内容正文:
4.2.1 等差数列的概念
第1课时 等差数列的概念及通项公式
目 标 素 养
1.理解等差数列的定义,掌握等差中项的概念,提升数学抽象素养.
2.会推导等差数列的通项公式,能运用等差数列的通项公式解决一些简单的问题,提升数学运算素养.
3.掌握等差数列的判定方法,提升逻辑推理素养.
知 识 概 览
课前·基础认知
1.等差数列的概念
微思考1 若{an}是公差为d的等差数列,则{an+an+2}是等差数列吗?若是,公差是多少?
提示:∵(an+1+an+3)-(an+an+2)=(an+1-an)+(an+3-an+2)=d+d=2d,
∴{an+an+2}是公差为2d的等差数列.
2.等差中项
(1)条件:由三个数a,A,b组成的等差数列.
(2)结论:A叫做a与b的等差中项.
(3)满足的关系式: a+b=2A .
微探究 观察所给的两个数,在中间插入一个数使三个数成为一个等差数列.
(1)2,4;(2)-1,5;(3)a,b;(4)0,0.
微训练1 已知在△ABC中,三个内角A,B,C成等差数列,则角B等于( )
A.30° B.60°
C.90° D.120°
答案:B
解析:因为A,B,C成等差数列,
所以B是A,C的等差中项,即A+C=2B.
又因为A+B+C=180°,
所以3B=180°,得B=60°.
3.等差数列的通项公式
首项为a1,公差为d的等差数列{an}的通项公式为an=
a1+(n-1)d .
微思考2 根据等差数列的定义,有an+1-an=d(n∈N*),能否用累加法求得{an}的通项公式?如果能,怎样推导?
提示:能用累加法,过程如下:
∵a2-a1=d,a3-a2=d,a4-a3=d,
……
an-an-1=d(n≥2),
将上述(n-1)个式子相加,得an-a1=(n-1)d(n≥2),
∴an=a1+(n-1)d(n≥2),
当n=1时,a1=a1+(1-1)d,符合上式,∴an=a1+(n-1)d.
微训练2 若一个等差数列的前三项为a,2a-1,3-a,则这个数列的通项公式为 .
4.从函数角度认识等差数列{an}
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).事实上,公差d≠0的等差数列{an}的图象是点(n,an)组成的集合,这些点均匀分布在直线f(x)=dx+(a1-d)上.
微思考3 由等差数列的通项公式可以看出,要求an,需要哪几个条件?
提示:只要求出等差数列的首项a1和公差d,代入公式an=a1+(n-1)d即可.
课堂·重难突破
一 等差数列的通项公式及应用
典例剖析
1.在等差数列{an}中,公差为d.
(1)若a5=-1,a8=2,求a1与d;
(2)若a1+a6=12,a4=7,求a9.
解:(1)由a5=-1,a8=2,
则an=1+(n-1)×2=2n-1,故a9=2×9-1=17.
规律总结 等差数列通项公式的妙用
(1)等差数列{an}的通项公式an=a1+(n-1)d中含有an,a1,n,d四个量,如果知道了其中的任意三个量,那么就可以由通项公式求出第四个量,这一求未知量的过程我们通常称为“知三求一”.
(2)从函数的角度看等差数列的通项公式.由等差数列的通项公式an=a1+(n-1)d可得an=dn+(a1-d),当d≠0时,an可看作是自变量为n(n∈N*)的一次函数.
学以致用
1.在等差数列{an}中,公差为d,
(1)若a1=6,d=3,求a8;
(2)若a4=10,a10=4,求a7和d;
(3)若a2=12,an=-20,d=-2,求n;
(4)若a7= ,d=-2,求a1.
解:(1)∵a1=6,d=3,∴an=6+3(n-1)=3n+3.
∴a8=3×8+3=27.
(2)∵a4=10,a10=4,
∴a1+3d=10,a1+9d=4,两式相减,得d=-1,
∴an=a4+(n-4)×(-1)=-n+14,
∴a7=-7+14=7.
(3)∵a2=12,d=-2,∴a1=a2-d=12-(-2)=14,
∴an=14-2(n-1)=16-2n=-20,∴n=18.
二 等差中项
典例剖析
2.已知等差数列{an}满足a2+a3+a4=18,a2a3a4=66,求数列{an}的通项公式.
解:设等差数列{an}的公差为d,
∵a2+a3+a4=18,∴3a3=18,a3=6.又a2a3a4=66,
即an=a1+(n-1)d=-4+(n-1)·5=5n-9.
规律总结 三个数a,b,c成等差数列的条件是b= 或2b=a+c,可用来进行等差数列的判定或有关等差中项的计算问题.如若证{an}为等差数列,则可证2an+1=an+an+2.
学以致用
2.若m和2n的等差中项为4,2m和n的等差中项为5,求m和n的等差中项.
解:由m和2n的等差中项为4,得m+2n=8.
由2m和n的等差中项为5,得2m+n=10.
两式相加,得m+n=6.
即m和n的等差中项为 =3.
三 等差数列的判定与证明
典例剖析
互动探究
(1)试证明数列{bn}为等差数列;
(2)求数列{an}的通项公式.
规律总结 等差数列的两种判定方法
(1)定义法:an+1-an=d(常数)(n∈N*)⇔{an}为等差数列;
(2)等差中项法:2an+1=an+an+2(n∈N*)⇔{an}为等差数列.
要证明一个数列是等差数列,必须用定义法或等差中项法.但要说明一个数列不是等差数列,只需举出一个反例即可.
学以致用
3.已知 成等差数列,并且a+c,a-c,a+c-2b均为正数,求证: lg(a+c),lg(a-c),lg(a+c-2b)也成等差数列.
则(a+c)(a+c-2b)=(a+c)2-2b(a+c)
=(a+c)2-2×2ac=a2+c2+2ac-4ac=(a-c)2.
∵a+c,a+c-2b,a-c均为正数,上式左右两边同时取常用对数,
得lg[(a+c)(a+c-2b)]=lg(a-c)2,
即lg(a+c)+lg(a+c-2b)=2lg(a-c),
∴lg(a+c),lg(a-c),lg(a+c-2b)成等差数列.
随堂训练
1.若数列{an}满足3an+1=3an+1,则数列{an}是( )
答案:B
2.(2025·广西柳州模拟)在等差数列{an}中,a2=4,则a5-3a3=( )
A.-8 B.-6
C.-4 D.-2
答案:A
解析:等差数列{an}中,a2=4,则a1+d=4,
即a5-3a3=a1+4d-3(a1+2d)=-2a1-2d=-2(a1+d)=-8.
3.若a≠b,则等差数列a,x1,x2,b的公差是( )
答案:C
解析:设等差数列的公差为d.由等差数列的通项公式,
5.在数列{an}中,a1=3,an=an-1+3(n≥2),则an= .
答案:3n
解析:因为当n≥2时,an-an-1=3,
所以{an}是首项a1=3,公差d=3的等差数列.
即an=a1+(n-1)d=3+3(n-1)=3n.
6.若等差数列{an}的公差d≠0,且a1,a2是关于x的方程x2-a3x+a4 =0的两根,求数列{an}的通项公式.
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