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高中数学:2.3(一)等差数列的前n项和(一)

解析 (1)S7=72(a1+a7)=72(a2+a6)=72(3+11)=49. a1+a9
(2)ab55=b1+2 b9=TS99=79×+93=241. 2
(3)∵Sn=n(3+22n+1)=n(n+2). ∴Snn=n+2, ∴数列{Snn}是以首项为 3,公差为 1 的等差数列, ∴{Snn}的前 10 项和为 10×3+10× 2 9×1=75.
法二 ∵数列{an},{bn}均为等差数列, ∴Sn=A1n2+B1n,Tn=A2n2+B2n.
又TSnn=23nn+-12,
∴令 Sn=tn(2n+1),Tn=tn(3n-2),t≠0,且 t∈R.
∴an=Sn-Sn-1 =tn(2n+1)-t(n-1)(2n-2+1) =tn(2n+1)-t(n-1)(2n-1) =t(4n-1)(n≥2), bn=Tn-Tn-1 =tn(3n-2)-t(n-1)(3n-5) =t(6n-5)(n≥2). ∴abnn=tt( (46nn- -15) )=46nn- -15, ∴ab99=46× ×99- -15=3459=57.
【预习评价】 1.高斯用1+2+3+…+100=(1+100)+(2+99)+…+(50+51)
=101×50迅速求出了等差数列前100项的和.如果是求1+2+3 +…+n,不知道共有奇数项还是偶数项怎么办? 提示 不知共有奇数项还是偶数项导致不能配对.但我们可以采 用倒序相加来回避这个问题:设 Sn=1+2+3+…+(n-1)+n, 又 Sn=n+(n-1)+(n-2)+…+2+1, ∴2Sn=(1+n)+[2+(n-1)]+…+[(n-1)+2]+(n+1), ∴2Sn=n(n+1),∴Sn=n(n+ 2 1).
A.-2
B.-1
C.0
D.1
解析 等差数列前n项和Sn的形式为Sn=an2+bn,∴λ=-1. 答案 B
2.设 Sn 是等差数列{an}的前 n 项和,若aa53=59,则SS95=(
)
A.1
B.-1
1
C.2
D.2
解析 由于 S2n-1=(2n-1)an,则,
SS95=95aa53=95×59=1.
规律方法 已知前n项和Sn求通项an,先由n=1时,a1=S1求得a1, 再由n≥2时,an=Sn-Sn-1求an,最后验证a1是否符合an,若符 合则统一用一个解析式表示.
【训练 1】 已知数列{an}的前 n 项和为 Sn=n2+12n,求这个数列的 通项公式.这个数列是等差数列吗?如果是,它的首项与公差分别 是什么?
4.若等差数列的项数为 2n,则 S2n=n(an+an+1), S 偶-S 奇=nd,SS偶奇=aan+n 1.
5.若等差数列的项数为 2n+1,则 S2n+1=(2n+1)an+1, S 偶-S 奇=-an+1,SS偶奇=n+n 1.
【预习评价】
1.数列{an}为等差数列,它的前n项和为Sn,若Sn=(n+1)2+λ, 则λ的值是( )
§2.3 等差数列的前n项和(一)
学习目标 1.掌握等差数列前n项和公式及其获取思路(重点); 2.经历公式的推导过程,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(重、难点).
【预习评价】
1.利用数列的前n项和Sn求数列的通项公式时,能不能直接运用 Sn-Sn-1=an求解? 提示 不能.因为当n=1时,S1-S0没有意义.
2.已知数列{an}的前n项和Sn=n2,怎样求a1,an? 提示 a1=S1=1; 当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-(n-1)2=2n-1, 又n=1时也适合上式,所以an=2n-1,n∈N*.
答案 B
4.已知数列{an}的通项公式是an=2n-48,则Sn取得最小值时, n为________. 解析 ∵a24=0,∴a1<0,a2<0,…,a23<0,故S23=S24最小. 答案 23或24
5.已知等差数列{an}中, (1)a1=32,d=-12,Sn=-15,求 n; (2)a1=1,an=-512,Sn=-1 022,求 d. 解 (1)∵Sn=n×32+-12×n(n- 2 1)=-15, 整理得 n2-7n-60=0,
2.能否用“倒序相加法”求首项为a1,公差为d的等差数列{an}的 前n项和Sn呢? 提示 由上节课学到的性质:在有穷等差数列中,与首末
两项“等距离”的两项之和等于首项与末项的和.即a1+an=a2 +an-1=a3+an-2=….“倒序相加法”可以推广到一般等差 数列求前n项和,其方法如下: Sn=a1+a2+a3+…+an-1+an =a1+(a1+d)+(a1+2d)+…+[a1+(n-2)d]+[a1+(n-1)d];
解之得 n=12 或 n=-5(舍去). (2)由 Sn=n(a12+an)=n(1-2512)=-1 022, 解之得 n=4.
预习教材 P42-43 完成下列问题:
知识点一 数列an与前n项和Sn的关系 1.数列的前n项和的概念
一般地,我们称a1+a2+a3+…+an为数列{an}的前n项和,用 Sn表示,即Sn=a1+a2+a3+…+an. 2.数列的通项an与前n项和Sn的关系 当n≥2时,有Sn=a1+a2+a3+…+an,Sn-1=a1+a2+a3+… +an-1,所以Sn-Sn-1=an; 当n=1时,a1=S1. 综上可得 an=SS1n,-nS=n-11,,n≥2.
知识点三 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Snn也是等差数列,
且公差为d2. 2.若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__m__2_d__.
3.设两个等差数列{an},{bn}的前 n 项和分别为 Sn,Tn,则abnn=TS22nn--11.
【迁移 2】 已知两个等差数列{an}与{bn}的前 n 项和分别是 Sn 和 Tn,且 an∶bn=(2n+1)∶(3n-2),则TS99=________. 解析 ∵{an},{bn}均为等差数列, 则TS99=99ab55=23××55+-12=1113.
答案
11 13
规律方法 等差数列前 n 项和运算的几种思维方法 (1)整体思路:利用公式 Sn=n(a12+an),设法求出整体 a1+an, 再代入求解.
题型二 等差数列前n项和的有关运算
【例2】 在等差数列{an}中, (1)a1=56,an=-32,Sn=-5,求 n 和 d; (2)a1=4,S8=172,求 a8 和 d.
解 (1)由题意得,Sn=n(a12+an)=n56-2 32=-5,解得 n=15. 又 a15=56+(15-1)d=-32,∴d=-16. ∴n=15,d=-16.
(2)由已知得 S8=8(a12+a8)=8(4+2 a8)=172, 解得 a8=39, 又∵a8=4+(8-1)d=39,∴d=5. ∴a8=39,d=5.
规律方法 等差数列中基本计算的两个技巧 (1)利用基本量求值.
(2)利用等差数列的性质解题.
【训练2】 在等差数列{an}中, (1)已知a6=10,S5=5,求a8和S10; (2)已知a3+a15=40,求S17. 解 (1)S5=5a1+5×2 4d=5,解得 a1=-5,d=3. a6=a1+5d=10,
解 根据 Sn=a1+a2+…+an-1+an 可知 Sn-1=a1+a2+…+an-1(n >1), 当 n>1 时,an=Sn-Sn-1 =n2+12n-(n-1)2+12(n-1)=2n-12,① 当 n=1 时,a1=S1=12+12×1=32,也满足①式. ∴数列{an}的通项公式为 an=2n-12. 由此可见:数列{an}是以32为首项,2 为公差的等差数列.
A.13
B.35
分别是 Sn 和 Tn,已知TSnn=n7+n3,
则ab55等于(
)
2
A.7
B.3
70
21
C.13
D. 4
(3)已知数列{an}的通项公式为 an=2n+1(n∈N*),其前 n 项和为
Sn,则数列{Snn}的前 10 项的和为________.
(2)待定系数法:利用 Sn 是关于 n 的二次函数,设 Sn=An2+ Bn(A≠0),列出方程组求出 A,B 即可,或利用Snn是关于 n 的一 次函数,设Snn=an+b(a≠0)进行计算. (3)利用 Sn,S2n-Sn,S3n-S2n 成等差数列进行求解.
课堂达标
1.在等差数列{an}中,S10=120,那么a1+a10的值是( )
知识点二 等差数列的前n项和公式 1.等差数列的前n项和公式
已知量 首项、末项与项数 首项、公差与项数
求和公式
Sn=
n(a1+an) 2
Sn= na1+n(n-2 1)d
2.两个公式的关系:把 an=a1+(n-1)d 代入 Sn=n(a12+an)中, 就可以得到 Sn=na1+n(n- 2 1)d.
Sn=an+an-1+an-2+…+a2+a1 =an+(an-d)+(an-2d)+…+[an-(n-2)d]+[an-(n-1)d]. 两式相加,得 2Sn=(a1+an)×n, 由此可得等差数列{an}的前 n 项和公式:Sn=n(a12+an). 根据等差数列的通项公式 an=a1+(n-1)d, 代入上式可得 Sn=na1+n(n- 2 1)d.
当 n>1 时, an=Sn-Sn-1 =na1+12n(n-1)d-(n-1)a1+12(n-1)(n-2)d =a1+(n-1)d, 当 n=1 时,a1=S1,适合此式. ∴an=a1+(n-1)d(n∈N*). ∴an+1-an=(a1+nd)-[a1+(n-1)d]=d(常数),对任意 n∈N*成立. ∴数列{an}是等差数列.
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