9.2 等差数列(3)学案

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名称 9.2 等差数列(3)学案
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资源类型 教案
版本资源 湘教版
科目 数学
更新时间 2019-11-16 11:19:09

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文档简介

9.2 等差数列(三)
[学习目标] 1.掌握等差数列前n项和公式及其获取思路.2.了解公式的推导过程,体会数形结合的数学思想,体验从特殊到一般的研究方法,学会观察、归纳、反思.3.熟练掌握等差数列的五个量a1,d,n,an,Sn的关系,能够由其中三个求另外两个.
[知识链接]
1.设梯形的上底、下底、高分别为a,b,h,把两个相同的梯形拼成平行四边形,则梯形的面积为________.
答案 
2.二次函数y=2x2-4x-3,当x=________时,有最________值为________.
答案 1 小 -5
解析 函数y=2x2-4x-3,∵a=2>0,
∴x=-=-=1时,
ymin===-5.
3.把二次函数y=-2x2+4x+3化成y=a(x+h)2+k的形式是____________,当x=________时,y有最大值________.
答案 y=-2(x-1)2+5 1 5
解析 y=-2x2+4x+3=-2(x2-2x)+3
=-2(x-1)2+5.
∴x=1时,y有最大值5.
[预习导引]
1.数列前n项和的概念
把a1+a2+…+an叫数列{an}的前n项和,记作Sn.
a1+a2+a3+…+an-1=Sn-1(n≥2).
2.等差数列前n项和公式
(1)若{an}是等差数列,则Sn可以用首项a1和末项an表示为Sn=;
(2)若首项为a1,公差为d,则Sn可以表示为Sn=na1+n(n-1)d.
3.等差数列前n项和的性质
(1)若数列{an}是公差为d的等差数列,则数列也是等差数列,且公差为.
(2)Sm,S2m,S3m分别为{an}的前m项,前2m项,前3m项的和,则Sm,S2m-Sm,S3m-S2m也成等差数列,公差为m2d.
(3)设两个等差数列{an}、{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,则=.
要点一 与等差数列Sn有关的基本量的计算
例1 在等差数列{an}中.
(1)a1=,an=-,Sn=-5,求n和d.
(2)a1=4,S8=172,求a8和d.
(3)已知d=2,an=11,Sn=35,求a1和n.
解 (1)由题意,得Sn===-5=172,
解得n=15.
又a15=+(15-1)d=-,∴d=-.
(2)由已知,得S8===172,解得a8=39,
又∵a8=4+(8-1)d=39,∴d=5.
(3)由得
解方程组得或
规律方法 a1,d,n称为等差数列的三个基本量,an和Sn都可以用这三个基本量来表示,五个量a1,d,n,an,Sn中可知三求二,一般通过通项公式和前n项和公式联立方程(组)求解,在求解过程中要注意整体思想的运用.
跟踪演练1 等差数列{an}中,前m项的和为77(m为奇数),其中偶数项的和为33,且a1-am=18,求这个数列的通项公式.
解 设公差等于d,由题意可得偶数项共有项.
则ma1+d=77,
·(a1+d)+×2d=33,
a1-am=-(m-1)d=18,
解得m=7,d=-3,a1=20,所以an=a1+(n-1)d=20-3n+3=-3n+23.
要点二 等差数列前n项和公式在实际中的应用
例2 某人用分期付款的方式购买一件家电,价格为1150元,购买当天先付150元,以后每月的这一天都交付50元,并加付欠款利息,月利率为1%.若交付150元的后一个月开始算分期付款的第一个月,则分期付款的第10个月该交付多少钱?全部贷款付清后,买这件家电实际花费多少钱?
解 设每次交款数额依次为a1,a2,…,a20,则
a1=50+1000×1%=60(元),
a2=50+(1000-50)×1%=59.5(元),

a10=50+(1000-9×50)×1%=55.5(元),
即第10个月应付款55.5元.
由于{an}是以60为首项,以-0.5为公差的等差数列,
所以有S20=×20=1105(元),
即全部付清后实际付款1105+150=1255(元).
规律方法 建立等差数列的模型时,要根据题意找准首项、公差和项数或者首项、末项和项数.
跟踪演练2 甲、乙两物体分别从相距70m的两处同时相向运动,甲第1分钟走2m,以后每分钟比前1分钟多走1m,乙每分钟走5m.
(1)甲、乙开始运动后几分钟相遇?
(2)如果甲、乙到达对方起点后立即返回,甲继续每分钟比前1分钟多走1m,乙继续每分钟走5m,那么开始运动几分钟后第二次相遇?
解 (1)设n分钟后第1次相遇,依题意,
有2n++5n=70,
整理得n2+13n-140=0.解之得n=7,n=-20(舍去).
第1次相遇是在开始运动后7分钟.
(2)设n分钟后第2次相遇,依题意,
有2n++5n=3×70,
整理得n2+13n-420=0.解之得n=15,n=-28(舍去).
第2次相遇是在开始运动后15分钟.
要点三 等差数列前n项和性质的应用
例3 (1)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项和S3m.
(2)两个等差数列{an},{bn}的前n项和分别为Sn和Tn,已知=,求的值.
解 (1)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.
方法二 在等差数列中,,,成等差数列,
∴=+.即S3m=3(S2m-Sm)=3×(100-30)=210.
(2)===.
规律方法 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.
跟踪演练3 设{an}为等差数列,Sn为数列{an}的前n项和,已知S7=7,S15=75,Tn为数列的前n项和,求Tn.
解 设等差数列{an}的公差为d,
则Sn=na1+n(n-1)d,
∵S7=7,S15=75,∴
即解得
∴=a1+(n-1)d=-2+(n-1),
∵-=,
∴数列是等差数列,其首项为-2,公差为,
∴Tn=n×(-2)+×=n2-n.
1.在等差数列{an}中,S10=120,那么a1+a10的值是(  )
A.12B.24C.36D.48
答案 B
解析 由S10=,
得a1+a10===24.
2.记等差数列前n项和为Sn,若S2=4,S4=20,则该数列的公差d等于(  )
A.2B.3C.6D.7
答案 B
解析 方法一 由解得d=3.
方法二 由S4-S2=a3+a4=a1+2d+a2+2d=S2+4d,所以20-4=4+4d,解得d=3.
3.等差数列{an}、{bn}的前n项和分别为Sn和Tn,若=,则等于(  )
A.1B.C.D.
答案 C
解析 由题意,得=====.故选C.
4.设Sn是等差数列{an}的前n项和,若=,则=________.
答案 
解析 由等差数列的求和公式可得==,可得a1=2d且d≠0,所以===.
5.已知等差数列{an}中,
(1)a1=,d=-,Sn=-15,求n及a12;
(2)a1=1,an=-512,Sn=-1022,求d.
解 (1)∵Sn=n·+·=-15,
整理得n2-7n-60=0,解之得n=12或n=-5(舍去),
a12=+(12-1)×=-4.
(2)由Sn===-1022,解之得n=4.
又由an=a1+(n-1)d,即-512=1+(4-1)d,
解之得d=-171.
1.求等差数列前n项和公式的方法称为倒序相加法,在某些数列求和中也可能用到.
2.等差数列的两个求和公式中,一共涉及a1,an,Sn,n,d五个量,若已知其中三个量,通过方程思想可求另外两个量,在利用求和公式时,要注意整体思想的应用,注意结论若m+n=p+q,则am+an=ap+aq(m,n,p,q∈N*),若m+n=2p,则am+an=2ap的应用.
一、基础达标
1.已知等差数列{an}中,a2+a8=8,则该数列的前9项和S9等于(  )
A.18B.27C.36D.45
答案 C
解析 S9=(a1+a9)=(a2+a8)=36.
2.等差数列{an}中,S10=4S5,则等于(  )
A.B.2C.D.4
答案 A
解析 由题意得:10a1+×10×9d=4(5a1+×5×4d),∴10a1+45d=20a1+40d,
∴10a1=5d,∴=.
3.已知等差数列{an}中,a+a+2a3a8=9,且an<0,则S10为(  )
A.-9B.-11C.-13D.-15
答案 D
解析 由a+a+2a3a8=9,得(a3+a8)2=9,∵an<0,
∴a3+a8=-3,
∴S10====-15.
4.设等差数列{an}的前n项和为Sn,若S3=9,S6=36.则a7+a8+a9等于(  )
A.63B.45C.36D.27
答案 B
解析 数列{an}为等差数列,则S3,S6-S3,S9-S6为等差数列,即2(S6-S3)=S3+(S9-S6),
∵S3=9,S6-S3=27,则S9-S6=45.
∴a7+a8+a9=S9-S6=45.
5.在小于100的自然数中,所有被7除余2的数之和为(  )
A.765B.665C.763D.663
答案 B
解析 ∵a1=2,d=7,2+(n-1)×7<100,
∴n<15,∴n=14,S14=14×2+×14×13×7=665.
6.含2n+1项的等差数列,其奇数项的和与偶数项的和之比为________.
答案 
解析 S奇=,S偶=,
∵a1+a2n+1=a2+a2n,∴=.
7.已知等差数列{an}的前3项依次为a,4,3a,前k项和Sk=2550,求a及k.
解 设等差数列{an}的公差为d,则由题意得
∴(注:k=-51舍)
∴a=2,k=50.
二、能力提升
8.等差数列{an}的前n项和为Sn,已知am-1+am+1-a=0,S2m-1=38,则m等于(  )
A.38B.20C.10D.9
答案 C
解析 因为{an}是等差数列,所以am-1+am+1=2am,由am-1+am+1-a=0,得:2am-a=0,由S2m-1=38知am≠0,所以am=2,又S2m-1=38,即=38,即(2m-1)×2=38,解得m=10,故选C.
9.现有200根相同的钢管,把它们堆成正三角形垛,要使剩余的钢管尽可能少,那么剩余钢管的根数为(  )
A.9B.10C.19D.29
答案 B
解析 钢管排列方式是从上到下各层钢管数组成了一个等差数列,最上面一层钢管数为1,逐层增加1个.
∴钢管总数为:1+2+3+…+n=.
当n=19时,S19=190.当n=20时,S20=210>200.
∴n=19时,剩余钢管根数最少,为10根.
10.设f(x)=.利用课本中推导等差数列前n项和的公式的方法,可求得f(-5)+f(-4)+…+f(0)+…+f(5)+f(6)的值为________.
答案 3
解析 ∵f(x)=,∴f(1-x)===.∴f(x)+f(1-x)=,
∴f(-5)+f(-4)+…+f(0)+…+f(5)+f(6)=6×=3.
11.设Sn为等差数列{an}的前n项和,若S3=3,S6=24,求a9.
解 设等差数列的公差为d,则
S3=3a1+d=3a1+3d=3,即a1+d=1,
S6=6a1+d=6a1+15d=24,即2a1+5d=8.
由解得
故a9=a1+8d=-1+8×2=15.
12.一个等差数列的前10项之和为100,前100项之和为10,求前110项之和.
解 方法一 设等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,则Sn=na1+d.
由已知得
①×10-②,整理得d=-,
代入①,得a1=.
∴S110=110a1+d
=110×+×
=110=-110.
故此数列的前110项之和为-110.
方法二 数列S10,S20-S10,S30-S20,…,S100-S90,S110-S100为等差数列,设公差为d′,则
10S10+×d′=S100=10,
又∵S10=100,代入上式得d′=-22,
∴S110-S100=S10+(11-1)×d′=100+10×(-22)=-120,
∴S110=-120+S100=-110.
方法三 设等差数列{an}的前n项和Sn=an2+bn.
∵S10=100,S100=10,
∴∴
∴Sn=-n2+n,
∴S110=-×1102+×110=-110.
三、探究与创新
13.已知公差大于零的等差数列{an}的前n项和为Sn,且满足:a3·a4=117,a2+a5=22.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若数列{bn}是等差数列,且bn=,求非零常数c.
解 (1){an}为等差数列,∵a3+a4=a2+a5=22,
又a3·a4=117,
∴a3,a4是方程x2-22x+117=0的两个根,
又公差d>0,∴a3∴∴∴an=4n-3.
(2)由(1)知,Sn=n·1+·4=2n2-n,
∴bn==,
∴b1=,b2=,b3=,
∵{bn}是等差数列,∴2b2=b1+b3,∴2c2+c=0,
∴c=-(c=0舍去).