内容正文:
6.2 等差数列
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知识清单
知识点1 等差数列的定义及有关概念
定义 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,通常用字母d表示,符号表示为an-an
-1=d(n≥2,n∈N*,d为常数)或an+1-an=d(n∈N*,d为常数)
等差
中项 若三个数a,A,b成等差数列,则A叫做a与b的等差中项,即
A=
通项
公式 an=a1+(n-1)d;
推广:an=am+(n-m)d(n,m∈N*)
前n项
和公式 Sn= 或Sn=na1+ d
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知识点2 等差数列的性质
项的有
关性质 (1)若{an}是等差数列,且k+l=m+n(k,l,m,n∈N*),则ak+al=am+an.特别地,若k+l=2m,则ak+al=2am.
(2)若{an}是公差为d的等差数列,则数列ak,ak+m,ak+2m,…(k,m∈N*)也是等差数列,公差为md.
(3)若{an}是公差为d的等差数列,则{c+an},{c·an},{akn},{an+an+k}(c为常数,k∈N*)也是等差数列.
(4)若数列{an},{bn}是项数相同的等差数列,则{pan+qbn}(p,q为常数)也是等差数列
前n项
和的有
关性质 若等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,等差数列{bn}的前n项和为Tn,则:
(1)数列 是公差为 的等差数列.
(2)Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…也是等差数列,公差为n2d.
(3) =
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奇偶项
的有关
性质 若非零等差数列{an}的奇数项之和为S奇,偶数项之和为S偶,则:
(1)当n为偶数2m(m∈N*)时,S2m=m(am+am+1),S偶-S奇=md, = .
(2)当n为奇数2m-1(m∈N*)时,S2m-1=(2m-1)am,S奇=mam,S偶=
(m-1)am,S奇-S偶=am, =
函数
特性 (1)若d>0,则等差数列{an}是递增数列,若d<0,则等差数列{an}是递减数列,若d=0,则等差数列{an}是常数列.
(2)数列{an}的通项公式为an=pn+q(p,q为常数)⇔数列{an}是等差数列.
(3)数列{an}的前n项和公式为Sn=An2+Bn(A,B为常数)⇔数列{an}是等差数列
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即练即清
1.判断正误.(对的打“√”,错的打“✕”)
(1)数列{an}满足an+1-an=n,则数列{an}是等差数列. ( )
(2)若{an}是等差数列,则对任意n∈N*都有2an+1=an+an+2. ( )
(3)已知数列{an}的通项公式为an=3n+5,则数列{an}的公差与直线y=3x+5的斜率相等.
( )
(4)等差数列的前n项和一定是项数n的二次函数. ( )
✕
√
√
✕
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2.{an}是首项a1=4,公差d=2的等差数列,如果an=2 020,那么n= ( )
A.1 009 B.1 012 C.1 008 D.1 010
A
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3.设Sn是等差数列{an}的前n项和,若a1+a3+a5=3,则S5=_________.
5
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4.在等差数列{an}中,若a3+a7=10,a6=7,则数列{an}的通项公式为an=_________,前n项和为
Sn=_____________.
n2-4n
2n-5
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5.(易错题)在等差数列{an}中,a1=7,公差为d,前n项和为Sn,当且仅当n=8时,Sn取得最大
值,则d的取值范围为_________.
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考点清单
考点1 等差数列及其前n项和
角度1 等差数列基本量的运算
典例1 (2025届湖南长沙六校大联考,3)等差数列{an}(n∈N*)中,a2=10,a7-a4=2a1,则a7=
( )
A.40 B.30 C.20 D.10
B
解析 设等差数列{an}(n∈N*)的公差为d,由a7-a4=2a1,得3d=2a1,
由a2=10,得a1+d=a1+ a1=10,解得a1=6,d=4,
所以a7=a1+6d=6+24=30.故选B.
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方法总结 等差数列基本量运算的常见类型
1.求公差d或项数n.在求解时,一般要运用方程思想.
2.求通项.a1和d是等差数列的两个基本元素.
3.求特定项.利用等差数列的通项公式或等差数列的性质求解.
4.求前n项和.利用等差数列的前n项和公式直接求解或利用等差中项间接求解.
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变式训练
1.(设问条件变式)(2025届广东七校联考,3)在等差数列{an}中,已知a1=-9,a3+a5=-9,a2n-1
=9,则n= ( )
A.7 B.8 C.9 D.10
A
解析 设等差数列{an}的公差为d,由a1=-9,a3+a5=2a1+6d=-9,得d= ,所以a2n-1=-9+(2n-2)×
=9,故n=7.
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角度2 等差数列的判定与证明
典例2 (2021全国甲文,18,12分)记Sn为数列{an}的前n项和,已知an>0,a2=3a1,且数列
{ }是等差数列.证明:{an}是等差数列.
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证明 设等差数列{ }的公差为d,
由题意得 = , = = =2 ,则d= - =2 - = ,
所以 = +(n-1) =n ,
所以Sn=n2a1①,
当n≥2时,有Sn-1=(n-1)2a1②.
由①-②,得an=Sn-Sn-1=n2a1-(n-1)2a1=(2n-1)a1③,
经检验,当n=1时也满足③.
所以an=(2n-1)a1,n∈N*,
当n≥2时,an-an-1=(2n-1)a1-(2n-3)·a1=2a1,所以数列{an}是首项为a1,公差为2a1的等差数列.
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方法总结 等差数列判定与证明的方法
定义法 对于任意自然数n(n≥2),an-an-1为同一常数⇔{an}是等差
数列
等差中项法 2an-1=an+an-2(n≥3,且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
前n项和公式法 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
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变式训练
2.(关键元素变式)设数列{an}的前n项和为Sn.已知a1=1, =an+1- n2-n- ,n∈N*.
(1)求a2,a3的值;
(2)求证: 为等差数列.
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解析 (1)数列{an}中, =an+1- n2-n- ,n∈N*,
当n=1时,2a1=2S1=a2- -1- =a2-2,而a1=1,则a2=4,当n=2时,S2=a3-4,所以a3=S2+4=a1+a2+4=9.
(2)证明:由 =an+1- n2-n- ,得2Sn=nan+1- n3-n2- n=nan+1- ,当n≥2时,2Sn-1=(n-
1)an- ,两式相减得2an=nan+1-(n-1)an-n(n+1),即nan+1=(n+1)an+n(n+1),整理得
- =1,而 - =1,故数列 是首项为 =1,公差为1的等差数列.
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角度3 等差数列的前n项和最值
典例3 (2022全国甲,理17,文18,12分)记Sn为数列{an}的前n项和.已知 +n=2an+1.
(1)证明:{an}是等差数列;
(2)若a4,a7,a9成等比数列,求Sn的最小值.
解析 (1)证明:由已知条件 +n=2an+1可得,2Sn=2nan+n-n2①,
当n≥2时,由①可得2Sn-1=2(n-1)·an-1+(n-1)-(n-1)2②,由an=Sn-Sn-1及①-②可得,(2n-2)an-(2n-
2)an-1=2n-2,n≥2,且n∈N*,即an-an-1=1,因此{an}是等差数列,公差为1.
(2)∵a4,a7,a9成等比数列,且{an}是以1为公差的等差数列,
∴(a1+3×1)(a1+8×1)=(a1+6×1)2,
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即(a1+3)(a1+8)=(a1+6)2,解得a1=-12.
解法一 数列{an}是首项为-12,公差为1的等差数列,
∴Sn=n×(-12)+ ×1= ,∴当n=12或n=13时,Sn取最小值,为 =-78.
解法二 an=-12+(n-1)×1=n-13,
当n≤12且n∈N*时,an<0;当n=13时,an=0;当n≥14且n∈N*时,an>0.
∴当n=12或n=13时,Sn取最小值,为-12×12+ ×1=-78.
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方法总结 求等差数列前n项和Sn最值的2种方法
1.函数法:利用等差数列前n项和的函数表达式Sn=an2+bn,通过配方或借助图象求二次
函数最值的方法求解.
2.通项公式法:(1)若a1>0,d<0,则满足 的项数m使得Sn取得最大值Sm;
(2)若a1<0,d>0,则满足 的项数m使得Sn取得最小值Sm.
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变式训练
3.(函数法)(2025届广西南宁三模,6)设等差数列{an}的前n项和为Sn,若a5=2,a3+a8=12-
a7,则Sn的最小值为 ( )
A.-14 B.- C.-12 D.-10
C
解析 设等差数列{an}的公差为d,由a3+a8=12-a7得a3+a7=12-a8,则2a5=12-(a5+3d)=12-a5-3
d,
所以3d=12-3a5=12-6=6,所以d=2,故an=a5+(n-5)d=2n-8,
则Sn= = =n(n-7)= - ,
则(Sn)min=S3=S4=-12.故选C.
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4.(通项公式法)已知数列{an}是等差数列,其前n项和为Sn,若a3+a10>0,S11<0,则数列
{Sn}中最小的项是 ( )
A.S4 B.S5 C.S6 D.S7
C
解析 因为S11= =11a6<0,所以a6<0,
因为a6+a7=a3+a10>0,所以a7>0,
所以公差d=a7-a6>0,
故当n≤6时,an<0,当n≥7时,an>0,
所以当n=6时,Sn取得最小值,即{Sn}中最小的项是S6.故选C.
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考点2 等差数列的性质
角度1 项的性质
典例4 已知数列{an}满足2an+1=an+an+2(n∈N*),且a3+a8+a13=2π,则cos(a7+a9)= ( )
A.- B.- C. D.
B
解析 由2an+1=an+an+2(n∈N*)知数列{an}是等差数列,所以a3+a8+a13=3a8=2π,所以a8= ,
所以cos(a7+a9)=cos(2a8)=cos =- .
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变式训练
5.(设问条件变式)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,若2a11=a9+7,则S25= ( )
A. B.145 C. D.175
D
解析 ∵2a11=a9+a13=a9+7,∴a13=7,
∴S25= =25a13=175.故选D.
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角度2 和的性质
典例5 已知等差数列{an}的前n项和为Sn,若 = ,则 =( )
A. B.
C. D.
D
解析 = = = = ,故选D.
×
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典例6 (2025届浙江省强基联盟联考,5)已知等差数列{an}的前n项和为Sn, - =2,a1=
1,则a4= ( )
A.4 B.5
C.6 D.7
D
解析 设等差数列{an}的公差为d,则 是公差为 的等差数列.又 - =d=2,a1=1,
∴an=2n-1,∴a4=7,故选D.
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变式训练
6.(关键元素变式)已知等差数列{an}满足am-1+am+1- =0(m>1),且前2m-1项和S2m-1=38,
则m=__________.
10
解析 因为am-1+am+1- =0(m>1),所以2am- =0,解得am=0或2,
又S2m-1=38= =(2m-1)am,所以am不能等于0,只能等于2,
所以2m-1=19,解得m=10.
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7.(情境模型变式)(2024届湖北武汉外国语学校校考,14)设等差数列{an},{bn}的前n
项和分别为Sn,Tn,若对任意的n∈N*,都有 = ,则 + =_________.
解析 + = + = = = ,
= = = = = .故 + = .
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