内容正文:
专题4.3 等差数列的有关概念
【知识梳理】 1
【考点1:判断等差数列】 3
【考点2:等差数列通项公式的基本量计算】 5
【考点3:利用定义求等差数列通项公式】 7
【考点4: 由递推关系证明数列是等差数列】 9
【考点5:验证是否为等差数列中的项】 12
【考点6:等差中项及其应用】 14
【考点7:利用等差数列的性质计算】 16
【考点8:等差数列的单调性】 18
【考点9:求等差数列中的最大(小)项】 21
【考点10: 等差数列的应用】 24
【知识梳理】
1.等差数列的概念
(1)等差数列的概念
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,常用字母d表示.
(2)对等差数列概念的理解
①“从第2项起”是因为首项没有“前一项”.
②由概念可知,如果- ()恒等于一个常数,那么数列{}就是等差数列.
③如果一个数列,不是从第2项起,而是从第3项或以后起,每一项与它的前一项的差是同一常数,
那么这个数列不是等差数列.
④若数列从第2项起,每一项与它的前一项的差尽管都等于常数,但这些常数不都相等,那么这个数
列不是等差数列.
⑤对于公差d,需要强调的是它是从第2项起,每一项与其前一项的差,不要把被减数与减数弄颠倒.
2.等差中项
由三个数a,A,b组成的等差数列可以看成是最简单的等差数列,这时A叫做a与b的等差中项,则有
2A=a+b.反之,若2A=a+b,则a,A,b三个数成等差数列.
3.等差数列的通项公式
(1)等差数列的通项公式
等差数列的通项公式为=+(n-1)d,其中为首项,d为公差.
(2)等差数列通项公式的变形
已知等差数列{}中的任意两项, (n,m,m≠n),则
-=(n-m)d
4.证明数列是等差数列的主要方法:
方法
解读
适合题型
定义法
对于数列{an},an-an-1(n≥2,n∈N*)为同一常数⇔{an}是等差数列
解答题中的证明问题
等差中项法
2an-1=an+an-2(n≥3,n∈N*)成立⇔{an}是等差数列
通项公式法
an=pn+q(p,q为常数)对任意的正整数n都成立⇔{an}是等差数列
选择、填空题中的判定问题
前n项和公式法
验证Sn=An2+Bn(A,B是常数)对任意的正整数n都成立⇔{an}是等差数列
5.等差数列的性质:
(1)通项公式的推广:an=am+(n-m)d(n,m∈N*).
(2)若{an}为等差数列,且m+n=p+q,则am+an=ap+aq(m,n,p,q∈N*).
(3)若{an}是等差数列,公差为d,则ak,ak+m,ak+2m,…(k,m∈N*)是公差为md的等差数列.
(4)数列Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…(m∈N*)也是等差数列,公差为m2d.
(5)S2n-1=(2n-1)an,S2n=n(a1+a2n)=n(an+an+1),遇见S奇,S偶时可分别运用性质及有关公式求解.
(6){an},{bn}均为等差数列且其前n项和为Sn,Tn,则=.
(7)若{an}是等差数列,则也是等差数列,其首项与{an}的首项相同,公差是{an}的公差的.
[方法技巧]
利用等差数列性质求解问题的注意点
(1)如果{an}为等差数列,m+n=p+q,则am+an=ap+aq(m,n,p,q∈N*).因此,若出现am-n,am,am+n等项时,可以利用此性质将已知条件转化为与am(或其他项)有关的条件;若求am项,可由am=(am-n+am+n)转化为求am-n,am+n或am+n+am-n的值.
(2)要注意等差数列通项公式及前n项和公式的灵活应用,如an=am+(n-m)d,d=,S2n-1=(2n-1)an,Sn==(n,m∈N*)等.
[提醒] 一般地,am+an≠am+n,等号左、右两边必须是两项相加,当然也可以是am-n+am+n=2am.
【考点1:判断等差数列】
1.(多选)(2025高二·全国·专题练习)下列数列中,是等差数列的是( )
A.1,4,7,10 B.
C. D.10,8,6,4,2
【答案】ABD
【分析】根据等差数列的定义逐项判断即可.
【详解】根据等差数列的定义,可得对于A,满足4-1=7-4=10-7=3(常数),所以是等差数列,故A正确;
对于B,满足(常数),所以是等差数列,故B正确;
对于C,因为,不满足等差数列的定义,所以不是等差数列,故C错误;
对于D,满足(常数),所以是等差数列,故D正确.
故选:ABD.
2.(多选)(2025高二·全国·专题练习)下列数列是递增的等差数列的是( )
A.
B.
C.
D.数列满足
【答案】AD
【分析】根据等差数列的概念及单调性逐项判断即可.
【详解】由题意,∵,
∴A中数列是公差为6的递增等差数列.故A正确.
∵,∴B中数列不是等差数列.故B错误.
∵,∴C中数列是公差为0的等差数列,但不是递增数列.故C错误.
∵,∴D中数列是公差为3的递增等差数列.故D正确.
故选:AD.
3.(多选)(25-26高二下·新疆喀什·期中)下列数列中,是等差数列的是( )
A.0,0,0,…,0,… B.-2,-1,0,…,,…
C.1,13,-13,…,,… D.1,-1,1,-1,…,,…
【答案】AB
【分析】根据等差数列的定义判断.
【详解】对于A,后项减去前项都为同一个常数0,则是等差数列;
对于B,后项减去前项都为同一个常数1,则是等差数列;
对于C,后项减去前项不为同一个常数,如,则不是等差数列;
对于D,后项减去前项不为同一个常数,如,则不是等差数列.
故选:AB.
4.(多选)(25-26高二上·湖南长沙·期中)若数列是等差数列,则下列数列中一定为等差数列的有( )
A. B. C. D.
【答案】ACD
【分析】根据等差数列的定义,通过作差法,逐一判断数列是否为等差数列,得出正确结果即可.
【详解】设,
对于选项A,,可知,数列是以为首项,以为公差的等差数列,所以A正确;
对于选项B,,相邻两项之差不是常数,所以B错误;
对于选项C,,数列是以为首项,以为公差的常数列,所以C正确;
对于选项D,,数列是以为首项,以为公差的等差数列,所以D正确;
故选:ACD.
5.(2025高二·全国·专题练习)观察下面各组数,你能从运算角度发现它们有什么共同的特点吗?
.①
.②
③
④
【答案】从第2项起,每一项与它前一项的差都等于同一个常数
【分析】观察相邻两项的关系,从而归纳得出结论.
【详解】观察相邻两项的关系,从而归纳得出结论.
由题意,
对于①:从第2项起,每一项与它前一项的差都等于7;
对于②:从第2项起,每一项与它前一项的差都等于;
对于③:从第2项起,每一项与它前一项的差都等于0.5;
对于④:从第2项起,每一项与它前一项的差都等于2;
综上,它们的共同特点为:从第2项起,每一项与它前一项的差都等于同一个常数.
【考点2:等差数列通项公式的基本量计算】
1.(25-26高三上·上海·期中)等差数列中,,则该数列的公差为 .
【答案】
【分析】根据等差数列的性质求解.
【详解】因为,
所以,
故答案为:
2.(24-25高二下·陕西西安·月考)成等差数列的四个数之和为26,第二个数与第三个数之积为40,这四个数为 .
【答案】2,5,8,11或11,8,5,2.
【分析】设这四个数依次为,由题意列方程组,解方程求出即可得出答案.
【详解】设这四个数依次为(公差为).
因为四个数之和为26,第二个数与第三个数之积为40,
所以,解得:或,
∴这个数列为或
故答案为:2,5,8,11或11,8,5,2.
3.(2025·山西晋城·三模)已知数列、均为等差数列, 满足,则 .
【答案】
【分析】等差数列的通项公式及性质求解即可
【详解】设数列、的公差分别为,
则,,
所以-=,
所以数列为等差数列,且公差,
所以=.
故答案为:383
4.(25-26高三上·山西大同·期中)首项为的等差数列,从第5项起开始为正数,则公差的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】借助等差数列基本量计算即可得.
【详解】设该等差数列为,且公差为,由题意得,
即有,解得.
故选:B.
5.(24-25高二下·江西·期末)在和两个实数之间插入个实数,,,,使数列为等差数列,那么这个数列的公差为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据等差数列通项公式计算可得.
【详解】依题意等差数列中共有项,
设公差为,则,
所以.
故选:B
【考点3:利用定义求等差数列通项公式】
1.(24-25高二下·北京·期中)已知数列满足,,则( )
A. B. C.12 D.21
【答案】A
【分析】根据条件得出数列为等差数列,即可求出其通项公式,进而求出即可代入求值.
【详解】由得,,
因,则数列是以为首项,为公差的等差数列,
则,则,
故.
故选:A
2.(24-25高二下·辽宁丹东·期末)已知各项均为正数的数列中,,,则( )
A.400 B.600 C.800 D.1000
【答案】C
【分析】根据等差数列的定义和通项公式求解即可.
【详解】因为数列各项均为正数,且,,
所以数列是以为首项,为公差的等差数列,
所以,
所以,,
故选:C
3.(2025高三·全国·专题练习)已知正项数列满足,.求的通项公式.
【答案】
【分析】根据等差数列的定义写出的通项,在通过赋值求出,进而可求.
【详解】由题可知是以1为首项、为公差的等差数列,
故,
令,有,
即,解得.
代入得,即.
4.(2025高三·全国·专题练习)已知数列的各项都为正数,其前项和为,且.求证:是等差数列,并求的通项公式;
【答案】证明见解析,
【分析】根据题意,得到,当时,求得,利用与的关系当时,,整理求得,结合等差数列的定义和通项公式,即可求解.
【详解】证明:由,且,可得,
所以当时,,解得或(舍);
当时,,
整理得:,
因为,解得,
所以数列是首项为1,公差为的等差数列,
所以数列的通项公式为.
5.(25-26高二上·吉林长春·期中)已知数列满足,若.
(1)求证:是等差数列;
(2)求数列的通项公式.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)根据题设易得,即可得到,结合等差数列的定义即可求证;
(2)结合等差数列的通项公式求解即可.
【详解】(1)由,则,
则,即,又,
所以数列是以1为首项,1为公差的等差数列.
(2)由(1)得,,则.
【考点4: 由递推关系证明数列是等差数列】
1.(2025高二上·重庆·专题练习)已知正项数列满足,且,则 .
【答案】27
【分析】首先由递推关系式得出是以为首项,3为公差的等差数列,再代入,结合,即可求出,最后利用等差数列的通项公式即可求得答案.
【详解】由,,①
,②
②①得,即,
所以是以为首项,3为公差的等差数列,
令,得,又,,
所以,解得,
.
故答案为:27.
2.(2025高三·全国·专题练习)已知数列满足:,则通项 .
【答案】
【分析】取倒数得到数列是等差数列,根据数列的通项公式得到数列的通项公式.
【详解】取倒数后得,即,
所以数列是以为首项,以为公差的等差数列,
所以, 所以,
故答案为:.
3.(2025高三·全国·专题练习)已知数列的前项和,令,求证:数列是等差数列,并求数列的通项公式.
【答案】证明见解析,.
【分析】由的关系可得递推关系,化简后由等差数列的定义得证;求出等差数列的通项后即可得出数列的通项公式.
【详解】在中,
令,可得,
当时,,
故,
,
即,即,
又,所以,即当时,,
又,所以数列是首项和公差均为1的等差数列,
于是,所以.
4.(24-25高二上·海南海口·月考)已知数列的前项和为,,,且.
(1)证明:数列是等差数列.
(2)求的通项公式.
【答案】(1)见解析
(2)
【分析】(1)将 两边同时除以,得到,根据等差数列性质得到结果.
(2)由(1)得,利用求出的通项公式.
【详解】(1)证明:将 两边同时除以,得,当 时, , 所以 是以 1 为首项,为公差的等差数列.
(2)由(1)得 ,则,①
当 时,,②
-②,得 ,整理得,则 ,
也符合 ,所以 .
5.(2025高三·全国·专题练习)若数列的前n项和为,且满足.
(1)求证:是等差数列;
(2)求数列的通项公式
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)根据的关系式,对等式进行化简,可得到,进而证明结果.
(2)结合(1)的结果根据等差数列的通项公式求出,进而可求出.
【详解】(1)证明:当时,且.
,
即.
即.又.
故数列是以首项为,公差为的等差数列.
(2)由(1)知,当时,
,
当时,不适合上式,
故.
【考点5:验证是否为等差数列中的项】
1.(25-26高二上·全国·课后作业)是不是等差数列,,,…的项?如果是,是第几项?如果不是,试说明理由.
【答案】是数列的第项
【分析】设等差数列,,,…,为数列,即可得到首项与公差,从而求出通项公式,再令,求出即可判断.
【详解】设等差数列,,,…,为数列,则,公差,
所以,
令,即,解得,
所以是数列的第项.
2.(25-26高二·全国·课堂例题)第一届现代奥运会于1896年在希腊雅典举行,此后每4年举行一次.奥运会如因故不能举行,届数照算.按此规则,问:2050年举行奥运会吗?
【答案】2050年不举行奥运会.
【分析】由题意知,举行奥运会的年份构成的数列是一个以1896为首项,4为公差的等差数列,根据等差数列的通项公式求解即可.
【详解】由题意知,举行奥运会的年份构成的数列是一个以1896为首项,4为公差的等差数列.
这个数列的通项公式为.
假设,则,解得.
所以无正整数解.
所以,按此规则,2050年不举行奥运会.
3.(25-26高二下·全国·课后作业)已知等差数列6,3,0,….
(1)试求此数列的第100项;
(2)-30是不是这个数列中的项?-40是不是这个数列中的项?若是,分别是第几项?
【答案】(1);
(2)-30是这个数列中的项,是第13项;-40不是这个数列中的项.
【分析】(1)设此数列为,求出数列的公差和通项公式即得解;
(2)令,,解方程即得解.
【详解】(1)设此数列为,则首项,公差,
所以通项公式为,
所以.
所以此数列的第100项是.
(2)令,解得,所以-30是这个数列中的项,是第13项.
令,解得,因为不是正整数,所以-40不是这个数列中的项.
4.(解析高二2025-2026年度下期三月测试)设数列为等差数列, ,
(1)求数列的首项 及公差d;
(2)判断55是否是数列中的项,若是,是第几项.
【答案】(1)
(2)55是数列中的项,是第20项
【详解】(1)因为数列为等差数列, ,
∴,
解得;
(2)由(1)可得:,
令 ,解得
因此55是数列中的第20项.
5.(2025·全国·高二课时练习)已知为等差数列,且以,,若在每相邻两项之间插入三个数,使它和原数列的数构成一个新的等差数列,求:
(1)原数列的第12项是新数列的第几项?
(2)新数列的第29项是原数列的第几项?
【答案】(1)第45项
(2)第8项.
【详解】(1)设新数列为,则,,
根据,有,即,
所以,所以.
又因为,所以.
即原数列的第n项为新数列的第项.
当时,,故原数列的第12项为新数列的第45项.
(2)由(1) ,令,得,即新数列的第29项是原数列的第8项.
【考点6:等差中项及其应用】
1.(25-26高二上·吉林长春·期中)已知等差数列满足,则等于( )
A.9 B.6 C.3 D.2
【答案】C
【分析】利用等差中项即可求解.
【详解】由等差数列可知:,
故选:C.
2.(25-26高三上·江西上饶·月考)已知等差数列满足,则( )
A.7 B.8 C.9 D.10
【答案】C
【分析】根据等差中项的性质,分析计算,即可得答案
【详解】由等差中项的性质可得,故,解得,
故选:C.
3.(2025·广东·模拟预测)已知数列是首项为1的等差数列,且,则( )
A. B.或 C. D.或
【答案】B
【分析】设出数列的公差为,根据及列出方程,解得,再根据等差数列下标和的性质解决即可.
【详解】设数列的公差为,又,即,
整理得,解得或,
当时,;当时,
又,
因此或.
故选:B.
4.(25-26高三上·广东广州·月考)已知a,b都是实数,若b是a,1的等差中项,则的最小值为( )
A. B. C. D.2
【答案】B
【分析】依题意得,,则,由基本不等式即可求解.
【详解】因为b是a,1的等差中项,所以,得,
则,
当且仅当,即时等号成立,
则的最小值为,
故选:B.
5.(2025·广西来宾·模拟预测)在公差不为0的等差数列中,若是与的等差中项,则的最小值为 .
【答案】
【分析】根据等差中项性质可得,再利用基本不等式中“1”的应用计算可得结果.
【详解】因为在公差不为0的等差数列中,是与的等差中项,
所以,所以,
因此,
当且仅当,即时等号成立,
所以的最小值为.
故答案为:
【考点7:利用等差数列的性质计算】
1.(2025·四川·模拟预测)已知等差数列满足,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据等差数列下标和的性质及诱导公式即可求解.
【详解】因为数列为等差数列,
所以,
所以.
故选:.
2.(25-26高三上·山东泰安·期中)已知正项等差数列满足,则( )
A.5 B. C. D.
【答案】C
【分析】根据等差数列下标和性质计算可得.
【详解】因为,
所以,
又,
所以,则,则,
解得或,
又,所以.
故选:C
3.(25-26高二上·山西晋城·月考)在等差数列中,已知,为方程的两根,则( )
A.1 B.5 C. D.
【答案】D
【分析】根据韦达定理和等差数列的性质,即可求解.
【详解】由韦达定理可知,,再由等差数列的性质可知.
故选:D
4.(2025·新疆·模拟预测)已知数列的各项为互异正数,且其倒数构成公差为3的等差数列,则( )
A. B. C.3 D.6
【答案】C
【分析】根据等差数列的定义进行求解即可.
【详解】因为数列的各项为互异正数,且其倒数构成公差为3的等差数列,
所以有,
所以,
故选:C
5.(23-24高二上·陕西安康·期末)在1和17之间插入个数,使这个数成等差数列,若这个数中第一个为,第个为,当取最小值时,
A.4 B.5 C.6 D.7
【答案】D
【详解】由题意,,所以,
当时,即,即时,有最小值.
所以,得,即,故选D.
点睛:本题考查等差数列、基本不等式的应用.根据等差数列的性质,得,利用基本不等式中的条件型问题,得,则时,即,即时,有最小值,解得,.
【考点8:等差数列的单调性】
1.(25-26高二下·安徽宿州·开学考试)已知等差数列,则“单调递增”是“”的( )条件
A.充要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【分析】根据等差数列的概念得到,进而推得结果.
【详解】已知等差数列的公差为,即,
当单调递增时,,令得到, ;
反之,,为单调递增.
故“单调递增”是“”的充要条件.
故选:A.
2.(25-26高三上·北京·月考)已知等差数列单调递增且满足,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设出公差,根据单调递增,得到,结合等差数列的性质得到,变形为,解不等式求出答案.
【详解】因为为等差数列,设公差为,
因为数列单调递增,所以,
所以,
则,解得:,
故选:C
3.(多选)(25-26高二·全国·课后作业)(多选)已知数列的通项公式为(a,b为常数),则下列说法正确的是( )
A.若,则
B.若,则
C.若,则
D.若,则
【答案】ABC
【分析】根据等差数列的通项性质可判断是等差数列,根据等差数列的单调性即可逐一判断.
【详解】由,知,故数列是等差数列,且公差为.
由等差数列的单调性可得,若,则公差,所以数列是递增数列,故A,B一定成立;
若,则,所以数列是递增数列,所以,故C一定成立;当时,不成立,故D不一定成立.
故选:ABC.
4.(2025·江西·二模)已知数列的首项,其前项和为,且满足,若对,恒成立,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】根据数列通项与前项和的关系可得(),进而推导得(),算出首项可得数列……是以2为公差的等差数列,数列……是以2为公差的等差数列,从而得出再求解即可.
【详解】由得(),
两式相减得:(),所以(),
两式相减得:(),
所以,数列……是以2为公差的等差数列,数列……是以2为公差的等差数列,
将代入及可得,
将代入()可得,且,
要使得,恒成立,只需要即可,
所以,解得:,即实数的取值范围是.
故答案为:
5.(2025高二·全国·专题练习)已知,是等差数列的图象上的两点.
(1)求数列的通项公式;
(2)画出数列的图象;
(3)判断数列的单调性.
【答案】(1)
(2)答案见解析
(3)递减数列
【分析】(1)设出公差,列出方程组,求出首项和公差,从而得到通项公式;
(2)数列的图象是均匀分布在直线上的一系列孤立的点,画出图象;
(3)由公差得到数列的单调性.
【详解】(1)设数列的公差为d.
因为,是等差数列的图象上的两点,
所以,,即,解得
因此.
(2)由(1)可知,数列的图象是均匀分布在直线上的一系列孤立的点,
其中且,
如图,
(3)由(1)可知公差,所以等差数列为递减数列.
【考点9:求等差数列中的最大(小)项】
1.(25-26高二·全国·课后作业)在首项为31,公差为-4的等差数列中,绝对值最小的项是 .
【答案】-1
【分析】根据数列是以首项为31,公差为-4的等差数列,得到数列的通项公式求解.
【详解】数列是以首项为31,公差为-4的等差数列,
所以数列的通项公式为an=35-4n.
则当n≤8时an>0;当n≥9时an<0.
又a8=3,a9=-1.
所以绝对值最小的项为a9=-1.
故答案为:-1
2.(25-26高二上·全国·课后作业)已知数列为等差数列,且,则的最小值为 .
【答案】
【分析】先求得数列的公差,进而求得其通项公式,从而求得,利用二次函数的知识求得最小值.
【详解】设数列的公差为,则,
故,
故,
根据二次函数的性质可知:当或4时,取得最小值.
故答案为:
3.(24-25高二上·江苏连云港·期中)已知等差数列{an}的首项a1=11,公差,当|an|最小时,n= .
【答案】16
【分析】根据题意求通项公式,由通项公式得的单调性,进而根据单调性判断最值.
【详解】由题意,,
令,得,解得,
所以当时,,此时单调递减;
当时,,此时单调递增;
又,,则,
因此当最小时,,
故答案为:
4.(24-25高二上·广东湛江·月考)已知在数列中,,,数列满足.
(1)求证:数列是等差数列;
(2)求数列中的最大项和最小项,并说明理由.
【答案】(1)证明见解析
(2)最小值,最大值3,理由见解析
【分析】(1)求,化简后由等差数列定义证明
(2)先求的通项公式后得出的通项公式,结合单调性求解
【详解】(1)证明:因为,,
所以当时,
.
又,所以数列是以为首项,1为公差的等差数列.
(2)由(1)知,则.
设函数,在区间和上单调递减,
结合函数的图象可知,
当时,取得最小值;
当时,取得最大值3.
5.(2025·安徽安庆·三模)无穷数列满足:且.
(1)求证:为等差数列;
(2)若为数列中的最小项,求的取值范围.
【答案】(1)证明见解析;(2).
【分析】(1)利用递推公式证得,根据等差数列的定义即可得出结论;
(2)由于数列是以1为公差的等差数列,所以若,则数列是递增数列,所以数列无最大项,因此中无最小项,故,然后结合题意即可得到,解不等式组即可求出结果.
【详解】(1)因为,则
所以
,
故数列是以1为公差的等差数列;
(2)若,则数列是递增数列,所以数列无最大项,因此中无最小项,故,又数列是递增数列,且为数列中的最小项,所以是数列中的最大负项,从而有,而,则,解得,
故的取值范围为.
【考点10: 等差数列的应用】
1.(24-25高二上·福建龙岩·期末)《九章算术》有这样一个问题:今有女子善织,日增等尺,七日共织二十八尺,第二日、第五日、第八日所织之和为十五尺,则第十日所织尺数为
A.9 B.10 C.11 D.12
【答案】B
【详解】设第一天织布尺,从第二天起每天比第一天多织尺
由已知得:
解得,
第十日所织尺数为
故选
2.(25-26高二上·陕西汉中·期中)《周髀算经》中有这样一个问题:冬至、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,自冬至日起,其日影长依次成等差数列,若立春当日日影长为尺,立夏当日日影长为尺,则春分当日日影长为( )
A.尺 B.5尺 C.尺 D.尺
【答案】D
【分析】设十二节气自冬至日起的日影长构成的等差数列为,利用等差数列的性质即可求解.
【详解】设十二节气自冬至日起的日影长构成的等差数列为,则立春当日日影长为,立夏当日日影长为,所以春分当日日影长为.
故选:D
3.(24-25高二下·河南南阳·期末)通常情况下,海拔每升高米气温就降低.已知南阳市的海拔最高点是老界岭的崎角尖.若在某天测得老界岭的山脚的气温是,崎角尖的气温是,则崎角尖相对于山脚的高度是( )
A.米 B.米 C.米 D.米
【答案】C
【分析】求出温度差,利用海拔每升高米气温就降低,即可求解.
【详解】由题知崎角尖相对于山脚的高度是米,
故选:C.
4.(25-26高三下·重庆沙坪坝·月考)天干地支纪年法源于中国,中国自古便有十天干与十二地支,十天干即甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸;十二地支即子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥.天干地支纪年法是按顺序以一个天干和一个地支相配,排列起来,天干在前,地支在后,天干由“甲”起,地支由“子”"起,例如,第一年为“甲子”,第二年为“乙丑”,第三年为“丙寅”,以此类推,排列到“癸酉”后,天干回到“甲”重新开始,即“甲戌”,“乙亥”,然后地支回到“子”重新开始,即“丙子”,以此类推.今年是辛丑年,也是重庆一中建校90周年,则重庆一中建校的那一年是( )
A.壬酉年 B.壬戊年 C.辛酉年 D.辛未年
【答案】D
【分析】由题意可得天干是以为公差的等差数列,地支以为公差的等差数列,利用等差数列的性质即可求解.
【详解】所以90年前的天干为辛,
所以90年前的地支为未,
所以重庆一中建校的那一年是辛未年,
故选:D.
5.(25-26高二下·江苏南京·月考)中国历法推测遵循以测为辅、以算为主的原则.例如《周髀算经》和《易经》里对二十四节气的晷影长的记录中,冬至和夏至的晷影长是实测得到的,其他节气的晷影长则是按照等差数列的规律计算出来的.下表为《周髀算经》对二十四节气晷影长的记录,其中寸表示115寸分(1寸=10分)
节气
冬至
小寒
(大雪)
大寒
(小雪)
立春
(立冬)
雨水
(霜降)
惊蛰
(寒露)
春分
(秋分)
清明
(白露)
谷雨
(处暑)
立夏
(立秋)
小满
(大暑)
芒种
(小暑)
夏至
晷影
长(寸)
135
125.
115.
105.
95.
85.
75.5
66.
55.
45.
35.
25.
16.0
已知《易经》中记录的冬至晷影长为130.0寸,夏至晷影长为14.8寸,那么《易经》中所记录的惊蛰的晷影长应为
A.72.4寸 B.81.4寸 C.82.0寸 D.91.6寸
【答案】C
【分析】由题意可得,节气的晷影长成等差数列,根据题中数据得到第1项与第13项,求出公差,进而可求出结果.
【详解】因为节气的晷影长则是按照等差数列的规律计算出来的,
由题意可得,,所以等差数列的公差为
惊蛰对应等差数列的第6项,
所以.
故选C
【点睛】本题主要考查等差数列的应用,熟记等差数列的通项公式即可,属于常考题型.
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专题4.3 等差数列的有关概念
【知识梳理】 1
【考点1:判断等差数列】 3
【考点2:等差数列通项公式的基本量计算】 4
【考点3:利用定义求等差数列通项公式】 4
【考点4: 由递推关系证明数列是等差数列】 6
【考点5:验证是否为等差数列中的项】 7
【考点6:等差中项及其应用】 9
【考点7:利用等差数列的性质计算】 9
【考点8:等差数列的单调性】 10
【考点9:求等差数列中的最大(小)项】 11
【考点10: 等差数列的应用】 13
【知识梳理】
1.等差数列的概念
(1)等差数列的概念
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,常用字母d表示.
(2)对等差数列概念的理解
①“从第2项起”是因为首项没有“前一项”.
②由概念可知,如果- ()恒等于一个常数,那么数列{}就是等差数列.
③如果一个数列,不是从第2项起,而是从第3项或以后起,每一项与它的前一项的差是同一常数,
那么这个数列不是等差数列.
④若数列从第2项起,每一项与它的前一项的差尽管都等于常数,但这些常数不都相等,那么这个数
列不是等差数列.
⑤对于公差d,需要强调的是它是从第2项起,每一项与其前一项的差,不要把被减数与减数弄颠倒.
2.等差中项
由三个数a,A,b组成的等差数列可以看成是最简单的等差数列,这时A叫做a与b的等差中项,则有
2A=a+b.反之,若2A=a+b,则a,A,b三个数成等差数列.
3.等差数列的通项公式
(1)等差数列的通项公式
等差数列的通项公式为=+(n-1)d,其中为首项,d为公差.
(2)等差数列通项公式的变形
已知等差数列{}中的任意两项, (n,m,m≠n),则
-=(n-m)d
4.证明数列是等差数列的主要方法:
方法
解读
适合题型
定义法
对于数列{an},an-an-1(n≥2,n∈N*)为同一常数⇔{an}是等差数列
解答题中的证明问题
等差中项法
2an-1=an+an-2(n≥3,n∈N*)成立⇔{an}是等差数列
通项公式法
an=pn+q(p,q为常数)对任意的正整数n都成立⇔{an}是等差数列
选择、填空题中的判定问题
前n项和公式法
验证Sn=An2+Bn(A,B是常数)对任意的正整数n都成立⇔{an}是等差数列
5.等差数列的性质:
(1)通项公式的推广:an=am+(n-m)d(n,m∈N*).
(2)若{an}为等差数列,且m+n=p+q,则am+an=ap+aq(m,n,p,q∈N*).
(3)若{an}是等差数列,公差为d,则ak,ak+m,ak+2m,…(k,m∈N*)是公差为md的等差数列.
(4)数列Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…(m∈N*)也是等差数列,公差为m2d.
(5)S2n-1=(2n-1)an,S2n=n(a1+a2n)=n(an+an+1),遇见S奇,S偶时可分别运用性质及有关公式求解.
(6){an},{bn}均为等差数列且其前n项和为Sn,Tn,则=.
(7)若{an}是等差数列,则也是等差数列,其首项与{an}的首项相同,公差是{an}的公差的.
[方法技巧]
利用等差数列性质求解问题的注意点
(1)如果{an}为等差数列,m+n=p+q,则am+an=ap+aq(m,n,p,q∈N*).因此,若出现am-n,am,am+n等项时,可以利用此性质将已知条件转化为与am(或其他项)有关的条件;若求am项,可由am=(am-n+am+n)转化为求am-n,am+n或am+n+am-n的值.
(2)要注意等差数列通项公式及前n项和公式的灵活应用,如an=am+(n-m)d,d=,S2n-1=(2n-1)an,Sn==(n,m∈N*)等.
[提醒] 一般地,am+an≠am+n,等号左、右两边必须是两项相加,当然也可以是am-n+am+n=2am.
【考点1:判断等差数列】
1.(多选)(2025高二·全国·专题练习)下列数列中,是等差数列的是( )
A.1,4,7,10 B.
C. D.10,8,6,4,2
2.(多选)(2025高二·全国·专题练习)下列数列是递增的等差数列的是( )
A.
B.
C.
D.数列满足
3.(多选)(25-26高二下·新疆喀什·期中)下列数列中,是等差数列的是( )
A.0,0,0,…,0,… B.-2,-1,0,…,,…
C.1,13,-13,…,,… D.1,-1,1,-1,…,,…
4.(多选)(25-26高二上·湖南长沙·期中)若数列是等差数列,则下列数列中一定为等差数列的有( )
A. B. C. D.
5.(2025高二·全国·专题练习)观察下面各组数,你能从运算角度发现它们有什么共同的特点吗?
.①
.②
③
④
【考点2:等差数列通项公式的基本量计算】
1.(25-26高三上·上海·期中)等差数列中,,则该数列的公差为 .
2.(24-25高二下·陕西西安·月考)成等差数列的四个数之和为26,第二个数与第三个数之积为40,这四个数为 .
3.(2025·山西晋城·三模)已知数列、均为等差数列, 满足,则 .
4.(25-26高三上·山西大同·期中)首项为的等差数列,从第5项起开始为正数,则公差的取值范围是( )
A. B. C. D.
5.(24-25高二下·江西·期末)在和两个实数之间插入个实数,,,,使数列为等差数列,那么这个数列的公差为( )
A. B. C. D.
【考点3:利用定义求等差数列通项公式】
1.(24-25高二下·北京·期中)已知数列满足,,则( )
A. B. C.12 D.21
2.(24-25高二下·辽宁丹东·期末)已知各项均为正数的数列中,,,则( )
A.400 B.600 C.800 D.1000
3.(2025高三·全国·专题练习)已知正项数列满足,.求的通项公式.
4.(2025高三·全国·专题练习)已知数列的各项都为正数,其前项和为,且.求证:是等差数列,并求的通项公式;
5.(25-26高二上·吉林长春·期中)已知数列满足,若.
(1)求证:是等差数列;
(2)求数列的通项公式.
【考点4: 由递推关系证明数列是等差数列】
1.(2025高二上·重庆·专题练习)已知正项数列满足,且,则 .
2.(2025高三·全国·专题练习)已知数列满足:,则通项 .
3.(2025高三·全国·专题练习)已知数列的前项和,令,求证:数列是等差数列,并求数列的通项公式.
4.(24-25高二上·海南海口·月考)已知数列的前项和为,,,且.
(1)证明:数列是等差数列.
(2)求的通项公式.
5.(2025高三·全国·专题练习)若数列的前n项和为,且满足.
(1)求证:是等差数列;
(2)求数列的通项公式
【考点5:验证是否为等差数列中的项】
1.(25-26高二上·全国·课后作业)是不是等差数列,,,…的项?如果是,是第几项?如果不是,试说明理由.
2.(25-26高二·全国·课堂例题)第一届现代奥运会于1896年在希腊雅典举行,此后每4年举行一次.奥运会如因故不能举行,届数照算.按此规则,问:2050年举行奥运会吗?
3.(25-26高二下·全国·课后作业)已知等差数列6,3,0,….
(1)试求此数列的第100项;
(2)-30是不是这个数列中的项?-40是不是这个数列中的项?若是,分别是第几项?
4.(解析高二2025-2026年度下期三月测试)设数列为等差数列, ,
(1)求数列的首项 及公差d;
(2)判断55是否是数列中的项,若是,是第几项.
5.(2025·全国·高二课时练习)已知为等差数列,且以,,若在每相邻两项之间插入三个数,使它和原数列的数构成一个新的等差数列,求:
(1)原数列的第12项是新数列的第几项?
(2)新数列的第29项是原数列的第几项?
【考点6:等差中项及其应用】
1.(25-26高二上·吉林长春·期中)已知等差数列满足,则等于( )
A.9 B.6 C.3 D.2
2.(25-26高三上·江西上饶·月考)已知等差数列满足,则( )
A.7 B.8 C.9 D.10
3.(2025·广东·模拟预测)已知数列是首项为1的等差数列,且,则( )
A. B.或 C. D.或
4.(25-26高三上·广东广州·月考)已知a,b都是实数,若b是a,1的等差中项,则的最小值为( )
A. B. C. D.2
5.(2025·广西来宾·模拟预测)在公差不为0的等差数列中,若是与的等差中项,则的最小值为 .
【考点7:利用等差数列的性质计算】
1.(2025·四川·模拟预测)已知等差数列满足,则( )
A. B. C. D.
2.(25-26高三上·山东泰安·期中)已知正项等差数列满足,则( )
A.5 B. C. D.
3.(25-26高二上·山西晋城·月考)在等差数列中,已知,为方程的两根,则( )
A.1 B.5 C. D.
4.(2025·新疆·模拟预测)已知数列的各项为互异正数,且其倒数构成公差为3的等差数列,则( )
A. B. C.3 D.6
5.(23-24高二上·陕西安康·期末)在1和17之间插入个数,使这个数成等差数列,若这个数中第一个为,第个为,当取最小值时,
A.4 B.5 C.6 D.7
【考点8:等差数列的单调性】
1.(25-26高二下·安徽宿州·开学考试)已知等差数列,则“单调递增”是“”的( )条件
A.充要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
2.(25-26高三上·北京·月考)已知等差数列单调递增且满足,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.(多选)(25-26高二·全国·课后作业)(多选)已知数列的通项公式为(a,b为常数),则下列说法正确的是( )
A.若,则
B.若,则
C.若,则
D.若,则
4.(2025·江西·二模)已知数列的首项,其前项和为,且满足,若对,恒成立,则实数的取值范围是 .
5.(2025高二·全国·专题练习)已知,是等差数列的图象上的两点.
(1)求数列的通项公式;
(2)画出数列的图象;
(3)判断数列的单调性.
【考点9:求等差数列中的最大(小)项】
1.(25-26高二·全国·课后作业)在首项为31,公差为-4的等差数列中,绝对值最小的项是 .
2.(25-26高二上·全国·课后作业)已知数列为等差数列,且,则的最小值为 .
3.(24-25高二上·江苏连云港·期中)已知等差数列{an}的首项a1=11,公差,当|an|最小时,n= .
4.(24-25高二上·广东湛江·月考)已知在数列中,,,数列满足.
(1)求证:数列是等差数列;
(2)求数列中的最大项和最小项,并说明理由.
5.(2025·安徽安庆·三模)无穷数列满足:且.
(1)求证:为等差数列;
(2)若为数列中的最小项,求的取值范围.
【考点10: 等差数列的应用】
1.(24-25高二上·福建龙岩·期末)《九章算术》有这样一个问题:今有女子善织,日增等尺,七日共织二十八尺,第二日、第五日、第八日所织之和为十五尺,则第十日所织尺数为
A.9 B.10 C.11 D.12
2.(25-26高二上·陕西汉中·期中)《周髀算经》中有这样一个问题:冬至、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,自冬至日起,其日影长依次成等差数列,若立春当日日影长为尺,立夏当日日影长为尺,则春分当日日影长为( )
A.尺 B.5尺 C.尺 D.尺
3.(24-25高二下·河南南阳·期末)通常情况下,海拔每升高米气温就降低.已知南阳市的海拔最高点是老界岭的崎角尖.若在某天测得老界岭的山脚的气温是,崎角尖的气温是,则崎角尖相对于山脚的高度是( )
A.米 B.米 C.米 D.米
4.(25-26高三下·重庆沙坪坝·月考)天干地支纪年法源于中国,中国自古便有十天干与十二地支,十天干即甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸;十二地支即子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥.天干地支纪年法是按顺序以一个天干和一个地支相配,排列起来,天干在前,地支在后,天干由“甲”起,地支由“子”"起,例如,第一年为“甲子”,第二年为“乙丑”,第三年为“丙寅”,以此类推,排列到“癸酉”后,天干回到“甲”重新开始,即“甲戌”,“乙亥”,然后地支回到“子”重新开始,即“丙子”,以此类推.今年是辛丑年,也是重庆一中建校90周年,则重庆一中建校的那一年是( )
A.壬酉年 B.壬戊年 C.辛酉年 D.辛未年
5.(25-26高二下·江苏南京·月考)中国历法推测遵循以测为辅、以算为主的原则.例如《周髀算经》和《易经》里对二十四节气的晷影长的记录中,冬至和夏至的晷影长是实测得到的,其他节气的晷影长则是按照等差数列的规律计算出来的.下表为《周髀算经》对二十四节气晷影长的记录,其中寸表示115寸分(1寸=10分)
节气
冬至
小寒
(大雪)
大寒
(小雪)
立春
(立冬)
雨水
(霜降)
惊蛰
(寒露)
春分
(秋分)
清明
(白露)
谷雨
(处暑)
立夏
(立秋)
小满
(大暑)
芒种
(小暑)
夏至
晷影
长(寸)
135
125.
115.
105.
95.
85.
75.5
66.
55.
45.
35.
25.
16.0
已知《易经》中记录的冬至晷影长为130.0寸,夏至晷影长为14.8寸,那么《易经》中所记录的惊蛰的晷影长应为
A.72.4寸 B.81.4寸 C.82.0寸 D.91.6寸
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