内容正文:
第37讲 等差数列及其前 项和
1
课前基础巩固
课堂考点探究
课时作业
2
1.理解等差数列的概念和通项公式的意义.
2.探索并掌握等差数列的前 项和公式,理解等差数列的通项公式与前
项和公式的关系.
3.能在具体的问题情境中,发现数列的等差关系,并解决相应的问题.
4.体会等差数列与一元一次函数的关系.
课 标 要 求
3
◆ 知识聚焦 ◆
1.等差数列的定义
一般地,如果数列 从第___项起,每一项与它的前一项之差都等
于_____________,即______________恒成立,则称 为等差数列,
其中 称为等差数列的______.
2
同一个常数
公差
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4
2.等差数列中的有关公式
已知等差数列的首项为,公差是,前项和为 ,则
等差数列定义式 ______________( 为常数)
等差中项 _ ___(是与 的等差中项)
通项公式 __________________
前 项和公式 _ _______ ______________
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5
3.等差数列的性质
已知是等差数列,其公差为,是的前 项和.
(1)通项公式的推广:__________ .
(2)若 ,则_________________.
(3),,, 是公差为____的等差数列.
(4)数列,,, 也是等差数列.
(5) .
(6) 为等差数列.
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6
4.等差数列与函数的关系
(1)等差数列 的单调性
当时, 是______数列;
当时, 是______数列;
当时, 是____数列.
递增
递减
常
(2)当时,等差数列的前项和 是关
于的二次函数.在等差数列中,若,,则 存在最____
值,若,,则 存在最____值.
大
小
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7
常用结论
1.已知数列的通项公式是(其中, 为常数),则
数列一定是等差数列,且公差为 .
2.数列是等差数列(, 为常数),这里公差
.
3.若,均为等差数列且其前项和为,,则 .
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8
4.若等差数列的项数为偶数 ,则
(1) ;
(2), .
5.若等差数列的项数为奇数 ,则
(1) ;
(2) .
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9
◆ 对点演练 ◆
题组一 常识题
1.[教材改编]已知在等差数列中,, ,则
___.
6
[解析] 设等差数列的公差为,则 解得
.
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10
2.[教材改编]设等差数列的公差为,前项和为 ,若
,,则 ___.
1
[解析] ,
,故 .
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11
3.[教材改编]一物体从的高空降落,如果第1秒降落 ,以
后每秒比前一秒多降落 ,那么经过____秒该物体降落到地面.
20
[解析] 设物体经过 秒降落到地面.物体在降落过程中,每一秒降落的
距离依次构成首项为 ,公差为9.8的等差数列,所以
,即,可得 .
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12
题组二 常错题
4.[忽视等差数列中项为0的情况]在等差数列中, ,
公差,则使数列的前项和取最大值的正整数 的值是
______.
5或6
[解析] 由,得,解得 或
(舍去),则,又, ,故使前
项和取最大值的正整数 的值是5或6.
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13
5.[考虑不全公差的取值范围]若一个等差数列的首项为 ,从第10
项起开始比1大,则这个等差数列的公差 的取值范围是_ __________.
[解析] 由题意可得即所以 .
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14
6.[求和时忽略数列中为0的项]设等差数列的前项和为 ,公
差为,且满足,,则当取得最大值时, ________.
14或15
[解析] 由,得 ,即
,,
由 ,并结合对应的二次函数图象知,当或15时,
取得最大值.
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15
探究点一 等差数列基本量的运算
例1(1)[2024·全国甲卷]记为等差数列的前 项和.已知
,,则 ( )
A. B. C. D.
[思路点拨]根据已知条件,先求出公差,再结合等差数列的性质,
即可求解;
[解析] 因为 ,所以,
则 ,又因为,所以公差,所以 ,
故选B.
√
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16
(2)记等差数列的前项和为,若, ,则
( )
A.320 B.400 C.480 D.560
[思路点拨]根据给定条件,列式求出首项及公差,再求出前20项
的和.
[解析] 由,,解得 ,则公差
,所以 .故选B.
√
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17
[总结反思]
解决等差数列基本量运算问题的思想方法
(1)方程思想:等差数列的基本量为首项和公差 ,通常利用已知条
件及通项公式或前项和公式列方程(组)求解,等差数列中包含 ,
,,, 五个量,可“知三求二”.
(2)整体思想:当所给条件只有一个时,可将已知和所求都用, 表
示,寻求两者间的联系,整体代换即可求解.
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18
变式题(1)已知等差数列的首项,公差,在
中每相邻两项之间都插入3个数,组成一个新的等差数列 ,则
( )
A. B. C. D.
[解析] 设的公差为,则, ,所以
.故选B.
√
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19
(2)[2025·辽宁鞍山模拟]已知等差数列的前项和为 ,且
,,则 ( )
A.5 B.6 C.7 D.8
[解析] 设等差数列的公差为,由,得 ,
由,得,解得 ,所以
.故选A.
√
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20
探究点二 等差数列的判定与证明
例2 [2025·广州模拟] 记为数列的前项和,已知 ,
,且数列{}是等差数列,证明: 是等差数列.
[思路点拨]设等差数列{}的公差为,可用,求出 ,
得到的通项公式,利用可求出 的通项公式,
从而证明 是等差数列.
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21
证明:设等差数列{}的公差为,因为 ,
所以 ,
则 ,所以
,所以 ,
当时, ,
由得 ③, .
经检验,当 时也满足③,所以, .
当时, ,
所以数列 是等差数列.
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22
[总结反思]
判定数列 是等差数列的常用方法
①定义法:对任意, 是同一常数.
②等差中项法:对任意,,满足 .
③通项公式法:对任意,都满足(, 为常数).
④前项和公式法:对任意,都满足
(, 为常数).
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23
变式题(1)[2023· 新课标Ⅰ卷]记为数列的前 项和,设甲:
为等差数列;乙: 为等差数列,则( )
A.甲是乙的充分条件但不是必要条件
B.甲是乙的必要条件但不是充分条件
C.甲是乙的充要条件
D.甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件
√
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24
[解析] 若为等差数列,则设数列的公差为 ,可得
,则,所以为首项为 ,公
差为的等差数列,即甲是乙的充分条件.
反之,若 为等差数列,则可设的公差为,故 ,
即 ,利用公式
可得 ,所以
即为公差为 的等差数列,所以甲是乙的必要条件.
综上,甲是乙的充要条件.故选C.
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25
(2)[2025·江苏南通模拟] 记为数列的前项和, 为数列
的前项积,已知 .
①证明:数列 是等差数列;
证明:当时, ,由,解得 ,
当时,,代入,消去可得 ,
所以,所以是以为首项, 为公差的等差数列.
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26
②求 的通项公式.
解:由题意得,由①可得 ,
由,可得 .
当时, ,
所以
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27
探究点三 等差数列性质的应用
角度1 等差数列项的性质
例3(1)设等差数列的前项和为,若 为定值,
则( )
A.为定值 B.为定值 C.为定值 D. 为定值
√
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28
[解析] 方法一:由,得,
所以 为定值,所以 为定值.
方法二:设等差数列的公差为 ,则
.
又为定值,所以 为定值,所以
为定值.故选B.
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29
(2)[2024· 新课标Ⅱ卷] 记为等差数列的前 项和,若
,,则 ____.
95
[思路点拨]思路一:由, ,
可求出 ,再根据等差数列的通项公式及求和公式即可求解;
思路二:由已知结合等差数列的通项公式及求和公式即可求解.
课 堂 考 点 探 究
30
[解析] 方法一:设等差数列的公差为,由 ,
,,得 ,解得
,所以,所以,所以 ,则
.
方法二:设等差数列的公差为,由 ,
,解得, ,则
.
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31
[总结反思]
在等差数列中,若 ,则
.
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32
变式题 [2025·山东泰安模拟]已知等差数列的前项和为 ,若
,则 ( )
A.44 B.33 C.66 D.77
[解析] 因为 ,所
以,所以 .故选D.
√
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33
角度2 等差数列前 项和的性质
例4(1)[2025·黑龙江鸡西期末]已知等差数列和的前 项和
分别为,,若,则 ( )
A. B. C. D.
[思路点拨]由已知,根据等差数列的性质,把转化为 进行
求解.
[解析] 因为,所以 ,又
,所以 .故选B.
√
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34
(2)[2025· 全国二卷]记为等差数列的前项和,若 ,
,则 ( )
A. B. C. D.
[思路点拨]思路一:由等差数列的性质求出, ,进而求出
的公差及,再利用前 项和公式求解;
思路二:由等差数列前项和的性质知 为等差数列,进而求出
该数列的公差,利用等差数列的通项公式即可求解;
思路三:由题意建立首项与公差的方程组,求出首项和公差,
再由等差数列的前 项和公式即可求解.
√
课 堂 考 点 探 究
35
方法二:因为为等差数列的前项和,所以 为等差数列.设
等差数列的公差为,则,解得 ,故
,解得 .
方法三:设等差数列的公差为,因为, ,
所以解得 所以
.故选B.
[解析] 方法一:因为,所以,因为 ,
所以,所以数列的公差,所以 ,
所以 .
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36
[总结反思]
1.前项和的性质:在各项均不为0的等差数列中,为其前 项和,则
;
;
,,, 成等差数列.
2.熟练掌握等差数列前 项和的性质是解决此类试题的关键,解题时注
意化归与转化思想的合理运用.
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37
变式题(1)[2025·江苏南京一调]已知数列为等差数列,前 项
和为.若,,则 ( )
A. B. C.9 D.18
[解析] 易知,, 成等差数列,所以
,则
.故选B.
√
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38
(2)已知各项均为正数的等差数列 满足
,则 ( )
A.2 B.2024 C.1012 D.4048
[解析] 因为为等差数列,所以 ,
,则 ,
则,所以,所以 .
故选C.
√
课 堂 考 点 探 究
39
角度3 等差数列和的最值
例5(1)(多选题)等差数列的前项和为,若 ,公差
,且 ,则下列说法正确的有( )
A.是数列中的最大项 B.是数列 中的最大项
C. D.满足的 的最大值为13
[解析] ,, ,
, ,
.
√
√
√
课 堂 考 点 探 究
40
对于A, ,, 当时,
取得最大值,是数列 中的最大项,故选项A正确;
对于B,,, 等差数列是递减数列, 数列 中
的最大项为,故选项B错误;
对于C, ,故选项C正确;
对于D, ,,
解得 ,, 满足的的最大值为13,
故选项D正确.故选 .
课 堂 考 点 探 究
(2)[2025·福州质检] 已知等差数列的前项和为, ,
当且仅当时取得最小值,则的公差 的取值范围为
________.
[解析] 由题意可得,,,即 解得
,故的取值范围为 .
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42
[总结反思]
求等差数列前项和 最值的两种方法:
课 堂 考 点 探 究
43
变式题(1)[2025·湖北随州模拟]已知等差数列的前项和为 ,
且有最小值,若,则使成立的 的最大值为( )
A.17 B.16 C.15 D.14
[解析] 因为等差数列的前项和有最小值,所以, ,
所以,又,所以,,且 ,
所以, ,
所以当时,所以使成立的 的最大值为15.
故选C.
√
课 堂 考 点 探 究
44
(2)(多选题)[2025·河南郑州模拟]在等差数列 中,
,,若, ,则
( )
A.有最小值,无最小值 B.有最小值, 无最大值
C.无最小值,有最小值 D.无最大值, 有最大值
√
√
课 堂 考 点 探 究
45
[解析] 在等差数列中,由,,得 ,可得
,, 有最
小值,无最大值.
,易知等差数列的前五项小于0,
自第六项起大于0,且,当 时,,,
, ,,,当时,
,有最大值 ,无最小值.故选 .
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46
课时作业
47
◆ 基础热身 ◆
1.在等差数列中,,,则 ( )
A. B. C.1 D.2
[解析] 方法一:设数列的公差为,因为, ,
所以,解得,所以 .
故选B.
方法二:在等差数列中,,又 ,
所以 .故选B.
√
课 时 作 业
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48
2.[2026·广西南宁二中月考]已知等差数列的前项和为 ,
,,则 的公差为( )
A.4 B.3 C.2 D.1
[解析] 设的公差为,则①, ,
由①②可得 .故选D.
√
课 时 作 业
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3.[2025·石家庄二中一模]“”是“数列 为等差数列”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] 若,则数列 不一定是等差数列,如数列
1,2,1,4,1,6,1,1, ;
若数列 为等差数列,则由等差中项可知.
所以“”是“数列 为等差数列”的必要不充分条件.故选B.
√
课 时 作 业
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50
4.已知是等差数列的前项和,若,,则
( )
A.44 B.52 C.68 D.84
[解析] 由题意可得,, 成等差数列,所以
,因为, ,所以
,解得 .故选D.
√
课 时 作 业
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5.[2025·湖北黄冈模拟]已知等差数列的前项和为 ,若
,,,则 ( )
A.8 B.7 C.6 D.5
[解析] 方法一:由题意得 ,
,则等差数列 的公差
,则 ,
,所以 .故选C.
方法二:由等差数列的性质得为等差数列,则 ,
得,解得 .故选C.
√
课 时 作 业
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52
6.已知两个等差数列,的前项和分别是,,且 ,
则 ( )
A. B. C. D.
[解析] 因为,均为等差数列,且,满足 ,所以可
设,则, 为常数,则
,故选B.
√
课 时 作 业
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53
7.设等差数列,的前项和分别为,,若 ,则
__.
[解析] 因为等差数列,的前项和分别为,且 ,
所以 .
课 时 作 业
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54
8.[2025·河南信阳模拟] 已知等差数列的项数为 ,
其中奇数项之和为140,偶数项之和为120,则 ___.
6
[解析] 项数为的中奇数项共有 项,其和为
,
项数为 的中偶数项共有 项,其和为
,所以 ,解得
.
课 时 作 业
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55
9.已知等差数列的前项和为,, .
(1)求数列 的通项公式;
解:设等差数列的公差为 ,
由,,得, ,解得
,,所以 .
课 时 作 业
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17
56
(2)求的最小值及取得最小值时 的值.
解:方法一:由知 是递增数列.
当时,;当时, .
所以 ,
所以当时,最小,最小值为 .
方法二: ,
又,所以当时,最小,最小值为 .
课 时 作 业
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57
◆ 综合提升 ◆
10.[2025·山西太原一模]已知等差数列的前项和为 ,且
, 是以1为公差的等差数列,则下列结论正确的是
( )
A. B. C. D.
√
课 时 作 业
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[解析] 设等差数列的公差为,因为 ,所以
,即,因为 是以1
为公差的等差数列,所以,即 ,
即,又,所以 ,所以.
对于A, ,故A错误;
对于B,,故B正确;
对于C, ,故C错误;
对于D, ,故D错误.故选B.
课 时 作 业
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59
11.已知等差数列的前项和为,且, ,则
取最大值时 的值是( )
A.4 B.5 C.6 D.10
√
课 时 作 业
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60
[解析] 设等差数列的公差为 ,则
,化简得 ,即
,则
,
由,得当时, 取得最大值.故选B.
课 时 作 业
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9
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17
61
12.(多选题)[2026·重庆南开中学期末]设等差数列的前 项和为
,公差为,已知, ,则下列说法正确的是
( )
A.的最小值为 B.满足的 的最小值为14
C.满足的的最大值为14 D.数列 的最小项为第8项
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[解析] 由,可知,, .
对于选项A,由,,,,可知,, ,为负,
,, 为正,所以 最小,故A正确.
对于选项B,C,,
,则满足的的最小值为14,满足的 的
最大值为13,故B正确,C错误.
对于选项D,由上述分析可得,, ,为负,,, 为正,
,, ,为负,,, 为正,所以,, , 为负,
又,,所以最大,
即 最小,故D正确.故选 .
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13.[2026·浙江名校协作体联考]已知等差数列的前项和 满足
,则数列 的最小项的项数为( )
A.2026 B.2027 C.4048 D.4049
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[解析] 由,得 ,
, ,所以
等差数列 为递增数列,
因为 ,
,所以当 时,
,,则,当时,,要使 最小,
则,此时.
数列为递增数列,随着 的增大,增大,减小,增大,
但,,则 增大,所以当时, 最小.故选A.
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14.渐进式延迟退休方案是指采取较缓而稳妥的方式逐步延长退休年
龄.对于男职工,新方案将延迟法定退休年龄每4个月延迟1个月,逐
步将男职工的法定退休年龄从原六十周岁延迟至六十三周岁.如果男
职工延迟法定退休年龄部分对照表如表所示:
出生时间 1965年1月
月 1965年5月
月 1965年9月
月 1966年1月
月 …
新方案法定
退休年龄 60岁 个
月 60岁 个
月 60岁 个月 60岁 个
月 …
那么1970年5月出生的男职工退休年龄为( )
A.61岁个月 B.61岁个月 C.61岁个月 D.61岁 个月
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[解析] 方法一:根据题意,出生年月在1965年1月 月的人的法定
退休年龄记为,出生年月在1965年5月 月的人的法定退休年龄
记为,出生年月在1965年9月月的人的法定退休年龄记为 ,
,则构成等差数列,首项岁个月,公差 为1个月,
可得岁 个月.依此规律,1970年5月出生的男职工,他的退
休年龄应该是的第17项,即他的退休年龄为岁 个月
岁 个月.
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出生年龄 退休年龄
1965.5 60岁 个月
1966.5 60岁 个月
1967.5 60岁 个月
1968.5 60岁 个月
1969.5 61岁 个月
1970.5 61岁 个月
方法二:(利用枚举法)出生年龄每延后一年,退休年龄延后三个月.
故选B.
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15.已知数列的前项和为.若为等差数列,且满足 , .
(1)求数列 的通项公式;
解:由题意,设等差数列的公差为,又, ,
, , ,
,
则, ,
,,
又 符合上式, .
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(2)设,求 .
解:由(1)得, ,当 时,
,
当 时,
,
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◆ 能力拓展 ◆
16.[2025·安徽部分示范性高中联考]已知等差数列的前 项和为
,,,将数列与数列
的公共项从小到大排列得到新数列,则 ( )
A. B. C. D.
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[解析] 设的公差为,,由 ,可得
,
,解得, ,
所以.
由题可得 ,则 ,
所以 .故选A.
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17.已知是各项均为正整数的无穷递增数列,对于 ,定义
集合,设为集合中元素的个数,若
时,规定 .
(1)若,则 ___;
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[解析] 由题可知,,又因为,所以 ,所以
.
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(2)若数列是等差数列,则数列 的前20项和为_____.
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[解析] 由题可知,所以 ,所以.若 ,
则 ,,所以,,与 是等差数
列矛盾,所以.
设,因为 是各项均为正整数的递增数列,
所以.假设存在使得 ,设,由
得 .由,得,
,与 为等差数列矛盾.所以对任意都有,
所以数列 是等差数列,,
所以数列 的前20项和 .
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