高中数学第4章-4.2.1-等差数列的概念(第2课时)
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4.2.1等差数列的概念(第2课时)
素养目标学科素养1.能够根据等差数列的定义和通项公式推出
等差数列的重要性质.
2.能够运用等差数列的性质解决有关问题.(重点、难点)
3.能够运用等差数列的知识解决简单的实际问题.1.数学运算;2.逻辑推理
情境导学
某展会期间,人流如织,总参观人数超过7 000万.根据有关部门统计,某展馆7月上旬平均每天参观人数为20万,在后面70天内,前40天每天增加0.5万人,后30天每天减少1万人,在这段时间内,有多少天参观人数能达到30万人?这是与等差数列单调性有关的问题,让我们进一步认识等差数列的有关性质吧!
1.(1)若{a n},{b n}分别是公差为d1,d2的等差数列,则数列{pa n+qb n}(p,q∈R)是公差为pd1+qd2的等差数列.
(2)若{a n}是公差为d的等差数列,则a k,a k+m,a k+2m,…(k,m∈N*) 成公差为md的等差数列.
(1)等差数列去掉前面若干项后,剩下的项是否还构成等差数列?
提示:是.改变了首项,公差不变.
(2)等差数列中的奇数项、偶数项是否分别构成等差数列?
提示:是.公差为原来的2倍.
2.(1)等差数列的项的对称性: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+a n=a2+a n-1=a3+a n-2=….
(2)在等差数列{a n}中,若m+n=p+q(m,n,p,q∈N*),则a m+a n=a p+a q.特别地,若m +n=2t(m,n,t∈N*),则a m+a n=2a t.
判断(正确的打“√”,错误的打“×”).
(1)在等差数列{a n}中,若a m+a n=a p+a q,则m+n=p+q.(×)
(2)若数列{a n}为等差数列,则数列a m,a m+k,a m+2k,a m+3k,…也成等差数列.(√)
(3)在等差数列{a n}中,若m+n+p=3t,则a m+a n+a p=3a t.(×)
1.已知{a n}是等差数列,则下列数列中的{b n}也为等差数列的是()
A.b n=a2n B.b n=1
a n
C.b n=a3n D.b n=|a n|
C解析:{a3n}为等差数列,公差为原来的3倍.
2.已知等差数列{a n},a7+a19=19,a9=1,则a17的值为()
A.20 B.18
C.15 D.17
B解析:∵a7+a19=a9+a17=19,∴a17=18.
3.已知数列{a n},{b n}为等差数列,且公差分别为d1=2,d2=1,则数列{2a n-3b n}的公差为()
A.7 B.5
C.3 D.1
D解析:{2a n-3b n}的公差为2d1-3d2=4-3=1.
4.在等差数列{a n}中,若a3+a4+a5+a6+a7=25,则a2+a8=________.
10解析:∵a3+a4+a5+a6+a7=5a5=25,
∴a5=5.∴a2+a8=2a5=10.
【例1】(1)已知等差数列{a n },a 5=10,a 15=25,求a 25的值; (2)已知等差数列{a n },a 3+a 4+a 5+a 6+a 7=70,求a 1+a 9的值;
(3)已知数列{a n },{b n }都是等差数列,且a 1=2,b 1=-3,a 7-b 7=17,求a 19-b 19的值.
解:(1)(方法一)设{a n }的公差为d ,则⎩⎪⎨⎪
⎧
a 1+4d =10,a 1+14d =25,解得⎩
⎪⎨⎪⎧
a 1=4,d =32
,
故a 25=a 1+24d =4
+24×3
2
=40.
(方法二)因为5+25=2×15,所以在等差数列{a n }中有a 5+a 25=2a 15,从而a 25=2a 15-a 5=2×25-10=40.
(方法三)因为5,15,25成等差数列,所以a 5,a 15,a 25也成等差数列,因此a 25-a 15=a 15-a 5,即a 25-25=25-10,解得a 25=40.
(2)由等差数列的性质,得a 3+a 7=a 4+a 6=2a 5=a 1+a 9,所以a 3+a 4+a 5+a 6+a 7=5a 5=70,于是a 5=14,故a 1+a 9=2a 5=28.
(3)令c n =a n -b n ,因为{a n },{b n }都是等差数列,所以{c n }也是等差数列.设数列{c n }的公差为d ,由已知,得c 1=a 1-b 1=5,c 7=17,则5+6d =17,解得d =2,故a 19-b 19=c 19=5+18×2=41.
若数列{a n }是等差数列,公差是d ,则等差数列{a n }有如下性质:
(1)当d >0时,{a n }是递增数列;当d <0时,{a n }是递减数列;当d =0时,{a n }是常数列. (2)a n =a m +(n -m )d (n ,m ∈N *,n ≠m ). (3)a m -a n m -n
=d (m ,n ∈N *且n ≠m ). (4)若m +n =p +q (m ,n ,p ,q ∈N *),则a m +a n =a p +a q .特别地,若m +n =2p (m ,n ,p ∈N *),则a m +a n =2a p .
1.若{a n }为等差数列,a 15=8,a 60=20,求a 75. 解:∵a 15=8,a 60=20,∴d =a 60-a 1560-15=1245=4
15.
∴a 75=a 60+15d =20+15×
4
15
=24.
2.已知{a n}是等差数列,且a1-a3+a9-a15+a17=117,求a3+a15的值.
解:∵{a n}是等差数列,
∴a1+a17=a3+a15=2a9,
∴a9=117,
∴a3+a15=2a9=234.
3.在等差数列{a n}中,已知a1+a4+a7=39,a2+a5+a8=33,求a3+a6+a9的值.
解:设b1=a1+a4+a7=39,b2=a2+a5+a8=33,
b3=a3+a6+a9,则b1,b2,b3成等差数列,
∴39+b3=2b2=66,∴b3=66-39=27,
即a3+a6+a9=27.
【例2】某公司经销一种产品,第1年可获利200万元.从第2年起,由于市场竞争等方面的原因,其利润每年比上一年减少20万元.按照这一规律,如果公司不引进新产品,也不调整经营策略,那么从哪一年起,该公司经销这一产品将亏损?
解:设第n年的利润为a n万元,
则a1=200,a n-a n-1=-20(n≥2,n∈N*),
∴每年的利润可构成一个等差数列{a n},
且公差d=-20,
∴a n=a1+(n-1)d=200+(n-1)(-20)=220-20n.
若a n<0,则该公司经销这一产品将亏损.
由a n=220-20n<0,得n>11.
故从第12年起,该公司经销此产品将亏损.
1.解答数列实际应用问题的基本步骤:①审题,即仔细阅读材料,认真理解题意;②建模,即将已知条件翻译成数学(数列)语言,将实际问题转化成数学问题;③判型,即判断该数列是否为等差数列;④求解,即求出该问题的数学解;⑤还原,即将所求结果还原到实际问题中.
2.在利用数列方法解决实际问题时,一定要弄清首项、项数等关键问题.
梯子的最高一级宽33 cm ,最低一级宽110 cm ,中间还有10级,各级的宽度成等差数列,计算中间各级的宽度.
解:用数列{a n }表示梯子自上而下各级宽度所成的等差数列, 由已知,得a 1=33,a 12=110,n =12. 由通项公式,得a 12=a 1+(12-1)d , 即110=33+11d ,解得d =7.
因此,a 2=33+7=40,a 3=40+7=47,a 4=54,a 5=61,a 6=68,a 7=75,a 8=82,a 9=89,a 10=96,a 11=103.
梯子中间各级的宽度从上而下依次是40 cm ,47 cm ,54 cm ,61 cm ,68 cm ,75 cm ,82 cm ,89 cm ,96 cm ,103 cm .
【例3】已知递减等差数列{a n }的前三项和为18,前三项的乘积为66,求数列{a n }的通项公式.
解:(方法一)依题意,得⎩⎪⎨⎪⎧
a 1+a 2+a 3=18,a 1a 2a 3=66,
∴⎩⎪⎨⎪⎧
3a 1+3d =18,
a 1(a 1+d )(a 1+2d )=66, 解得⎩⎪⎨⎪⎧
a 1=11,d =-5或⎩⎪⎨⎪⎧
a 1=1,d =5.
∵数列{a n }是递减等差数列,∴d <0. 故取a 1=11,d =-5.
∴a n =11+(n -1)(-5)=-5n +16.
即等差数列{a n }的通项公式为a n =-5n +16.
(方法二)设等差数列{a n }的前三项依次为a -d ,a ,a +d ,
则⎩⎪⎨⎪⎧ (a -d )+a +(a +d )=18,(a -d )a (a +d )=66, 解得⎩⎪⎨⎪⎧
a =6,d =±
5. 又∵{a n }是递减等差数列, ∴d <0, ∴a =6,d =-5.
∴等差数列{a n }的首项a 1=11,公差d =-5. ∴a n =11+(n -1)(-5)=-5n +16.
【例4】在两个等差数列2,5,8,…,197与2,7,12,…,197中,求它们的相同项构成数列的通项公式及相同项的个数.
解:记数列2,5,8,…,197为{a n },由已知,数列{a n }的首项为2,公差为3, ∴通项公式为a n =3n -1.
记数列2,7,12,…,197为{b m },则b m =5m -3, 若数列{a n }的第n 项与数列{b m }的第m 项相同, 即a n =b m ,∴3n -1=5m -3, ∴n =5m -23=m +2(m -1)3.
又n ∈N *,∴必须有m -1=3k , 即m =3k +1(k 为非负整数). 又2≤5m -3≤197,
∴1≤m ≤40,∴m =1,4,7,...,40. ∴两数列的相同项为2,17,32, (197)
记两数列的相同项构成的数列为{c n },则{c n }的通项公式为c n =15n -13,共有40-1
3+1=14
个相同项.
(1)等差数列的设项技巧:
已知三个数成等差数列时,设为a -d ,a ,a +d ;
已知四个数成等差数列时,设为a -3d ,a -d ,a +d ,a +3d .
(2)两个等差数列的相同的项按原来的前后次序组成一个等差数列,且公差为原来两个公差的最小公倍数.
1.已知四个数成等差数列,它们的和为26,中间两项的积为40,求这四个数. 解:设这四个数分别为a -3d ,a -d ,a +d ,a +3d ,根据题意,得
⎩
⎪⎨⎪⎧
(a -3d )+(a -d )+(a +d )+(a +3d )=26,(a -d )(a +d )=40, 化简,得⎩
⎪⎨⎪⎧
4a =26,a 2
-d 2=40,解得⎩⎨⎧
a =13
2,
d =±3
2.
所以这四个数分别为2,5,8,11或11,8,5,2.
2.已知两个等差数列5,8,11,…和3,7,11,…都有100项,它们有多少个共同项? 解:设两数列的共同项组成新数列{a n },则{a n }是首项为11的等差数列. ∵数列5,8,11,…与3,7,11,…的公差分别为3与4, ∴{a n }的公差d =3×4=12, ∴a n =11+12(n -1)=12n -1.
∵数列5,8,11,…与3,7,11,…的第100项分别为302与399,∴a n =12n -1≤302,∴n ≤25.25. ∵n ∈N *,∴所给两数列有25个共同项.
1.已知{a n }是等差数列,且a 2+a 3+a 10+a 11=48,则a 6+a 7=( ) A .12 B .24 C .20
D .16
B 解析:由等差数列的性质可得2(a 3+a 10)=48,所以a 3+a 10=24,故a 6+a 7=a 3+a 10=24,故选B .
2.在等差数列{a n }中,若a 3+a 6+a 9+a 12+a 15=120,则3a 12-a 18的值为( ) A .24 B .36 C .48
D .60
C 解析:设等差数列的公差为d ,因为a 3+a 6+a 9+a 12+a 15=120,由等差数列的性质得a 9=24,所以3a 12-a 18=3(a 1+11d )-(a 1+17d )=2a 1+16d =2(a 1+8d )=2a 9=48.故选C . 3.在等差数列{a n }中,a 1=3,a 4=24,则a 7=( ) A .32 B .45 C .64
D .96
B 解析:根据等差数列的性质有a 1+a 7=2a 4,a 7=2a 4-a 1=48-3=45.故选B . 4.已知等差数列{a n }满足a 1+a 2+a 3+…+a 11=0,则有( ) A .a 1+a 11>0 B .a 2+a 10<0
C .a 3+a 9=0
D .a 6=6
C 解析:因为a 1+a 2+a 3+…+a 11=0,所以由等差数列的性质得到5(a 3+a 9)+a 6=0,所以5(a 3+a 9)+1
2
(a 3+a 9)=0,所以a 3+a 9=0.故选C .
5.在等差数列{a n }中,a 12=23,a 42=143,a n =239,求n 及公差d . 解:由题意可得,d =
a 42-a 1242-12
=143-23
30=4,∴a 1=-21.∵a n =a 1+(n -1)d =-21+4(n -
1)=239,解得n =66.综上,n =66,d =4.
在等差数列{a n}中,首项a1与公差d是两个最基本的元素,有关等差数列的问题.如果条件与结论间无明显联系,则均可以化成关于a1,d的方程组求解;如果条件与结论存在明显的特点,一般运用性质解决较为简捷.
课时分层作业(四)
等差数列的概念(第2课时)
(60分钟100分)
基础对点练
基础考点分组训练
知识点1等差数列的性质
1.(5分)已知等差数列{a n}的公差为d(d≠0),且a3+a6+a10+a13=32,若a m=8,则m等于()
A.8 B.4
C.6 D.12
A解析:∵a3+a6+a10+a13=4a8=32,∴a8=8.
∴m=8.
2.(5分)已知等差数列{a n}中,a4+a6=8,则a3+a4+a5+a6+a7=()
A.10 B.16
C.20 D.24
C解析:∵a4+a6=2a5=8,∴a5=4,
∴a3+a4+a5+a6+a7=5a5=20.
3.(5分)设数列{a n},{b n}都是等差数列,且a1=25,b1=75,a2+b2=100,则由a n+b n所组成的数列的第37项为()
A.0 B.37
C.100 D.-37
C解析:∵{a n},{b n}是等差数列,
∴{a n+b n}是等差数列.
∵a1+b1=100,a2+b2=100,
∴数列{a n+b n}的公差d=0,∴a37+b37=100.
得分
4.(5分)已知等差数列{a n},且a3+a5=10,a2a6=21,则a n=____________.
∴a 4=5.
∵a 2a 6=(a 4-2d )·(a 4+2d )=25-4d 2=21, ∴d 2=1.∴a n =n +1或a n =-n +9. 知识点2 等差数列的实际应用
5.(5分)《九章算术》“竹九节”问题:现有一根9节的竹子,自上而下各节的容积成等差数列,最上面4节的容积共3升,最下面3节的容积共4升,则从上往下数,第5节的容积为( ) A .1升 B .6766升
C .4744
升
D .3733
升
B 解析:设所构成的等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d ,则⎩⎪⎨⎪⎧
a 1+a 2+a 3+a 4=3,
a 7+a 8+a 9=4,即
⎩⎪⎨⎪
⎧
4a 1+6d =3,3a 1
+21d =4, 解得⎩⎨⎧
a 1=1322
,
d =7
66,
则a 5=a 1+4d =6766,故第5节的容积为67
66
升.
6.(5分)过圆x 2+y 2=10x 内一点(5,3)有k 条弦的长度组成等差数列,且最小弦长为数列的首项a 1,最大弦长为数列的末项a k ,若公差d ∈⎣⎡⎦⎤
13,12,则k 的取值不可能是( ) A .4 B .5 C .6
D .7
A 解析:将x 2+y 2=10x 化为(x -5)2+y 2=52, 表示圆心为C(5,0),半径r =5的圆. 设A(5,3),则AC =3,故a 1=8,a k =10. ∴10=8+(k -1)d ,∴k =2d
+1.
∵13≤d ≤12,∴5≤2
d +1≤7,即5≤k ≤7. 知识点3 等差数列的综合问题
7.(5分)已知等差数列{a n }满足a 1+a 3+a 5+a 7+a 9=10,a 28-a 22=36,则a 11
的值为________.
∴a 5=2.
∵a 28-a 2
2=(a 8+a 2)(a 8-a 2)=2a 5×6d =36,
∴d =32
.
∴a 11=a 5+6d =2+9=11.
8.(5分)正项数列{a n }满足a 1=1,a 2=2,2a 2n =a 2n +1+a 2n -1(n ∈N *
,n ≥2),则a 7
=________.
19 解析:∵2a 2n =a 2n +1+a 2n -1,∴{a 2n }成等差数列,首项a 2
1=1, 公差为a 22-a 21=3,∴a 2n =3n -2,∴a n =3n -2.
∴a 7=21-2=19.
9.(5分)在等差数列-5,-312,-2,-1
2
,…的每相邻两项间插入一个数,使
之成为一个新的等差数列{a n },则新数列的通项公式为a n =________. 34n -234 解析:新数列的公差d =12×⎝⎛⎭⎫-312+5=34, ∴a n =-5+(n -1)·34=34n -23
4
.
能力提升练
能力考点 拓展提升
10.(5分)(多选)等差数列{a n }中,a 1=3,a 1+a 2+a 3=21,则( )
A .公差d =-4
B .a 2=7
C .数列{a n }为递增数列
D .a 3+a 4+a 5=84
BC 解析:∵a 1+a 2+a 3=21,∴3a 2=21,∴a 2=7. ∵a 1=3,∴d =4.∴数列{a n }为递增数列,a 4=a 2+2d =15. ∴a 3+a 4+a 5=3a 4=45.
11.(5分)已知数列{a n }为等差数列,若a 2+a 8=2π
3,则tan (a 3+a 7)的值为( )
A .
33
B .-
33
C . 3
D .- 3
D 解析:∵数列{a n }为等差数列, ∴a 3+a 7=a 2+a 8=2π
3
.
∴tan (a 3+a 7)=tan 2π3
=- 3. 12.(5分)如果点(n ,a n )(n ∈N *)都在直线3x -y -24=0上,那么在数列{a n }中有( )
A .a 7+a 9>0
B .a 7+a 9<0
C .a 7+a 9=0
D .a 7a 9=0
C 解析:∵3n -a n -24=0,∴a n =3n -24.
∴a 7+a 9=2a 8=0.
13.(5分)设等差数列{a n }的公差为d ,若数列{2a 1a n }为递减数列,则( )
A .d <0
B .d >0
C .a 1d <0
D .a 1d >0
C 解析:∵等差数列{a n }的公差为d ,
∴a n +1-a n =d .
又∵数列{2a 1a n }为递减数列,
∴2a 1a n +12a 1a n
=2a 1d <1,∴a 1d <0. 14.(5分)在等差数列{a n }中,若a 4+a 6+a 8+a 10+a 12=120,则a 9-13
a 11的值是________.
16 解析:∵a 4+a 6+a 8+a 10+a 12=5a 8=120,
∴a 8=24.
∴a 9-13a 11=(a 1+8d )-13(a 1+10d )=23a 1+14d 3=23(a 1+7d )=23
a 8=16. 15.(5分)已知数列{a n }与⎩⎨⎧⎭⎬⎫a 2n n 均为等差数列(n ∈N *),且a 1=2,则a 10=________. 20 解析:由已知得⎩⎪⎨⎪⎧
2a 2
=2+a 3,2×a 222
=4+a 233, ∴3a 22=12+a 23=12+(2a 2-2)2,∴a 22-8a 2+16=0, ∴a 2=4,∴d =a 2-a 1=2,∴a 10=a 1+9d =20.
16.(12分)已知三个数成等差数列,且数列是递增的,它们的和为18,平方和
为116,求这三个数.
解:设这三个数分别为a -d ,a ,a +d ,由已知可得
⎩⎪⎨⎪⎧
(a -d )+a +(a +d )=18,①(a -d )2+a 2+(a +d )2=116,② 由①得a =6,代入②得d =±2.
∵该数列是递增的,∴d=-2舍去,
∴d=2,∴这三个数分别为4,6,8.
17.(13分)已知{a n}是等差数列,且a1+a2+a3=12,a8=16.
(1)求数列{a n}的通项公式;
(2)若从数列{a n}中,依次取出第2项、第4项、第6项……第2n项,按原来的顺序组成一个新数列{b n},试求出{b n}的通项公式.
解:(1)∵a1+a2+a3=12,∴a2=4.
∵a8=a2+(8-2)d,∴16=4+6d,∴d=2,
∴a n=a2+(n-2)d=4+(n-2)×2=2n.
(2)a2=4,a4=8,a6=12,a8=16,…,a2n=4n.
当n>1时,a2n-a2(n-1)=4n-4(n-1)=4,
∴{b n}是以4为首项,4为公差的等差数列.
∴b n=b1+(n-1)d=4+4(n-1)=4n.
高考数学:试卷答题攻略
一、“六先六后”,因人因卷制宜。
考生可依自己的解题习惯和基本功,选择执行“六先六后”的战术原则。
1.先易后难。
2.先熟后生。
3.先同后异。
先做同科同类型的题目。
4.先小后大。
先做信息量少、运算量小的题目,为解决大题赢得时间。
5.先点后面。
高考数学解答题多呈现为多问渐难式的“梯度题”,解答时不必一气审到底,应走一步解决一步,步步为营,由点到面。
6.先高后低。
即在考试的后半段时间,如估计两题都会做,则先做高分题;估计两题都不易,则先就高分题实施“分段得分”。
二、一慢一快,相得益彰,规范书写,确保准确,力争对全。
审题要慢,解答要快。
在以快为上的前提下,要稳扎稳打,步步准确。
假如速度与准确不可兼得的话,就只好舍快求对了。
三、面对难题,以退求进,立足特殊,发散一般,讲究策略,争取得分。
对于一个较一般的问题,若一时不能取得一般思路,可以采取化一般为特殊,化抽象为具体。
对不能全面完成的题目有两种常用方法:1.缺步解答。
将疑难的问题划分为一个个子问题或一系列的步骤,每进行一步就可得到一步的分数。
2.跳步
解答。
若题目有两问,第一问做不上,可以第一问为“已知”,完成第二问。
四、执果索因,逆向思考,正难则反,回避结论的肯定与否定。
对一个问题正面思考受阻时,就逆推,直接证有困难就反证。
对探索性问题,不必追求结论的“是”与“否”、“有”与“无”,可以一开始,就综合所有条件,进行严格的推理与讨论,则步骤所至,结论自明。
理综求准求稳求规范第一:认真审题。
审题要仔细,关键字眼不可疏忽。
不要以为是“容易题”“陈题”就一眼带过,要注意“陈题”中可能有“新意”。
也不要一眼看上去认为是“新题、难题”就畏难而放弃,要知道“难题”也可能只难在一点,“新题”只新在一处。
第二:先易后难。
试卷到手后,迅速浏览一遍所有试题,本着“先易后难”的原则,确定科学的答题顺序,尽量减少答题过程中的学科转换次数。
高考试题的组卷原则是同类题尽量按由易到难排列,建议大家由前向后顺序答题,遇难题千万不要纠缠。
第三:选择题求稳定。
做选择题时要心态平和,速度不能太快。
生物、化学选择题只有一个选项,不要选多个答案;对
于没有把握的题,先确定该题所考查的内容,联想平时所学的知识和方法选择;若还不能作出正确选择,也应猜测一个答案,不要空题。
物理题为不定项选择,在没有把握的情况下,确定一个答案后,就不要再猜其他答案,否则一个正确,一个错误,结果还是零分。
选择题做完后,建议大家立即涂卡,以免留下后患。
第四:客观题求规范。
①用学科专业术语表达。
物理、化学和生物都有各自的学科语言,要用本学科的专业术语和规范的表达方式来组织答案,不能用自造的词语来组织答案。
②叙述过程中思路要清晰,逻辑关系要严密,表述要准确,努力达到言简意赅,切中要点和关键。
③既要规范书写又要做到文笔流畅,不写病句和错别字,特别是专业名词和概念。
④遇到难题,先放下,等做完容易的题后,再解决,尽量回忆本题所考知识与我们平时所学哪部分知识相近、平时老师是怎样处理这类问题的。
⑤尽量不要空题,不会做的,按步骤尽量去解答,努力抓分。
记住:关键时候“滥竽”也是可以“充数”的。