内容正文:
高中数学 选择性必修 第三册 B版
赢在微点 轻松课堂 数学
第五章
数列
5.2.1 等差数列
第2课时 等差数列的性质
5.2 等差数列
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合作探究·攻重难
自主预习·明新知
5.2.1 第2课时 等差数列的性质
当堂检测·提素养
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稳健启程 新知初步构建
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5.2.1 第2课时 等差数列的性质
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同学们,前面我们学习了等差数列的概念,明白了可以从函数的视角认识等差数列。在学习过程中,我们发现了一个非常有意思的事情,比如说an=n,这是一个正整数数列,如果我们把其中的偶数拿出来,即2,4,6,8,10,…,容易发现这也是一个等差数列,同样,如果我们把所有的奇数拿出来,也能构成一个新的数列,今天我们就具体研究等差数列中有哪些性质。
1.能利用等差数列的定义推出等差数列的性质;
2.掌握等差数列的性质,并可以灵活运用性质解决问题。
知识点一、等差中项的概念
如果x,A,y是等差数列,那么称A为x与y的 。根据等差中项与等差数列的定义可知A-x=y-A,因此A=eq \f(x+y,2)。
知识点二、等差数列的性质
一般地,如果{an}是等差数列,而且正整数s,t,p,q满足s+t=p+q,则
as+ =ap+ 。特别地,如果2s=p+q,则2as=ap+aq。
等差中项
at
aq
若{an},{bn}分别是公差为d,d′的等差数列,则有
数列
结论
{c+an}
公差为d的等差数列(c为任一常数)
{c·an}
公差为cd的等差数列(c为任一常数)
{an+an+k}
公差为2d的等差数列(k为常数,k∈N+)
{pan+qbn}
公差为pd+qd′的等差数列(p,q为常数)
类型一 等差中项
【例1】 在-1与7之间顺次插入3个数a,b,c,使这5个数成等差数列,求此数列。
解 因为-1,a,b,c,7成等差数列,
所以b是-1与7的等差中项,
所以b=eq \f(-1+7,2)=3。
又a是-1与3的等差中项,
所以a=eq \f(-1+3,2)=1。
又c是3与7的等差中项,所以c=eq \f(3+7,2)=5。
所以该数列为-1,1,3,5,7。
在等差数列{an}中,由定义有an+1-an=an-an-1(n≥2,n∈N+),即an=eq \f(an+1+an-1,2),从而由等差中项的定义知,等差数列从第2项起的每一项都是它前一项与后一项的等差中项。
【变式训练】 若m和2n的等差中项为4,2m和n的等差中项为5,求m和n的等差中项。
解 由m和2n的等差中项为4,得m+2n=8。
又由2m和n的等差中项为5,得2m+n=10。
两式相加,得3m+3n=18,即m+n=6。
所以m和n的等差中项为eq \f(m+n,2)=3。
类型二 等差数列的性质
【例2】 已知等差数列{an}中,a1+a4+a7=15,a2a4a6=45,求此数列的通项公式。
解 解法一:因为a1+a7=2a4,a1+a4+a7=3a4=15,所以a4=5。
又因为a2a4a6=45,所以a2a6=9,
所以(a4-2d)(a4+2d)=9,
即(5-2d)(5+2d)=9,解得d=±2。
若d=2,则
an=a4+(n-4)d=2n-3,n∈N+;
若d=-2,则
an=a4+(n-4)d=13-2n,n∈N+。
解法二:设等差数列的公差为d,
则由a1+a4+a7=15,得
a1+a1+3d+a1+6d=15,
即a1+3d=5 ①。
由a2a4a6=45,
得(a1+d)(a1+3d)(a1+5d)=45,
将①代入上式,得
(5-2d)×5×(5+2d)=45,
即(5-2d)(5+2d)=9 ②,
联立①②解得a1=-1,d=2或a1=11,d=-2,
即an=-1+2(n-1)=2n-3,n∈N+;
或an=11-2(n-1)=-2n+13,n∈N+。
解决等差数列运算问题的一般方法:一是灵活运用等差数列{an}的性质;二是利用通项公式,转化为等差数列的首项与公差的求解,属于通用方法;或者兼而有之。这些方法都运用了整体代换与方程的思想。
【变式训练】 (1)在等差数列{an}中,已知a1,a2 023为方程x2-10x+21=0的两根,则a2+a2 022等于( )
A.10
B.15
C.20
D.40
解析 根据韦达定理及等差数列的性质可得a2+a2 022=a1+a2 023=10。
答案 A
答案与解析
(2)在等差数列{an}中,已知a3+a8=10,则3a5+a7=________。
解析 因为数列{an}是等差数列,所以由等差数列的性质,得a3+a8=a5+a6=a4+a7=10,a4+a6=2a5,所以3a5+a7=a5+2a5+a7=a5+a4+a6+a7=2×10=20。
答案 20
答案与解析
类型三 递推关系构造等差数列
【例3】 已知数列{an}满足a1=eq \f(1,5),且当n>1,n∈N+时,有eq \f(an-1,an)=eq \f(2an-1+1,1-2an),设bn=eq \f(1,an),n∈N+。
(1)求证:数列{bn}为等差数列;
(2)试问a1a2是否是数列{an}中的项?如果是,是第几项;如果不是,请说明理由。
解 (1)证明:当n>1,n∈N+时,eq \f(an-1,an)=eq \f(2an-1+1,1-2an)⇔eq \f(1-2an,an)=eq \f(2an-1+1,an-1)⇔eq \f(1,an)-2=2+eq \f(1,an-1)⇔eq \f(1,an)-eq \f(1,an-1)=4⇔bn-bn-1=4,且b1=eq \f(1,a1)=5。
所以{bn}是等差数列,且公差为4,首项为5。
(2)由(1)知bn=b1+(n-1)d=5+4(n-1)=4n+1。
所以an=eq \f(1,bn)=eq \f(1,4n+1),n∈N+。
所以a1=eq \f(1,5),a2=eq \f(1,9),所以a1a2=eq \f(1,45)。
令an=eq \f(1,4n+1)=eq \f(1,45),所以n=11。
即a1a2=a11,所以a1a2是数列{an}中的项,是第11项。
已知数列的递推公式求数列的通项时,要对递推公式进行合理变形,构造出等差数列,需掌握常见的几种变形形式,考查学生推理能力与分析问题的能力。
【变式训练】 若数列{an}的各项均为正数,且满足an+1=an+2eq \r(an)+1,a1=1,求an。
解 由an+1=an+2eq \r(an)+1,
可得an+1=(eq \r(an)+1)2。
因为an>0,所以eq \r(an+1)=eq \r(an)+1,
即eq \r(an+1)-eq \r(an)=1。
所以{eq \r(an)}是首项为eq \r(a1)=1,公差为1的等差数列。
所以eq \r(an)=1+(n-1)×1=n。所以an=n2。
类型四 等差数列的实际应用
【例4】 某公司2018年生产一种数码产品,获利200万元,从2019年起,预计其利润每年比上一年减少20万元,按照这一规律,如果该公司不研发新产品,也不调整经营策略,试计算从哪一年起,该公司生产这一产品将出现亏损?
解 记2018年为第1年,由题设可知第1年获利200万元,第2年获利180万元,第3年获利160万元……则该公司每年获得的利润构成等差数列,记为{an},易知当an<0时,该公司生产此产品将出现亏损。
因为a1=200,公差d=-20,
所以an=a1+(n-1)d=220-20n。
由题意知数列{an}为递减数列,令an<0,即220-20n<0,解得n>11,
即从第12年起,也就是从2029年开始,该公司生产此产品将出现亏损。
实际应用问题已成为数学学习与研究的重要内容,等差数列在实际生活中的应用比较广泛,解答这类题的基本步骤是:
【变式训练】 某市出租车的起步价为10元,即最初的4 km(不含4 km)计费为10元,超出4 km(含4 km)的路程,按1.2元/km的标准计费。如果某人乘坐该市的出租车去往14 km处的目的地,且一路畅通,等候时间为0,需要支付多少车费?
解 根据题意,当该市出租车的行程大于或等于4 km时,每增加1 km,乘客需要支付1.2元。所以,我们可以建立一个等差数列{an}来计算车费。令a1=11.2表示4 km处的车费,公差d=1.2.那么当出租车行至14 km处时,n=11,此时需要支付车费为a11=a1+10d=11.2+10×1.2=23.2(元)。
所以需要支付车费23.2元。
1.已知等差数列{an}的通项公式an=3-2n,则它的公差d为( )
A.2
B.3
C.-2
D.-3
解析 由等差数列的定义,得d=an+1-an=3-2(n+1)-(3-2n)=-2。
答案 C
答案与解析
2.在等差数列{an}中,已知a4=2,a8=14,则a15等于( )
A.32
B.-32
C.35
D.-35
解析 由a8-a4=(8-4)d=4d,得d=3,所以a15=a8+(15-8)d=14+7×3=35。
答案 C
答案与解析
3.在等差数列{an}中,a4+a5=15,a7=12,则a2等于( )
A.3
B.-3
C.eq \f(3,2)
D.-eq \f(3,2)
解析 由等差数列的性质,得a4+a5=a2+a7,所以a2=15-12=3。
答案 A
答案与解析
4设公差为-2的等差数列{an},如果a1+a4+a7+…+a97=50,那么a3+a6+a9+…+a99等于( )
A.-182
B.-78
C.-148
D.-82
解析 a3+a6+a9+…+a99=(a1+2d)+(a4+2d)+(a7+2d)+…+
(a97+2d)=(a1+a4+…+a97)+2d×33=50+2×(-2)×33=-82。
答案 D
答案与解析
5.在等差数列{an}中,已知a2+2a8+a14=120,则2a9-a10=________。
解析 因为a2+2a8+a14=4a8=120,所以a8=30。2a9-a10=2(a10-d)-a10=a10-2d=a8=30。
答案 30
答案与解析
$$