1.2.2 第1课时 等差数列的前n项和-【金版教程】2025-2026学年高中数学选择性必修第二册创新导学案课件PPT(北师大版)

2025-10-22
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学北师大版选择性必修 第二册
年级 高二
章节 2.2 等差数列的前n项和
类型 课件
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 PPTX
文件大小 12.48 MB
发布时间 2025-10-22
更新时间 2025-10-22
作者 河北华冠图书有限公司
品牌系列 金版教程·高中同步导学案
审核时间 2025-10-22
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来源 学科网

内容正文:

第一章 数列 §2 等差数列 2.2 等差数列的前n项和 第1课时 等差数列的前n项和 课程标准:1.探索并掌握等差数列的前n项和公式.2.理解等差数列的通项公式与前n项和公式的关系. 教学重点:1.等差数列的前n项和公式的推导过程.2.利用等差数列的前n项和公式解决问题.3.熟练掌握等差数列的五个量a1,d,n,an,Sn的关系,能够由其中的三个量求另外的两个. 教学难点:等差数列的前n项和公式的推导过程. 核心素养:在探索等差数列的前n项和公式的过程中,发展数学运算和逻辑推理素养. (教师独具内容) 核心概念掌握 核心素养形成 随堂水平达标 目录 课后课时精练 核心概念掌握 倒序相加法 核心概念掌握 5 核心概念掌握 6 核心概念掌握 7 核心概念掌握 8 1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)知道等差数列的首项、公差与前n项和可求项数n.(  ) (2)对于数列{an},一定有关系式an=Sn-Sn-1.(  ) (3)若数列{an}的前n项和为Sn=n2+n+1,则数列{an}是等差数列.(  ) 答案: (1)√ (2)× (3)× 核心概念掌握 9 2.做一做(请把正确的答案写在横线上) (1)若数列{an}的前n项和Sn=n2,则a3+a4+a5=________. (2)等差数列{an}中,a1=6,a12=-16,则S12=________. (3)等差数列{an}中,a1=2,公差d=2,则S10=________. (4)已知数列{an}的通项公式为an=-5n+2,则其前n项和Sn=________. 21 -60 110 核心概念掌握 10 核心素养形成 题型一 等差数列前n项和的基本计算 例1 (1)已知{an}是等差数列,a10=10,其前10项和S10=70,求公差d. 核心素养形成 12 (2)已知{an}为等差数列,公差d=2,前n项和为Sn,an=11,Sn=35,求a1,n. 核心素养形成 13 (3)在等差数列{an}中,已知a2+a5=19,S5=40,求a10. 核心素养形成 14 [条件探究] 本例(2)中,将“公差d=2”改为“a1=3”,其他条件不变,求n和公差d. 核心素养形成 15 核心素养形成 16 【跟踪训练】 1.(1)(新课标Ⅱ卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和,若S3=6,S5=-5,则S6=(  ) A.-20 B.-15 C.-10 D.-5 核心素养形成 17 (2)等差数列{an}中,a10=30,a20=50. ①求an和S29; ②若Sn=242,求n. 核心素养形成 18 题型二 利用Sn判断等差数列 例2 设Sn为数列{an}的前n项和,且Sn=2n2-30n. (1)求a1及an; (2)判断这个数列是否是等差数列. 解 (1)因为Sn=2n2-30n,所以当n=1时,a1=S1=2×12-30×1=-28, 当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n2-30n-[2(n-1)2-30(n-1)]=4n-32. 验证当n=1时上式成立,所以an=4n-32. (2)由an=4n-32,得an-1=4(n-1)-32(n≥2), 所以an-an-1=4n-32-[4(n-1)-32]=4(常数), 所以数列{an}是以-28为首项,4为公差的等差数列. 核心素养形成 19 【感悟提升】已知数列{an}的前n项和Sn=An2+Bn+C(A≠0),当C=0时,{an}为等差数列;当C≠0时,{an}为非等差数列. 核心素养形成 20 【跟踪训练】 2.已知数列{an}的前n项和Sn=25n-2n2+r. (1)当r=0时,求证:数列{an}是等差数列; (2)若数列{an}是等差数列,求r满足的条件. 解:(1)证明:当r=0时,Sn=25n-2n2, 令n=1,得S1=25-2=23,所以当n≥2时,Sn-1=25(n-1)-2(n-1)2, 所以an=Sn-Sn-1=25n-2n2-25(n-1)+2(n-1)2=27-4n, 此时a1=27-4=23,所以an=27-4n, 所以an-an-1=(27-4n)-27+4(n-1)=-4, 可得数列{an}是公差为-4的等差数列. 核心素养形成 21 (2)Sn=25n-2n2+r, 令n=1,得S1=25-2+r=23+r, 所以当n≥2时,Sn-1=25(n-1)-2(n-1)2+r, 所以an=Sn-Sn-1=25n-2n2-25(n-1)+2(n-1)2=27-4n, 所以an-an-1=(27-4n)-27+4(n-1)=-4, 可得当n≥2时,数列{an}是公差为-4的等差数列, 若数列{an}是等差数列, 则a1=27-4=23=23+r, 所以r=0. 核心素养形成 22 随堂水平达标 1.(全国甲卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和.若a2+a6=10,a4a8=45,则S5=(  ) A.25 B.22 C.20 D.15 随堂水平达标 24 2.若一个等差数列{an}的前3项和为34,最后3项的和为146,且所有项的和为390,则这个数列有(  ) A.13项 B.12项 C.11项 D.10项 随堂水平达标 25 随堂水平达标 26 4.设数列{an},{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,其中an=-3n+20,bn=|an|,则使Tn=Sn成立的最大正整数为________,S2026+T2026=________. 6 114 随堂水平达标 27 5.在等差数列{an}中, (1)已知S8=48,S12=168,求a1和d; (2)已知a6=10,S5=5,求a8和S8; (3)已知a3+a15=40,求S17. 随堂水平达标 28 课后课时精练 课后课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A级 30 2.已知Sn为等差数列{an}的前n项和,a4+S7=-16,a8=-a4,则S10=(  ) A.5 B.0 C.-10 D.-5 课后课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A级 31 课后课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A级 32 课后课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A级 33 5.(多选)记Sn为等差数列{an}的前n项和.若a1+3a5=S7,则下列结论一定正确的是(  ) A.a4=0 B.S3>0 C.S1=S6 D.|a3|<|a5| 解析:设等差数列{an}的公差为d,则a1+3(a1+4d)=7a1+21d,解得a1=-3d,所以an=a1+(n-1)d=(n-4)d,所以a4=0,故A正确;由于d的正负不清楚,故S3可能大于0,也可能小于0,故B不正确;因为S6-S1=5a4=0,所以S1=S6,故C正确;因为a3+a5=2a4=0,所以a3=-a5,即|a3|=|a5|,故D不正确.故选AC. 课后课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A级 34 二、填空题 6.(新课标Ⅱ卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和,若a3+a4=7,3a2+a5=5,则S10=________. 95 课后课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A级 35 7.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,若S12=21,则a2+a5+a8+a11=________. 7 课后课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A级 36 8.若数列{an}的前n项和Sn=n2-4n+2,则|a1|+|a2|+…+|a10|=________. 解析:当n=1时,a1=S1=1-4+2=-1;当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-4n+2-[(n-1)2-4(n-1)+2]=2n-5,所以a2=-1,所以前2项是负数.故|a1|+|a2|+…+|a10|=S10+2(|a1|+|a2|)=102-4×10+2+2×(1+1)=66. 66 课后课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A级 37 三、解答题 9.在等差数列{an}中, (1)已知a4=9,a9=-6,Sn=54,求n; (2)已知a2=1,a5=7,求S10; (3)已知S5=24,求a2+a4. 课后课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A级 38 课后课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A级 39 课后课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A级 40 课后课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A级 41 1.已知一次函数f(x)=x+8-2n. (1)设函数y=f(x)的图象与y轴交点的纵坐标构成数列{an},求证:数列{an}为等差数列; (2)设函数y=f(x)的图象与y轴的交点到x轴的距离构成数列{bn},求数列{bn}的前n项和Sn. 解:(1)证明:由题意,得an=8-2n. ∵an+1-an=8-2(n+1)-8+2n=-2, ∴数列{an}为等差数列. 课后课时精练 1 2 B级 42 课后课时精练 1 2 B级 43 课后课时精练 1 2 B级 44 课后课时精练 1 2 B级 45 课后课时精练 1 2 B级 46               R 知识点 等差数列的前n项和公式及其推导 1.等差数列前n项和公式的推导思路:它来源于对等差数列的第k项与倒数第k项的和都等于首项a1和末项an的和这一性质的认识和发现.推导方法是___________. 2.等差数列的前n项和公式 因为等差数列{an}中,有a1+an=a2+an-1=…=ak+an-k+1成立,所以可得到等差数列前n项和公式为Sn=eq \f(n(a1+an),2). 如果代入等差数列的通项公式an=a1+(n-1)d,Sn也可以用首项a1与公差d表 示,即Sn=_______________. na1+eq \f(n(n-1),2)d 3.等差数列前n项和公式Sn=na1+eq \f(n(n-1),2)d还可以由如下方法推导: Sn=a1+a2+…+an=a1+(a1+d)+(a1+2d)+…+[a1+(n-1)d], Sn=an+an-1+…+a1=[a1+(n-1)d]+[a1+(n-2)d]+[a1+(n-3)d]+…+a1, ∴2Sn=[2a1+(n-1)d]+[2a1+(n-1)d]+…+[2a1+(n-1)d]=n·[2a1+(n-1)d]. ∴Sn=na1+eq \f(n(n-1),2)d. 等差数列的前n项和公式的应用 公式Sn=eq \f(n(a1+an),2)①与Sn=na1+eq \f(n(n-1),2)d②都叫作等差数列的前n项和公式. (1)公式①反映了等差数列中任意的第k项与倒数第k项的和等于首项与末项的和这个内在性质.推导方法是倒序相加法. (2)公式②反映了等差数列前n项和与它的首项、公差之间的关系,而且是关于n的“二次函数”:Sn=An2+Bn(不含常数项),其中A=eq \f(d,2),B=a1-eq \f(d,2). (3)当已知首项、末项和项数时,用公式①较为方便;当已知首项、公差和项数时,用公式②较为方便. (4)上述两个公式涉及a1,d,n,an和Sn这五个基本量,依据方程思想,我们可以“知三求二”. -eq \f(5n2+n,2) 解 由等差数列的前n项和公式可得 S10=eq \f((a1+a10)×10,2)=5(a1+10)=70, 解得a1=4,所以d=eq \f(a10-a1,9)=eq \f(2,3). 解 由题设可得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(11=a1+2(n-1),,35=\f(n(a1+11),2),)) 解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=-1,,n=7))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=3,,n=5.)) 解 由题设可得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2a1+5d=19,,5a1+\f(5(5-1),2)d=40,)) 即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2a1+5d=19,,a1+2d=8,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=2,,d=3,)) 故a10=2+3×(10-1)=29. 解:解法一:由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(an=a1+(n-1)d,,Sn=na1+\f(n(n-1),2)d,)) 得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(11=3+(n-1)d,,35=3n+\f(n(n-1),2)d,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(n=5,,d=2.)) 解法二:∵a1=3,an=11,Sn=35, ∴35=eq \f(n(3+11),2)=7n,即n=5. 又11=3+(5-1)d,∴d=2. 【感悟提升】等差数列中的基本计算 (1)利用基本量求值.等差数列的通项公式和前n项和公式中有五个量a1,d,n,an和Sn,这五个量可以“知三求二”.一般是利用公式列出基本量a1和d的方程组,解出a1和d,便可解决问题,解题时注意整体代换的思想. (2)结合等差数列的性质解题.等差数列的常用性质:若m+n=p+q(m,n,p,q∈N+),则am+an=ap+aq,常与求和公式Sn=eq \f(n(a1+an),2)结合使用. 解析:设等差数列{an}的公差为d,则由题可得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(3a1+3d=6,,5a1+10d=-5,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(d=-3,,a1=5,))所以S6=6a1+15d=6×5+15×(-3)=-15.故选B. 解:①设数列{an}的首项为a1,公差为d,则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a10=a1+9d=30,,a20=a1+19d=50,))∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=12,,d=2.)) ∴an=a1+(n-1)d=10+2n, S29=eq \f(29×(a1+a29),2)=eq \f(29×(a10+a20),2)=eq \f(29×80,2)=1160. ②由Sn=na1+eq \f(n(n-1),2)d,a1=12,d=2, Sn=242,得方程242=12n+eq \f(n(n-1),2)×2. 即n2+11n-242=0,得n=11或n=-22(舍去). 解析:解法一:设等差数列{an}的公差为d,首项为a1,依题意可得,a2+a6=(a1+d)+(a1+5d)=10,即a1+3d=5,又a4a8=(a1+3d)·(a1+7d)=45,解得d=1,a1=2,所以S5=5a1+eq \f(5×4,2)×d=5×2+10×1=20.故选C. 解法二:设等差数列{an}的公差为d,a2+a6=2a4=10,a4a8=45,所以a4=5,a8=9,从而d=eq \f(a8-a4,8-4)=1,于是a3=a4-d=5-1=4,所以S5=5a3=20.故选C. 解析:a1+a2+a3+an-2+an-1+an=34+146=180,所以3(a1+an)=180,即a1+an=60.由Sn=390,知eq \f(n(a1+an),2)=390,所以eq \f(n×60,2)=390,解得n=13. 3.(多选)已知等差数列{an}的首项为a1,公差为d,前n项和为Sn,且Sn=-n2+2n,则下列说法中正确的是(  ) A.a1<0 B.{Sn}为递减数列 C.{an}为递减数列 D.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Sn,n)))是公差为-1的等差数列 解析:等差数列{an}的首项为a1,公差为d,Sn=-n2+2n,则a1=-1+2=1>0,A错误;因为Sn=-n2+2n的图象开口向下,对称轴为直线n=1,由n≥1可知,{Sn}为递减数列,B正确;由题意得a2=-1,d=a2-a1<0,故{an}为递减数列,C正确;因为eq \f(Sn,n)=-n+2,则eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Sn,n)))是公差为-1的等差数列,D正确.故选BCD. 解析:根据题意,数列{an}中,an=-3n+20,则数列{an}是首项为17,公差为-3的等差数列,且当n≤6时,an>0,当n≥7时,an<0.又由bn=|an|,则当n≤6时,bn=an,当n≥7时,bn=-an,则使Tn=Sn成立的最大正整数为6,S2026+T2026=(a1+a2+…+a6+a7+a8+…+a2026)+(b1+b2+…+b6+b7+b8+…+b2026)=(a1+a2+…+a6+a7+a8+…+a2026)+(a1+a2+…+a6-a7-a8-…-a2026)=2(a1+a2+…+a6)=2×eq \f((17+2)×6,2)=114. 解 (1)∵S8=8a1+28d=48,S12=12a1+66d=168,解得a1=-8,d=4. (2)∵a6=10=a1+5d,S5=5a1+10d=5, 解得d=3,a1=-5,∴a8=16,S8=44. (3)∵a1+a17=a3+a15=40, ∴S17=eq \f(17(a1+a17),2)=340. 一、选择题 1.设等差数列{an}的前n项和为Sn,若a2=2,且S4=10,则{an}的公差为(  ) A.eq \f(1,2) B.1 C.eq \f(3,2) D.2 解析:因为S4=eq \f(4(a1+a4),2)=2(a2+a3)=10,a2=2,则a3=3,因此等差数列{an}的公差为d=a3-a2=1.故选B. 解析:设数列{an}的公差为d,a4+S7=a4+eq \f(7(a1+a7),2)=a4+7a4=8a4=-16,所以a4=-2,又a8=-a4=2,所以d=eq \f(a8-a4,4)=1,a1=-5,S10=10×(-5)+eq \f(10×(10-1),2)×1=-50+45=-5.故选D. 3.等差数列{an}的通项公式为an=1-2n,其前n项和为Sn,则数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Sn,n)))的前11项和为(  ) A.-45 B.-50 C.-55 D.-66 解析:等差数列{an}的前n项和Sn=eq \f(n(a1+an),2),∴eq \f(Sn,n)=eq \f(a1+an,2)=eq \f((1-2)+(1-2n),2)=-n,∴数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Sn,n)))的前11项和为-(1+2+3+…+11)=-66. 4.等差数列{an}的前n项和为Sn,已知am-1+am+1-aeq \o\al(2,m)=0,S2m-1=38,则m=(  ) A.38 B.20 C.10 D.9 解析:由数列{an}是等差数列,得am-1+am+1=2am,由am-1+am+1-aeq \o\al(2,m)=0,得2am-aeq \o\al(2,m)=0,解得am=2或am=0.又由S2m-1=eq \f(a1+a2m-1,2)×(2m-1)=38,且2am=a1+a2m-1,得(2m-1)am=38,故am≠0,则有2m-1=19,m=10. 解析:设等差数列{an}的公差为d,则由题意,得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1+2d+a1+3d=7,,3(a1+d)+a1+4d=5,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=-4,,d=3,))则S10=10a1+eq \f(10×9,2)d=10×(-4)+45×3=95. 解析:S12=eq \f(12(a1+a12),2)=21,即a1+a12=eq \f(7,2),则a2+a5+a8+a11=2(a1+a12)=7. 解:(1)∵eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a4=a1+3d=9,,a9=a1+8d=-6,))∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=18,,d=-3,)) ∴Sn=n·18+eq \f(n(n-1),2)×(-3)=54, 解得n=4或n=9. (2)∵a2=1,a5=7, 又a5-a2=3d,∴3d=6,即d=2, ∴a1=a2-d=-1,∴S10=10a1+eq \f(10×9,2)·d=10×(-1)+45×2=80. (3)解法一:设等差数列的首项为a1,公差为d,则S5=5a1+eq \f(5×(5-1),2)d=24, 即5a1+10d=24,∴a1+2d=eq \f(24,5), ∴a2+a4=a1+d+a1+3d=2(a1+2d)=2×eq \f(24,5)=eq \f(48,5). 解法二:由S5=eq \f(5(a1+a5),2)=24,得a1+a5=eq \f(48,5), ∴a2+a4=a1+a5=eq \f(48,5). 10.已知公差大于零的等差数列{an}的前n项和为Sn,且满足a3a4=117,a2+a5=22. (1)求数列{an}的通项公式; (2)若数列{bn}是等差数列,且bn=eq \f(Sn,n+c),求非零常数c. 解:(1)∵{an}为等差数列,∴a3+a4=a2+a5=22, 又a3a4=117,∴a3,a4是方程x2-22x+117=0的两个根, 又公差d>0,∴a3<a4,∴a3=9,a4=13. ∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1+2d=9,,a1+3d=13,))∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1=1,,d=4,)) ∴an=4n-3. (2)由(1)知,Sn=n·1+eq \f(n(n-1),2)·4=2n2-n, ∴bn=eq \f(Sn,n+c)=eq \f(2n2-n,n+c), ∴b1=eq \f(1,1+c),b2=eq \f(6,2+c),b3=eq \f(15,3+c), ∵{bn}是等差数列, ∴2b2=b1+b3,∴2c2+c=0, ∴c=-eq \f(1,2)(c=0舍去). (2)由题意,得bn=|8-2n|. ∵b1=6,b2=4,b3=2,b4=0,b5=2, ∴此数列的前4项是首项为6,公差为-2的等差数列, 从第5项起是以2为首项,2为公差的等差数列. ∴当n≤4时,Sn=6n+eq \f(n(n-1),2)×(-2)=-n2+7n; 当n≥5时, Sn=S4+(n-4)×2+eq \f((n-5)(n-4),2)×2=12+n2-7n+12=n2-7n+24. ∴Sn=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-n2+7n,n≤4且n∈N+,,n2-7n+24,n≥5且n∈N+.)) 2.(新课标Ⅰ卷)设等差数列{an}的公差为d,且d>1.令bn=eq \f(n2+n,an),记Sn,Tn分别为数列{an},{bn}的前n项和. (1)若3a2=3a1+a3,S3+T3=21,求{an}的通项公式; (2)若{bn}为等差数列,且S99-T99=99,求d. 解:(1)∵3a2=3a1+a3,∴3d=a1+2d,解得a1=d, ∴S3=3a2=3(a1+d)=6d, 又T3=b1+b2+b3=eq \f(2,d)+eq \f(6,2d)+eq \f(12,3d)=eq \f(9,d),∴S3+T3=6d+eq \f(9,d)=21, 即2d2-7d+3=0,解得d=3或d=eq \f(1,2)(舍去), ∴an=a1+(n-1)d=3n. (2)∵{bn}为等差数列, ∴2b2=b1+b3,即eq \f(12,a2)=eq \f(2,a1)+eq \f(12,a3), ∴6eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,a2)-\f(1,a3)))=eq \f(6d,a2a3)=eq \f(6d,(a1+d)(a1+2d))=eq \f(1,a1), 即aeq \o\al(2,1)-3a1d+2d2=0, 解得a1=d或a1=2d, ∵d>1,∴an>0, 又S99-T99=99, 由等差数列的性质知,99a50-99b50=99,即a50-b50=1, ∴a50-eq \f(2550,a50)=1,即aeq \o\al(2,50)-a50-2550=0, 解得a50=51或a50=-50(舍去). 当a1=2d时,a50=a1+49d=51d=51, 解得d=1,与d>1矛盾,无解; 当a1=d时,a50=a1+49d=50d=51, 解得d=eq \f(51,50). 综上,d=eq \f(51,50). $

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