ 3a2 = 3a1 + a3,∴ 3d = a1 + 2d,解得a1 = d, ∴ S3 = 3a2 = 3(a1 + d)= 6d, 又T3 = b1 + b2 + b3 = 2d + 6 2d + 12 3d = 9 d , ∴ S3 + T3 = 6d + 9 d = 21, 即2d2 - 7d + 3 = 0,解得d = 3或d = 12 (舍去), ∴ an = a1 +(n - 1)·d = 3n. (2)∵ {bn}为等差数列, ∴ 2b2 = b1 + b3,即12a2 = 2 a1 + 12a3 , ∴ 6 1a2 - 1a( )3 = 6da2a3 = 1 a1 ,即a21 - 3a1d + 2d2 = 0,解得a1 = d 或a1 = 2d, ∵ d > 1,∴ an > 0, 又S99 - T99 = 99,由等差数列性质知,99a50 - 99b50 = 99,即a50 - b50 = 1, ∴ a50 - 2 550 a50 = 1,即a250 - a50 - 2 550 = 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 = 5150 . 综上,d = 5150 . C组·探索创新   ABC   根据题意,等差数列{an}中,S12 > 0,即S12 = (a1 + a12)× 12 2 = (a6 + a7)× 12 2 = 6(a6 + a7)> 0, 又a7 < 0,则a6 > 0,A正确; 已知a3 = 12,且a6 > 0,a7 < 0,a6 + a7 > 0, 则有 a6 = 12 + 3d > 0, a7 = 12 + 4d < 0, a6 + a7 = 24 + 7d > 0 { ,解可得- 247 < d < - 3,B正确; 根据题意,S13 =(a1 + a13)× 132 = 13a7 < 0, 而S12 > 0,故Sn < 0时,n的最小值为13,C正确; 数列Sn a{ }n 中,由上面分析可知d < 0,所以数列{an}是递减的 等差数列,当1≤n≤6时,an > 0;当n≥7时,an < 0;当1≤n≤ 12时,Sn > 0;当n≥13时,Sn < 0,所以当1≤n≤6时,Snan > 0; 当7≤n≤12时,Snan < 0;当n≥13时, Sn an > 0,故数列Sn a{ }n 中的 最小项不是第六项,D错误. 练案[6] A组·基础自测 1. A  a8 = S8 - S7 = 8 2 - 72 = 15. 2. C  an = 120 + 5(n - 1)= 5n + 115, 由an < 180得n < 13且n∈N, 由n边形内角和定理得, (n - 2)× 180 = n × 120 + n(n - 1)2 × 5. 解得n = 16或n = 9, ∵ n < 13,∴ n = 9. 3. B  据题意S11 = 55 = 11a6,∴ a6 = 5. 又a1 = - 5,∴公差d = 5 -(- 5)6 - 1 = 2. 设抽出的一项为an,则an = 55 - 46 = 9. 由9 = - 5 +(n - 1)·2,得n = 8. 4. C  由an = Snn + 2 n( )- 1 得Sn = nan - 2n n( )- 1 , 当n≥2时,an = Sn - Sn - 1 = nan - n( )- 1 an - 1 - 4 n( )- 1 , 整理得an - an - 1 = 4, 所以{an}是公差为4的等差数列,又因为a1 = 1, 所以an = 4n - 3,从而Sn + 3n = n a1 + a( )n2 + 3n = 2n 2 + 2n = 2n n( )+ 1 , 所以1Sn + 3n = 1 2n n( )+ 1 = 1 2 1 n - 1 n( )+ 1 , 所以数列 1Sn + 3{ }n 的前10项和为12 (× 1 - 12 + 12 - 13 +… + 110 - 1 )11 = 12 × 1 - 1( )11 = 511 . 故选C. 5. C  因为an = 1槡n + n槡+ 1 = n槡+ 1 -槡n, 所以Sn = a1 + a2 +…+ an = (槡2 - 1)+ (槡槡3 - 2)+…+ ( n槡+ 1 -槡n)= n槡+ 1 - 1, 令n槡+ 1 - 1 = 10,解得n = 120. 6. D  对n分情况讨论当n = 1时,S1 = a1 = - 2.当n≥2时,an = Sn - Sn - 1 =(n2 - 4n + 1)-[(n - 1)2 - 4(n - 1)+ 1]= 2n - 5, 所以an = - 2,n = 1,2n - 5,n≥2{ , 由通项公式得a1 < a2 < 0 < a3 < a4 <…< a10, 所以| a1 | + | a2 | +…+ | a10 | = -(a1 + a2)+…+(a3 + a4 + …+ a10)= S10 - 2S2 = 102 - 4 × 10 + 1 - 2 ×(- 3)= 67. 7. 3,n = 1, 2n,n≥2{ .   由log2(Sn + 1)= n + 1,得Sn + 1 = 2n + 1 .当n = 1 时,a1 = S1 = 3;当n≥2时,an = Sn - Sn - 1 = 2n,显然a1 = 3不符 合上式,所以数列{an}的通项公式为an = 3,n = 1,2n,n≥2{ . 8. 60  因为Sn = n2 - 5n + 2,所以当n≥2时,Sn - 1 =(n - 1)2 - 5n + 7,两式相减可得an = 2n - 6,n≥2.当n = 1时,a1 = S1 = - 2,不满足上式,故an = - 2,n = 1,2n - 6,n≥2{ ,则数列{an}从第二项 开始成等差数列,且前2项为负数,第3项为0,其余各项为正 数,所以数列{| an |}的前10项和为- a1 - a2 + a3 +…+ a10 = 4 + 7 ×(2 + 14)2 = 60. 9. 10  根据等差数列的性质,可得am - 1 + am + 1 = 2am . 又am - 1 + am + 1 - a2m = 0,则2am = a2m, 解得am = 0(舍去)或am = 2. 则S2m - 1 =(2m - 1)(a1 + a2m - 1)2 =(2m - 1)am,∴ 4m - 2 = 38, 所以m = 10. 10.(1)∵ Sn = n2 + n + 1,∴ a1 = S1 = 3,a2 = S2 - S1 = 7 - 3 = 4,a3 = S3 - S2 = 13 - 7 = 6,a4 = S4 - S3 = 21 - 13 = 8,a5 = S5 - S4 = 31 - 21 = 10. (2)由(1)可知,a2 - a1 = 4 - 3 = 1,a3 - a2 = 6 - 4 = 2, ∴ a3 - a2≠a2 - a1,∴数列{an}不是等差数列                                                                      . —154—

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