人教A版 (2019)选择性必修 第二册4.2 等差数列教学ppt课件
展开XUE XI MU BIAO
1.进一步熟练掌握等差数列的通项公式和前n项和公式,了解等差 数列前n项和的一些性质.2.掌握等差数列前n项和的最值问题.
知识点一 等差数列前n项和的性质
2.设等差数列{an}的公差为d,Sn为其前n项和,则Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…仍构成等差数列,且公差为 .
思考 在性质3中,an和an+1分别是哪两项?在性质4中,an+1是哪一项?答案 中间两项,中间项.
知识点二 等差数列{an}的前n项和公式的函数特征
2.等差数列前n项和的最值(1)在等差数列{an}中,当a1>0,d<0时,Sn有最 值,使Sn取得最值的n可由不等式组________确定;当a1<0,d>0时,Sn有最 值,使Sn取到最值的n可由不等式组________确定.
YU XI XIAO CE ZI WO JIAN YAN
1.在等差数列{an}中,若a1+a2=2,a3+a4=4,则a7+a8等于A.7 B.8 C.9 D.10
解析 ∵a1+a2=2,a3+a4=4,由等差数列的性质得a5+a6=6,a7+a8=8.
2.已知数列{an}为等差数列,a2=0,a4=-2,则其前n项和Sn的最大值为
解析 由a4=a2+(4-2)d,得-2=0+2d,故d=-1,a1=1,
所以当n=1或2时,Sn的最大值为1.
3.(多选)已知数列{an}的通项公式是an=2n-48,则Sn取得最小值时,n为A.22 B.23 C.24 D.25
解析 由an≤0即2n-48≤0得n≤24.∴所有负项的和最小,即n=23或24.
一、等差数列前n项和的性质
所以S偶-S奇=5d=10,所以d=2.
(2)等差数列{an}的前m项和为30,前2m项和为100,求数列{an}的前3m项的和S3m.
解 方法一 在等差数列中,∵Sm,S2m-Sm,S3m-S2m成等差数列,∴30,70,S3m-100成等差数列.∴2×70=30+(S3m-100),∴S3m=210.
即S3m=3(S2m-Sm)=3×(100-30)=210.
利用等差数列前n项和的性质简化计算(1)在解决等差数列问题时,先利用已知求出a1,d,再求所求,是基本解法,有时运算量大些;(2)等差数列前n项和Sn的有关性质在解题过程中,如果运用得当可以达到化繁为简、化难为易、事半功倍的效果.(3)设而不求,整体代换也是很好的解题方法.
跟踪训练1 (1)已知数列{an}是项数为偶数的等差数列,它的奇数项的和是50,偶数项的和为34,若它的末项比首项小28,则该数列的公差是_____.
解析 设等差数列{an}的项数为2m,∵末项与首项的差为-28,∴a2m-a1=(2m-1)d=-28,①∵S奇=50,S偶=34,∴S偶-S奇=34-50=-16=md,②由①②得d=-4.
(2)已知一个等差数列的前10项和为100,前100项和为10,求前110项之和.
解 S10,S20-S10,S30-S20,…,S100-S90,S110-S100成等差数列.
∴S110-S100=S10+(11-1)d=100+10×(-22)=-120,∴S110=-120+S100=-110.
二、等差数列前n项和的最值问题
例2 在等差数列{an}中,a1=25,S8=S18,求前n项和Sn的最大值.
解 方法一 因为S8=S18,a1=25,
所以当n=13时,Sn有最大值为169.方法二 同方法一,求出公差d=-2.所以an=25+(n-1)×(-2)=-2n+27.因为a1=25>0,
又因为n∈N*,所以当n=13时,Sn有最大值为169.方法三 因为S8=S18,所以a9+a10+…+a18=0.由等差数列的性质得a13+a14=0.因为a1>0,所以d<0.所以a13>0,a14<0.所以当n=13时,Sn有最大值.由a13+a14=0,得a1+12d+a1+13d=0,解得d=-2,
所以Sn的最大值为169.方法四 设Sn=An2+Bn.因为S8=S18,a1=25,
所以当n=13时,Sn取得最大值.
所以Sn=-n2+26n,所以S13=169,即Sn的最大值为169.
(1)等差数列前n项和Sn最大(小)值的情形①若a1>0,d<0,则Sn存在最大值,即所有非负项之和.②若a1<0,d>0,则Sn存在最小值,即所有非正项之和.(2)求等差数列前n项和Sn最值的方法①寻找正、负项的分界点,可利用等差数列性质或利用
②运用二次函数求最值.
跟踪训练2 在等差数列{an}中,a10=18,前5项的和S5=-15.(1)求数列{an}的通项公式;
解 设等差数列的公差为d,因为在等差数列{an}中,a10=18,S5=-15,
解得a1=-9,d=3,所以an=3n-12,n∈N*.
(2)求数列{an}的前n项和的最小值,并指出何时取最小值.
解 因为a1=-9,d=3,an=3n-12,
所以当n=3或4时,前n项的和Sn取得最小值S3=S4=-18.
例3 数列{an}的前n项和Sn=100n-n2(n∈N*).(1)判断{an}是不是等差数列,若是,求其首项、公差;
三、求数列{|an|}的前n项和
解 当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(100n-n2)-[100(n-1)-(n-1)2]=101-2n.∵a1=S1=100×1-12=99,适合上式,∴an=101-2n(n∈N*).又an+1-an=-2为常数,∴数列{an}是首项为99,公差为-2的等差数列.
(2)设bn=|an|,求数列{bn}的前n项和.
解 令an=101-2n≥0,得n≤50.5,∵n∈N*,∴n≤50(n∈N*).①当1≤n≤50时,an>0,此时bn=|an|=an,∴数列{bn}的前n项和Sn′=100n-n2.②当n≥51时,an<0,此时bn=|an|=-an,由b51+b52+…+bn=-(a51+a52+…+an)=-(Sn-S50)=S50-Sn,得数列{bn}的前n项和Sn′=S50+(S50-Sn)=2S50-Sn=2×2 500-(100n-n2)=5 000-100n+n2.
已知等差数列{an},求绝对值数列{|an|}的有关问题是一种常见的题型,解决此类问题的核心便是去掉绝对值,此时应从其通项公式入手,分析哪些项是正的,哪些项是负的,即找出正、负项的“分界点”.
跟踪训练3 在等差数列{an}中,a10=23,a25=-22.(1)数列{an}前多少项和最大?
∴an=a1+(n-1)d=-3n+53.
∴当n≤17,n∈N*时,an>0;当n≥18,n∈N*时,an<0,∴数列{an}的前17项和最大.
(2)求{|an|}的前n项和Sn.
解 当n≤17,n∈N*时,|a1|+|a2|+…+|an|=a1+a2+…+an
当n≥18,n∈N*时,|a1|+|a2|+…+|an|=a1+a2+…+a17-a18-a19-…-an=2(a1+a2+…+a17)-(a1+a2+…+an)
HE XIN SU YANG ZHI SHU XUE JIAN MO
等差数列前n项和公式的实际应用典例 某单位用分期付款的方式为职工购买40套住房,共需1 150万元,购买当天先付150万元,按约定以后每月的这一天都交付50万元,并加付所有欠款利息,月利率为1%,若交付150万元后的一个月开始算分期付款的第一个月,问分期付款的第10个月应付多少钱?全部付清后,买这40套住房实际花了多少钱?
解 因购房时付150万元,则欠款1 000万元,依题意分20次付款,则每次付款的数额依次构成数列{an},则a1=50+1 000×1%=60,a2=50+(1 000-50)×1%=59.5,a3=50+(1 000-50×2)×1%=59,a4=50+(1 000-50×3)×1%=58.5,所以an=50+[1 000-50(n-1)]×1%
所以实际共付1 105+150=1 255(万元).
(1)本题属于与等差数列前n项和有关的应用题,其关键在于构造合适的等差数列.(2)遇到与正整数有关的应用题时,可以考虑与数列知识联系,抽象出数列的模型,并用有关知识解决相关的问题,是数学建模的核心素养的体观.
解析 ∵an=26-2n,∴an-an-1=-2(n≥2,n∈N*),∴数列{an}为等差数列.又a1=24,d=-2,
1.已知数列{an}满足an=26-2n,则使其前n项和Sn取最大值的n的值为A.11或12 B.12C.13 D.12或13
∵n∈N*,∴当n=12或13时,Sn最大.
2.一个等差数列共有10项,其偶数项之和是15,奇数项之和是12.5,则它的首项与公差分别是A.0.5,0.5 B.0.5,1C.0.5,2 D.1,0.5
解析 由于项数为10,故S偶-S奇=15-12.5=5d,
3.(多选)设{an}是等差数列,Sn为其前n项和,且S5
解析 ∵S5
解析 ∵公差d>0,|a5|=|a9|,∴-a5=a9,即a5+a9=0.由等差数列的性质,得2a7=a5+a9=0,解得a7=0.故数列的前6项均为负数,第7项为0,从第8项开始为正.∴Sn取得最小值时的n为6或7.
5.已知等差数列的前12项和为354,前12项中偶数项和与奇数项和之比为32∶27,则公差d=___.
故S偶=192,S奇=162,所以6d=S偶-S奇=30,故d=5.
1.知识清单:(1)等差数列前n项和的一般性质.(2)等差数列前n项和的函数性质.2.方法归纳:整体思想、函数思想、分类讨论思想.3.常见误区:求数列{|an|}的前n项和时不讨论,最后不用分段函数表示.
KE TANG XIAO JIE
A.10 B.100 C.110 D.120
解析 ∵{an}是等差数列,a1=1,
2.若等差数列{an}的前m项的和Sm为20,前3m项的和S3m为90,则它的前2m项的和S2m为A.30 B.70 C.50 D.60
解析 ∵等差数列{an}中,Sm,S2m-Sm,S3m-S2m也成等差数列,∴2(S2m-Sm)=Sm+S3m-S2m,∴2(S2m-20)=20+90-S2m,∴S2m=50.
3.已知数列{2n-19},那么这个数列的前n项和SnA.有最大值且是整数 B.有最小值且是整数C.有最大值且是分数 D.无最大值和最小值
解析 易知数列{2n-19}的通项an=2n-19,∴a1=-17,d=2.∴该数列是递增等差数列.
∴a1
解析 ∵S6>S7,∴a7<0,∵S7>S5,∴a6+a7>0,∴a6>0,∴d<0,A正确;
数列{Sn}中最大项为S6,D不正确.故正确的选项是AB.
5.在等差数列{an}中,Sn是其前n项和,且S2 011=S2 018,Sk=S2 009,则正整数k为A.2 017 B.2 018 C.2 019 D.2 020
解析 因为等差数列的前n项和Sn是关于n的二次函数,所以由二次函数的对称性及S2 011=S2 018,Sk=S2 009,
6.已知在等差数列{an}中,公差d=1,且前100项和为148,则前100项中的所有偶数项的和为____.
解析 由题意,得S奇+S偶=148,S偶-S奇=50d=50,解得S偶=99.
7.已知在等差数列{an}中,Sn为其前n项和,已知S3=9,a4+a5+a6=7,则S9-S6=___.
解析 ∵S3,S6-S3,S9-S6成等差数列,而S3=9,S6-S3=a4+a5+a6=7,∴S9-S6=5.
8.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,7a5+5a9=0,且a9>a5,则Sn取得最小值时n的值为___.
又a9>a5,所以d>0,a1<0.
取最接近的整数6,故Sn取得最小值时n的值为6.
9.已知在等差数列{an}中,a1=9,a4+a7=0.(1)求数列{an}的通项公式;
解 由a1=9,a4+a7=0,得a1+3d+a1+6d=0,解得d=-2,∴an=a1+(n-1)·d=11-2n.
(2)当n为何值时,数列{an}的前n项和取得最大值?
解 方法一 a1=9,d=-2,
∴当n=5时,Sn取得最大值.方法二 由(1)知a1=9,d=-2<0,∴{an}是递减数列.
∵n∈N*,∴当n≤5时,an>0;当n≥6时,an<0.∴当n=5时,Sn取得最大值.
10.在数列{an}中,a1=8,a4=2,且满足an+2-2an+1+an=0(n∈N*).(1)求数列{an}的通项公式;
解 ∵an+2-2an+1+an=0,∴an+2-an+1=an+1-an,∴{an}是等差数列,又∵a1=8,a4=2,∴d=-2,an=a1+(n-1)d=10-2n,n∈N*.
(2)设Tn=|a1|+|a2|+…+|an|,求Tn.
解 设数列{an}的前n项和为Sn,
∵an=10-2n,令an=0,得n=5.当n>5时,an<0;当n=5时,an=0;当n<5时,an>0.∴当n≤5时,Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=a1+a2+…+an=9n-n2.
当n>5时,Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=a1+a2+…+a5-(a6+a7+…+an)=S5-(Sn-S5)=2S5-Sn=2×(9×5-25)-9n+n2=n2-9n+40,
11.若数列{an}的前n项和是Sn=n2-4n+2,则|a1|+|a2|+…+|a10|等于A.15 B.35 C.66 D.100
|a1|=1,|a2|=1,|a3|=1,令an>0,则2n-5>0,∴n≥3.∴|a1|+|a2|+…+|a10|=1+1+a3+…+a10=2+(S10-S2)=2+[(102-4×10+2)-(22-4×2+2)]=66.
12.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,a2=11, =-8,则Sn取最大值时的n为A.6 B.7 C.8 D.9
解析 设数列{an}是公差为d的等差数列,
则a1=a2-d=13,则Sn=-n2+14n=-(n-7)2+49,故当n=7时,Sn取得最大值.
解析 因为b3+b18=b6+b15=b10+b11,
解析 设S4=k,S8=3k,由等差数列的性质得S4,S8-S4,S12-S8,S16-S12构成等差数列.所以S8-S4=2k,S12-S8=3k,S16-S12=4k.
15.设项数为奇数的等差数列,奇数项之和为44,偶数项之和为33,则这个数列的中间项是____,项数是____.
解析 设等差数列{an}的项数为2n+1(n∈N*),
解得n=3,所以项数2n+1=7,S奇-S偶=an+1,即a4=44-33=11,为所求的中间项.
证明 因为6Sn=(an+1)(an+2),所以当n≥2时,6Sn-1=(an-1+1)(an-1+2),
16.已知数列{an}的前n项和为Sn,an>0,a1<2,6Sn=(an+1)(an+2).(1)求证:{an}是等差数列;
整理得(an-an-1)(an+an-1)=3(an+an-1),又因为an>0,所以an-an-1=3,所以数列{an}是公差为3的等差数列.
证明 当n=1时,6S1=(a1+1)(a1+2),解得a1=1或a1=2,因为a1<2,所以a1=1,由(1)可知an-an-1=3,即公差d=3,所以an=a1+(n-1)d=1+(n-1)×3=3n-2,
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