高中数学苏教版 (2019)选择性必修第一册4.2 等差数列教案设计
展开导语
同学们,前面我们学习过数列的通项公式,我们是根据一个数列的前几项猜测或归纳出的这个数列的通项公式,但对于等差数列,就像是“一去二三里,烟村四五家,亭台六七座,八九十枝花”一样富有规律性和连续性,我们今天就一起来探讨等差数列的通项公式.
一、等差数列的通项公式
问题 你能根据等差数列的定义推导它的通项公式吗?
提示 设一个等差数列的首项为a1,公差为d,
由等差数列的定义可知,an-an-1=d(n≥2),
思路一:an=an-1+d,故有a2=a1+d,a3=a2+d=a1+2d,a4=a3+d=a1+3d,…
归纳可得,an=a1+(n-1)d(n≥2).
思路二:a2-a1=d,
a3-a2=d,
a4-a3=d,
…
an-an-1=d,
左右两边分别相加可得,an-a1=(n-1)d,即an=a1+(n-1)d(n≥2).
知识梳理
首项为a1,公差为d的等差数列{an}的通项公式为an=a1+(n-1)d.
注意点:(1)已知首项a1和公差d,便可写出通项公式;(2)等差数列的通项公式是an,a1,d,n四个变量之间的关系,知三求一.
二、等差数列中的基本计算
例1 在等差数列{an}中,
(1)已知a5=-1,a8=2,求a1与d;
(2)已知a1+a6=12,a4=7,求an.
解 (1)由题意知eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1+5-1d=-1,,a1+8-1d=2,))
解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1=-5,,d=1.))
(2)设等差数列的公差为d,由题意知
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1+a1+6-1d=12,,a1+4-1d=7,))
解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1=1,,d=2.))
所以an=a1+(n-1)d=1+(n-1)×2=2n-1,n∈N*.
反思感悟 等差数列通项公式的求法与应用技巧
(1)等差数列的通项公式可由首项与公差确定,所以要求等差数列的通项公式,只需求出首项与公差即可.
(2)等差数列{an}的通项公式an=a1+(n-1)d中共含有四个参数,即a1,d,n,an,如果知道了其中的任意三个数,那么就可以由通项公式求出第四个数,这一求未知量的过程,我们通常称之为“知三求一”.
跟踪训练1 在等差数列{an}中,求解下列各题:
(1)已知公差d=-eq \f(1,3),a7=8,则a1=________.
(2)已知a3=0,a7-2a4=-1,则公差d=________.
(3)已知{an}的前3项依次为2,6,10,则a15=________.
答案 (1)10 (2)-eq \f(1,2) (3)58
解析 (1)由a7=a1+6d,得8=a1+6×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3))),
故a1=10.
(2)设首项为a1,公差为d,
则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1+2d=0,,a1+6d-2a1+3d=-1,))
解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1=1,,d=-\f(1,2).))
(3)由题意得,d=6-2=4,
把a1=2,d=4代入an=a1+(n-1)d,得an=2+(n-1)×4=4n-2,
∴a15=4×15-2=58.
三、等差数列的实际应用
例2 某公司经销一种数码产品,第一年可获利200万元,从第二年起由于市场竞争方面的原因,其利润每年比上一年减少20万元,按照这一规律,如果公司不开发新产品,也不调整经营策略,从哪一年起,该公司经销这一产品将亏损?
解 设从第一年起,第n年的利润为an万元,
则a1=200,an+1-an=-20(n∈N*),
∴每年的利润构成一个等差数列{an},
从而an=a1+(n-1)d=200+(n-1)×(-20)=220-20n.
若an<0,则该公司经销这一产品将亏损.
∴由an=220-20n<0,得n>11,
即从第12年起,该公司经销此产品将亏损.
反思感悟 解决实际应用问题,首先要认真领会题意,根据题目条件,寻找有用的信息.若一组数按次序“定量”增加或减少时,则这组数成等差数列.
合理地构建等差数列模型是解决这类问题的关键,在解题过程中,一定要分清首项、项数等关键的问题.
跟踪训练2 一架飞机在起飞时,第一秒滑行了2 m,以后每秒都比前一秒多滑行4 m,又知离地前一秒滑行了58 m,则这架飞机起飞所用的时间为____秒.
答案 15
解析 飞机起飞前每秒滑行的距离组成等差数列,记为{an},其中a1=2,d=4,an=58,代入等差数列的通项公式an=a1+(n-1)d,得2+4(n-1)=58,所以n=15(秒).
1.知识清单:
(1)等差数列通项公式的推导.
(2)等差数列基本量的运算.
(3)等差数列的实际应用.
2.方法归纳:定义法,累加法,公式法.
3.常见误区:实际问题中项数的确定.
1.在等差数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(an))中,a3+a9=32,a2=4,则a10等于( )
A.25 B.28 C.31 D.34
答案 B
解析 因为在等差数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(an))中,a3+a9=32,a2=4,
所以2a1+10d=32,a1+d=4,
解得a1=1,d=3,
所以a10=a1+9d=28.
2.设{an}是公差为正数的等差数列,若a2=5,a1a3=16,则数列{an}的通项公式为( )
A.-3n+1 B.3n-1 C.-2n+9 D.2n+1
答案 B
解析 设公差为d,∴d>0,
则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1+d=5,,a1a1+2d=16,))
解得a1=2,d=3,
∴an=a1+(n-1)d=2+(n-1)×3=3n-1.
3.2 020是数列2,4,6,8,…的第( )
A.1 008项 B.1 009项 C.1 010项 D.2 020项
答案 C
解析 数列2,4,6,8,…为等差数列,
设等差数列为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(an)),由等差数列2,4,6可知其首项为2,公差为2,通项公式为an=2+(n-1)×2=2n,令2n=2 020,n=1 010.
4.某市出租车的计价标准为1.2元/km,起步价为10元,即最初的4 km(不含4 km)计费10元.如果某人乘坐该市的出租车去往14 km处的目的地,且一路畅通,等候时间为0,则需要支付车费________元.
答案 23.2
解析 根据题意知,当该市出租车的行程大于或等于4 km时,每增加1 km,乘客需要支付1.2元.所以可以建立一个等差数列{an}来计算车费.令a1=11.2,表示4 km处的车费,公差d=1.2,那么当出租车行至14 km处时,n=11,此时需要支付车费a11=11.2+(11-1)×1.2=23.2(元).
课时对点练
1.数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(an))中,a1=5,an+1=an+3,那么这个数列的通项公式是( )
A.3n-1 B.3n+2
C.3n-2 D.3n+1
答案 B
解析 因为an+1-an=3,所以数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(an))是以5为首项,3为公差的等差数列,
则an=5+3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n-1))=3n+2,n∈N*.
2.《九章算术》有如下问题:“今有金棰,长五尺.斩本一尺,重四斤.斩末一尺,重二斤.问次一尺各重几何?”意思是:“现在有一根金棰,长五尺,一头粗,一头细,在粗的一端截下一尺,重4斤;在细的一端截下一尺,重2斤,问各尺依次重多少?”按这一问题的题设,假设金棰由粗到细各尺质量依次成等差数列,则从粗端开始的第二尺的质量是( )
A.eq \f(7,3)斤 B.eq \f(7,2)斤
C.eq \f(5,2)斤 D.3斤
答案 B
解析 依题意,得金棰由粗到细各尺质量构成一个等差数列,设首项为a1=4,则a5=2,设公差为d,则2=4+4d,解得d=-eq \f(1,2),所以a2=4-eq \f(1,2)=eq \f(7,2).
3.已知在等差数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(an))中,a1=1,d=3,则当an=298时,n等于( )
A.90 B.96 C.98 D.100
答案 D
解析 由题意知1+3(n-1)=298,解得n=100.
4.(多选)已知在等差数列{an}中,a1=2,且a4+a8=aeq \\al(2,3),则公差d等于( )
A.0 B.eq \f(1,2) C.1 D.2
答案 AB
解析 根据题意知,a4+a8=aeq \\al(2,3)⇒a1+3d+a1+7d=(a1+2d)2.
又a1=2,则4+10d=(2+2d)2,
解得d=eq \f(1,2)或d=0.
5.在数列{an}中,若eq \r(an+1)=eq \r(an)+eq \r(2),a1=8,则数列{an}的通项公式为( )
A.an=2(n+1)2 B.an=4(n+1)
C.an=8n2 D.an=4n(n+1)
答案 A
解析 由题意得eq \r(an+1)-eq \r(an)=eq \r(2),故数列{eq \r(an)}是首项为eq \r(a1)=2eq \r(2),公差为eq \r(2)的等差数列,所以eq \r(an)=2eq \r(2)+eq \r(2)(n-1)=eq \r(2)n+eq \r(2),故an=2(n+1)2.
6.在数列{an}中,an+1=eq \f(an,1+3an),a1=2,则a20等于( )
A.eq \f(115,2) B.eq \f(8,115) C.eq \f(16,115) D.eq \f(2,115)
答案 D
解析 对an+1=eq \f(an,1+3an)取倒数得eq \f(1,an+1)=eq \f(1,an)+3,
∴eq \f(1,an+1)-eq \f(1,an)=3,
∴eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,an)))是以eq \f(1,2)为首项,3为公差的等差数列.
∴eq \f(1,an)=eq \f(1,2)+(n-1)·3=3n-eq \f(5,2)=eq \f(6n-5,2),
∴an=eq \f(2,6n-5),∴a20=eq \f(2,115).
7.在等差数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(an))中,若a2=4,a4=2,则a6=________.
答案 0
解析 由题意知,eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a2=a1+d=4,,a4=a1+3d=2,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(d=-1,,a1=5.))
∴a6=a1+5d=0.
8.体育课上老师指挥大家排成一排,冬冬站排头,阿奇站排尾,从排头到排尾依次报数.如果冬冬报17,阿奇报150,每位同学报的数都比前一位多7,则队伍里一共有____人.
答案 20
解析 由题意知,每位同学报的数是一个等差数列,其中首项为17,公差为7,末项为150,
设末项为第n项,则17+7(n-1)=150,解得n=20,则队伍里一共有20人.
9.在等差数列{an}中,
(1)已知a1=2,d=3,n=10,求an;
(2)已知a1=3,an=21,d=2,求n.
解 (1)a10=a1+(10-1)d=2+9×3=29.
(2)由an=a1+(n-1)d,得3+2(n-1)=21,解得n=10.
10.在等差数列{an}中,a1+a5=8,a4=7.
(1)求数列的第10项;
(2)问112是数列{an}的第几项?
(3)在80到110之间有多少项?
解 设数列{an}的公差为d,
则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1+a1+4d=8,,a1+3d=7,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1=-2,,d=3,))
(1)a10=a1+9d=-2+27=25.
(2)an=-2+(n-1)×3=3n-5,
由112=3n-5,解得n=39.
所以112是数列{an}的第39项.
(3)由80<3n-5<110,
解得28eq \f(1,3)
11.数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(2,an+1)))是等差数列,且a1=1,a3=-eq \f(1,3),那么a2 021等于( )
A.eq \f(1 009,1 010) B.-eq \f(1 009,1 010) C.eq \f(2 019,2 021) D.-eq \f(2 019,2 021)
答案 D
解析 设等差数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(2,an+1)))的公差为d,
又a1=1,a3=-eq \f(1,3),∴eq \f(2,a1+1)=1,eq \f(2,a3+1)=3,∴3=1+2d,
解得d=1.∴eq \f(2,an+1)=1+n-1=n,∴an=eq \f(2,n)-1.
那么a2 021=eq \f(2,2 021)-1=-eq \f(2 019,2 021).
12.首项为-24的等差数列,从第10项起开始为正数,则公差d的取值范围是( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(8,3),3)) B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(8,3),3))
C.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(8,3),3)) D.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(8,3),3))
答案 C
解析 设an=-24+(n-1)d,n∈N*,
由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a9=-24+8d≤0,,a10=-24+9d>0,))解得eq \f(8,3)
A.190 B.211 C.232 D.253
答案 A
解析 由题意可得an能被3除余1,且被7除余1,
则an-1是21的倍数,即an-1=21eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n-1)),
即an=21n-20,∴a10=21×10-20=190.
14.已知数列{an}满足aeq \\al(2,n+1)=aeq \\al(2,n)+4,且a1=1,an>0,则an=________.
答案 eq \r(4n-3)(n∈N*)
解析 由aeq \\al(2,n+1)-aeq \\al(2,n)=4,知数列{aeq \\al(2,n)}成等差数列,且aeq \\al(2,1)=1,
∴aeq \\al(2,n)=1+(n-1)×4=4n-3(n∈N*).
又∵an>0,∴an=eq \r(4n-3)(n∈N*).
15.意大利数学家斐波那契于1202年在他撰写的《算盘全书》中提出一个数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,…,这个数列称为斐波那契数列,该数列与自然界的许多现象有密切关系,在科学研究中有着广泛的应用,该数列an满足a1=a2=1,an+2=an+an+1(n∈N*),则该数列的前1 000项中,为奇数的项共有( )
A.333项 B.334项
C.666项 D.667项
答案 D
解析 因为a1=a2=1为奇数,a3=2为偶数,a4=3,a5=5为奇数,a6=8为偶数,依此类推,a9,a12,…,a999为偶数.由999=3+3(n-1)=3n,可得为偶数的项共有333项,那么为奇数的项共有667项.
16.某商场用如下方法促销某品牌的上衣:原销售价为每件280元,改为买一件的单价为265元,买两件的单价为250元,依此类推,每多买一件,则所买各件的单价均再减少15元,但每件的价格不低于160元.设an为购买n件这类上衣所花费的金额(元),求an.
解 设购买n件商品时,每件的单价为bn元,则数列组成以b1=265为首项,-15为公差的等差数列.
又单价不能低于160元,则265+(n-1)·(-15)≥160.解得n≤8.所以当n>8时,bn=160.
综上所述,得bn=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(280-15n,1≤n≤8,,160,n>8))n∈N*.
从而an=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(280n-15n2,1≤n≤8,,160n,n>8))n∈N*.
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