内容正文:
22 等差数列的前n项和
第1课时 等差数列的前n项和公式
[基础达标练]
1.已知等差数列{an}中,a2=7,a4=15,则S10
等于 ( )
A.100 B.210
C.380 D.400
2.等差数列{an}的前n项和记为Sn,若a1+a8+
a9 为一确定的常数,则下列各数中也是常数
的是 ( )
A.S6 B.S11
C.S13 D.S12
3.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
4.等差数列{an}的前n项和为Sn,若a7>0,a8<
0,则下列结论正确的是 ( )
A.S7<S8 B.S15<S16
C.S13>0 D.S15>0
5.(多选)已知数列{an}是等差数列,前n项和为
Sn,且2a1+2a3=S5,下列结论中正确的是
( )
A.S7=0 B.S13=0
C.S4=S9 D.a7=0
6.设Sn 是等差数列{an}的前n项和,若
a6
a3
=511
,
则
S11
S5
= .
7.已知等差数列{an}中,Sn 为其前n 项和,已知
S3=9,a4+a5+a6=7,则S9-S6= .
8.在等差数列{an}中,
(1)已知a6=10,S5=5,求a8;
(2)已知a2+a4=
48
5
,求S5.
[能力提升练]
9.设等差数列{an}的前n项和为Sn,若Sm-1=
-2,Sm=0,Sm+1=3,则m= ( )
A.3 B.4
C.5 D.6
10.(多选)等差数列{an}的前n项和Sn,且Sn=
n
m
,Sm=
m
n
(m,n∈N+,m≠n),则下列各值
中可以为Sm+n的值的是 ( )
A.3 B.4
C.5 D.6
11.设项数为奇数的等差数列,奇数项之和为
44,偶数项之和为33,则这个数列的中间项是
,项数是 .
12.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
Sn
n{ } 的
前n 项和,求Tn.
[素养培优练]
13.(多选)已知等差数列{an}的公差d≠0,前n
项和为Sn,若S6=S12,则下列结论中正确
的有 ( )
A.a1∶d1=-17∶2
B.S18=0
C.当d>0时,a6+a14>0
D.当d<0时,|a6|>|a14|
14.(2021全国新高考卷Ⅰ)已知数列{an}满足
a1=1,an+1=
an+1,n为奇数,
an+2,n为偶数,{
(1)记bn=a2n,写出b1,b2,并求数列{bn}的通
项公式;
(2)求{an}的前20项和.
8
数学(BS)选择性必修第二册
第2课时 等差数列前n项和的应用
[基础达标练]
1.为了参加学校的长跑比赛,某中学高二年级小
李同学制定了一个为期15天的训练计划.已
知后一天的跑步距离都是在前一天的基础上
增加相同距离.若小李同学前三天共跑了3
600米,最后三天共跑了10800米,则这15天
小李同学总共跑的路程为 ( )
A.34000米 B.36000米
C.38000米 D.40000米
2.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,7a5+5a9
=0,且a9>a5,则Sn 取得最小值时n 的值为
( )
A.5 B.6
C.7 D.8
3.«周髀算经»中有这样一个问题,从冬至之日
起,小寒、大寒、立春、雨水、惊蛰、春分、清明、
谷雨、立夏、小满、芒种这十二个节气的日影长
依次成等差数列,若冬至、大寒、雨水的日影长
的和为363尺,小寒、惊蛰、立夏的日影长的
和为183尺,则冬至的日影长为 ( )
A.4尺 B.8.5尺
C.16.1尺 D.18.1尺
4.(多选)首项为正数的等差数列的前n项和为
Sn,且S3=S8,当Sn 取到最大值时,n 的取
值是 ( )
A.4 B.5
C.6 D.7
5.已知数列{an}的通项公式为an=
4
9
æ
è
ç
ö
ø
÷
n-1
-
2
3
æ
è
ç
ö
ø
÷
n-1
,则数列{an} ( )
A.有最大项,没有最小项
B.有最小项,没有最大项
C.既有最大项又有最小项
D.既没有最大项也没有最小项
6.等差数列{an}中,已知a5>0,a4+a7<0,则
{an}的前n项和Sn 的最大值为 .
7.某渔业公司年初购进一艘渔船用于捕捞,第一
年需要维修费12万元,从第二年起维修费比
上一年增加4万元,则 第5年 的 维 修 费 是
万元,前10年维修费总和为
万元.
8.(2021新高考Ⅱ卷,2)记Sn 是公差不为0的
等差数列{an}的前n 项和,若a3=S5,a2a4
=S4.
(1)求数列{an}的通项公式an;
(2)求使Sn>an 成立的n 的最小值.
[能力提升练]
9.(多选)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且
a1>0,a3=3a5,则下列说法正确的是 ( )
A.数列{an}单调递减
B.当n=5,n=6时,Sn 同时达到最大值
C.
S9
S5
=35
D.满足不等式Sn≥0的n的最大值为10
10.一百零八塔位于宁夏青铜峡市,是喇嘛式实
心塔群(如图).该塔群随山势凿石分阶而建,
依山势自上而下,第一阶1座,第二阶3座,
第三阶3座,第四阶5座,第五阶5座,从第
五阶开始塔的数目构成一个首项为5,公差
为2的等差数列,总计108座,故名一百零八
塔.则该塔群最下面三阶的塔数之和为
( )
A.39 B.45
C.48 D.51
11.已知数列{an}为等差数列,a1+a3+a5=1,
Sn 表示数列{an}的前n项和,若当且仅当n=
20时,Sn 取到最大值,则a2+a4+a6 的取值范
围是 .
9
第一章 数列
12.在等差数列{an}中,a10=23,a25=-22.
(1)数列{an}前多少项和最大?
(2)求{|an|}的前n项和Sn.
[素养培优练]
13.风雨桥是侗族最具特色的建筑之一.风雨桥
由桥、塔、亭组成.其亭、塔平面图通常是正方
形、正六边形和正八边形.如图是风雨桥亭、
塔正六边形的正射影.其正六边形的边长计
算方法如下:A1B1=A0B0-B0B1,A2B2=
A1B1-B1B2,A3B3=A2B2-B2B3,,AnBn
=An-1Bn-1-Bn-1Bn,其中Bn-1Bn ==
B2B3=B1B2=B0B1,n∈N+ .根据每层边长
间的规律.建筑师通过推算,可初步估计需要
多少材料.所用材料中,横向梁所用木料与正
六边形的周长有关.某一风雨桥亭、塔共5
层,若A0B0=6,B0B1=1.则这五层正六边形
的周长总和为 ( )
A.100 B.110
C.120 D.130
14.新能源汽车环保、节能,以电代油,减少排放,
既符合我国的国情,也代表了世界汽车产业
发展的方向.工业部表示,到2025年中国的
汽车总销量将达到3500万辆,并希望新能
源汽车至少占总销量的五分之一.福建某新
能源公司年初购入一批新能源汽车充电桩,
每台12800元,第一年每台设备的维修保养
费用为1000元,以后每年增加400元,每台
充电桩每年可给公司收益6400元.
(1)每台充电桩第几年开始获利? (参考数
据:33≈57)
(2)每台充电桩前几年的年平均利润最大(前
n年的年平均利润=
前n年的利润总和
年数n
).
01
数学(BS)选择性必修第二册
(2)bn=an+t=
1
2n+t+
1
2
,b2n=n+t+
1
2
,
∴n+t+12=n+2t+1.
∴t=-12
,∴bn=
1
2n.∵bkn=
1
2kn=kbn
,
∴恒有bkn=kbn.
13.BD [设等差数列{an}的公差为d,易知d>0,
∵等差数列{an}满足a1+a2+a3+...+a101=0,
且a1+a101=a2+a100=...=a50+a52=2a51,
∴a1+a2+a3+...+a101=(a1 +a101)+(a2 +a100)
+...+(a50+a52)+a51=101a51=0,
∴a51=0,a1+a101=a2+a100=2a51=0,故 B,D正确,A
错误.
又∵a51=a1+50d=0,∴a1=-50d,∴a3+a100=(a1
+2d)+(a1+99d),
=2a1+101d=2×(-50d)+101d=d>0,故 C错误.
故选:BD.]
14.D [设OD1=DC1=CB1=BA1=1,则CC1=k1,BB1
=k2,AA1=k3,依题意,有k3-0.2=k1,k3-0.1=k2,
且
DD1+CC1+BB1+AA1
OD1+DC1+CB1+BA1
= 0.725, 所 以
0.5+3k3-0.3
4 =0.725
,故k3=0.9.]
22 等差数列的前n项和
第1课时 等差数列的前n项和公式
1.B [∵d=a4-a24-2 =
15-7
2 =4
,又a1+d=7,∴a1=3.
∴S10=10a1+
10×9
2 d=10×3+45×4=210.
]
2.B [设等差数列{an}的公差为d,由a1+a8+a9=a1+
a1+7d+a1+8d=3(a1+5d)=3a6=
3
2
(a1+a11)为一
确定的常数,从而S11=
1
2
(a1+a11)×11=11a6 为确定
的常数.]
3.B [∵a7+a8+a9=S9-S6,而由等差数列的性质可知,
S3,S6-S3,S9-S6 构成等差数列,所以S3+(S9-S6)
=2(S6-S3),即a7+a8+a9=S9-S6=2S6-3S3=2×
36-3×9=45.]
4.C [由等差数列的性质及求和公式得S13=
13(a1+a13)
2
=13a7>0,S15=
15(a1+a15)
2 =15a8<0.
]
5.BCD [设等差数列{an}的公差为d.由2a1+2a3=S5,
有2a1+2(a1+2d)=5a1+
5×4
2 d
,即a1+6d=0,所以
a7=0,故 D 正确.S7=7a1+
7×6
2 d=7
(a1+3d)=-
21d,∴S7≠0,故 A 错误.S13=
a1+a13
2 ×13=13a7=0
,
故B正确.S9-S4=a9+a8+a7+a6+a5=5a7=0,所以
S4=S9,故 C正确.]
6.解 析:由 等 差 数 列 的 前 n 项 和 公 式 可 得:S11S5
=
11(a1+a11)
2
5(a1+a5)
2
=
11×2a6
2
5×2a3
2
=115×
a6
a3
=115×
5
11=1.
答案:1
7.解析:∵S3,S6-S3,S9-S6 成等差数列,而S3=9,S6-
S3=a4+a5+a6=7,∴S9-S6=5.
答案:5
8.解:(1)方法一 ∵a6=10,S5=5,
∴
a1+5d=10,
5a1+10d=5,{ 解得
a1=-5,
d=3.{
∴a8=a6+2d=16.
方法二 ∵S6=S5+a6=15,∴15=
6(a1+a6)
2
,即3(a1
+10)=15.
∴a1=-5,d=
a6-a1
5 =3.∴a8=a6+2d=16.
(2)方法一 ∵a2+a4=a1+d+a1+3d=
48
5
,∴a1+2d
=245.
∴S5=5a1+10d=5(a1+2d)=5×
24
5=24.
方法二 ∵a2 +a4 =a1 +a5,∴a1 +a5 =
48
5
,∴S5 =
5(a1+a5)
2 =
5
2×
48
5=24.
9.C [∵{an}是等差数列,∴Sm=
m(a1+am)
2 =0⇒a1=-
am=-(Sm-Sm-1)=-2,又am+1=Sm+1-Sm =3,∴d
=am+1-am=1,3=am+1=a1+m=-2+m⇒m=5,故
选C.]
10.CD [因为等差数列{an}的前n项和Sn,所以可设Sn
=An2+Bn(A,B∈R),
因 为 Sn =
n
m
,Sm =
m
n
(m,n∈ N+ ,m ≠n),所
以
Sn=An2+Bn=
n
m
,
Sm=Am2+Bm=
m
n
,
ì
î
í
ïï
ï
即
An+B=1m
,
Am+B=1n
,
ì
î
í
ïï
ï
解 得
A= 1mn
,
B=0,
{ 所 以 Sm +n =A(m+
n)2=m
2+n2+2mn
mn =
m2+n2
mn +2≥
2mn
mn +2=4
,当且仅
当m=n时等号成立,又 m≠n,所以等号不能取得,因
此Sm +n>4,故 CD正确,AB错误.]
11.解析:设等差数列{an}的项数为2n+1,S奇 =a1+a3+
+a2n+1=
(n+1)(a1+a2n+1)
2 =
(n+1)an+1,S偶 =
a2+a4+a6++a2n=
n(a2+a2n)
2 =nan+1
,所以S奇
S偶 =
54
参考答案
n+1
n =
44
33
,解得n=3,所以项数2n+1=7,S奇 -S偶 =
an+1,即a4=44-33=11为所求中间项.
答案:11 3
12.解:设等差数列{an}的公差为d,
则Sn=na1+
1
2n
(n-1)d.
由S7=7,S15=75,得
7a1+21d=7,
15a1+105d=75,{
解得
a1=-2,
d=1.{
∴
Sn
n =a1+
1
2
(n-1)d=-2+12
(n-1).
∵
Sn+1
n+1-
Sn
n = -2+
1
2n( ) - -2+
1
2
(n-1)[ ] =
1
2
,
∴数列 Snn{ }是首项为-2、公差为
1
2
的等差数列.
根据题意得Tn=-2n+
1
2 n
(n-1)× 12 =
1
4 n
2-
9
4n.
13.ABC [因为{an}是等差数列,前n项和为Sn,由S6=
S12,得S12-S6=a7+a8+a9+a10+a11+a12=0,即
3(a9+a10)=0,即a9+a10=0,
对于选项 A:由a9+a10=0,得2a1+17d=0,可得a1∶
d=-17∶2,故选项 A正确;
对于选项B:S18=
18(a1+a18)
2 =
18(a9+a10)
2 =0
,故选
项B正确;
对于选项 C:a6+a14=a9+a11=a9+a10+d=d,若d>
0,则a6+a14=d>0,故选项 C正确;
对于选项 D:当d<0时,a6+a14=d<0,则a6<-a14,
因为d<0,所以a6>0,a14<0,
所以|a6|<|a14|,故选项 D不正确,故选:ABC.]
14.解:(1)由题设可得b1=a2=a1+1=2,b2=a4=a3+1
=a2+2+1=5,
又a2k+2=a2k+1+1,a2k+1=a2k+2,(n∈N+ )
故a2k+2=a2k+3,即bn+1=bn+3,即bn+1-bn=3,
所以{bn}为等差数列,故bn=2+(n-1)×3=3n-1.
(2)设{an}的前20项和为S20,则S20=a1+a2+a3+
+a20,
因为a1=a2-1,a3=a4-1,,a19=a20-1,
所以S20=2(a2+a4++a18+a20)-10
=2(b1+b2++b9+b10)-10=2×(10×2+
9×10
2
×3)-10=300.
第2课时 等差数列前n项和的应用
1.B [根据题意:小李同学每天跑步距离为等差数列,设
为an,则a1+a2+a3=3a2=3600,故a2=1200,a13+
a14+a15=3a14=10800,故a14=3600,则Sn=
1
2
(a1+
a15)×15=
1
2
(a2+a14)×15=36000.故选:B.]
2.B [由7a5+5a9=0,得
a1
d =-
17
3.
又a9>a5,所以d>
0,a1<0.因为函数y=
d
2x
2+ a1-
d
2( )x 的图像的对
称轴为x=12-
a1
d =
1
2+
17
3=
37
6
,取最接近的整数6,
故Sn 取得最小值时n 的值为6.]
3.C [由题意,从冬至之日起,小寒、大寒、立春、雨水、惊
蛰、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种这十二个节气的
日影长依次成等差数列,记为数列{an},公差为d,则有
a1+a3+a5=36.3
a2+a6+a10=18.3{ , 即
3a1+6d=36.3
3a1+15d=18.5{ , 解
得:
a1=16.1
d=-2{ ,
即冬至的日影长为16.1尺.]
4.BC [∵S3=S8,∴S8-S3=a4+a5+a6+a7+a8=5a6
=0.∴a6=0.∵a1>0,∴a1>a2>a3>a4>a5>a6=0,
a7<0.故当n=5或6时,Sn 最大.]
5.C [∵ 数 列 {an }的 通 项 公 式 为 an =
4
9( )
n-1
-
2
3( )
n-1
,令t= 23( )
n-1
,t∈(0,1],t是减函数,
则an=t2-t= t-
1
2( )
2
-14
,
由复合函数单调性知an 先递减后递增.
故有最大项和最小项,选 C.]
6.解析:∵
a4+a7=a5+a6<0,
a5>0,{ ∴
a5>0,
a6<0,{
∴Sn 的最大值为S5.
答案:S5
7.解析:由题意,从第二年起维修费比上一年增加4万元,
即每年的维修费成等差数列.设从第二年起,每年的维
修费构成的等差数列为{an},则an=12+4(n-1)=4n
+8,所以a5=4×5+8=28(万元),S10=10×12+
1
2×
10×9×4=300(万元).
答案:28 300
8.解:(1)由等差数列的性质可得:S5=5a3,则a3=5a3,
∴a3=0,
设等差数列的公差为d,从而有a2a4=(a3-d)(a3+d)
=-d2,
S4=a1+a2+a3+a4=(a3-2d)+(a3-d)+a3+(a3-
d)=-2d,
从而-d2=-2d,由于公差不为零,故d=2,
数列的通项公式为an=a3+(n-3)d=2n-6.
(2)由数列的通项公式可得a1=2-6=-4,则Sn=n×
(-4)+n
(n-1)
2 ×2=n
2-5n,
则不等式Sn>an,即n2-5n>2n-6,整理可得(n-1)(n
-6)>0,
解得n<1或n>6,又n为正整数,故n的最小值为7.
9.ABC [由题得a1+2d=3(a1+4d),∴a1=-5d>0,
∴d<0,所以数列{an}单调递减,所以选项 A 正确;由题
64
数学(BS)选择性必修第二册
意令an=a1+(n-1)d=(n-6)d≥0,∴n≤6,所以a1,
a2,,a5>0,a6=0,a7,a8,,an<0,所以当n=5,n=6
时Sn 同时达到最大值,所 以 选 项 B 正 确;
S9
S5
=
9a5
5a3
=
9(-5d+4d)
5(-5d+2d)=
3
5
,所 以 选 项 C 正 确;Sn =na1 +
n(n-1)d
2 =-5nd+
n(n-1)d
2 ≥0
,∴n≤11,所以不等式
Sn≥0的n的最大值为11.所以选项 D错误.]
10.D [设该塔群共有n阶,自上而下每一阶的塔数所构
成的数列为{an},依题意可知a5,a6,,an 成等差数
列,且公 差 为 2,a5=5,则 1+3+3+5+5(n-4)+
(n-4)(n-5)
2 ×2=108
,解得n=12.
故最下面三阶的塔数之和为a10+a11+a12=3a11=3(5
+2×6)=51.]
11.解析:由a1+a3+a5=1,得3a3=1,即a3=
1
3
,a2+a4
+a6=3a4=3a3+3d,当且仅当n=20时,Sn 取到最大
值,则
a20>0
a21<0{ ,
则
a20=a3+17d>0
a21=a3+18d<0{ ,即
a20=
1
3+17d>0
a21=
1
3+18d<0
ì
î
í
ïï
ï
,得 到 d
∈ -151
,-154( ) ,
a2+a4+a6=3a4=3a3+3d=1+3d,
由d∈ -151
,-154( ) ,可 得
16
17<1+3d<
17
18.
故 答 案
为:16
17
,17
18( ) ,
答案:16
17
,17
18( )
12.解:(1)由
a1+9d=23,
a1+24d=-22,{ 得
a1=50,
d=-3,{ ∴an=a1+(n
-1)d=-3n+53.
令an>0,得n<
53
3
,∴当n≤17,n∈N+ 时,an>0;当n
≥18,n∈N+ 时,an<0,∴{an}的前17项和最大.
(2)当n≤17,n∈N+ 时,|a1|+|a2|++|an|=a1+
a2++an
=na1+
n(n-1)
2 d=-
3
2n
2+1032n.
当n≥18,n∈N+ 时,|a1|+|a2|++|an|=a1+a2+
+a17-a18-a19--an
=2(a1+a2++a17)-(a1+a2++an)
=2 -32×17
2+1032 ×17( )- -
3
2n
2+1032n( )
=32n
2-1032n+884.
∴Sn=
-32n
2+1032n
,n≤17,n∈N+ ,
3
2n
2-1032n+884
,n≥18,n∈N+ .
ì
î
í
ïï
ï
13.C [由已知得:AnBn=An-1Bn-1-Bn-1Bn,Bn-1Bn=
=B2B3=B1B2=B0B1=1,因此数列{AnBn}(n∈N+ ,1
≤n≤5)是以a1=A0B0=6为首项,公差为d=-1的
等差数列,设数列{AnBn}(n∈N+ ,1≤n≤5)的前5项
和为S5,因此 有,S5 =5a1 +
1
2 ×5×4
d=5×6-
1
2×5×4×1=20
,所以这五层正六边形的周长总和为
6S5=6×20=120.故选 C.]
14.解:(1)每台充电桩第n年总利润为
6400n- 1000n+12n
(n-1)400[ ] -12800,
∵6400n- 1000n+12n
(n-1)400[ ] -12800>0,
化简得-200(n2-28n+64)>0,即n2-28n+64<0.
解得14-2 33 <n<14+2 33 ,
∴26<n<254.
∵n∈N+ ,∴3≤n≤25.
∴每台充电桩第3年开始获利.
(2)每台充电桩前n年的年平均利润
6400n- 1000n+12n
(n-1)400[ ]-12800
n
=200 28- n+64n( )[ ] ≤ 200 28-2 n
64
n[ ] =
2400,当且仅当n=64n
,即n=8时取等号,∴每台充电
桩前8年的年平均利润最大.
§3 等比数列
3.1 等比数列的概念及其通项公式
第1课时 等比数列的概念及其通项公式
1.A [①中,数列不符合等比数列的定义,故不是等比数
列;②中,前3项是等比数列,多于3项时,无法判定,故
不能判定是等比数列;③中,当a=0时,不是等比数列;
④中,数列符合等比数列的定义,是等比数列.故选:A.]
2.D [因为an=a1qn-1,所以1×2n-1=64,即2n-1=26,得
n-1=6,解得n=7.]
3.C [由题可得单位时间内的进光量形成公比为 12
的等
比数列{an},则 F4对应单位时间内的进光量为a5,F
1.4对应单位时间内的进光量为a2,从 F4调整到F1.
4,则单位时间内的进光量为原来的
a2
a5
=8倍.故选:C.]
4.A [∵a1= 2 ,a2=
3
2 ,∴q=
3
2
2
.∴a4=a1q3= 2 ×
2
2 2
=1.]
5.ABD [对于 A,an+1=anq,当q=0,an=0时,等式成
立,此时不是等比数列,故错误;对于 B,an=a1qn-1,当q
=0,a1=0时,等式成立,此时不是等比数列,故错误;对
于 C,根据等比数列等比中项定义可以判定此数列为等
比数列,故 正 确;对 于 D.an+1= anan+2,当an=0,
an+1=0,an+2=0时,等式 成 立,此 时 不 是 等 比 数 列,故
错误.]
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参考答案