内容正文:
4.2.1 等差数列的概念
第2课时 等差数列的性质
目 标 素 养
1.掌握等差数列中两项及多项之间的关系.借助等差数列通项公式的推广学习,提升数据分析素养.
2.能灵活运用等差数列的性质解决问题.通过等差数列性质的学习,提升数学运算素养.
知 识 概 览
课前·基础认知
1.等差数列的图象
等差数列的通项公式为:an=a1+(n-1)d,当d=0时,an是一个固定的常数;当d≠0时,an=dn+(a1-d)是一次函数f(x)=dx+(a1-d) (x∈R)在x=n时的函数值;点(n,an)分布在以 d 为斜率,a1-d为截距的直线上,是这条直线上的一系列孤立的点.
微训练1 在等差数列{an}中,若a5=6,a8=15,则a14= .
答案:33
故a14=a8+6d=15+18=33.
2.等差数列的性质
(1){an}是公差为d的等差数列,若正整数m,n,p,q满足m+n=p+q,则am+an= ap+aq .
①特别地,当m+n=2k(m,n,k∈N*)时,am+an=2ak.
②对有穷等差数列,与首末两项“等距离”的两项之和等于首末两项的 和 ,即a1+an=a2+an-1=…=ak+an-k+1=….
(2)从等差数列中,每隔一定的距离抽取一项,组成的数列仍为 等差 数列.
(3)若{an}是公差为d的等差数列,则
①{c+an}(c为任一常数)是公差为 d 的等差数列;
②{can}(c为任一常数)是公差为 cd 的等差数列;
③{an+an+k}(k为常数,k∈N*)是公差为 2d 的等差数列.
(4)若{an},{bn}分别是公差为d1,d2的等差数列,则数列{pan+qbn}(p,q是常数)是公差为 pd1+qd2 的等差数列.
(5)若等差数列{an}的公差为d,则d>0⇔{an}为 递增 数列;d<0⇔{an}为 递减 数列;d=0⇔{an}为常数列.
微训练2 已知等差数列{an}的公差为d(d≠0),且a3+a6+a10+a13 =32,若am=8,则m等于( )
A.8 B.4 C.6 D.12
答案:A
解析:因为d≠0,a3+a6+a10+a13=4a8=32,所以a8=8,即m=8.
微诊断 若{an}为等差数列,且m+n=p(m,n,p∈N*),则am+an=ap一定成立吗?
提示:不一定.如常数列{an},1+2=3,而a1+a2=2a3.
课堂·重难突破
一 等差数列性质的应用
典例剖析
1.(1)在等差数列{an}中,已知a2=5,a8=17,求该数列的公差及通项公式.
(2)已知数列{an}是等差数列,且a1-a5+a9-a13+a17=117,求a3+a15的值.
解:(1)设等差数列{an}的公差为d,
因为a8=a2+(8-2)d,所以17=5+6d,解得d=2.
因为an=a2+(n-2)d,
所以an=5+(n-2)×2=2n+1.
(2)因为在等差数列{an}中,若m+n=p+q,
则am+an=ap+aq,
所以a1+a17=a5+a13.
由条件等式,得a9=117.
故a3+a15=2a9=2×117=234.
规律总结 1.等差数列中,若已知am,an,求ap,
(1)可以直接利用等差数列的通项公式列方程组,求出首项a1和公差d后再求ap.
(2)可以利用等差数列通项公式的推广公式求解,
(3)若m,n,p有一定规律,则可以构造新的等差数列求解.
2.本题(2)的求解主要用到了等差数列的以下性质:
若m+n=p+q,则am+an=ap+aq.
注意:必须是两项相加等于两项相加,否则不一定成立.
学以致用
1.(1)在等差数列{an}中,a2+a4=6,则a1+a2+a3+a4+a5等于( )
(2)设{an},{bn}都是等差数列,且a1=25,b1=75,a2+b2=100,则a37+b37等于( )
A.0 B.37 C.100 D.-37
答案:(1)B (2)C
解析:(1)由于数列{an}为等差数列,
(2)设cn=an+bn,
由于{an},{bn}都是等差数列,
则{cn}也是等差数列,
且c1=a1+b1=25+75=100,c2=a2+b2=100,
则等差数列{cn}的公差d=c2-c1=0.
故c37=100,即a37+b37=100.
二 灵活设元求解等差数列
典例剖析
2.(1)已知三个数成等差数列,其和为9,前两项之积为最后一项的6倍,求这三个数.
(2)已知四个数成递增等差数列,中间两项的和为2,首末两项的积为-8,求这四个数.
解:(1)设这三个数依次为a-d,a,a+d(公差为d),
故这三个数为4,3,2.
(2)(方法一)设这四个数依次为a-3d,a-d,a+d,a+3d(公差为2d),
因为四个数成递增等差数列,
所以d>0,
即d=1,故所求的四个数为-2,0,2,4.
(方法二)设这四个数依次为a,a+d,a+2d,a+3d(公差为d),
因为四个数成递增等差数列,
所以d>0,即d=2,a=-2.
故所求的四个数为-2,0,2,4.
规律总结 常见设元技巧
(1)某两个数是等差数列中的连续两个数且知其和,可设这两个数为a-d,a+d,公差为2d.
(2)三个数成等差数列且知其和,可设这三个数为a-d,a,a+d,公差为d.
(3)四个数成等差数列且知其和,可设这四个数为a-3d,a-d,a+d,a+3d,公差为2d.
学以致用
2.已知递减等差数列{an}的前三项和为18,前三项的乘积为66,求数列的通项公式,并判断-34是否为该数列的项.
解:(方法一)设该等差数列的前三项为a-d,a,a+d,
则(a-d)+a+(a+d)=3a=18,解得a=6.
∵前三项的乘积为66,∴6×(6+d)(6-d)=66,
解得d=±5.
∵该数列为递减数列,∴d=-5,且首项为11,
∴通项公式为an=11+(n-1)×(-5)=-5n+16.
令-5n+16=-34,解得n=10.
∴-34是数列{an}的第10项.
(方法二)设数列{an}的公差为d.
∵数列{an}是递减等差数列,∴d<0.
故a1=11,d=-5.
∴an=11+(n-1)×(-5)=-5n+16,
即等差数列{an}的通项公式为an=-5n+16.
令an=-34,即-5n+16=-34,得n=10.
∴-34是数列{an}的第10项.
三 等差数列的实际应用
典例剖析
3.某公司经销一种数码产品,第一年可获利200万元,从第二年起由于市场竞争等方面的原因,其利润每年比上一年减少20万元,按照这一规律,如果公司不开发新产品,也不调整经营策略,那么从哪一年起,该公司经销这一产品将亏损?
解:设从第一年起,第n年的利润为an万元,
则a1=200,an+1-an=-20(n∈N*),
即每年的利润构成一个等差数列{an},公差为d=-20,
从而an=a1+(n-1)d=200+(n-1)×(-20)=220-20n.
若an<0,则该公司经销这一产品将亏损.
则由an=220-20n<0,得n>11,
即从第12年起,该公司经销此产品将亏损.
规律总结
解决等差数列实际问题的基本步骤:
(1)将已知条件翻译成数学(数列)问题;
(2)构造等差数列模型(明确首项和公差);
(3)利用通项公式解决等差数列问题;
(4)将所求出的结果回归为实际问题.
学以致用
3.在通常情况下,从地面到10 km的高空,高度每增加1 km,气温就下降某一个固定的数值.已知1 km高度的气温是8.5 ℃,5 km高度的气温是-17.5 ℃,求2 km,4 km,8 km高度的气温.
解:用{an}表示1 km,2 km,3 km,…气温组成的等差数列,
设公差为d,则a1=8.5,a5=-17.5,
由a5=a1+4d=8.5+4d=-17.5,
解得d=-6.5,则an=15-6.5n.故a2=2,a4=-11,a8=-37,
即2 km,4 km,8 km高度的气温分别为2 ℃,-11 ℃,-37 ℃.
随堂训练
1.已知等差数列1,a1,a2,9,则a2-a1等于( )
答案:D
解析:根据等差数列1,a1,a2,9知,
1和9是该数列的第一项和第四项,
2.在等差数列{an}中,若a1=2,a3+a5=10,则a7等于( )
A.5 B.8
C.10 D.14
答案:B
解析:由等差数列的性质,得a1+a7=a3+a5=10,
因为a1=2,所以a7=8.
3.若三个数成等差数列,它们的和为9,平方和为59,则这三个数的积为 .
答案:-21
解析:设这三个数依次为a-d,a,a+d(公差为d),
故这三个数为-1,3,7或7,3,-1.
则它们的积为-21.
4.若a,b,c成等差数列,则二次函数y=ax2-2bx+c的图象与x轴的公共点的个数为 .
答案:1或2
解析:∵a,b,c成等差数列,∴2b=a+c.
∴Δ=4b2-4ac=(a+c)2-4ac=(a-c)2≥0.
故二次函数y=ax2-2bx+c的图象与x轴的公共点个数为1或2.
5.已知数列{an}是等差数列,其公差为d.若a4+a7+a10=17, a4+a5+a6+…+a12+a13+a14=77,且ak=13,则k= .
答案:18
6.有一批小型洗衣机原销售价为800元/台,在甲、乙两家家电商场均有销售.甲商场用如下的方法促销:买一台的价格为780元,买两台时第一台和第二台的价格都为760元,依次类推,每多买一台则所买各台的价格均再减少20元,但每台最低价不能低于440元;乙商场一律都按原价的75%销售.某单位购买一批此类小型洗衣机,问去哪家商场买花费较少.
解:设该单位需购买小型洗衣机n台.
到甲商场购买,当每台售价不低于440元时,售价依台数n成等差数列,设该数列为{an},首项为780,公差为-20,
即an=780+(n-1)(-20)=800-20n,
解不等式an≥440,即800-20n≥440,得n≤18.
当购买台数小于等于18时,每台售价为(800-20n)元;当台数大于18时,每台售价为440元.
到乙商场购买,每台售价为800×75%=600元.
得(800-20n)n-600n=20n(10-n),
当n<10时,600n<(800-20n)n;
当n=10时,600n=(800-20n)n;
当10<n≤18时,(800-20n)n<600n;
当n>18时,440n<600n.
即当购买少于10台时,到乙商场花费较少;当购买10台时,到两商场购买花费相同;当购买多于10台时,到甲商场购买花费较少.
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