等差数列、等比数列相关性质和公式以及数列的求和方法

余年寄山水
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2021年02月09日 22:35
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五言绝句-

2021年2月9日发(作者:泥土鲁黎)


等差、


等比的公式性质以及数列的求和方法



第一节:等差数列的公式和相关性质



1


、等差数列的定义:对于一个数列,如果它的后一项减去前一


项的差为一个定值,则称这个数列为等差数列,记:


a


n



a


n


< p>
1



d


(


d


为公差)


(


n



2


,


n

< br>


N


*


)注:下面所有涉及


n


,


n



N


*


省略,你懂的。



2


、


等差数列通项公式:




a


n

< p>


a


1



(


n



1)

< br>d


,


a


1


为首项,


d


为公差




推广公式:


a


n



a


m



(


n


< br>m


)


d




变形推广:


d

< br>


3


、等差中项



b


成等差数列,


(


1


)


如果


a


,


A


,


那么


A

< p>
叫做


a


与


b


的等差中项.


即:


A



a



b


2


a


n



a


m



n


< br>m


或


2


A



a



b



(


2


)等差中项:数列



a


n


是等差数列




2


a


n



a

n


-


1



a


n



1


(< /p>


n



2


)



2


a


n

< p>


1



a


n



a


n


2



4


、


等差数列的前


n


项和公式:




S


n



n


(


a

< br>1



a


n


)


n


(


n



1)



na


1



d



2


2


d


2


1


2




n


2



(


a

< p>
1



d


)


n



An


2

< br>


Bn



(其中


A


、


B


是常数,所以当


d


≠


0


时,


S


n


是关于


n


的二次式且常数


项为


0


)



特别地,


当项数为奇数

< p>
2


n



1


时,


a


n


< br>1


是项数为


2n+1


的等差数列 的


中间项



S


2


n



1


< /p>



2


n



1





a


1



a


2


n



1



< br>2



2


n



1



a


n



1


(项数为奇数的等差数列的各项< /p>


和等于项数乘以中间项)



5


、等差数列的判定方法



(


1


)



定义法:


若


a


n< /p>



a


n



1



d


或

< p>
a


n



1



a


n


d


(


常数


n



N



)





a


n



是


等差数列.



(


2


)等差中项:数列



a


n


是等差数列




2


a


n



a

n


-


1



a


n



1


(< /p>


n



2


)



2


a


n

< p>


1



a


n



a


n


2




(


3


)数列



a


n



是等差数列

< p>


a


n



kn



b


(其中


k


,


b


是常数)。



(


4


)


数列



a


n



是等差数列



S

< p>
n



An


2



Bn


,


(其中

< p>
A


、


B


是常数)。



6


、等差数列的证明方法



定义法:若


a


n



a


n



1



d


或


a


n



1


< br>a


n



d


(


常数


n



N



)



< /p>



a


n



是等差


数列.



7


、等差数列相关技巧:


< p>
(


1


)


等差数列的通项公 式及前


n


和公式中,


涉及到

< p>
5


个元素:


a


1


、


d


、


n


、


a


n


及

< br>S


n


,其中


a

< br>1


、


d


称作为基本元素。只要已 知这


5


个元素中


(

2


)设项技巧:



①一般可设通项


a


n



a


1



(


n



1)


d


< p>
②奇数个数成等差,可设为„,


a



2


d


,


a

< br>


d


,


a


,


a



d


,


a



2


d


„(公差


的任意


3


个,便可求出其余


2


个,即知


3


求


2


。


< p>
为


d


)


;



③偶数个数成等差,可设为„,


a

< br>


3


d


,


a



d


,


a



d


,


a



3


d


,


„(注意;


公差为


2


d


)



8


、等差数列的性质:



(


1


)


当公差


d



0


时,


等差数列的通项公式


a


n


< /p>


a


1



(


n



1)


d



dn



a

< p>
1



d


是


关


于


n


的

一


次


函


数


,


且


斜


率


为< /p>


公


差


d


;


前


n


和


S

< p>
n



na


1



n


(


n

< br>


1)


d


d

d



n


2



(


a


1


< /p>


)


n


是关于


n< /p>


的二次函数且常数项为


2


2


2


0


。


< br>(


2


)若公差


d



0


,则为递增等差数列,若公差

d



0


,则为递减


等差数列,若公差


d



0


,则为常数列。



(


3


)


当


m



n



p



q


时


,


则有


a


m



a

< p>
n



a


p



a


q


,特别地,当


m



n



2


p


时,则有


a

< p>
m



a


n



2


a


p

。


(注:


a


1


a


n



a


2



a


n< /p>



1



a


3



a


n

< p>


2





< p>
,


)当然扩充


到


3


项、


4


项„„都是可以的,但要保证等号两边 项数相同,下标系


数之和相等。




(


4


)



a


n



、



b


n



为等差数列,则




a


n



b



,




1


a


n



< br>2


b


n



都为等差数列




(5)


若


{


a


n


}


是等差数列,则


S


n


,


S


2


n



S


n


,


S


3


n



S


2


n



,„也成等差数


列



(6)


数


列


{


a


n


}

< br>为


等


差


数


列


,


每


隔


k (k



N


*


)


项


取


出


一


项


(


a


m


,


a


m



k


,


a


m

< br>


2


k


,


a


m



3


k


,





)


仍 为等差数列




(


7


)



a

< br>n



、


{


b


n


}


的前


n


和分别为


A


n


、


B


n


,则


a


n


A


2


n< /p>



1




b


n


B


2

< p>
n



1



(


8


)


等差数列


{


a


n


}

< p>
的前


n


项和


S

< p>
m



n


,


前


m


项和


S

< br>n



m


,


则前


m+n


项和


S

< br>m



n





m



n



,当然也有


a


n



m


,


a


m



n


,则< /p>


a


m



n



0





(9)


求

S


n


的最值


法一:因等差数列前


n


项和是关于


n


的二次函数,故可转化为求


二次函数的最值,但要注意数列的 特殊性


n



N


*


。



法二:


(


1


)


“首正”


的递减等差数列中,前


n


项和的最大值是所有


非负项之和



即当


a


1



0


,


d



0


,

< br>


由




a


n



0


可 得


S


n


达到最大值时的


n


值.



< br>a


n



1



0



(


2


)



“首负”的递增等差数列中,前


n


项和的最 小值是所有


非正项之和。



即



当


a


1



0


,


d



0


,



由



< br>a


n



0


可得


S


n


达到最小值时的

< p>
n


值.




a


n



1

< br>


0


或求


a


n



中正负分界项



法三:直接利用二次函数的对称性:由于等差数列前


n


项和的图像


是过原点的二次函数,


故


n


取离二次函数对称轴最近的整数时,


S


n


取


最大值(或最小值)


。若


S


p


=


S


q


则其对称轴为

< br>n




注意:

< br>S


n



S


n



1



a


n


(


n



2)


,


对于任何数列都适用,


但求通项时记住讨论


当


n



1


的情况。



p



q



2


解决等差数列问题时,通常考虑两类方法:



①基本量法:即运用条件转化为关于


a

1


和


d


的方程;

< br>


②巧妙运用等差数列的性质,


一般地运用性质可以化繁 为简,


减少运算量。


(


以上加上蓝色的 性质希望读者能够自己证明,


不是


很难,并能够学会运用)



第二节:等比数列的相关公式和性质


< /p>


1


、等比数列的定义:


2


、通项公式:



a


n



a


1


q


n



1


,

< br>a


1


为首项,


q


为公比



a


n



q



q


0





n



2



,


q


为公比



a


n



1


推广公式:


a


n



a


m


q


n



m


,



从而得


q


n



m



3


、等比中项



a


n



a


m


(


1


)如果


a


,


A


,


b


成等比数列,那么


A


叫做


a


与


b


的 等差中项.即:


A


2



ab


或


A


< br>


ab



注意:


同号的两个数才有等比中项,并且它们的等比中项


有两个(两个等比中项互为相 反数)



(


2


)数列



a


n



是等比数列



a

n


2



a


n



1



a< /p>


n



1



4


、等比数列的前


n


项和


S


n


公式:



(1)


当


q


1


时,



S


n



na


1



(2)


当


q



1


时,


S


n



















a


1



1



q


n



1



q



a


1

< br>


a


n


q



1



q


a


1


a



1


q


n



A



A



B


n



A


'

< br>B


n



A


'


A


,


B


,


A


',


B


'< /p>


为常数)


(



1



q


1



q


5


、等比数列的判定方法



(


1


)

用定义:


对任意的


n,


都有


a


n



1

< p>


qa


n


或


为等比数列




a


n



1



q


(


q


为常数,

< p>
a


n



0)



{


a


n

< br>}


a


n



(


2


)



等比中项:


a


n


2



a


n



1


a


n



1


(


a


n



1


a


n

< br>


1



0


)



{


a


n


}


为等比数列



(


3


)



通项公式:


a


n



A



B


n



A



B



0




{


a


n


}

< br>为等比数列



(


4


)



前


n


项和公式:



S


n



A



A



B


n


或


S


n



A


'


B

< br>n



A


'



A


,


B


,


A


',


B


'< /p>


为常数




{< /p>


a


n


}


为等比数 列




6


、



等比数列的证明方法



依据定义:若< /p>


a


n



q



q



0

< p>



n



2,


且


n


< br>N


*



或


a


n



1



qa


n



{< /p>


a


n


}


为等比数 列



a


n


< /p>


1


7


、等比数列相关技巧:



(


1


)

< br>等比数列的通项公式及前


n


和公式中,

< br>涉及到


5


个元素:


a

< p>
1


、


q


、


n


、


a


n

及


S


n


,其中

a


1


、


q


称作为基本元素。只要已知这


5


个元素中


的任意


3


个,便可求出其余


2


个,即知


3


求


2


。



(


2


)为减少运算量,要注意设项的技巧,一般可设为通项:


a


n



a


1

< br>q


n



1



a


a


2


,


,


a


,


aq< /p>


,


aq


„(公比为


q


,中间项


2


q

q


如奇数个数成等比,可设为„,


用


a


表示)


;


注意隐含条件公比


q


的正负



8


、等比数列的性质:



(1)


当


q



1


时



①等 比数列通项公式


a


n



a


1


q


n


1



a


1


n


q



A< /p>



B


n



A



B


< p>
0



是关于


n

< p>
的带有系


q


数的类指数函数,底数为公比


q



②前


n

< p>
项和


S


n



a


1



1

< br>


q


n



1



q


a


1



a


1


q


n


a


1


a




1


q


n



A


< br>A



B


n



A


'


B


n



A


'


,系< /p>


1



q


1



q


1


< p>
q


数和常数项是互为相反数的类指数函数,底数为公比

q



(2)


对任何


m,n



N


*


,


在等比数列


{


a


n


}


中


,


有


a


n


< br>a


m


q


n



m


,


特别的


,


当


m=1


时


,


便得到等比数列的通项公式。因此


,


此公式比等比数列的通项公式更


具有一般性。



(3)


若


m



n



s


< /p>


t


(


m


,


n


,


s


,

< p>
t



N


*


),


则


a


n

< br>


a


m



a


s



a


t


。特别的


,


当


m



n



2< /p>


k


时


,


得


a


n



a

< p>
m



a


k


2



注:


a

< br>1



a


n



a


2



a


n



1



a


3


a


n



2






(4)


列


{


a


n


}


,


{< /p>


b


n


}


为等比数 列


,


则数列


{


}


,


{


k


< /p>


a


n


}


,


{


a


n


k

< p>
}


,


{


k



a


n


b


n


}


{


n


}



(k


为


非零常数


)


均为等比数列。



(5)

< p>
数


列


{


a


n


}


为


等

比


数


列


,


每


隔


k(k



N


*


)


项


取< /p>


出


一


项


(


a


m


,


a

< p>
m



k


,


a


m



2

k


,


a


m



3


k


,


 


)


仍为等比数列



(6)


如果


{


a


n


}


是各项均为正数的等比数列< /p>


,


则数列


{log


a


a


n


}


是 等差数列



(7)


若


{


a


n


}

为等比数列


,


则数列


S

< p>
n


,


S


2


n



S


n

,


S


3


n



S


2


n


,< /p>





,成等比数列



(8)


若


{


a


n


}


为


等< /p>


比


数


列


,


则


数


列


a

< p>
1



a


2





a


n


,

< p>
a


n



1



a


n


2





a


2


n


,



a

< br>2


n



1



a


2


n



2





a

3


n


成等比数列



k


a


n


a

b


n


(9)


①当


q



1


时,

< br>



























②当


0<


q



1


时,< /p>



a


1



0


,则


{


a


n


}


为递减数列


1



0


,则


{


a


n


}


为递增数列< /p>


{


a


{


a


1



0


,则


{


a


n


}


为递减数列


,


















a


1



0


,则


{


a


n


}


为递增数列< /p>



③当


q=1


时


,


该数列为常数列(此时数列也为等差数列)

< br>;



④当


q<0


时


,


该数列为摆动数列。



(10)


在等比数列


{


a


n


}


中

,



当项数为


2n (n



N


*


)


时


,


S


奇

< br>1



,


。




S


偶


q


(11)


若


{


a


n


}


是公比为


q


的等比数列


,


则

< br>S


n



m



S


n



q


n



S


m


五言绝句-


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