内容正文:
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5. 2 等差数列
5. 2. 1 等差数列
第1课时 等差数列的定义
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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.
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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
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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
]
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[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
]
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- 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—