【文档说明】第35讲 等差数列的前n项和-解析版-2023届高考数学二轮复习经典结论微专题.docx,共(10)页,504.519 KB,由envi的店铺上传
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第35讲等差数列的前n项和通关一、等差数列的前n项和公式公式一()12nnnaaS+=证明:(倒序相加法)1231nnnSaaaaa−=+++++①,12nnnnSaaa−−=+++21aa++②,由①+②得()()()(121322nnnnnSaaaaaaa−
−=+++++++)1a+,因为121321nnnnaaaaaaaa−−+=+=+==+,所以()12nnSnaa=+,由此得()12nnnaaS+=公式二:1(1)2nnndSna−=+证明:将1(1)naand=+−代入()12nnna
aS+=可得1(1)2nnndSna−=+.通关二、前n项和与函数关系由211(1)222nnnddSnadnan−=+=+−,令1,22ddABa==−,则;2(,nSAnBnAB=+为常数).(1)当0d=即0A=时,1,nnSBnn
aS==是关于n的一个一次函数;它的图像是在直线1yax=上的一群孤立的点.(2)当0d即0A时,nS是关于n的一个常数项为零的二次函数;它的图像是在抛物线2yAxBx=+上的一群孤立的点.①当0d时,nS有最小值;②当0d时,nS有最大
值.通关三、nSna=中(n为奇数)公式:nSna=中(n为奇数)证明:因为12nnaaSn+=,当n为奇数时,12naa+就是前n项的中项a中,所以nSna=中(n为奇数)要点诠释:1.a中是这n项的中项,其中n必须为奇数
,中项的下标为12n+,所以nSna=中(n为奇数),为便于记忆,公式记为:nSna=中(n为奇数),中项a中可以临时推算出来2.公式a中的下标推算方法:(1)等差中项推算法:当n为奇数时,向所为奇数向a中是首项1a和尾项na的中项,所以下标是12n+;(2)定义推算法,
当n为奇数时,项数为奇数项,a中必须是数列中正中间的一项,他前后项数应该一样多,所以,先从总项n中去掉中项a中这一项,还一项,还有1−n项,其前面有一半数量的项,即中项中a前面有12n−项,所以中项a中排在第112n−+项的位置,所以中项a中的下标为12
n+.结论一、等差数列前n项和公式及其变形212111()()(1)()222222nnnnaanaanndddnSnanan−++−==+=+−==(与首末两项等距离两项之和)【例1】)记nS为等差数列{}na的前n项和,若2,2621=+−=aaa,则10S=________【答案】25
【解析】因为{}na是等差数列,且2,2621=+−=aaa,设等差数列{}na的公差为d,根据等差数列通项公式dnaan)1(1−+=可得2511=+++dada即=+−++−dd5)2(22整理可得66=d,解得1d=,根据等差数列前n项和公式1(
1)2nnndSna−=+可得1010(101)10(2)2045252S−=−+=−+=,所以1025S=【变式】已知{}na是公差为1的等差数列,nS为{}na的前n项和,844SS=,则10a=()A.172B.192C.10D.12【答案】B【解析】因
为{}na是公差为1得等差,844SS=,所以118743814(4)22aa+=+,解得211=a,则101199122a=+=,故选B结论二、前n项和构造等差数列若{}na是等差数列,则2
11(),()2222nnSddddSnannan=+−=+−,所以nSn也成等差数列,其首项与{}na首项相同,公差是{}na公差的21【例2】等差数列{}na的前n项和为nS,3,0,211==
−=+−mmmSSS,则=m()A.3B.4C.5D.6【答案】C【解析】解法一:由题意知11111()0()2,32mmmmmmmmmaaSaaSSaSS−+++===−=−−=−=−=所以公差1
11325mnmdaaamm++=−===−+=,故选C解法二:等差数列,nSn也为等差数列,即11211mmmSSSmmm−++=−+,代入得5=m,故选C【变式】已知等差数列{}na的前n项和为nS,9519,495SSa=−=−,则nS取得最大值时n的值为()A.4B
.5C.6D.4或5【答案】B【解析】解法一:由{}na为等差数列得955353952429595SSaaaadd−=−=−===−,由19a=得211nan=−+,令2110nan=−+得112n,所以nS取得最大值时n的
值为5,故选B解法二:由nSn为等差数列得955353952429595SSaaaadd−=−=−===−,由19a=得211nan=−+,令2110nan=−+得112n,所以nS取得最大值时n的
值为5,故选B结论三、相同项数的和构造等差数列等差数列前n项和为nS,则232,,,,nnnnnSSSSS−−也成等差数列,且公差2dnd=,注意是第一个n项和,第二个n项和,,即每n项和为一段.【例3】一个等差数列的前10项的和为30,前30项的和为10,求
前40项的和.【解析】解法一:设其首项为1a,公差为d,则10130110910302,302930102SadSad=+==+=解得1215a=,故401440392140394,4040()40
1525215dSad=−=+=+−=−解法二:易知数列10201030204030,,,SSSSSSS−−−成等差数列,设其公差为1d,则前3项得和为10130323102SdS+==即1011011080,30,33
SdSd+===−所以4030101330SSSd−=+=+4030803()50,50403SS−=−=−+=−解法三:设2,nSpnqn=+则103010010309003010SpqSpq=+==+=解得2213213,153153npqSnn=−==−+所以24021
3404040153S=−+=−解法四:因为数列{}na为等差数,所以nSn也为等差数列,点(,)nSnn在一条直线上,即:103040(10,),(30,),(40,),103040SSS三点共线,于是
301040103010401030104010SSSS−−=−−,将103030,10SS==代入解之得4040S=−解法五:因为数列{}na为等差数,所以nSn也为等差数列,设nSanbn=+,将101013,,10103SS==代入nSanbn=+,解得221315,,1
31533naSnnb=−=−+=4040213401,4040153SS=−+=−=−解法六:因为1130301011123014020()10(),2aaSSaaaaa+−=+++==
+又301020SS−=−所以1401404040()2,402aaaaS++=−==−解法七:利用性质,()()nmmnmnSSSnm++−=−可得301040(1030)()403010SSS+−==−−解法八:利用性质当,()mnSmSmmn==时,()
mnSmn+=−+由于103030,10SS==,可得40(3010)40S=−+=−【变式】设数列{}na为等差数,它的前2n项和与前4n项和分别为,,XYZ,则下列等式中恒成立的是()A.23XZY+=B.44XZY+=C.237XZY+=D.86XZY+
=【答案】D【解析】设数列{}na的前3n项的和为R,则由等差数列的性质得,,,XYXRYZR−−−也成等差数列,所以2()33YXXRYRYX−=+−=−,又因为2()RYYXZR−=−+−将33RYX=−代入得86XZY+=,故选D结
论四、等差数列前n项和与通项关系若{}na为等差数列,nS为前n项和,则21(21)nnSna−=−【例4】已知等差数列{}na中,9418,240,30(9)nnSSan−===,则项数为()A.10B.14C.15D.17【答案】C【解析】因为1919559()()(230)91
82240,15222nnaanaanSaaSn+++========故选C【变式】已知等差数列{}na的前n项和为nS,若5113SS=,则36aa=()A.112B.113C.335D.225【答案】C【解析】由等差数列前n项和公式15531111165()52311()112
aaSaaaSa+===+,解之得:36aa=335故选C结论五、前n项和比值与通项比值关系已知两等差数列{}na,{}nb的前n项和分别为nS和nT,则2121212121,,21nnmmnnnnaSaSnbTbmT−−−−−==−【例5】已知两等差数列{}na,{}nb的前n项和
分别为nS和nT,且71427nnSnTn+=+,则1111ab=_________【解析】解法一:因为342721412172122122,2212121121111112111121111=++==++=+=+=TSbbaababbbaaa解法二:由1211111
2121111121(21)()214(21)2213nnnnaaaaSSnabbT−−−+==−===解法三令差数列前n项和分别为1(71),(427),(146)nnnnnSnnkTnnkaSSkn−=+=+=−=−111111484(823)1113nnnakbTTkn
bk−=−=+==【变式】等差数列{}na,{}nb的前n项和分别为nS和nT,若2132nnSnTn+=+,则31119715aaabb++=+()【答案】129130【解析】3111911112171511112132133322111292221223212130aa
aaaSbbbbT+++=====++结论六、等差数列奇数项与偶数项的性质1.若项数为n2,则1,;nnSaSSndSa+−==偶奇偶奇2.若项数为21n+,则1111,(1),,.nnnSnSnaSnaSSaSn++++==+−==奇奇奇偶偶偶【例6】在项数为21n+的等差数列{
}na中,所有奇数项的和为165,所有偶数项的和为150,则n等于()A.9B.10C.11D.12【答案】B【解析】因为等差数列有21n+项,所以利用性质可得1165111015010SnnSn+====奇偶,故选B.【变式】已知等差数列{}na的前n项和为377,项数n为奇数,且前n项和中,
奇数项和偶数项和之比为6:7,则中间项为.【答案】29【解析】因为等差数列{}na的项数为奇数,所以利用性质可得11721162nSnnSn++===−−奇偶,解的13n=,所以中间项为7a,因为13771337729Saa===结论七、
等差数列前n项和最大、最小值问题1.当10,0ad时,解不等式组10,0nnaa+可得nS取到最大值时n的值;当10,0ad时,解不等式组10,0nnaa+可得nS取到最小值时n的值;2.找到数列中的正负(或负正)转化项,即令0na
=,求出n,若n为整数(即存在为零项),则答案为两个:1,nnaa−;若n不为整数(即不存在为零项),答案为一个,即[0]nna==[取整(或高斯)函数]3.利用2nSanbn=+(二次函数)来求最值,但注意n取整数,不一定取对称轴,所以要看对称轴,当对称轴是12时,答案有两个
,其余为一个.【例7】已知数列{}na是等差数列,前n项和分别为nS,满足1494SaS+=,给出下列四个结论:①70a=;②140S=;③580SS−=;④7S最小,其中一定正确的结论是()A.①③B.①③④C.②③④D.①②【答案】A【解析】设等差
数列{}na的公差为1491198,4,51292dSaSadad+=+=+,整理得160ad+=,即70a=,①正确.11414714()1402aaSa+=,②不正确.581318SSad−=−−730a=−=,③正确.17747()72aaSa+==可能
大于0,也可能小于0,④不正确,其中正确得结论是①③,故选A【变式】nS是等差数列{}na的前n项和,2018201620172018,,SSSS,则0nS时n的最大值是()A.2017B.2018C.4033D.4034【答案
】D【解析】2018201620172018,,SSSS1403420182017201840344034()0,0,2aaaaaS++==1403520182017403520184035()2017()0,403502
aaaaSa++==,可知0nS时n的最大值是4034故选D结论八、数列{||}na的前n项和的求解1.求数列{||}na的前n项和的关键时分清哪些项为正的,哪些为负的,最终转化为去掉绝对值符号后的数列及进行求和.2.当{}na的各项都为非负数时,{||}na的前n项和就等于{}na的
前n项和;当从某项开始各项都为负数(或正数)时,求{||}na的前n项和要充分利用{}na的前n项和公式。这样能简化解题过程。3.当求的前n项和表达式需分情况讨论时,其结果应该用分段函数表示。【例8】已知等差数列{}na的各项都为整数,且1345,1aaa=−=−
,则1210...aaa+++=()A.70B.58C.51D.40【答案】D【解析】设等差数列{}na的公差为d,由各项都为整数得dZ,因为15a=−,所以34(52)(53)1aadd=−+−+=−,化简得2625260dd−+=,解得
2d=或136d=(舍去)所以27nan=−,所以12107(113)||||||531139582aaa+++=++++=+=,故选B【变式】已知数列{}na的前n项和为2349nSnn=−+(1)请问数列{}na是否为
等差数列?如果是,请证明;(2)设||nnba=,求数列{}nb的前n项和【解析】(1)由2349nSnn=−+,可得213(1)49(1)(2)nSnnn−=−−+−,两式相减可得652(2),nann
=−+而由1146aS==,可得652nan=−+,于是由16nnaa+−=−可知,数列{}na为等差数列.(2)记数列{}nb的前n项和为nT,当8n时,2349nTnn=−+;当9n时,82nnTSS=−22400(349)349400nnnn=−−+=
−+,故数列{}nb的前n项和为22349(8)349400(9)nnnnTnnn−+=−+