内容正文:
5.2 等差数列
学生用书 P67
[知识点一] 等差数列与等差中项
1.定义:
(1)文字语言: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;
(2)符号语言:an+1-an=d(n∈N∗ ,d为常数).
2.等差中项:若三个数a,A,b组成等差数列,则A 叫
作a,b的等差中项.
[知识点二] 等差数列的通项公式与前n项和公式
1.通项公式:an=a1+(n-1)d.
2.前n项和公式:Sn=na1+
n(n-1)
2 d=
n(a1+an)
2 .
[知识点三] 等差数列的性质
已知数列{an}是等差数列,Sn 是其前n 项和.
1.通项公式的推广:an=am+(n-m)d
(n,m∈N∗ ).
2.若k+l=m+n(k,l,m,n∈N∗ ),则ak+al=am
+an.
3.若{an}的公差为d,则{a2n}也是等差数列,公差
为2d.
4.若{bn}是等差数列,则{pan+qbn}也是等差数列.
5.数列Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,构成等差数列.
[基础自测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”).
(1)如果一个数列的每一项与它的前一项的差是一个常
数,那么这个数列是等差数列. ( )
(2)数列0,0,0,0,不是等差数列. ( )
(3)在等差数列中,除第1项和最后一项外,其余各项
都是它前一项和后一项的等差中项. ( )
(4)若一个数列从第二项起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. ( )
(5)等差数列{an}的单调性与公差d有关. ( )
(6)若三个数a,b,c满足2b=a+c,则a,b,c一定是
等差数列. ( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
(6)√
2.在等差数列{an}中,a3=2,d=6.5,则a7= ( )
A.22 B.24 C.26 D.28
解析:D [a7=a3+4d=2+4×6.5=28,故选 D.]
3.等差数列{an}中,已知a3=1,a9=7,则公差d=( )
A.1 B.2 C.3 D.4
解析:A [因为等差数列{an}中,a3=1,a9=7,所
以
a1+2d=1
a1+8d=7{ ,
解得
d=1
a1=-1{ ,故选 A.]
4.在等差数列{an}中,已知a2=2,前7项和S7=56,
则公差d= ( )
A.2 B.3 C.-2 D.-3
解析:B [由题意可得
a1+d=2
7a1+
7×6
2 d=56
{ ,即 a1+d=2a1+3d=8{ ,
解得
a1=-1
d=3{ .]
5.在数列{an}中,a1=2,an+1-an=3(n∈N∗ ),则数
列{an}的通项公式为 .
解析:因为an+1-an=3,n∈N∗,所以数列{an}是公差
为3的等差数列,又因为a1=2,所以an=2+3(n-1)
=3n-1.
答案:an=3n-1
6.在等差数列{an}中,若a3+a4+a5+a6+a7=450,
则a2+a8= .
解析:由等差数列的性质可得
a3+a7=a4+a6=2a5,
又因为a3+a4+a5+a6+a7=450,
所以5a5=450,a5=90,所以a2+a8=2a5=180.
答案:180
等差数列的基本运算
[例1] (1)在数列{an}中,a1=1,an+1-3=an,若an
=2020,则n= ( )
A.671 B.672 C.673 D.674
(2)(2019高考全国卷Ⅰ)记Sn 为等差数列{an}
的前n项和,已知S4=0,a5=5,则 ( )
A.an=2n-5 B.an=3n-10
C.Sn=2n2-8n D.Sn=
1
2n
2-2n
[解析] (1)∵a1=1,an+1-3=an,∴an+1-an=
3,∴数列{an}是以1为首项,3为公差的等差数列,
∴an=a1+(n-1)d=1+3(n-1)=2020,解得n=
674.故选 D.
(2)法一:设等差数列{an}的首项为a1,公差为d,
因 为
S4=0
a5=5{ , 所 以
4a1+
4×3
2 d=0
a1+4d=5
{ , 解 得
a1=-3
d=2{ ,所以an=a1+(n-1)d=-3+2(n-1)
37
第五章 数列
=2n-5,Sn=na1+
n(n-1)
2 d=n
2-4n.故选 A.
法二:设等差数列{an}的公差为d,
因 为
S4=0
a5=5{ , 所 以
4a1+
4×3
2 d=0
a1+4d=5
{ , 解
得
a1=-3
d=2{ .
选项 A,a1=2×1-5=-3;
选项B,a1=3×1-10=-7,排除B;
选项C,S1=2-8=-6,排除C;
选项 D,S1=
1
2-2=-
3
2
,排除 D.故选 A.
[答案] (1)D (2)A
等差数列的基本运算的解题策略
(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,体现了方程思想.
(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,用它们表示已知量和未知量是常用方
法.
1.(2023惠州市第二次调研)已知等差数列{an}的
前n项和为Sn,且a2+a3+a4=15,a7=13,则S5
= ( )
A.28 B.25 C.20 D.18
解析:B [法一:设等差数列{an}的公差为d,由已
知 得
a1+d+a1+2d+a1+3d=15,
a1+6d=13,{ 解 得
a1=1,
d=2,{ 所以S5=5a1+
5×4
2 d=5×1+
5×4
2 ×2=
25,故选B.
法二:由{an}是等差数列,可得a2+a4=2a3,所以
a3 =5,所 以 S5 =
5(a1+a5)
2 =
5×2a3
2 =25
,故
选B.]
等差数列的判定与证明
[例2] (2023贵州适应性考试)已知数列{an}满足
a1=1,且nan+1-(n+1)an=2n2+2n.
(1)求a2,a3;
(2)证明数列 ann{ } 是等差数列,并求{an}的通项
公式.
[解析] (1)由已知,得a2-2a1=4,
则a2=2a1+4,又a1=1,所以a2=6.
由2a3-3a2=12,得2a3=12+3a2,所以a3=15.
(2)由已知nan+1-(n+1)an=2n2+2n,
得
nan+1-(n+1)an
n(n+1) =2
,即an+1
n+1-
an
n=2
,
所以数列 an
n{ } 是首项为
a1
1=1
,公差为d=2的等
差数列.则
an
n=1+2
(n-1)=2n-1,
所以an=2n2-n.
判定数列{an}是等差数列的常用方法
(1)定义法:对任意n∈N∗ ,an+1 -an 是 同 一 个
常数.
(2)等差中项法:对任意n≥2,n∈N∗ ,满足2an=
an+1+an-1.
(3)通项公式法:数列的通项公式an 是n 的一次
函数.
(4)前n项和公式法:数列的前n项和公式Sn 是n
的二次函数,且常数项为0.
提醒:判断是否为等差数列,最终一般都要转化为定
义法判断.
2.已知数列{an}满足a1=
3
5
,an=2-
1
an-1
(n≥2,
n∈N∗),数列{bn}满足bn=
1
an-1
(n∈N∗),
求证:数列{bn}是等差数列.
证明:因为an=2-
1
an-1
(n≥2,n∈N∗ ),bn=
1
an-1
(n∈N∗ ),
所以bn+1-bn=
1
an+1-1
- 1an-1
= 1
2-1an
æ
è
ç
ö
ø
÷-1
-
1
an-1
=
an
an-1
- 1an-1
=1.又b1=
1
a1-1
=-52.
所以数列{bn}是以-
5
2
为 首 项,1 为 公 差 的 等 差
数列.
等差数列的性质
[例3] 已知等差数列{an}满足a3+a6+a8+a11=
12,则2a9-a11的值为 ( )
A.-3 B.3 C.-12 D.12
[解析] B [由等差中项的性质可得,a3+a6+a8
+a11=4a7 =12,解 得 a7 =3,∵a7 +a11 =2a9,
∴2a9-a11=a7=3.故选B.]
47
职教高考总复习 数学
应用等差数列的性质解题的注意点
(1)如果{an}为等差数列,m+n=p+q,则am+an=
ap+aq(m,n,p,q∈N
∗ ).因此,若出现am-n,am,
am+n等项时,可以利用此性质将已知条件转化为
与am(或其他项)有关的条件;若求am 项,可由
am=
1
2
(am-n+am+n)转化为求am-n,am+n或am+n
+am-n的值.
(2)要注意等差数列通项公式及前n项和公式的灵
活应用,如an=am+(n-m)d,d=
an-am
n-m
,S2n-1
=(2n-1)an,Sn=
n(a1+an)
2 =
n(a2+an-1)
2
(n,
m∈N∗ )等.
3.设等差数列{an}的前n项和为Sn,已知前6项和为
36,最后6项的和为180,Sn=324(n>6),则数列
{an}的项数为 .
解析:由题意知a1+a2++a6=36,①
an+an-1+an-2++an-5=180,②
①+②得(a1+an)+(a2+an-1)++(a6+an-5)
=6(a1+an)=216,
∴a1+an=36,
又Sn=
n(a1+an)
2 =324
,∴18n=324,∴n=18.
答案:18
等差数列前n项和的最值问题
[例4] (2019北京高考)设等差数列{an}的前n项
和为Sn,若a2=-3,S5=-10,则a5= ,
Sn 的最小值为 .
[解析] 设等差数列{an}的首项为a1,公差为d.
由S5=
5
2
(a1+a5)=
5
2×2a3=-10
,得a3=-2,
∴d=a3-a2=-2-(-3)=1,∴a1=-3-1=-4,
∴a5=a1+4d=-4+4=0.
解法一:∵a1=-4,d=1,∴Sn=-4n+
n(n-1)
2 ×
1=12
(n2-9n)=12 n-
9
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
-818.
∵n∈N∗ ,∴当n=4或5时,Sn 取最小值,为S4=
S5=-10.
解法二:∵a1=-4,d=1,∴an=-4+(n-1)×1
=n-5.由an≤0得n≤5,且n=5时,a5=0,故当
n=4 或 5 时,Sn 取 最 小 值,为 S4 =S5 =
5×(-4+0)
2 =-10.
[答案] 0 -10
求等差数列前n项和Sn 最值的两种方法
(1)函数法:等差数列前n项和的函数表达式Sn=
an2+bn=an+b2a
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
-b
2
4a
,求“二次函数”最值.
(2)邻项变号法
①当a1>0,d<0时,满足
am≥0,
am+1≤0{ 的项数m 使
得Sn 取得最大值为Sm;
②当a1<0,d>0时,满足
am≤0,
am+1≥0{ 的项数m 使得
Sn 取得最小值为Sm.
4.设数列{an}的前n项和为Sn=32n(n∈N∗ ),数列
{bn}为等差数列,其前n项和为Tn,若b2=a5,b10=S3,
则Tn 取最大值时n= .
解析:由已知得b2=a5=S5-S4=3×25-3×24=
48,b10=S3=3×23=24.
设等差数列{bn}的公差为d,
则8d=b10-b2=-24,d=-3,
所以bn=b2+(n-2)d=48-3(n-2)=54-3n,
所以当1≤n≤18时,bn≥0,当n≥19时,bn<0,
所以Tn 取最值时n=17或18.
答案:17或18
学生用书 P69
[基础题组练]
1.数列{an}的通项公式为an=5-3n,则此数列
( )
A.是公差为-3的等差数列
B.是公差为5的等差数列
C.是首项为5的等差数列
D.是公差为n的等差数列
答案:A
2.等差数列{an}中,已知a2=2,a5=8,则a9=
( )
A.8 B.12 C.16 D.24
答案:C
3.在等差数列{an}中,若a3+a5+a7+a9+a11=100,
则3a9-a13的值为 ( )
A.20 B.30 C.40 D.50
答案:C
57
第五章 数列
4.若a≠b,则等差数列a,x1,x2,b的公差是 ( )
A.b-a B.b-a2
C.b-a3 D.
b-a
4
解析:C [由等差数列的通项公式,
得b=a+(4-1)d,
所以d=b-a3 .
]
5.设等差数列{an}的前n项和为Sn,若S3=9,S6=
36,则a7+a8+a9 等于 ( )
A.63 B.45 C.36 D.27
解析:B [由{an}是等差数列,得S3,S6-S3,S9-
S6 为等差数列.即2(S6-S3)=S3+(S9-S6),得
到S9-S6=2S6-3S3=45,故选B.]
6.已知a= 1
3+ 2
,b= 1
3- 2
,则a,b的等差中项为
.
解析:a+b
2 =
1
3+ 2
+ 1
3- 2
2 =
3- 2+ 3+ 2
2
= 3.
答案:3
7.已知两个等差数列{an}和{bn}的前n项和分别为
An 和Bn,且
An
Bn
=7n+45n+3
(n∈N∗ ),则
a7
b7
+
a9
b11
=
.
解析:设An=kn(7n+45),Bn=kn(n+3),则n>
1,n∈N∗ 时,an=An-An-1=k(14n+38),bn=k
(2n +2),则
a7
b7
=k
(14×7+38)
k(2×7+2) =
17
2
,a9
b11
=
k(14×9+38)
k(2×11+2)=
41
6
,所以a7
b7
+
a9
b11
=172+
41
6=
46
3.
答案:46
3
8.已知数列{an}满足a1 =4,an =4-
4
an-1
(n≥2,
n∈N∗ ),令bn=
1
an-2
.
(1)求证:数列{bn}是等差数列;
(2)求数列{an}的通项公式.
解析:(1)证明 因为an=4-
4
an-1
(n≥2),
所以an+1-2=2-
4
an
=
2(an-2)
an
(n≥1),
所以 1
an+1-2
=
an
2(an-2)
=12+
1
an-2
(n≥1),
所以 1
an+1-2
- 1an-2
=12
(n≥1),
即bn+1-bn=
1
2
(n≥1).所以数列{bn}是以
1
2
为首
项,以1
2
为公差的等差数列.
(2)由(1)知 1an-2{ }是公差为
1
2
的等差数列,
所以 1
an-2
= 1a1-2
+(n-1)12=
n
2
,
解得an=2+
2
n.
所以数列{an}的通项公式为an=2+
2
n.
9.已知{an}满足an+1=an+2,而且a1=1,求an.
解:∵an+1-an=2为常数,∴{an}是首项为1,公差
为2的等差数列,∴an=1+2(n-1)=2n-1.
[综合题组练]
1.已知等差数列{an}的公差d<0,前n项和为Sn,若
S5=10a6,则当Sn 最大时,n= ( )
A.8 B.9
C.7或8 D.8或9
解析:D [由S5=10a6,可得
5×(a1+a1+4d)
2 =
10(a1+5d),解得a1=-8d,所以Sn=na1+
1
2n
(n
-1)d=d2 n-
17
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
-2894[ ].因为d<0,所以当n
=8或9时,Sn 最大.故选 D.
2.在公差不为0的等差数列{an}中,4a3+a11-3a5=
10,则15a4=
( )
A.-1 B.0 C.1 D.2
解析:C [通解:设数列{an}的公差为d(d≠0),由
4a3+a11-3a5=10,得4(a1+2d)+(a1+10d)-3
(a1+4d)=10,即2a1+6d=10,即a1+3d=5,故
a4=5,所以
1
5a4=1
,故选C.
优解:设数列{an}的公差为d(d≠0),因为an=am
+(n-m)d,所以由4a3+a11-3a5=10,得4(a4-
d)+(a4+7d)-3(a4+d)=10,整理得a4=5,所
以1
5a4=1
,故选C.]
3.(2023沈阳模拟)已知等差数列{an}的前n项和
为 Sn,若 a1 =1,S3 =a5,am =2019,则 m
= .
解析:设等差数列{an}的公差为d,则S3=3a2=3(a1
+d).又S3=a5,则3(1+d)=1+4d,解得d=2.所以
am=a1+(m-1)d=2m-1=2019,解得m=1010.
答案:1010
67
职教高考总复习 数学
4.(2021春招,27)在数列{an}中,an >0,a1=1,
2an+1-an=0.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若bn=log2an,求数列{bn}的前90项和S90.
解析:(1)∵2an+1-an=0,∴2an+1=an,∴
an
an+1
=
2,∴
an+1
an
=12
,即q=12
,
∴an=a1qn-1=1×
1
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
n-1
=2-1(n-1)=2-n+1.
(2)∵bn=log2an,∴bn=log2 -n+1=-n+1,当n=
1时,b1=0,当n=2时,b2=-1,当n=3时,b3=
-2,∴数列为等差数列,∴S90=90×0+
90×89
2 ×
(-1)=-4005.
5.3 等比数列
学生用书 P70
[知识点一] 等比数列的有关概念
1.定义:
(1)文字语言:一个数列从第2项起,每一项与它的
前一项的比都等于同一个常数(非零).
(2)符号语言:
an+1
an
=q(n∈N∗ ,q为非零常数).
2.等比中项:如果a,G,b成等比数列,那么G 叫作a
与b的等比中项.即G2=ab.
[知识点二] 等比数列的有关公式
1.通项公式:an=a1qn-1.
2.前n项和公式:Sn=
na1,q=1,
a1(1-qn)
1-q =
a1-anq
1-q
,q≠1.
ì
î
í
ïï
ï
[知识点三] 等比数列的性质
已知数列{an}是等比数列,Sn 是其前n 项和.(m,
n,p,q,r,k∈N∗ )
1.若m+n=p+q=2r,则aman=apaq=a
2
r;
2.数列am,am+k,am+2k,am+3k,仍是等比数列;
3.数列Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,仍是等比数列(此
时{an}的公比q≠-1).
[知识点四] 常用结论
1.等比数列的单调性:
当q>1,a1>0或0<q<1,a1<0时,{an}是递增
数列;
当q>1,a1<0或0<q<1,a1>0时,{an}是递减
数列;
当q=1时,{an}是常数列.
2.等比数列与指数函数的关系:
当q≠1时,an=
a1
q
qn,可以看成函数y=cqx,是
一个不为0的常数与指数函数的乘积,因此数列
{an}各项所对应的点都在函数y=cqx 的图象上.
3.等比数列{an}的前n项和Sn=A+BCn⇔A+B
=0,公比q=C(A,B,C均不为零)
[基础自测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)满足an+1=qan(n∈N∗ ,q为常数)的数列{an}为
等比数列. ( )
(2)G 为a,b的等比中项⇔G2=ab. ( )
(3)如果数列{an}为等比数列,则数列{lgan}是等差
数列. ( )
(4)若数列{an}的通项公式是an=an,则其前n项和
为Sn=
a(1-an)
1-a .
( )
(5)若数列{an}为等比数列,则S4,S8-S4,S12-S8
成等比数列. ( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
2.方程x2-5x+4=0的两根的等比中项是 ( )
A.52 B.±2 C.± 5 D.2
解析:B [设方程的两根分别为x1,x2,由根与系
数的 关 系,得 x1x2 =4,∴ 两 根 的 等 比 中 项 为 ±
x1x2=±2.]
3.(2020春招,4)在等比数列{an}中,a1=1,a2=-2,则
a9 等于 ( )
A.256 B.-256 C.512 D.-512
解析:A [∵{an}是等比数列,a1=1,a2=-2,
∴公比q=
a2
a1
=-2,∴a9=a1q8=1×(-2)8=256,
所以选 A.]
4.等比数列{an}的前n 项和为Sn,已知S3=a2+
10a1,a5=9,则a1= ( )
A.13 B.-
1
3 C.
1
9 D.-
1
9
解析:C [由已知条件及S3=a1+a2+a3,得a3=
9a1,设数列{an}的公比为q,则q2=9,所以a5=9=
a1q4=81a1,得a1=
1
9.
]
5.数列{an}中a1=2,an+1=2an,Sn 为{an}的前n项
和,若Sn=126,则n= .
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第五章 数列