第6章第2讲 等差数列及其前n项和
-
第
2
讲
p>
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
(1)
定义:
如果一个数列从
01
第
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
p>
(
n
∈
N
*
,
d
为常数
)
.
a
+
b
(2)
等差中项:数列
a
,
A
,
p>
b
成等差数列的充要条件是
04
A
=
2
,其中
A
叫做
a
,
b
的
05
等差中项.
2
.等差数列的有关公式
(1)
通项公式:
a
n<
/p>
=
06
a
1
p>
+
(
n
-
1)
d
.
n
n
-
1
n
a
< br>1
+
a
n
(2)
前
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
,
m
∈
N
*
)
.
(2)
若
{
a
n
}
为等差数列,且
k
+
l
=
m
+
n
(
k
,
l
,
m
,
n
∈
N
*
)<
/p>
,则
a
k
+
p>
a
l
=
a
m
+
a
n
.
若
m
+
< br>n
=
2
p
(
m
,
n
,
p
∈
N
*
p>
)
,则
a
m
+
a
n
=
2
a
p
.
(3)
若
{
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)
若
{
a
n
}
,
{
b
n
}
是等差数列,则
{
pa
n
+
qb
n
}
也是等差数列.
<
/p>
(5)
若
{
a<
/p>
n
}
是等差数列,公差为
d
,则
a
k
< br>,
a
k
+
m
,
a
k
+
2
m
,
…
p>
(
k
,
m
∈
N
*
)
是公差
为
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
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
奇
a
n
S
偶
-
S
奇
=
nd
,
=
.
S
偶
a<
/p>
n
+
1
(8)
若等差数列的项数为
S
偶
=
(
n
-
1)
a
n
)
.
2
n
-
1(
n
∈
N
*
)
,
则
S
奇
p>
n
S
奇
-
S
偶
=
a
n
,
=
(
< br>S
=
na
n
,
S
偶
n
-
1
奇
(9)
若
S
m
=
n<
/p>
,
S
n
=
m
(
m
≠
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
+
得
n
=
a
1
+
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
1
,公差为等差数列
{
a
n
}
公
p>
差的一半.
(11)
等差数列与函数的关系
p>
①
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
的
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
②
S
n<
/p>
=
2
n
2
+
a
1
-
2
n
.
当
d
≠
0
时,
它是关于
n
的二次函数.
数列
{
a
n
}
是等差数
p>
列
⇔
S
n
=
An
2
+
Bn
(
A
,
B
为常数
)
.
1
.
(20
19·
河北邯郸模拟
)
在等差数列
p>
{
a
n
}
中,
a
3
+
a
4
=
12
,公差
d
=
2
,则
a
9
=
(
)
A
.
14
C
.
16
答案
D
a
3
+
a
p>
4
=
12
⇒
2
a
1
+
5
d
=
12
,
解析
⇒
a
1
=
1
,
d
=
2
∴
a<
/p>
9
=
a
1
+
8
d
=
1
+
16
=
17.
故选
D.
2
.
(2019·
全国卷Ⅰ
)
记
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
p>
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
.
由
S
4
=
0
,
a
5
=
5<
/p>
可得
a
1
p>
+
4
d
=
5
,
a
1
=-
3
,
解得
所以
a
n
=-
3
< br>+
2(
n
-
1)
=
2
n
-
5
,
S
n
=
n
×
(
p>
-
3)
4
a
+
6
d
=
0
,
d
=
2.
1
< br>n
n
-
1
+
2
×
2
=
n
2
p>
-
4
n
.
故选
A.
3
.
(2019·
湖北武汉调研
)
若等差数列
{
a
n
}
的前
n
项和
S
n
满足
S
4
=
4
,
< br>S
6
=
12
,
则
S
2
=
(
)
A
.-
1
C
.
1
答案
B
解析
根据等差数列的性质,可得
p>
S
2
,
S
4
-
S
2
,
S
6
-
< br>S
4
成等差数列,即
2(
S
4
-
S
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
p>
7
=
(
)
A
.
13
C
.
15
答案
A
解析
∵
S<
/p>
5
=
5
a
1
+
a
5
=
5
a
3
=
25
< br>,∴
a
3
=
5
,又
a
2
=
3
,∴
d
=
a
3
-
a<
/p>
2
=
2
,∴
p>
2
B
.
12
D
.
14
B
.
0
D
.
3
a
7
=
p>
a
3
+
4
d
=
5
+
8
=
13.
故选
A.
5
.
(2019·
全国卷Ⅲ
)
记
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
p>
n
}
为等差数列,
a
3
=
5
,<
/p>
a
7
=
13
p>
,∴公差
d
=
=<
/p>
4
=
2
,首
p>
7
-
3
项
a
1
=
a
3
-
2
d
< br>=
5
-
2
×
2
=
1
,
10
×
9<
/p>
∴
S
10
=
p>
10
a
1
+
2
d
=
100. <
/p>
6
.
(2019·
北京高考
)
设等差数列
{
a
n
}
的前
n
项和为
S
n
,若
a
2
=-
3
,
S
5
< br>=-
10
,
则
< 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
=
p>
a
1
+
4
d
=
0
,
∴
a
n
< br>=
a
1
+
(
n
-
1)
d
=
n
-
5.
令
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
S
4
=
S
5
=-
10.
核心考向突破
考向一
等差数列的基本运算
例
1
p>
(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
,
p>
S
n
是数列
{
p>
a
n
}
的前
n
项和,则
(
)
A
.<
/p>
S
4
<
S
3
C
.
S
4
>
S
1
答案
B
解析
设
{<
/p>
a
n
}
的公差为
d
,由
a
2<
/p>
=-
6
,
a
p>
6
=
6
,得
a
1
+
d
=-
6
,
a
1
< br>=-
9
,
3
×
2
解得
于是,
S
1
=-
9
,
S
3
=
3
×
(<
/p>
-
9)
+
2
p>
×
3
=
a
1
+
5
d
=
6
,
< br>
d
=
3.
4
×
3
-
18
,
S
4
=
4
×
(
-
p>
9)
+
2
×
3
=-
18
,所以<
/p>
S
4
=
S
3
,
S
4
<
S
1
.
故选
B.
(2)(2019·
潍坊模拟
)
在等差数列
{
a
n
}
中,公差
d
≠
0
,若
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
=
p>
2
lg
a
1
p>
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
p>
,所以
a
1
B
p>
.
S
4
=
S
3
D
.
S
4
< br>=
S
1
B
.
35
D
.
25
5
×
4
=
2
p>
,
d
=
2
,
S
5
=
5
a
1
+
< br>2
d
=
30.
< br>选
C.
< br>S
10
(3)(2019·
全国
卷Ⅲ
)
记
S
n
为等差数列
{
a
n
}
的前
n
项和.
若
a
1
≠
0
,
a
2<
/p>
=
3
a
1
,
则
S
5
=
________.
答案
4
解析
由
a<
/p>
1
≠
0
,
a
2
=
3
a
1
,可得
d
=
2
a
1
,
10
×
< br>9
所以
S
10
< br>=
10
a
1
+
2
d
=
100
a
1
,
5
×
4
S
p>
10
S
5
=
5
a
1
+
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
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
p>
a
1
和
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
)
设
S
n
为等差数列
p>
{
a
n
}
的前
n
项和,若
3
p>
S
3
=
S
2
+
S
4
,
a
1
=
< br>2
,则
a
5
=
(
)
A
.-
12
C
.
10
答案
B
3
×
2
p>
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
·
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
{
p>
a
n
}(
n
∈
N
*
)
是等差数列,
S
n
是其前
n
项和.若
B
.-
10
D
.
12
a
2
a
5
p>
+
a
8
=
0
,
S
9
=
27
,则
S
8
的值是
________
.
答案
16
9
a
1
+
a
9
p>
解析
解法一:
由
S
9
=
27
⇒
=
27
⇒<
/p>
a
1
+
a
9
=
6
⇒
2
a
5
=
6
⇒
2
a
1
+
8
d
=
6
2
且
a<
/p>
5
=
3.
又<
/p>
a
2
a
5
+
a
8
=
0
⇒
2
a
1
+
5
d
=
0
,
解得
a
1
=-
5
,
d
=
2.
8
×
8
p>
-
1
故
S
8
=
8
a
1
+
d
< br>=
16.
2
解法二:同解法一
得
a
5
=
3.
又
a
2
a
p>
5
+
a
8
=
0
⇒
3
a
2
+
a
< br>8
=
0
⇒
2
a
2
+
2
a
5
=
0
p>
⇒
a
2
=-
3.
a
5
-
a
2
∴
d
=
3
=
2
,
a
1
=
a
2
-
d
=-
5.
8
×
8
-
1
故
S
8
=
p>
8
a
1
+
d
=
16.
2
1
3
.
已知数列
{
a
n
}
中,
a
3
=
7
,
a
7
=
3
,
且
a
-
1
<
/p>
是等差数列,
则
n
a
10
=
________.
7
答案
3
解析
<
/p>
1
设等差数列
a<
/p>
-
1
的公差为
n
p>
d
,
1
1
1
1
< br>1
∵
a
-
1
是等差数列,
=
6
,
=
2
,
a
3
-
1<
/p>
a
7
-
1
n
∴
1
1
1
1
1
1
1
1
=
+
4
d
,即
2
=
6
+
4
d
,解得
d
=
12
,故
=
+
7
d
=
p>
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
例
2
(1)
(2019·
温州模拟
)
等差数列
p>
{
a
n
}
中,
若
a
4
+
a
6
+
a
8
+
a
10
+
a
12
=
120
,
则
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
-
p>
3
a
11
=
a
8
+
d
-
3
(
a
8
+
3
d
)
=
3
a
8
=
16.
故选
C.
(2)
设等差数列
{
a
n
}
的前
n
项和为
S
n
,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
由
a<
/p>
2
+
a
5
+
a
8
=
30
可得
3
a
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
(
p>
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.
选
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
a
k
(
n
+
m
=
2
k
,
n
,
m
,
k
∈
N<
/p>
*
)
与
a
m
+
a
n
=
a
p
+
a
q
(
m
+
n
=
p
+
q
,
m
,<
/p>
n
,
p
,
q
∈
N
*
)
相结合,可减少运算量.
B
.
15
D
.
17
B
.
S
7
D
.
S
p>
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
=
p>
30
,
则
a
18
-
2
a
14
的值为
(
)
A
.
20
C
.
10
答案
D
解析
∵
a<
/p>
4
+
a
10
p>
+
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
)
在等差数列
{
a
n
}
中,若
S
9
=
18
,
S
n
=
240
,
a
n
-
4
=
30
,
则
n
的值为
(
)
A
.
14
C
.
16
答案
B
解析
由等差数列的性质知
S
9
=
9
a
1
+
a
9
=
9
a
5
=
18
,∴
a
5
=<
/p>
2
,又
a
n
p>
-
4
=
30.
p>
2
B
.
15
D
.
17
B
.-
20
D
.-
10
n
a
1
+<
/p>
a
n
n
a
n
-
4
+
a
5
∴
S
n
=
=
=
16
n
=
240
,∴
n
=
15.
故选
< br>B.
2
2
角度
2
等差数列前
n
项和的性质
例
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
,
若
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
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
,
p>
∴
2(
S
20
p>
-
S
10
)
=
S
10
+
(
S
30
-
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
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
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
=
________.
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
偶
,等差
S
奇
+
S
偶
=
354
,
S
偶
=
192
,
数列的公差为
d
.
由已知条件,得
p>
解得
S
∶
S
=
32
∶
27
,
S
=
162.
偶
奇
奇
192
-
162
又因为
p>
S
偶
-
S
奇
=
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
n
项和,则:
(1)<
/p>
数列
S
m
,
p>
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;
p>
(3)
S
2
n
=
n
(
a
1
+
a
2
< br>n
)
=
…
=
n
(
a
n
+
a
n
+
p>
1
)
;
(4)
S
2
n
-
1
=
p>
(2
n
-
1)
p>
a
n
;
nd
(5)
若
n
为偶数,则
S
偶
-
S
奇
=
2
;若
n
为
奇数,则
S
奇
-
S
偶
=
a
中
(
中间项
)
.
[
即时训练
]
6.(2019·
大同模拟
)
在等差数列
{
a
n
p>
}
中,
a
1
+
a
2
+
…
+
a
50
=
200
,
a
51
+
a
52
+
…
+
a
< br>100
=
2700
,则
a
50
=
(
)
A
.-
22.5
C
.
28.5
答案
C
解析
由
(<
/p>
a
51
+
a
p>
52
+
…
+
a
100
)
-
(
a
1
+
a
2
+
…
+
a
50
)
< br>=
50
×
50
< br>d
=
2700
-
200
,得
d
=
1.
由
a
1
+
a
100
+
a
2
+
a
99
+
…
+
a
50
+
a
51
=
50(
a
50
+
a
51
)
=
2700
+
200
=
2900
,得
a
50
B
.-
21.5
D
.
20
58
-
1<
/p>
57
+
a
51<
/p>
=
58
,即
2<
/p>
a
50
+
d
p>
=
58
,所以
a<
/p>
50
=
2
=
p>
2
=
28.5.
故
选
C.
S
9
S
5
7
.
(2
019·
汕头模拟
)
已知等差数列
p>
{
a
n
}
的前
n
项和为
S
n
,
a
1
=
9
,
9
-
5
=-
4
< br>,
则
S
n
取最大值时的
n
为
(
)
A
.
4
C
.
6
答案
B
S
9
S
5
解析<
/p>
由
{
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
n
+
11<0
,得
n
>
2
,所以
S
n
取最大值时的
n
为
5
,故选
B
.
考向三
等差数列的判定与证明
例
4
p>
(1)(2019·
辽宁大连模拟
)
数列
{
a
n
}
满足
a
1
=
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
p>
1
1
2
解析
∵
=
a
-
(
n
≥
2)
,∴
+
=
a
,∴
a
< br>
为等差数列,首项
n
a
n
+
1
n
a
n
-
1
a
n
+
1
a
n
-
1
n
B
.<
/p>
5
D
.
p>
4
或
5
2
1
=
a
-
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
∴
d
=
2
,∴
a
=
a
+
< br>99
d
=
50
< br>,∴
a
100
=
50
.
100
1
(2)(2019·
贵州适应性考试
)
已知数列
{
a
n
}
满足
a
1
=
1
,且
na
n
+
1
-
(
n
+
1)
< br>a
n
=
2
n
2
+
2
n
.
①求
a
2
,
a
3
;
p>
a
n
②证明数列
n
p>
是等差数列,并求
{
a
n
}
的通项公式.
解
①由已
知,得
a
2
-
2
a
1
=
4<
/p>
,则
a
2
=
p>
2
a
1
+
4
,
又因为
a
1
=
1
,所以
a
2
=
6.
由
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
-
(
n
+
1)
a
n
=
2
< br>n
2
+
2
n
,
na
n
+
1
-
<
/p>
n
+
1
a
n
a
n
+
1
a
n
得
=
2
,即
< br>-
=
2
,
n
n
+
1
n
+
p>
1
n
a
n
a
1
所以数列
n
是首项为
1
=
1
,公差为
a
n
d
=
2
的等差数列,则
n
=
1<
/p>
+
2(
n
-
p>
1)
=
2
n
-
1.
所以
a
p>
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
(
n
≥
3
,
n
∈
N
*
)
成立.
(3)
通项公式法:验证
a
n
=
p>
pn
+
q
.
p>
(4)
前
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
)
p>
已知数列
{
a
n<
/p>
}
中,
a
1
p>
=
1
,
a
2
=
4,2
a
n
=
a
n
-
1
+
a
< br>n
+
1
(
n
≥
2
,
n
∈
N
*
)
p>
,当
a
n
=
298
时,项数
n
=
(
)
A
.
100
C
.
96
答案
A
B
.
99
D
.
101