5.2.1 第1课时等差数列的定义(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第三册同步学习指导(人教B版2019)

2025-04-16
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教辅
河北万卷文化有限公司
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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B版选择性必修第三册
年级 高二
章节 5.2.1 等差数列
类型 学案
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 729 KB
发布时间 2025-04-16
更新时间 2025-04-16
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 2025-04-16
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来源 学科网

内容正文:

! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # 5. 2  等差数列 5. 2. 1  等差数列 第1课时  等差数列的定义 !"#$%&'( 课程目标 1.借助教材实例理解等差数列、等差中项的概念.(逻辑推理) 2.借助教材实例了解等差数列与一次函数的关系.(数学抽象) 3.会求等差数列的通项公式,并能利用等差数列的通项公式解决相关问题. 学法指导 1.通过生活中的实例,找到数量关系,并发现其数字规律,归纳出等差数列的概念. 2.通过项与项之间的关系,明确等差数列“等差”的含义,找到基本量. 3.通过等差数列的直观表示,探求等差数列与一次函数的关系. )*+,%-.+ 等差数列的定义     一般地,如果一个数列  从第2项    起,每 一项与  它的前一项的差都等于  同一个常数, 那么这个数列就叫做等差数列,这个常数叫做等 差数列的  公差,公差通常用字母d表示. 知识解读:对等差数列定义的理解 (1)“从第2项起”因为首项没有“前一项”; (2)一个数列从第2项起,每一项与它前一项的 差即使等于常数,这个数列也不一定是等差数列,因 为当这些常数不同时,该数列不是等差数列,因此定 义中强调“同一个常数”,注意不要漏掉这一条件. (3)求公差d时,可以用d = an - an - 1来求,也 可以用d = an + 1 - an来求.注意公差是每一项与其 前一项的差,且用d = an - an - 1求公差时,要求n≥ 2,n∈N . 等差数列的通项公式     一般地,若等差数列{an}的首项为a1,公差为 d,则通项公式为  an = a1 +(n -1)d. 知识解读:等差数列的通项公式an中共含有 四个变量,即a1,d,n,an,如果知道了其中任意三 个量,就可由通项公式求出第四个量. 等差数列的通项公式     由于an = a1 +(n - 1)d = dn +(a1 - d),所以 当d≠0时,等差数列{an}的第n项an是一次函 数f(x)= dx +(a1 - d)(x∈R)当x = n时的函数 值,即an =   f(n). 知识解读:理解等差数列与一次函数的关系要 注意以下两点: (1)等差数列与一次函数的异同点 等差数列 一次函数 解析式an = kn + b(k≠0,n∈N) f(x)= kx + b(k≠0) 不同点 定义域为N,图像是一 系列孤立的点(在直线 f(x)= kx + b上) 定义域为R,图像是一 条直线 相同点 等差数列通项公式与函数的解析式都是关于自变 量的一次整式,等差数列的图像是相应的一次函数 图像上的一系列孤立的点     (2)等差数列的公差d即为相应的直线的斜 率,由斜率公式知d = ap - aqp - q (p,q∈N ),且d > 0 时等差数列单调递增;d < 0时等差数列单调递 减;d =0时等差数列为常数列                                   . !!* # # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : # /012%345 题型探究 题型一 等差数列的通项公式                                  1.(1)(2024·吉林长春高二检测)2 020是 等差数列4,6,8,…的 (B ) A.第1 008项 B.第1 009项 C.第1 010项 D.第1 011项 (2)已知等差数列1,- 3,- 7,- 11,…,求它 的通项公式及第20项. [分析]  (1)4,6,8公差通项公式解 方程得n. (2)首项1与第二项-3公差通项公式 第20项.     [尝试作答             ]     [规律方法]  等差数列通项公式的四个主 要应用 (1)已知an,a1,n,d中的任意三个量,求出第 四个量. (2)由等差数列的通项公式可以求出该数列 中的任意项,也可以判断某一个数是不是该数列 中的项. (3)根据等差数列的两个已知条件建立关于 “基本量”a1 和d的方程组,求出a1 和d,从而确 定通项公式,求得所要求的项. (4)若数列{an}的通项公式是关于n的一次 函数或常数函数,则可判断数列{an}是等差数列. 对点训练? (1)在等差数列{an}中,已 知a2 = 2,a5 = 8,则a9 = (C ) A. 8              B. 12 C. 16 D. 24 (2)等差数列{an}中, ①已知a3 = - 2,d =3,求an的值; ②若a5 = 11,an =1,d = -2,求n的值. 题型二 等差数列的判定或证明 2.已知等差数列{an}的首项为a1,公差为d, 在数列{bn}中,bn = 3an + 4,试判断{bn}是不 是等差数列. [分析]  可以利用a1 和d写出{bn}的通项 公式,也可以直接利用定义判断bn + 1 - bn 是不是 常数.     [尝试作答                                                                               ] !"! ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # #     [规律方法]  等差数列的判定方法 方法 内容 定义法 an - an - 1 = d(n≥2)或an + 1 - an = d(d为常数){an}是等差数列 通项公式法an = kn + b(k,b为常数){an}是等差数列 等差中项法2an = an - 1 + an + 1(n≥2)或2an + 1 = an + an + 2{an}是等差数列     对点训练? 若数列{an}的通项公式为 an =10 + lg 2 n,试证明:数列{an}为等差数列. 题型三 构造等差数列求通项公式 3.(1)若数列{an}的各项均为正数,且满足 an + 1 = an +2 a槡n +1,a1 = 1,求an. (2)在数列{an}中,a1 = 1,且满足an + 1 = 2an an +2 ,求an. [分析]  利用题中所给关系的结构特征,构 造等差数列,利用所构造的等差数列求an.     [尝试作答          ]     [规律方法]  构造法求数列通项的求解策略 给出数列的递推公式求通项公式时,根据递 推公式的结构特点灵活地应用“平方法”“开方 法”“取倒数法”等,往往会构造出一个新数列满 足等差数列的条件.从而利用新数列的通项公式, 间接求出所求数列的通项公式. 对点训练? 已知数列{an}满足a1 = 12, an + 1 = 3an 3 - an ,试探究{an}的通项公式. 易错警示     求等差数列的公差时因考虑不周致误 4.首项为- 24的等差数列从第10项起开始 为正数,则公差的取值范围是 (D ) A. d > 83 B. d <3 C. 83≤d <3 D. 8 3 < d≤3 [错解]  a10 = a1 + 9d = - 24 + 9d > 0,解得 d > 83 .故选A. [误区警示]  该等差数列的首项为负数,从 第10项起开始为正数,说明公差为正数,且第9 项为非正数,第10项为正数,解决此类问题时容 易忽视第9项的要求.     [正解                                                                             ] !"" - 4n + 6 2n < 0,即函数f(n)在[2,+ ∞)上单调递减,f(n)≤f(2) = 3, 综上所述,当n = 2时,4n - 2 2n - 1 取最大值3,故λ≥3.     对点训练4:2 n - 1 n   1 2   当n≥2时,a1 + 2a2 + 3a3 +…+ (n - 1)an - 1 + nan = 2n - 1, a1 + 2a2 + 3a3 +…+(n - 1)an - 1 = 2n - 1 - 1, 两式相减得nan =(2n - 1)-(2n - 1 - 1)= 2n - 1, 所以an = 2 n - 1 n (n≥2).当n = 1时,a1 = 1满足上式, 综上所述,an = 2 n - 1 n . 存在n∈N +使得an≤n + 1n ·λ成立的充要条件为存在n∈ N +使得λ≥2 n - 1 n + 1, 设bn = 2 n - 1 n + 1,所以 bn + 1 bn = 2n n + 2 2n - 1 n + 1 = 2(n + 1)n + 2 > 1, 即bn + 1 > bn,所以{bn}单调递增,{bn}的最小项b1 = 12 ,即 有λ≥b1 = 12 ,λ的最小值为 1 2 .     例5:(- 3,+ ∞)  正解一:由数列{an}为递增数列,知 an + 1 - an =(n + 1)2 + t(n + 1)-(n2 + tn)= 2n + 1 + t > 0恒成 立,即t > -(2n + 1)恒成立. 而n∈N,所以t > - 3,故t的取值范围是(- 3,+ ∞). 正解二:an = n2 + tn =(n + t2 ) 2 - t 2 4 , 由于n∈N,且数列{an}为递增数列,结合二次函数的图 像可得- t2 < 3 2 ,解得t > - 3, 故t的取值范围是(- 3,+ ∞). 课堂检测·固双基 1. B  由题可知a1 = 1,an - an - 1 = n(n≥2). 2. A  n = 3时,a3 = a2 + 1a1 = 3 + 1 = 4; n = 4时,a4 = a3 + 1a2 = 4 + 1 3 = 13 3 ; n = 5时,a5 = a4 + 1a3 = 13 3 + 1 4 = 55 12 . 故选A. 3. B  ∵ a1 = - 2,an + 1 = 1 - 1an, ∴ a2 = 1 + 1 2 = 3 2 ,a3 = 1 - 1 a2 = 1 - 23 = 1 3 , a4 = 1 - 1 a3 = 1 - 3 = - 2, ∴数列{an}是周期T = 3的周期数列, ∴ a2 019 = a3 = 1 3 . 4. an = 2 n - 1   当n = 1时,a1 = S1 = 2 - 1 = 1, 当n≥2时,an = Sn - Sn - 1 = 2n - 1 -(2n - 1 - 1)= 2n - 1 . 又21 -1 = 1,所以an = 2n - 1 . 5. ∵ a1 = 1,an + 1 = an +(2n + 1), ∴ a2 = a1 +(2 × 1 + 1)= 4, a3 = a2 +(2 × 2 + 1)= 4 + 5 = 9, a4 = a3 +(2 × 3 + 1)= 9 + 7 = 16, a5 = a4 +(2 × 4 + 1)= 16 + 9 = 25. 故该数列的一个通项公式是an = n2 . 5. 2  等差数列 5. 2. 1  等差数列 第1课时  等差数列的定义 必备知识·探新知     知识点1  从第2项  它的前一项  同一个常数  公差      知识点2  an = a1 +(n - 1)d      知识点3  f(n) 关键能力·攻重难     例1:(1)B  数列4,6,8,…的通项公式为an = 2n + 2. 则2n + 2 = 2 020. 解得n = 1 009. (2)由题意可知a1 = 1,a2 = - 3,所以公差d = a2 - a1 = - 4. 所以an = a1 +(n - 1)d = 1 - 4(n - 1)= 5 - 4n. 所以a20 = 5 - 4 × 20 = - 75. 即该数列的通项公式为an = 5 - 4n,第20项为- 75.     对点训练1:(1)C  设公差为d,首项为a1, 则a1 + d = 2 a1 + 4d{ = 8,解 a1 = 0 d{ = 2 . ∴ a9 = a1 + 8d = 16. (2)①由a3 = a1 +(3 - 1)d,得a1 = a3 - 2d = - 8, an = - 8 +(n - 1)× 3 = 3n - 11. ②an = a1 +(n - 1)d, 所以a5 = a1 + 4d, 所以11 = a1 - 4 × 2,所以a1 = 19, 所以an = 19 +(n - 1)×(- 2) = - 2n + 21, 令- 2n + 21 = 1,得n = 10.     例2:方法一:由题意可知an = a1 + (n - 1)d(a1,d为常 数),则bn = 3an + 4 = 3[a1 +(n - 1)d]+ 4 = 3a1 + 3(n - 1)d + 4 = 3dn + 3a1 - 3d + 4. 由于bn是关于n的一次函数或常数函数(当d = 0时),故 {bn}是等差数列. 方法二:根据题意,知bn + 1 = 3an + 1 + 4,则bn + 1 - bn = 3an + 1 + 4 -(3an + 4)= 3(an + 1 - an)= 3d(常数). 由等差数列的定义知,数列{bn}是等差数列.     对点训练2:∵ an = 10 + lg 2n = 10 + nlg 2, ∴ an + 1 - an =[10 +(n + 1)lg 2]-(10 + nln 2)= lg 2(n∈ N +), ∴数列{an}是首项为a1 = 10 + lg 2,公差为lg 2的等差 数列.     例3:(1)由an + 1 = an + 2 a槡n + 1,可得an + 1 =( a槡n + 1)2 . ∵ an > 0,∴ an槡+ 1 = a槡n + 1, 即an槡+ 1 - a槡n = 1. ∴ { a槡n}是首项为a槡1 = 1,公差为1的等差数列. ∴ a槡n = 1 +(n - 1)= n. ∴ an = n2 . (2)由an + 1 = 2anan + 2,可得 1 an + 1 = 1an + 12 , ∴ 1a{ }n 是首项为1a1 = 1,公差为 1 2的等差数列                                                                       . —127— ∴ 1an = 1 + 12 (n - 1)= n + 1 2 . ∴ an = 2 n + 1.     对点训练3:将an + 1 = 3an3 - an变形为 1 an + 1 - 1an = - 13 , 令bn = 1an,则bn + 1 - bn = - 1 3 , ∴数列{bn}构成等差数列,首项b1 = 1a1 = 2,公差d = - 1 3 , ∴ bn = b1 +(n - 1)d = 2 - 13 (n - 1)= 7 - n 3 , ∴ an = 3 7 - n.     例4:D  由题意知- 24 + 9d > 0, - 24 + 8d≤0{ ,解得83 < d≤3,故选D. 课堂检测·固双基 1. A  ∵ an = 2n + 5,∴ an - 1 = 2n + 3(n≥2), ∴ an - an - 1 = 2n + 5 - 2n - 3 = 2(n≥2), ∴数列{an}是公差为2的等差数列. 2. B  设这个等差数列为{an}, 其中a1 = - 3,d = 4,∴ a15 = a1 + 14d = - 3 + 4 × 14 = 53. 3. C  a1 = 1,d = - 1 - 1 = - 2,∴ an = 1 +(n - 1)·(- 2)= - 2n + 3, 由- 89 = - 2n + 3,得n = 46. 4. C  C项不满足等差数列的定义. 5.(1)an + 1 - an = 3(n + 1)+ 2 -(3n + 2)= 3(常数),n为任意正 整数,所以此数列为等差数列. (2)因为an + 1 - an =(n + 1)2 +(n + 1)-(n2 + n)= 2n + 2(不 是常数),所以此数列不是等差数列. 第2课时  等差数列的性质 必备知识·探新知     知识点2  (1)n - m  (2)ap + aq   2ap     知识点3  an - 1   an - k + 1     知识点4  (1)d  cd  2d  (2)pd1 + qd2 关键能力·攻重难     例1:(1)A  a,b的等差中项为 a + b 2 = 1 槡槡3 + 2 + 1 槡槡3 - 2 2 = 槡槡槡槡3 - 2 + 3 + 2 2 槡= 3. (2)B  由题意得2(3x + 3)= x +(6x + 6),所以x = 0. 所以等差数列的前三项为0,3,6,公差为3, 所以等差数列的第四项为9.故选B. (3)因为1a , 1 b , 1 c成等差数列, 所以2b = 1 a + 1 c ,化简得2ac = b(a + c), 又b + ca + a + b c = bc + c2 + a2 + ab ac = b(a + c)+ c 2 + a2 ac = 2ac + c2 + a2 ac =(a + c) 2 ac = (a + c)2 b(a + c) 2 = 2·a + cb , 所以b + ca , a + c b , a + b c 成等差数列.     对点训练1:(1)C  2x = a + b, 2b = x + 2x{ ,所以a = x2 ,b = 32 x. 所以ab = 1 3 . (2)B   在等差数列{an}中,若a2 = 4,a4 = 2,则a4 = 1 2 (a2 + a6)= 1 2 (4 + a6)= 2,解得a6 = 0.故选B. (3)由已知1b + c, 1 c + a, 1 a + b成等差数列,可得 2 c + a = 1 b + c + 1a + b, 所以2c + a = 2b + a + c (b + c)(a + b), 所以(2b + a + c)(c + a)= 2(b + c)(a + b), 所以a2 + c2 = 2b2, 所以a2,b2,c2也成等差数列.     例2:解法一:设等差数列{an}的公差为d, ∵ a15 = a1 + 14d,a60 = a1 + 59d, ∴ a1 + 14d = 8, a1 + 59d = 20{ ,解得 a1 = 64 15, d = 415 { . ∴ a75 = a1 + 74d = 64 15 + 74 × 4 15 = 24. 解法二:∵ {an}为等差数列, ∴ a15,a30,a45,a60,a75也为等差数列. 设其公差为d,则a15为首项,a60为第4项, ∴ a60 = a15 + 3d,即20 = 8 + 3d,解得d = 4. ∴ a75 = a60 + d = 20 + 4 = 24. 解法三:∵ a60 = a15 +(60 - 15)d,∴ d = a60 - a1560 - 15 = 4 15 . ∴ a75 = a60 +(75 - 60)d = 20 + 15 × 415 = 24.     对点训练2:7  解法一:设等差数列{an}的公差为d, 由题意,得a1 + d = 3, a1 + 7d = 6{ ,∴ a1 = 5 2 , d = 12 { . ∴ a10 = a1 + 9d = 5 2 + 9 2 = 7. 解法二:设等差数列{an}的公差为d, ∴ a8 - a2 = 6d = 3,∴ d = 12 . ∴ a10 = a8 + 2d = 6 + 2 × 1 2 = 7.     例3:(1)A  ∵ {an}是等差数列,∴ 2a9 = a5 + a13, 故a13 = 2 × 6 - 3 = 9. (2)35  方法一:设数列{an},{bn}的公差分别为d1,d2,因 为a3 + b3 =(a1 + 2d1)+(b1 + 2d2)=(a1 + b1)+ 2(d1 + d2)= 7 + 2(d1 + d2)= 21, 所以d1 + d2 = 7,所以a5 + b5 =(a3 + b3)+ 2(d1 + d2)= 21 + 2 × 7 = 35. 方法二:因为数列{an},{bn}都是等差数列. 所以数列{an + bn}也构成等差数列,所以2(a3 + b3)= (a1 + b1)+(a5 + b5),所以2 × 21 = 7 + a5 + b5,所以a5 + b5 = 35. (3)D  方法一:∵ a3 + a4 + a5 + a6 + a7 = 750, ∴ 5a5 = 750, ∴ a5 = 150,∴ a2 + a8 = 2a5 = 300. 方法二:∵ a3 + a4 + a5 + a6 + a7 = 750, ∴ a1 + 2d + a1 + 3d + a1 + 4d + a1 + 5d + a1 + 6d = 750, ∴ a1 + 4d = 150,∴ a2 + a8 = a1 + d + a1 + 7d = 2(a1 + 4d                                                                      ) —128—

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5.2.1 第1课时等差数列的定义(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第三册同步学习指导(人教B版2019)
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