第6章第2讲 等差数列及其前n项和

玛丽莲梦兔
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2021年02月22日 02:20
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-

2021年2月22日发(作者:呼韩邪)




2




等差数列及其前


n


项和


基础知识整合




1


.等差数列的有关概念


< p>
(1)


定义:


如果一个数列从

01



2


项起,

< br>每一项与它的前一项的


02


差都等于

同一个常数,那么这个数列就叫做等差数列.符号表示为


03


a


n



1



a


n



d


(


n



N


*



d


为常数


)




a



b


(2)


等差中项:数列


a



A



b


成等差数列的充要条件是


04

< p>
A



2


,其中

< p>
A


叫做


a



b



05


等差中项.



2


.等差数列的有关公式


< p>
(1)


通项公式:


a


n< /p>



06


a


1



(


n



1)


d


.


n



n



1



n



a

< br>1



a


n



(2)



n


项和公式:


S


n


< br>07


na


1


< br>2


d



08

.


2



等差数列的常用性质



(1)


通项公式的推广:


a


n



a


m



(< /p>


n



m


)


d


(


n


< p>
m



N


*


)




(2)



{


a


n

}


为等差数列,且


k


< p>
l



m



n


(


k


l



m



n



N


*


)< /p>


,则


a


k



a


l



a


m



a


n


.



m


< br>n



2


p


(


m



n



p



N


*


)


,则


a


m



a


n


< p>
2


a


p


.


(3)



{


a


n


}


是等差数列,公差为


d


,则


{


a


2< /p>


n


}


也是等差数列,公差为


2


d


.


(4)

< p>


{


a


n


}



{


b

n


}


是等差数列,则


{

< p>
pa


n



qb

< p>
n


}


也是等差数列.


< /p>


(5)



{


a< /p>


n


}


是等差数列,公差为


d


,则


a


k

< br>,


a


k



m



a


k



2


m




(


k



m



N


*


)


是公差



md


的等差数列.



(6)


等差数列

{


a


n


}


的前


n


项和为


S


n


,则


S


n



S


2


n


-< /p>


S


n



S


3


n



S

< p>
2


n


仍成等差数列,


其公 差为


n


2


d


.


(7)


若等差数列的项数为


2


n


(


n



N


*


)


,则


S



a


n

S




S




nd




.


S



a< /p>


n



1




(8)


若等差数列的项数为


S




(


n



1)


a


n


)



2


n



1(


n



N


*


)




S



n


S




S




a


n




(

< br>S



na


n


S



n



1



(9)



S


m



n< /p>



S


n



m


(


m


< p>
n


)


,则


S


m



n


=-


(


m



n

)




n



n



1


< /p>


d


S


n


n



1


(10)


由公式


S


n



na< /p>


1




n



a


1


< p>
2


d



2



S


n


d


d



2


n



a


1


-< /p>


2


,因此数列



n



是等差数列,首项为


a

< p>
1


,公差为等差数列


{


a


n


}





差的一半.



(11)


等差数列与函数的关系




a


n



a


1



(


n



1)


d


可化为


a


n



dn



a


1

< br>-


d


的形式.当


d



0


时,


a


n


是关于


n



一次函数.当


d


>0


时,数列 为递增数列;当


d


<0


时,数列为递减 数列.



d



d




S


n< /p>



2


n


2




a


1

< p>


2



n


.



d


0


时,


它是关于


n


的二次函数.


数列


{


a


n


}


是等差数






S


n



An


2

< p>


Bn


(


A



B


为常数


)



























1



(20 19·


河北邯郸模拟


)


在等差数列


{


a


n


}


中,


a


3


< p>
a


4



12


,公差


d



2


,则


a


9



(




)


A



14



C



16



答案



D



a


3



a


4



12



2


a


1


< p>
5


d



12



解析





a


1


1





d



2



a< /p>


9



a


1



8


d


< p>
1



16



17.


故选


D.


2



(2019·


全国卷Ⅰ

)



S


n


为等差数列


{


a


n

}


的前


n


项和.已知


S


4



0

< br>,


a


5



5


,则


(




)


A



a< /p>


n



2


n



5



C



S


n



2


n



8

< br>n




2


B



15



D



17



B



a


n



3


n



10


1


2


D



S


n



2


n


< br>2


n



答案



A




解析



设等 差数列


{


a


n


}


的首项为


a


1


,公差为


d


.


S


4



0



a


5



5< /p>


可得



a


1



4


d



5




a


1


=-


3




解得



所以


a


n


=-


3

< br>+


2(


n


1)



2


n



5



S


n



n


×


(



3)


4


a



6


d


< p>
0



d



2.



1


< br>n



n



1




2


×


2



n


2



4


n


.


故选


A.


3



(2019·


湖北武汉调研


)


若等差数列


{


a


n

< p>
}


的前


n


项和

< p>
S


n


满足


S


4



4


< br>S


6



12



S


2



(




)


A


.-


1



C



1



答案



B


解析



根据等差数列的性质,可得


S


2



S


4



S


2



S


6


< br>S


4


成等差数列,即


2(


S


4



S

< p>
2


)



S


2



S


6


S


4


,因此

S


2



0.


故选


B.


4


(2019·


宁夏银川模拟


)


在等 差数列


{


a


n


}


中,


S


5



25



a


2< /p>



3


,则


a


7



(




)


A



13



C



15



答案



A


解析




S< /p>


5



5



a


1



a

< p>
5




5


a


3



25

< br>,∴


a


3


5


,又


a


2



3


,∴


d



a


3



a< /p>


2



2


,∴


2


B



12



D



14


B



0



D



3




a


7



a


3



4


d



5



8



13.


故选

< p>
A.


5



(2019·


全国卷Ⅲ


)



S


n


为等差数列


{

a


n


}


的前


n


项和.若


a


3


5



a


7



13


,则


S


10



________.


答案



100


a


7



a


3


13



5


解析




{


a


n


}


为等差数列,


a


3



5


,< /p>


a


7



13


,∴公差


d



=< /p>


4



2


,首


7



3



a


1



a


3



2


d

< br>=


5



2


×


2



1




10


×


9< /p>



S


10



10


a


1



2


d



100. < /p>


6



(2019·


北京高考


)


设等差数列


{

< p>
a


n


}


的前


n


项和为


S


n


,若


a


2


=-


3



S


5

< br>=-


10



< br>a


5



________



S


n


的最小值为< /p>


________






答案



0




10


解析




a< /p>


2



a


1



d


=-


3



S


5



5


a


1


< br>10


d


=-


10





a

1


=-


4



d



1





a


5



a


1



4


d



0





a


n

< br>=


a


1



(


n



1)


d



n



5.



a


n


<0< /p>


,则


n


<5


,即 数列


{


a


n


}


中前


4


项为负,


a


5



0


, 第


6


项及以后为正.




S


n


的最小值为

< p>
S


4



S


5


=-


10.



核心考向突破



考向一



等差数列的基本运算


























1



(1)(2019·


西安八校联考


)


设数列


{


a


n


}


是等差数列,且


a


2


=-


6



a


6



6



S


n


是数列


{


a


n


}


的前


n


项和,则


(




)


A


.< /p>


S


4


<


S


3




C

< p>


S


4


>


S


1




答案



B


解析




{< /p>


a


n


}


的公差为


d


,由


a


2< /p>


=-


6



a


6



6


,得




a


1

< p>


d


=-


6




a


1

< br>=-


9



3

×


2



解得



于是,


S


1


=-


9



S


3



3


×


(< /p>



9)



2


×


3




a


1



5


d



6


< br>


d



3.

4


×


3



18



S


4



4


×


(



9)



2


×


3


=-


18


,所以< /p>


S


4



S


3



S


4

< p>
<


S


1


.


故选


B.


(2)(2019·


潍坊模拟


)


在等差数列


{

< p>
a


n


}


中,公差


d



0


,若

< p>
lg


a


1



lg


a


2



lg


a


4


也成


等差 数列,且


a


5



10


,则


{


a


n


}


的前


5


项和


S


5



(




)


A



40



C



30



答案



C


解析



因为


lg


a


1



lg


a


2



lg


a


4


成等差数列,所以


2lg


a


2



lg


a


1



lg


a


4



lg


a


2


2



2


lg


a


1


a


4



a


2



a


1


a


4



d

< br>2



a


1


d


,因为


d



0


,所以


a


1



d


,又


a


5



a


1


+< /p>


4


d



10


,所以


a


1


B



S


4



S


3




D



S


4

< br>=


S


1





B



35



D



25


5


×


4



2



d



2



S


5



5


a


1


< br>2


d



30.

< br>选


C.



< br>S


10


(3)(2019·


全国 卷Ⅲ


)



S


n


为等差数列


{


a


n


}


的前


n


项和.



a


1



0



a


2< /p>



3


a


1




S


5

< p>


________.


答案



4


解析




a< /p>


1



0



a


2



3

< p>
a


1


,可得


d

< p>


2


a


1




10


×

< br>9


所以


S


10

< br>=


10


a


1


2


d



100


a


1




5


×


4


S


10


S


5



5


a


1


< p>
2


d



25


a


1


,所以


S



4.


5




等差数列计算中的两个技巧



(1)


等差数列的通项公式及前


n

< p>
项和公式,共涉及五个量


a


1


a


n



d



n



S< /p>


n



知其中三个就能求另外两个,体现了 用方程的思想解决问题.



(2)


数列 的通项公式和前


n


项和公式在解题中起到变量转换作用,而


a


1



d


是等差数列的两个基本量,用它们表示已知和未知是常用方法.






[


即时训练


]



1.(2018·


全国卷Ⅰ


)



S


n


为等差数列


{


a


n


}


的前


n


项和,若


3


S


3



S


2



S


4



a


1


< br>2


,则


a


5


(




)


A


.-


12



C



10



答案



B


3


×


2




解析



设该等差数列的公差为


d


,根据题中的条件可得


3


×



3


×


2< /p>



d




2


·



< p>
4


×


3


2


×


2



d


4


×


2



2


·


d


,整 理解得


d


=-


3


,所以


a


5



a


1



4


d



2



12< /p>


=-


10.


故选


B.


2



(2019·


江苏高考


)


已知数列


{


a


n


}(


n



N


*


)

< p>
是等差数列,


S


n


是其前


n


项和.若



B


.-


10



D



12



a


2


a


5



a


8



0



S


9



27


,则


S


8


的值是


________




答案



16


9



a


1



a


9



解析



解法一: 由


S


9



27




27


⇒< /p>


a


1



a


9



6


< p>
2


a


5



6



2


a

1



8


d



6


2



a< /p>


5



3.


又< /p>


a


2


a


5



a


8


< p>
0



2


a


1



5


d


0




解得


a


1


=-


5



d



2.


8


×



8



1




S


8



8


a


1



d

< br>=


16.


2


解法二:同解法一 得


a


5



3.



a


2


a


5



a


8



0



3


a


2



a

< br>8



0



2


a


2



2


a


5



0



a


2


=-


3.


a


5



a


2



d

< p>


3



2



a


1


a


2



d


=-


5.


8


×



8



1




S


8



8


a


1



d



16.


2



1



< p>



3



已知数列


{


a


n


}


中,


a


3



7



a

7



3




a



1


< /p>


是等差数列,






n



a


10



________.


7


答案



3



解析


< /p>



1






设等差数列


a< /p>



1



的公差为





n



d





1





1


1


1

< br>1




a



1



是等差数列,



6



2






a


3



1< /p>


a


7



1



n



< p>
1


1


1


1


1


1


1


1



4


d


,即


2



6



4


d


,解得


d



12


,故




7


d



6



a


7



1


a


3



1


a


10



1


a


3


1


1


3


7


7


×


12



4


,解得


a


1 0



3


.




精准设计考向,多角度探究突破



考向二



等差数列的性质



角度


1




等差数列项的性质




2



(1) (2019·


温州模拟


)


等差数列


{


a


n


}


中,



a


4

< p>


a


6



a


8



a

10



a


12


120



1


a


9



3


a


11


的值是


(




)


A



14



C



16



答案



C


解析



因为


{


a


n


}


是等差 数列,所以


a


4


a


6



a


8



a


10



a


12



5< /p>


a


8



120< /p>


,所以


a


8


1< /p>


1


2



24.< /p>


所以


a


9



3


a


11



a


8



d

< p>


3


(


a


8



3


d

)



3


a


8



16.


故选


C.


(2)


设等差数列


{


a


n


}


的前

< p>
n


项和为


S


n

< p>
,若


a


2



a


5



a

< br>8



30


,则下列一定为定值< /p>


的是


(




)


A



S< /p>


6




C



S


8




答案



D


解析




a< /p>


2



a


5



a


8


< p>
30


可得


3


a

< p>
5



30



所以


a


5



10



S


6

< br>=


3(


a


1


a


6


)


不一定是



a


1



a


9



×


9


7


定值;


S


7



2


(


a


1



a


7


)


不一定是定值;


S


8



4(


a< /p>


1



a


8


)


不一定是定值;


S


9




2


2< /p>


a


5


×


9


2



90.



D.





等差数列项的性质:利用等差数列项的性质解决基本量的运算体现了整体求

值思想,应用时常将


a


n



a


m



2

< p>
a


k


(


n



m



2

k



n



m



k



N< /p>


*


)



a


m



a


n

< p>


a


p



a


q


(


m


n



p



q



m


,< /p>


n



p



q



N


*

< p>
)


相结合,可减少运算量.






B



15



D



17


B



S


7




D



S


9





[


即时训练


]



4.(2019·


河南豫南、


豫北联考


)


等差数列


{


a


n


}


中,


a


4



a


10< /p>



a


16



30




a


18



2


a


14


的值为


(




)


A



20



C



10



答案



D


解析




a< /p>


4



a


10



a


16



3


a


10



30


,∴


a


10



10


,又


2


a


14



a


18



a


10


,∴


a


18



2


a


14


=-


a


10


=-


10


,故选


D.


5


.< /p>


(2019·


福建漳州模拟


)

< p>
在等差数列


{


a


n


}


中,若


S


9



18



S


n



240



a


n



4



30




n


的值为


(




)


A



14



C



16



答案



B


解析



由等差数列的性质知

< p>
S


9



9



a


1


a


9




9


a


5



18


,∴


a


5


=< /p>


2


,又


a


n



4



30.


2


B



15



D



17


B


.-


20



D


.-


10


n



a


1


+< /p>


a


n



n



a


n


< p>
4



a


5




S


n




16


n



240


,∴

n



15.


故选

< br>B.


2


2


角度


2




等差数列前

< p>
n


项和的性质




3



(1) (2019·


四川双流中学模拟


)


已知 等差数列


{


a


n


}


的前


n


项和为

S


n




S


10



1



S


30



5< /p>


,则


S


40


=< /p>


(




)


A



7



C



9



答案



B


解析



由等差数列的性质知

< p>
S


10



S


20



S


10



S


30



S


20



S

< br>40



S


30

< br>成等差数列,


S


30


5


8


设其公差为


d




2(


S


20



S


10


)



S


10



(


S


30


< p>
S


20


)




S


20



S


10



3

< br>=


1



3



3


.



d



(


S


20< /p>


2


2



S


10


)



S


10



3


,∴


S


40



S

< p>
30



1



3


×


3


< br>3


,∴


S


40

< br>=


8.


故选


B.


(2)


一个等差数列的前


12


项的和为


354


,前


12

< p>
项中偶数项的和与奇数项的和


B



8



D



10




的比为


32



27


,则该数列的公差


d

< p>


________.


答案



5


解析



设等差数列的前


12


项中奇数项的和为


S


奇< /p>


,偶数项的和为


S


,等差



S



S




354




S




192



数列的公差为


d


.


由已知条件,得



解得




S



S


< p>
32



27


< p>
S



162.







192



162


又因为


S




S




6


d


,所以


d




5.


6






等差数列前


n


项和的性质



在等差数列


{


a


n


}


中,


S


n


为其前

< p>
n


项和,则:



(1)< /p>


数列


S


m



S


2


m



S


m



S


3


m



S

< br>2


m




也是等差数列;





S


n



(2)



n



也为等差数列;






(3)


S


2


n



n


(


a


1



a


2

< br>n


)





n


(


a


n



a


n



1


)





(4)


S


2


n



1



(2


n



1)


a


n




nd



(5)



n


为偶数,则


S



S




2


;若


n


为 奇数,则


S




S




a



(


中间项


)







[


即时训练


]



6.(2019·


大同模拟


)


在等差数列


{


a


n


}


中,


a


1



a


2


< p>



a


50



200



a


51



a


52





a

< br>100



2700


,则


a


50



(

< p>



)


A


.-


22.5



C



28.5



答案



C


解析




(< /p>


a


51



a


52





a


100


)



(


a


1


< p>
a


2





a


50


)

< br>=


50


×


50

< br>d



2700



200


,得


d



1.



a


1



a


100



a


2



a

99





a


50



a


51



50(


a


50



a


51


)



2700


200



2900


,得

< p>
a


50


B


.-

< p>
21.5



D



20




58



1< /p>


57



a


51< /p>



58


,即


2< /p>


a


50



d



58


,所以


a< /p>


50



2



2



28.5.


故 选


C.


S


9


S


5


7



(2 019·


汕头模拟


)


已知等差数列


{


a


n


}


的前


n


项和为


S


n



a


1

< p>


9



9



5


=-


4

< br>,



S


n


取最大值时的


n



(




)


A



4



C



6



答案



B


S


9


S


5


解析< /p>




{


a


n


}


为等差数列,得


9



5



a< /p>


5



a


3



2


d


=-


4


,即


d


=-


2


,由于


a


1


11



9


,所以


a


n


=-


2


n



11


,令


a


n


=-


2

< p>
n



11<0


,得


n


>


2


,所以


S


n


取最大值时的


n



5


,故选


B .


考向三



等差数列的判定与证明


























4



(1)(2019·


辽宁大连模拟


)


数列


{


a


n


}


满足


a


1

< p>


2



a


2



1


并且

< br>(


n



2)

,则数列


{


a


n

< br>}


的第


100


项为


(




)


1


A.


100




1


C.


2< /p>


100




答案



B



1



2


1


1


1


2


解析





a

< p>


(


n



2)


,∴




a


,∴



a

< br>


为等差数列,首项


n


a


n



1


< p>
n



a


n



1


a


n


1


a


n



1


n


B


.< /p>


5



D



4



5


2


1



a


< p>
a


n



1


n


a


n


1


1


1


B.


50




1


D.


2


50



1


1


1


1


为< /p>


a



2


,第二项 为


a



1


,< /p>



1


2


1


1


1


1


< p>
d



2


,∴


a



a


< br>99


d



50

< br>,∴


a


100



50


.


100


1

< p>
(2)(2019·


贵州适应性考试


)

< p>
已知数列


{


a


n


}


满足


a


1

< p>


1


,且


na

< p>
n



1



(


n



1)

< br>a


n



2


n


2



2


n


.


①求


a


2



a


3





a


n



②证明数列



n



是等差数列,并求


{

a


n


}


的通项公式.









①由已 知,得


a


2



2


a


1



4< /p>


,则


a


2



2


a


1



4




又因为


a


1



1


,所以


a


2



6.



2


a


3



3


a

< br>2



12


,得

< br>2


a


3



12



3


a


2


,所以


a


3



15.


②证明:由已知


na


n



1


< p>
(


n



1)


a


n



2

< br>n


2



2


n




na


n



1



< /p>


n



1



a


n


a


n

< p>


1


a


n




2


,即

< br>-



2




n



n



1



n



1


n



a


n



a


1


所以数列



n


< p>
是首项为


1



1


,公差为




a


n


d



2

< p>
的等差数列,则


n



1< /p>



2(


n



1)



2


n



1.


所以


a


n



2


n


2



n


.




等差数列的判定方法




(1)


定义法:对于


n


≥< /p>


2


的任意自然数,验证


a


n



a


n


1


为同一常数.



(2)


等差中项法:验证


2


a


n



1


=< /p>


a


n



a


n



2


(

< p>
n



3



n



N


*

)


成立.



(3)


通项公式法:验证


a


n



pn



q


.


(4)



n


项和公 式法:验证


S


n


An


2



Bn

.


提醒:在解答题中常应用定义法和等差中项法,而通项公式法和前


n


项和公


式法主要适用于选择题、填空题中的简单判 断.






[


即时训练


]



8.(2019·


河南郑州模拟


)


已知数列


{


a


n< /p>


}


中,


a


1



1



a


2



4,2


a


n



a


n



1



a

< br>n



1


(


n



2



n



N


*


)


,当


a


n



298


时,项数


n



(




)


A



100



C



96



答案



A


B



99



D



101


-


-


-


-


-


-


-


-