内容正文:
课下巩固精练卷(四十六) 等差数列
【基础巩固题】
1.已知数列{an}是等差数列,a2+a9=3a6,公差d=-4,则其前11项和等于( )
A.44 B.22
C.-44 D.-22
解析:选A.由a2+a9=3a6,得a1+(-4)+a1+8×(-4)=3[a1+5×(-4)],解得a1=24,所以前11项和S11=11a1+×d=11×24+55×(-4)=44.
2.(2024·安徽十校联盟联考)“数列{an},{bn}都是等差数列”是“数列{an+bn}是等差数列”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
解析:选A.若数列{an},{bn}都是等差数列,设数列{an},{bn}的公差分别为d1,d2,所以an+1+bn+1-(an+bn)=(an+1-an)+(bn+1-bn)=d1+d2为常数,所以数列{an+bn}是等差数列.
若数列{an+bn}是等差数列,如an+bn=2n+(n-2n)=n是等差数列,
而此时an=2n,bn=n-2n均不是等差数列,
所以“数列{an},{bn}都是等差数列”是“数列{an+bn}是等差数列”的充分不必要条件.
3.已知数列{an}是等差数列,若a1-a9+a17=7,则a3+a15等于( )
A.7 B.14
C.21 D.7(n-1)
解析:选B.因为a1-a9+a17=(a1+a17)-a9=2a9-a9=a9=7,所以a3+a15=2a9=2×7=14.
4.在等差数列{an}中,a1=29,S10=S20,则数列{an}的前n项和Sn的最大值为( )
A.S15 B.S16
C.S15或S16 D.S17
解析:选A.∵a1=29,S10=S20,
∴10a1+d,解得d=-2,
∴Sn=29n+×(-2)=-n2+30n=-(n-15)2+225,
∴当n=15时,Sn取得最大值.
5.(2024·成都诊断)设等差数列{an}的前n项和为Sn,5S9=9a9-36,则a4=( )
A.-2 B.-1
C.1 D.2
解析:选B.设数列{an}的公差为d,则由5S9=9a9-36得5(9a1+36d)=9(a1+8d)-36,则36(a1+3d)=-36,即a1+3d=-1,故a4=a1+3d=-1.
6.(2024·青岛模拟)已知等差数列{an},an+m=am+n(n≠m,n,m∈N*),数列{bn}满足bn=a2n+1+a2n-1,则b2 024-b2 023等于( )
A.1 B.2
C.4 D.8
解析:选C.∵an+m=am+n,∴an-am=n-m,
∵bn=a2n+1+a2n-1,
∴b2 024=a4 049+a4 047,b2 023=a4 047+a4 045,
∴b2 024-b2 023=(a4 049+a4 047)-(a4 047+a4 045)=a4 049-a4 045=4 049-4 045=4.
7.(多选)(2024·石家庄模拟)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,公差为d,若S11<S10<S12,则( )
A.d>0 B.a1>0
C.S22<0 D.S21<0
解析:选AD.设等差数列{an}的首项为a1,公差为d,
对于A,B,因为S11<S10<S12,
所以S11-S10=a11<0,S12-S11=a12>0,
故等差数列的首项为负,公差为正,
所以d>0,a1<0,故A正确,B错误;
对于C,由S10<S12,可知S12-S10=a12+a11>0,所以S22==11(a11+a12)>0,故C错误;
对于D,因为a11<0,所以S21=21×=21a11<0,故D正确.
8.(多选)(2024·南通统考)在我国古代著名的数学专著《九章算术》里有一段叙述:今有良马与驽马发长安至齐,齐去长安一千一百二十五里,良马初日行一百零三里,日增十三里;驽马初日行九十七里,日减半里;良马先至齐,复还迎驽马,二马相逢.则( )
A.驽马第七日行九十四里
B.第七日良马先至齐
C.第八日二马相逢
D.二马相逢时良马行一千三百九十五里
解析:选AD.由题意可知,两马日行里数分别成等差数列,记数列{an}为良马的日行里数,其中首项a1=103,公差d1=13,所以数列{an}的通项公式为an=13n+90,n∈N*,
记数列{bn}为驽马的日行里数,其中首项b1=97,公差d2=-0.5,所以数列{bn}的通项公式为bn=-0.5n+97.5,n∈N*,
因此,驽马第七日行里数为b7=-0.5×7+97.5=94,故A正确;
第七日良马行走总里程为S7=103×7+×13=994,而齐去长安一千一百二十五里,因为994<1 125,所以第七日良马未至齐,故B错误;
设第m日两马相逢,由题意可知两马行走的总里数是齐去长安距离的两倍,即103m+×0.5=2×1 125,解得m=9或m=-40(舍),即第九日二马相逢,故C错误;
由C可知,第九日二马相逢,此时良马行走总里程为S9=103×9+×13=1 395,故D正确.
9.(人教A版选择性必修二P18)在等差数列{an}中,an=m,am=n,且n≠m,am-n=_________.
解析:设等差数列{an}的公差为d,
则⇒
所以am-n=a1+(m-n-1)d=m+n-1-m+n+1=2n.
答案: 2n
10.已知数列{an}满足a1=1,an+1=(n2+n-λ)an(n=1,2,…),λ是常数.
(1)当a2=-1时,求λ及a3的值;
(2)数列{an}是否可能为等差数列?若可能,求出它的通项公式;若不可能,说明理由.
解:(1)因为an+1=(n2+n-λ)an(n=1,2,…),且a1=1,
所以当a2=-1时,-1=2-λ,解得λ=3,
所以a3=(22+2-3)×(-1)=-3.
(2)数列{an}不可能为等差数列.理由如下:
由a1=1,an+1=(n2+n-λ)an,
得a2=2-λ,a3=(6-λ)(2-λ),a4=(12-λ)(6-λ)(2-λ),
若存在常数λ,使{an}为等差数列,
则a3-a2=a2-a1,
即(5-λ)(2-λ)=1-λ,解得λ=3,
于是a2-a1=1-λ=-2,
a4-a3=(11-λ)(6-λ)(2-λ)=-24,
这与{an}为等差数列矛盾,
故不存在常数λ,使得{an}是等差数列.
11.(2023·全国乙卷)记Sn为等差数列{an}的前n项和,已知a2=11,S10=40.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求数列{|an|}的前n项和Tn.
解:(1)设{an}的公差为d,
则解得
所以{an}的通项公式为an=13+(n-1)·(-2)=15-2n.
(2)由(1)得|an|=
当n≤7时,Tn=13n+×(-2)=14n-n2;
当n≥8时,Tn=T7+1+3+5+…+(2n-15)=14×7-72+=98-14n+n2.
综上,Tn=
【综合应用题】
12.设Sn,Tn分别为等差数列{an},{bn}的前n项和,且.设A是直线BC外一点,P是直线BC上一点,且,则实数λ的值为________.
解析:依题意,B,C,P三点共线,
∴+λ=1,∴λ=1-2×,
依题意,,
∴λ=1-2×.
答案:-
13.等差数列{an}共有2n+1项,所有的奇数项之和为132,所有的偶数项之和为120,则n=________.
解析:因为等差数列{an}共有2n+1项,
所有奇数项之和为S奇=a1+a3+…+a2n+1==(n+1)an+1=132,
所有偶数项之和为S偶=a2+a4+…+a2n==nan+1=120,
所以,
解得n=10.
答案:10
14.(2024·河南郑州期中)已知等差数列{an}的公差为整数,a3=9,设其前n项和为Sn,且{}是公差为的等差数列.
(1)求{an}的通项公式;
(2)若bn=a2n-1-80,求数列{|bn|}的前n项和Tn.
解:(1)设{an} 的公差为d,依题意得,
所以,即,
化简得3d2-22d+40=0,解得d=4或(舍去),
故a1=a3-2d=1,an=1+4(n-1)=4n-3.
(2)依题意,bn=a2n-1-80=8n-87.
当n≤10时,|bn|=87-8n,故Tn==83n-4n2;
当n≥11时,|bn|=8n-87,故Tn=-b1-b2-…-b10+b11+b12+…+bn=-2(b1+b2+…+b10)+(b1+b2+…+bn)=4n2-83n+860.
故Tn=
【创新拓展题】
15.(2023·全国乙卷)已知等差数列{an}的公差为,集合S={cos an|n∈N*},若S={a,b},则ab等于( )
A.-1 B.-
C.0 D.
解析:选B.方法一 由题意得an=a1+(n-1),
cos an+3=cos =cos
=cos =cos =cos an,
所以数列{cos an}是以3为周期的周期数列,
又cos a2=cos =-cos a1-sin a1,
cos a3=cos =-cos a1+sin a1,
因为集合S中只有两个元素,
所以有三种情况:cos a1=cos a2≠cos a3,
cos a1=cos a3≠cos a2,
cos a2=cos a3≠cos a1.
下面逐一讨论:
①当cos a1=cos a2≠cos a3时,
有cos a1=-cos a1-sin a1,
得tan a1=-,
所以ab=cos a1(-cos a1+sin a1)
=
=
=
=.
②当cosa1=cos a3≠cos a2时,
有cos a1=-cos a1+sin a1,
得tan a1=,
所以ab=cos a1(-cos a1-sin a1)
=-cos2a1-sina1cos a1
=
=
=.
③当cosa2=cos a3≠cos a1时,
有-cos a1-sin a1=-cos a1+sin a1,得sin a1=0,
所以ab=cos a1(-cos a1-sin a1)=-cos2a1=-(1-sin2a1)=-.
综上,ab=-.
方法二 取a1=-,则cosa1=,
cos a2=cos =,
cos a3=cos =-1,
所以S=,ab=-.
16.已知项数为k(k∈N*)的等差数列{an}满足a1=1,an-1≤an(n=2,3,…,k).若a1+a2+…+ak=8,则k的最大值是( )
A.14 B.15 C.16 D.17
解析:选B.由a1=1,an-1≤an(n=2,3,…,k),得1+(n-2)d≤4[1+(n-1)d],
即3+(3n-2)d≥0,
即d≥-,所以d≥-,
由a1+a2+…+ak=8,得8=,
所以16=2k+k(k-1)d≥2k+k(k-1)·,
因为k∈N*,k≥2,
整理得3k2-49k+32≤0,所以k≤15.
所以k的最大值是15.
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