等差数列求和问题
A1和A2两个数值,如何计算(A2-A1/A1)*100,取整后的等差数列之和。假如A1=102,A2=100,那么就是要excel自动判断出来是计算2的等差数列,并求出...
A1和A2两个数值,如何计算(A2-A1/A1)*100,取整后的等差数列之和。
假如A1=102,A2=100,那么就是要excel自动判断出来是计算2的等差数列,并求出等差数列之和。主要是判断提高的百分比,取整后的等差数列之和。等差为1.基数为1. 展开
假如A1=102,A2=100,那么就是要excel自动判断出来是计算2的等差数列,并求出等差数列之和。主要是判断提高的百分比,取整后的等差数列之和。等差为1.基数为1. 展开
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1)如果一个数列,不从第2项起,而是从第3项起或从第4项起,每一项与它的前一项的差都等于同一个常数,那么此数列不是等差数列,但可以说从第2项起或第3项起是一个等差数列.
(2)一个数列,从第2项起,每一项与它的前一项的差,尽管等于常数,这个数列可不一定是等差数列,因为这个常数可以不同,当常数不同时,当然不是等差数列,因此定义中“同一个”常数,这个“同一个”十分重要,切记不可丢掉.
(3)求公差d时,可以用d=an-an-1,也可以用d=an+1-an.
(4)公差d∈R,d=0时,数列为常数列;d>0时,数列为递增数列;d<0时,数列为递减数列.
(5)d=an-an-1或d=an+1-an是证明或判断一个数列是等差数列的依据.
2.等差数列的通项公式
(1)通项公式为an=a1+(n-1)d,a1为首项,d为公差.
(2)推导通项公式
下面用几种方法推出等差数列的通项公式:
解法一:(叠加法)
∵{an}为等差数列,则有an-an-1=d,a n-1-a n-2=d,an-2-an-3=d,…,a2-a1=d,以上各式两边相加,得an-a1=(n-1)d.
∴an=a1+(n-1)d.
解法二:(叠代法)
∵{an}为等差数列,则有an=an-1+d=an-2+d+d=an-2+2d=an-3+3d=…=a1+(n-1)D.
解法三:(逐差法)
∵{an}为等差数列,则有an=an-an-1+a n-1,a n-1=a n-1-an-2+a n-2,a n-2=a n-2-an-3+an-3,…,a2=a2-a1+a1,
∴an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+(an-2-an-3)+…+(a2-a1)+a1=(n-1)d+a1.
∴an=a1+(n-1)d.
(3)通项公式的变形
对任意的p,q∈N*,在等差数列中,有ap=a1+(p-1)d,aq=a1+(q-1)d,∴ap-aq=(p-q)D.∴ap=aq+(p-q)D.
通项公式的变形为ap=aq+(p-q)d,请记熟,它在解题中经常被应用.
(4)通项公式的应用
①可以由首项和公差求出等差数列中的任一项.
②已知等差数列的任两项,可以确定等差数列的任一项.
(5)等差数列的图象
由通项公式an=a1+(n-1)d,可得an=dn+(a1-d),如果设p=d,q=a1-d,那么an=pn+q,其中p,q为常数,当p≠0时,an是关于n的一次函数,即(n,an)在一次函数y=px+q的图象上,因此从图象上看,表示数列的各点均在一次函数y=px+q的图象上.例如首项是1,公差是2的无穷等差数列的通项公式为an=2n-1,相应的图象是直线y=2x-1上的均匀排开的无穷多个孤立的点.
总之,公差不为0的等差数列的图象是直线y=px+q上的均匀排开的一群孤立的点;当公差为0时,等差数列为常数列,此时数列的图象是平行于x轴的直线(或x轴)上的均匀排开的一群孤立的点.
3.等差中项
若a,b,c成等差数列,则b= ,2b=a+c,b-a=c-b,a-b=b-c都是等价的.
用递推关系an+1= (an+an+2)给出的数列也是等差数列,an+1称为an、an+2的等差中项.
4.等差数列常用性质
若数列{an}是公差为d的等差数列,
(1)d=0时,数列为常数列;d>0时,数列为递增数列;d<0时,数列为递减数列.
(2)d= = (m,n,k∈N*).
(3)an=am+(m-n)d(m,n∈N*).
(4)若m+n=p+q(m,n,p,q∈N*),则am+an=ap+aq.
(5)若 =k,则am+an=2ak(m,n,k∈N*).
(6)数列{an}是有穷等差数列,则与首末两项等距离的两项之和都相等,且等于首末两项之和,即a1+an=a2+an-1=…=ai+1+an-i=….
(7)数列{λan+b}(λ,b是常数)是公差为λd的等差数列.
(8)下标成等差数列且公差为m的项ak,ak+m,ak+2m,…(k,m∈N*)组成公差为md的等差数列.
(9)若数列{bn}也为等差数列,则{an±bn},{kan+bn}(k,b为非零常数)也成等差数列.
(10){an}是等差数列,则a1,a3,a5,…仍成等差数列(首项不一定能够选a1).
(11){an}是等差数列,则a1+a2+a3,a4+a5+a6,a7+a8+a9,…仍成等差数列.
课外讨论
问题1:已知数列{an}的通项公式为an=pn+q,其中p,q为常数,且p≠0,问这个数列一定是等差数列吗?
探究:判断{an}是不是等差数列,可以利用等差数列的定义,也就是an-a n-1(n>1)是不是一个与n无关的常数.
取数列{an}中的任意相邻两项an与an-1(n>1),求差得an-an-1=(pn+q)-〔p(n-1)+q〕=pn+q-pn+p-q=p.
它是一个与n无关的常数,所以{an}是等差数列.
问题2:怎样判断一个数列是等差数列?
探究:根据等差数列的定义可知,一个数列是否为等差数列,要看任意相邻两项的差是否为同一个常数.由本例的结论可知,如果an是关于n的一次式,那么由通项公式an=a1+(n-1)d,可得an=dn+(a1-d).
如果设p=d,q=a1-d,那么an=pn+q.
当p≠0时,an是关于n的一次函数,即(n,an)在一次函数y=px+q的图象上.因此,公差不为0的等差数列的图象是直线y=px+q上的均匀排开的一群孤立的点;当公差为0时,等差数列为常数列,此时数列的图象是平行于x轴的直线(或x轴)上的均匀排开的一群孤立的点.
等差数列的判定方法:
(1)an+1-an=d(常数)(n∈N*) {an}是等差数列.
(2)2an+1=an+an+2(n∈N*) {an}是等差数列.
(3)an=kn+b(k,b为常数) {an}是等差数列.
(4)an-an-1=d(常数)(n≥2且n∈N*) {an}是等差数列.
例题精讲
例1.已知数列{an}为等差数列,且a5=11,a8=5,则an=__________.
解题思路
要求an必须知道a1和d,根据已知的a5=11和a8=5可以列出两个关于a1与d的方程,解此方程组即可求解a1、d的值.
设数列{an}的公差为d,由等差数列的通项公式及已知得
解得
∴an=19+(n-1)(-2),即an=-2n+21.
答案:-2n+21
解题关键
先根据两个独立的条件解出两个量a1和d,进而再写出an的表达式.几个独立的条件就可以解出几个未知量,这是方程思想的重要应用.
例2.已知数列的通项公式为an=6n-1,问:这个数列是等差数列吗?若是等差数列,其首项与公差分别是多少?
解题思路
判断一个数列是否为等差数列,要根据等差数列的定义,只需判断an+1-an是否为常数.如为常数,此数列即为等差数列,否则就不是.
解:∵an+1-an=〔6(n+1)-1〕-(6n-1)=6为常数,
∴{an}为等差数列,其首项为a1=6×1-1=5,公差为6.
解题关键
根据定义解题是最基本的途径,只有把握了定义的实质,才能得心应手的去运用它.拓展到利用其他一些引申的性质也可以解决问题.
例3.数列{an}的各项的倒数组成一个等差数列,若a3=2-1,a5=2+1,求a11.
解题思路
∵{ }成等差数列,设其公差为d,首项为 ,然后由通项公式即得d和 ,代入通项公式可求a11.
解:设等差数列为{bn},公差为d.
由已知得b3= = = +1,b5= = = -1.
∴ 解得
∴b11=b1+10d=2-7.
∴a11= = = .
解题关键
在解题过程中要注意到 - =-1,即an+1= ,此类递推公式的数列,可转化为等差数列,进而求出数列的通项公式.
例4.在-1与7之间顺次插入三个数a,b,c,使这5个数成等差数列,则这个数列为_______.
解题思路
此题可求出公差后,再逐项求解,也可以利用等差数列的性质求解.如将-1看成此等差数列的第一项,那么7为此数列的第5项.根据等差数列性质可求出公差,然后可求插入的数为何值.
设这5个数组成的等差数列为{an},由已知a1=-1,a5=7,7=-1+(5-1)d.
解得d=2,所求数列为-1,1,3,5,7.
答案:-1,1,3,5,7
例5.在等差数列{an}中,已知a2+a3+a10+a11=36,求a5+a8的值.
解题思路
根据题中给出等式可以得出此数列的首项a1与公差d之间的关系式,但求出a5+a8仍有困难,所以要将a5+a8变形,用a1与d来表示,即可得出结论.
解:根据题意,有(a1+d)+(a1+2d)+(a1+9d)+(a1+10d)=36,∴4a1+22d=36.
又∵a5+a8=a1+4d+a1+7d=2a1+11d,∴a5+a8=18.
解题关键
此解法设出了a1、d,但并没有求出a1、d,事实上也求不出来,这种“设而不求”的方法在数学中常用,它体现了整体的思想.此题还可以运用等差数列的性质:若m+n=p+q(m,n,p,q∈N*),则am+an=ap+aq.则有a5+a8=a2+a11=a3+a10,从而易求出a5+a8=18.
例6.成等差数列的四个数之和为26,第二个数与第三个数之积为40,求这四个数.
解题思路
此题常规方法是利用已知条件,先求出首项和公差,进而求出这四个数.其实因这里成等差数列的四个数之和已知,故可设此四个数为a-3d,a-d,a+d,a+3d,这样求解更为便利,但必须注意这时的公差应为2d.
解:设这四个数为a-3d,a-d,a+d,a+3d,则由题意得
即
解得 或,
∴所求四个数为2,5,8,11或11,8,5,2.
解题关键
此题设法很重要,一般有如下规律:
(1)若所给等差数列为2n(n∈N*)项,则可设为
a-(2n-1)d,…,a-3d,a+d,a+3d,…,a+(2n-1)d,数列的公差为2d.
(2)若所给等差数列为2n+1(n∈N*)项,则可设为
a-(n-1)d,…,a-d,a,a+d,…,a+(n-1)d,数列的公差为d.
例7.若数列{an}为等差数列,ap=q,aq=p(p≠q),则ap+q为 ( )
A.p+q B.0 C.-(p+q) D.
解题思路
本题可用通项公式求解,也可利用an=am+(n-m)d求解,还可利用一次函数的图象求解.
不妨设p<q,由于等差数列中,an关于n的图象是一条直线上均匀排开的一群孤立的点,故三点(p,ap),(q,aq),(p+q,ap+q)共线.设ap+q=m,由已知得三点(p,q),(q,p),(p+q,m)共线(如图2-2-1).
由△ABE∽△BCF,得 = .
∴ = .
∴ =1.
∴m=0.
∴应选B.
答案:B
图2-2-1
解题关键
设{an}是公差为d的等差数列,那么an=am+(m-n)d或d= (m,n∈N*).本性质是通项公式的推广,通常适用“已知等差数列某一项(或某几项),求数列中的另一项”一类的题目.应用性质时,应注意n与m的大小关系不确定,当n≤m时,性质仍然成立.
自我训练
达标训练
1.已知等差数列{an}的通项公式an=3-2n,则它的公差为 ( )
A.2 B.3
C.-2 D.-3
思路分析:由an-an-1=d或用特殊值求出a1,a2,则a2-a1=d.
答案:C
2.△ABC中,三内角A、B、C成等差数列,则B等于 ( )
A.30° B.60°
C.90° D.120°
思路分析:由A、B、C成等差数列,得A+C=2B,再根据三角形内角和为180°可求解.
答案:B
3.数列{an}的通项公式an=2n+5,则此数列 ( )
A.是公差为2的等差数列 B.是公差为5的等差数列
C.是首项为5的等差数列 D.是公差为n的等差数列
思路分析:通项公式为an=pn+q的数列是等差数列,公差为p,首项为p+q.
答案:A
4.已知等差数列a1,a2,a3,…,an的公差为d,则ca1,ca2,ca3,…,can(c为常数,且c≠0)是 ( )
A.公差为d的等差数列 B.公差为cd的等差数列
C.非等差数列 D.以上都不对
思路分析:由an-an-1=d,得can-can-1=c(an-an-1)=cd.
答案:B
5.在数列{an}中,a1=2,2an+1=2an+1,则a101的值为 ( )
A.49 B.50
C.51 D.52
思路分析:先判断数列{an}为等差数列,公差为 ,再由通项公式求a101.
答案:D
6.等差数列{an}的首项为70,公差为-9,则这个数列中绝对值最小的一项为 ( )
A.a8 B.a9
C.a10 D.a11
思路分析:由通项公式an=a1+(n-1)d写出an,再求绝对值最小时的n.
答案:B
7.在等差数列{an}中,a2=-5,a6=a4+6,则a1等于 ( )
A.-9 B.-8
C.-7 D.-4
思路分析:由题意列出a1,d的方程组,求解.
答案:B
8.lg( - )与lg( + )的等差中项为 ( )
A.0 B.lg
C.lg(5-2 ) D.1
思路分析:由等差数列的定义求解,结合对数运算性质.
答案:A
9.设数列{an}、{bn}都是等差数列,且a1=25,b1=75,a2+b2=100,则a37+b37等于 ( )
A.0 B.37 C.100 D.-37
思路分析:由{an},{bn}为等差数列,得{an+bn}也为等差数列.
答案:C
10.在等差数列{an}中,a3+a4+a5+a6+a7=450,则a2+a8等于 ( )
A.45 B.75 C.180 D.300
思路分析:由等差数列的性质知a3+a7=a4+a6=2a5,再求解.
答案:C
11.在等差数列{an}中,a15=33,a25=66,则a35=________.
思路分析:由d= 求出公差,再由a35=a25+10d求解.
答案:99
12.48,a,b,c,-12是等差数列中的连续5项,则a,b,c的值依次为_________.
思路分析:由已知得a1=48,a5=-12,可求出d,再求出a2,a3,a4即分别为a,b,c的值.
答案:33,18,3
13.梯子的最高一级宽33 cm,最低一级宽110 cm,中间还有10级,各级宽度成等差数列,计算中间各级的宽度.
思路分析:要求梯子中间各级的宽度,必须知道各级宽度组成的等差数列的公差.又梯子的级数是12,因此,问题相当于已知等差数列的首项、末项及项数求公差.
解:用{an}表示题中的等差数列,由已知有a1=33,a12=110,n=12,
由通项公式得a12=a1+11d,即110=33+11d.解得d=7.
因此a2=33+7=40,a3=40+7=47,…,a11=96+7=103.
答:梯子中间各级的宽度从上到下依次是40cm,47cm,54cm,61cm,68cm,75cm,82cm,89cm,96cm,103cm.
综合训练
14.两个等差数列5,8,11,…和3,7,11,…都有100项,问它们有多少个共同的项?
解:∵an=3n+2,bk=4k-1,
两数列共同项可由3n+2=4k-1求得.
∵n= k-1,而n∈N*,k∈N*,
∴k=3r,r∈N*,得n=4r-1.
由已知 解得 ≤r≤ .
∵r∈N*,
∴共有25个共同项.
能力提升
15.一个等差派生数列的单调性
各项都为正数且公差不为零的等差数列a1,a2,a3,…,an,把离首末两项“距离”相等的两项之积排成数列,则该数列是 ( )
A.递减数列 B.递增数列
C.奇数项递增、偶数项递减的数列 D.先增后减的数列
思路分析:取满足已知条件的数列1,2,3,4,5,6.则按题目要求得到派生数列6,10,12,12,10,6. (*)
根据数列(*)特点便可排除A、B、C.那么选项D正确吗?数列(*)是先增后减的数列,递增递减也是有规律的.我们会想:对满足条件的任意等差数列是否都有此结论呢?我们研究下面的命题:
a1,a2,a3,…,an(n≥3)是公差不为零的等差数列,a1an,a2an-1,…,an-1a2,ana1是一个先增后减的数列,并且中间项最大.
设等差数列{an}的公差为d,记数列a1an,a2an-1,…,an-1a2,ana1的第k项为bk,则bk=akan-k+1(k∈N*),
∴bk+1-bk=ak+1an-k-akan-k+1
=(ak+d)(an-k+1-d)-akan-k+1
=(an-k+1-ak)d-d2.
①若n为奇数,当k< 时,bk+1>bk;当k> 时,bk+1<bk.
∴b1<b2<…< < > >…>bn.
∴{bn}是一个先增后减的数列,并且中间项最大.
①若n为偶数,当k< 时,bk+1>bk;当k= 时,bk+1=bk;当k> 时,bk+1<bk.
∴b1<b2<…< = > +2>…>bn.
∴{bn}是一个先增后减的数列,并且中间两项相等且最大,都等于 .
综上证明知,a1an,a2an-1,…,an-1a2,ana1是一个先增后减的数列,并且中间项最大.故选D.
答案:D
共同进步
请和同学一起阅读下面的材料并思考材料之后的问题.
有一种零存整取的储蓄项目,是一种事先约定金额,逐月按约定金额存入,到期支取本息的定期储蓄.人民币5元即可起存;存期选择多:包括一年、三年、五年;每月需以固定金额存入:每月某日存入一笔相同金额,这是零存;到一定时期到期,可以提出全部本金及利息,这是整取.计算零存整取的储蓄利息:一般家庭只采用“月积数计息”方法.其公式是:利息=月存金额×累计月积数×月利率.其中:累计月积数=(存入次数+1)÷2×存入次数.
据此推算一年期的累计月积数为(12+1)÷2×12=78.以此类推,三年期、五年期的累计月积数分别为666和1 830.储户只需记住这几个常数就可按公式计算出零存整取储蓄利息.例:某储户1997年3月1日开立零存整取户,约定每月存入100元,定期一年,开户日该储种利率为月息4.5‰,按月存入至期满,其应获利息为:应获利息=100×78×4.5‰=35.1元.我们可以归结它的本利和公式如下:
本利和=每期存入金额×〔存期+ 存期×(存期+1)×利率〕.
设每期存入金额A元,每期利率为p,存期数为n,则各期利息之和是Ap+2Ap+3Ap+…+nAp= n(n+1)Ap.连同本金,就是本利和=nA+ n(n+1)Ap=A〔n+ n(n+1)p〕=每期存入金额×〔存期+ 存期×(存期+1)×利率〕.
零存整取不是最佳的储蓄方法,随着时代的发展,它有它的局限性,如:提前支取的损失较大.如果因用钱需要提前支取零存整取存款,即使你已经存了11个月,也只能按活期计息.存储方式不易操作:按现行规定,零存整取必须每月都要去银行续存,如果连续两次不按时存储,此后续存的款项就会按活期计息.再如:额度欠灵活.零存整取每月存入的额度是固定的,不能中途更改,适合过去拿固定工资的时代.
思考:1.若每月存入100元,月利率为5.1‰,到第12个月底的本利和是多少?
2.若每月初存入一笔资金,月利率为5.1‰,希望到第12个月底取得本利和2 000元,那么每月应存入多少元?
3.请你和你的同学探讨一下其他的储蓄方法,比较哪种更适合你们自己的家庭.
学海拾贝
历史上的等差数列
在南北朝时,于466年~484年,张邱建写了一部算经,世人称《张邱建算经》,在这本算经中,张邱建把等差数列的研究向前推进了一步.
例(卷上第十八题)
“今有十等人,每等一人,官赐金以等次差降之,上三人先入,得金四斤,持出.下四人后入,得金三斤,持出.中间三人未到者,亦依等次更给.问各得金几何,及未到三人复应得金几何.”
按照术文,本题解法分三步:
第一步,求出公差d:
“以先入人数分所持金数为上率,以后入人数分所持金数为下率.二率相减,余为差实.并先后入人数而半之,以减凡人数,余为差法.实如法而一,得差数.”
用现代符号,记后入人数为n1,后得金为S1,先入人数为n3,先得金为Sm,则上面的术文即d= ,亦即d= .
若记未到人数为n2,则d= .
第二步,把后入四人所得金数视为一等差数列,问最下等人所得金数,这相当于已知d,Sn,n,求a1,术文给出a1= .
第三步,把十人各得金数视为一等差数列,求每人的金数,这相当于已知a1,d,n,求an,术文给出an=a1+(n-1)d.
张邱建提出的问题及解法,有的是继承了以往的成果,更多的则是创新.这说明至迟在五世纪,中国数学已具备了系统的等差数列的理论,同类结果一直到七世纪初才在印度梵藏的著作中出现.
(2)一个数列,从第2项起,每一项与它的前一项的差,尽管等于常数,这个数列可不一定是等差数列,因为这个常数可以不同,当常数不同时,当然不是等差数列,因此定义中“同一个”常数,这个“同一个”十分重要,切记不可丢掉.
(3)求公差d时,可以用d=an-an-1,也可以用d=an+1-an.
(4)公差d∈R,d=0时,数列为常数列;d>0时,数列为递增数列;d<0时,数列为递减数列.
(5)d=an-an-1或d=an+1-an是证明或判断一个数列是等差数列的依据.
2.等差数列的通项公式
(1)通项公式为an=a1+(n-1)d,a1为首项,d为公差.
(2)推导通项公式
下面用几种方法推出等差数列的通项公式:
解法一:(叠加法)
∵{an}为等差数列,则有an-an-1=d,a n-1-a n-2=d,an-2-an-3=d,…,a2-a1=d,以上各式两边相加,得an-a1=(n-1)d.
∴an=a1+(n-1)d.
解法二:(叠代法)
∵{an}为等差数列,则有an=an-1+d=an-2+d+d=an-2+2d=an-3+3d=…=a1+(n-1)D.
解法三:(逐差法)
∵{an}为等差数列,则有an=an-an-1+a n-1,a n-1=a n-1-an-2+a n-2,a n-2=a n-2-an-3+an-3,…,a2=a2-a1+a1,
∴an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+(an-2-an-3)+…+(a2-a1)+a1=(n-1)d+a1.
∴an=a1+(n-1)d.
(3)通项公式的变形
对任意的p,q∈N*,在等差数列中,有ap=a1+(p-1)d,aq=a1+(q-1)d,∴ap-aq=(p-q)D.∴ap=aq+(p-q)D.
通项公式的变形为ap=aq+(p-q)d,请记熟,它在解题中经常被应用.
(4)通项公式的应用
①可以由首项和公差求出等差数列中的任一项.
②已知等差数列的任两项,可以确定等差数列的任一项.
(5)等差数列的图象
由通项公式an=a1+(n-1)d,可得an=dn+(a1-d),如果设p=d,q=a1-d,那么an=pn+q,其中p,q为常数,当p≠0时,an是关于n的一次函数,即(n,an)在一次函数y=px+q的图象上,因此从图象上看,表示数列的各点均在一次函数y=px+q的图象上.例如首项是1,公差是2的无穷等差数列的通项公式为an=2n-1,相应的图象是直线y=2x-1上的均匀排开的无穷多个孤立的点.
总之,公差不为0的等差数列的图象是直线y=px+q上的均匀排开的一群孤立的点;当公差为0时,等差数列为常数列,此时数列的图象是平行于x轴的直线(或x轴)上的均匀排开的一群孤立的点.
3.等差中项
若a,b,c成等差数列,则b= ,2b=a+c,b-a=c-b,a-b=b-c都是等价的.
用递推关系an+1= (an+an+2)给出的数列也是等差数列,an+1称为an、an+2的等差中项.
4.等差数列常用性质
若数列{an}是公差为d的等差数列,
(1)d=0时,数列为常数列;d>0时,数列为递增数列;d<0时,数列为递减数列.
(2)d= = (m,n,k∈N*).
(3)an=am+(m-n)d(m,n∈N*).
(4)若m+n=p+q(m,n,p,q∈N*),则am+an=ap+aq.
(5)若 =k,则am+an=2ak(m,n,k∈N*).
(6)数列{an}是有穷等差数列,则与首末两项等距离的两项之和都相等,且等于首末两项之和,即a1+an=a2+an-1=…=ai+1+an-i=….
(7)数列{λan+b}(λ,b是常数)是公差为λd的等差数列.
(8)下标成等差数列且公差为m的项ak,ak+m,ak+2m,…(k,m∈N*)组成公差为md的等差数列.
(9)若数列{bn}也为等差数列,则{an±bn},{kan+bn}(k,b为非零常数)也成等差数列.
(10){an}是等差数列,则a1,a3,a5,…仍成等差数列(首项不一定能够选a1).
(11){an}是等差数列,则a1+a2+a3,a4+a5+a6,a7+a8+a9,…仍成等差数列.
课外讨论
问题1:已知数列{an}的通项公式为an=pn+q,其中p,q为常数,且p≠0,问这个数列一定是等差数列吗?
探究:判断{an}是不是等差数列,可以利用等差数列的定义,也就是an-a n-1(n>1)是不是一个与n无关的常数.
取数列{an}中的任意相邻两项an与an-1(n>1),求差得an-an-1=(pn+q)-〔p(n-1)+q〕=pn+q-pn+p-q=p.
它是一个与n无关的常数,所以{an}是等差数列.
问题2:怎样判断一个数列是等差数列?
探究:根据等差数列的定义可知,一个数列是否为等差数列,要看任意相邻两项的差是否为同一个常数.由本例的结论可知,如果an是关于n的一次式,那么由通项公式an=a1+(n-1)d,可得an=dn+(a1-d).
如果设p=d,q=a1-d,那么an=pn+q.
当p≠0时,an是关于n的一次函数,即(n,an)在一次函数y=px+q的图象上.因此,公差不为0的等差数列的图象是直线y=px+q上的均匀排开的一群孤立的点;当公差为0时,等差数列为常数列,此时数列的图象是平行于x轴的直线(或x轴)上的均匀排开的一群孤立的点.
等差数列的判定方法:
(1)an+1-an=d(常数)(n∈N*) {an}是等差数列.
(2)2an+1=an+an+2(n∈N*) {an}是等差数列.
(3)an=kn+b(k,b为常数) {an}是等差数列.
(4)an-an-1=d(常数)(n≥2且n∈N*) {an}是等差数列.
例题精讲
例1.已知数列{an}为等差数列,且a5=11,a8=5,则an=__________.
解题思路
要求an必须知道a1和d,根据已知的a5=11和a8=5可以列出两个关于a1与d的方程,解此方程组即可求解a1、d的值.
设数列{an}的公差为d,由等差数列的通项公式及已知得
解得
∴an=19+(n-1)(-2),即an=-2n+21.
答案:-2n+21
解题关键
先根据两个独立的条件解出两个量a1和d,进而再写出an的表达式.几个独立的条件就可以解出几个未知量,这是方程思想的重要应用.
例2.已知数列的通项公式为an=6n-1,问:这个数列是等差数列吗?若是等差数列,其首项与公差分别是多少?
解题思路
判断一个数列是否为等差数列,要根据等差数列的定义,只需判断an+1-an是否为常数.如为常数,此数列即为等差数列,否则就不是.
解:∵an+1-an=〔6(n+1)-1〕-(6n-1)=6为常数,
∴{an}为等差数列,其首项为a1=6×1-1=5,公差为6.
解题关键
根据定义解题是最基本的途径,只有把握了定义的实质,才能得心应手的去运用它.拓展到利用其他一些引申的性质也可以解决问题.
例3.数列{an}的各项的倒数组成一个等差数列,若a3=2-1,a5=2+1,求a11.
解题思路
∵{ }成等差数列,设其公差为d,首项为 ,然后由通项公式即得d和 ,代入通项公式可求a11.
解:设等差数列为{bn},公差为d.
由已知得b3= = = +1,b5= = = -1.
∴ 解得
∴b11=b1+10d=2-7.
∴a11= = = .
解题关键
在解题过程中要注意到 - =-1,即an+1= ,此类递推公式的数列,可转化为等差数列,进而求出数列的通项公式.
例4.在-1与7之间顺次插入三个数a,b,c,使这5个数成等差数列,则这个数列为_______.
解题思路
此题可求出公差后,再逐项求解,也可以利用等差数列的性质求解.如将-1看成此等差数列的第一项,那么7为此数列的第5项.根据等差数列性质可求出公差,然后可求插入的数为何值.
设这5个数组成的等差数列为{an},由已知a1=-1,a5=7,7=-1+(5-1)d.
解得d=2,所求数列为-1,1,3,5,7.
答案:-1,1,3,5,7
例5.在等差数列{an}中,已知a2+a3+a10+a11=36,求a5+a8的值.
解题思路
根据题中给出等式可以得出此数列的首项a1与公差d之间的关系式,但求出a5+a8仍有困难,所以要将a5+a8变形,用a1与d来表示,即可得出结论.
解:根据题意,有(a1+d)+(a1+2d)+(a1+9d)+(a1+10d)=36,∴4a1+22d=36.
又∵a5+a8=a1+4d+a1+7d=2a1+11d,∴a5+a8=18.
解题关键
此解法设出了a1、d,但并没有求出a1、d,事实上也求不出来,这种“设而不求”的方法在数学中常用,它体现了整体的思想.此题还可以运用等差数列的性质:若m+n=p+q(m,n,p,q∈N*),则am+an=ap+aq.则有a5+a8=a2+a11=a3+a10,从而易求出a5+a8=18.
例6.成等差数列的四个数之和为26,第二个数与第三个数之积为40,求这四个数.
解题思路
此题常规方法是利用已知条件,先求出首项和公差,进而求出这四个数.其实因这里成等差数列的四个数之和已知,故可设此四个数为a-3d,a-d,a+d,a+3d,这样求解更为便利,但必须注意这时的公差应为2d.
解:设这四个数为a-3d,a-d,a+d,a+3d,则由题意得
即
解得 或,
∴所求四个数为2,5,8,11或11,8,5,2.
解题关键
此题设法很重要,一般有如下规律:
(1)若所给等差数列为2n(n∈N*)项,则可设为
a-(2n-1)d,…,a-3d,a+d,a+3d,…,a+(2n-1)d,数列的公差为2d.
(2)若所给等差数列为2n+1(n∈N*)项,则可设为
a-(n-1)d,…,a-d,a,a+d,…,a+(n-1)d,数列的公差为d.
例7.若数列{an}为等差数列,ap=q,aq=p(p≠q),则ap+q为 ( )
A.p+q B.0 C.-(p+q) D.
解题思路
本题可用通项公式求解,也可利用an=am+(n-m)d求解,还可利用一次函数的图象求解.
不妨设p<q,由于等差数列中,an关于n的图象是一条直线上均匀排开的一群孤立的点,故三点(p,ap),(q,aq),(p+q,ap+q)共线.设ap+q=m,由已知得三点(p,q),(q,p),(p+q,m)共线(如图2-2-1).
由△ABE∽△BCF,得 = .
∴ = .
∴ =1.
∴m=0.
∴应选B.
答案:B
图2-2-1
解题关键
设{an}是公差为d的等差数列,那么an=am+(m-n)d或d= (m,n∈N*).本性质是通项公式的推广,通常适用“已知等差数列某一项(或某几项),求数列中的另一项”一类的题目.应用性质时,应注意n与m的大小关系不确定,当n≤m时,性质仍然成立.
自我训练
达标训练
1.已知等差数列{an}的通项公式an=3-2n,则它的公差为 ( )
A.2 B.3
C.-2 D.-3
思路分析:由an-an-1=d或用特殊值求出a1,a2,则a2-a1=d.
答案:C
2.△ABC中,三内角A、B、C成等差数列,则B等于 ( )
A.30° B.60°
C.90° D.120°
思路分析:由A、B、C成等差数列,得A+C=2B,再根据三角形内角和为180°可求解.
答案:B
3.数列{an}的通项公式an=2n+5,则此数列 ( )
A.是公差为2的等差数列 B.是公差为5的等差数列
C.是首项为5的等差数列 D.是公差为n的等差数列
思路分析:通项公式为an=pn+q的数列是等差数列,公差为p,首项为p+q.
答案:A
4.已知等差数列a1,a2,a3,…,an的公差为d,则ca1,ca2,ca3,…,can(c为常数,且c≠0)是 ( )
A.公差为d的等差数列 B.公差为cd的等差数列
C.非等差数列 D.以上都不对
思路分析:由an-an-1=d,得can-can-1=c(an-an-1)=cd.
答案:B
5.在数列{an}中,a1=2,2an+1=2an+1,则a101的值为 ( )
A.49 B.50
C.51 D.52
思路分析:先判断数列{an}为等差数列,公差为 ,再由通项公式求a101.
答案:D
6.等差数列{an}的首项为70,公差为-9,则这个数列中绝对值最小的一项为 ( )
A.a8 B.a9
C.a10 D.a11
思路分析:由通项公式an=a1+(n-1)d写出an,再求绝对值最小时的n.
答案:B
7.在等差数列{an}中,a2=-5,a6=a4+6,则a1等于 ( )
A.-9 B.-8
C.-7 D.-4
思路分析:由题意列出a1,d的方程组,求解.
答案:B
8.lg( - )与lg( + )的等差中项为 ( )
A.0 B.lg
C.lg(5-2 ) D.1
思路分析:由等差数列的定义求解,结合对数运算性质.
答案:A
9.设数列{an}、{bn}都是等差数列,且a1=25,b1=75,a2+b2=100,则a37+b37等于 ( )
A.0 B.37 C.100 D.-37
思路分析:由{an},{bn}为等差数列,得{an+bn}也为等差数列.
答案:C
10.在等差数列{an}中,a3+a4+a5+a6+a7=450,则a2+a8等于 ( )
A.45 B.75 C.180 D.300
思路分析:由等差数列的性质知a3+a7=a4+a6=2a5,再求解.
答案:C
11.在等差数列{an}中,a15=33,a25=66,则a35=________.
思路分析:由d= 求出公差,再由a35=a25+10d求解.
答案:99
12.48,a,b,c,-12是等差数列中的连续5项,则a,b,c的值依次为_________.
思路分析:由已知得a1=48,a5=-12,可求出d,再求出a2,a3,a4即分别为a,b,c的值.
答案:33,18,3
13.梯子的最高一级宽33 cm,最低一级宽110 cm,中间还有10级,各级宽度成等差数列,计算中间各级的宽度.
思路分析:要求梯子中间各级的宽度,必须知道各级宽度组成的等差数列的公差.又梯子的级数是12,因此,问题相当于已知等差数列的首项、末项及项数求公差.
解:用{an}表示题中的等差数列,由已知有a1=33,a12=110,n=12,
由通项公式得a12=a1+11d,即110=33+11d.解得d=7.
因此a2=33+7=40,a3=40+7=47,…,a11=96+7=103.
答:梯子中间各级的宽度从上到下依次是40cm,47cm,54cm,61cm,68cm,75cm,82cm,89cm,96cm,103cm.
综合训练
14.两个等差数列5,8,11,…和3,7,11,…都有100项,问它们有多少个共同的项?
解:∵an=3n+2,bk=4k-1,
两数列共同项可由3n+2=4k-1求得.
∵n= k-1,而n∈N*,k∈N*,
∴k=3r,r∈N*,得n=4r-1.
由已知 解得 ≤r≤ .
∵r∈N*,
∴共有25个共同项.
能力提升
15.一个等差派生数列的单调性
各项都为正数且公差不为零的等差数列a1,a2,a3,…,an,把离首末两项“距离”相等的两项之积排成数列,则该数列是 ( )
A.递减数列 B.递增数列
C.奇数项递增、偶数项递减的数列 D.先增后减的数列
思路分析:取满足已知条件的数列1,2,3,4,5,6.则按题目要求得到派生数列6,10,12,12,10,6. (*)
根据数列(*)特点便可排除A、B、C.那么选项D正确吗?数列(*)是先增后减的数列,递增递减也是有规律的.我们会想:对满足条件的任意等差数列是否都有此结论呢?我们研究下面的命题:
a1,a2,a3,…,an(n≥3)是公差不为零的等差数列,a1an,a2an-1,…,an-1a2,ana1是一个先增后减的数列,并且中间项最大.
设等差数列{an}的公差为d,记数列a1an,a2an-1,…,an-1a2,ana1的第k项为bk,则bk=akan-k+1(k∈N*),
∴bk+1-bk=ak+1an-k-akan-k+1
=(ak+d)(an-k+1-d)-akan-k+1
=(an-k+1-ak)d-d2.
①若n为奇数,当k< 时,bk+1>bk;当k> 时,bk+1<bk.
∴b1<b2<…< < > >…>bn.
∴{bn}是一个先增后减的数列,并且中间项最大.
①若n为偶数,当k< 时,bk+1>bk;当k= 时,bk+1=bk;当k> 时,bk+1<bk.
∴b1<b2<…< = > +2>…>bn.
∴{bn}是一个先增后减的数列,并且中间两项相等且最大,都等于 .
综上证明知,a1an,a2an-1,…,an-1a2,ana1是一个先增后减的数列,并且中间项最大.故选D.
答案:D
共同进步
请和同学一起阅读下面的材料并思考材料之后的问题.
有一种零存整取的储蓄项目,是一种事先约定金额,逐月按约定金额存入,到期支取本息的定期储蓄.人民币5元即可起存;存期选择多:包括一年、三年、五年;每月需以固定金额存入:每月某日存入一笔相同金额,这是零存;到一定时期到期,可以提出全部本金及利息,这是整取.计算零存整取的储蓄利息:一般家庭只采用“月积数计息”方法.其公式是:利息=月存金额×累计月积数×月利率.其中:累计月积数=(存入次数+1)÷2×存入次数.
据此推算一年期的累计月积数为(12+1)÷2×12=78.以此类推,三年期、五年期的累计月积数分别为666和1 830.储户只需记住这几个常数就可按公式计算出零存整取储蓄利息.例:某储户1997年3月1日开立零存整取户,约定每月存入100元,定期一年,开户日该储种利率为月息4.5‰,按月存入至期满,其应获利息为:应获利息=100×78×4.5‰=35.1元.我们可以归结它的本利和公式如下:
本利和=每期存入金额×〔存期+ 存期×(存期+1)×利率〕.
设每期存入金额A元,每期利率为p,存期数为n,则各期利息之和是Ap+2Ap+3Ap+…+nAp= n(n+1)Ap.连同本金,就是本利和=nA+ n(n+1)Ap=A〔n+ n(n+1)p〕=每期存入金额×〔存期+ 存期×(存期+1)×利率〕.
零存整取不是最佳的储蓄方法,随着时代的发展,它有它的局限性,如:提前支取的损失较大.如果因用钱需要提前支取零存整取存款,即使你已经存了11个月,也只能按活期计息.存储方式不易操作:按现行规定,零存整取必须每月都要去银行续存,如果连续两次不按时存储,此后续存的款项就会按活期计息.再如:额度欠灵活.零存整取每月存入的额度是固定的,不能中途更改,适合过去拿固定工资的时代.
思考:1.若每月存入100元,月利率为5.1‰,到第12个月底的本利和是多少?
2.若每月初存入一笔资金,月利率为5.1‰,希望到第12个月底取得本利和2 000元,那么每月应存入多少元?
3.请你和你的同学探讨一下其他的储蓄方法,比较哪种更适合你们自己的家庭.
学海拾贝
历史上的等差数列
在南北朝时,于466年~484年,张邱建写了一部算经,世人称《张邱建算经》,在这本算经中,张邱建把等差数列的研究向前推进了一步.
例(卷上第十八题)
“今有十等人,每等一人,官赐金以等次差降之,上三人先入,得金四斤,持出.下四人后入,得金三斤,持出.中间三人未到者,亦依等次更给.问各得金几何,及未到三人复应得金几何.”
按照术文,本题解法分三步:
第一步,求出公差d:
“以先入人数分所持金数为上率,以后入人数分所持金数为下率.二率相减,余为差实.并先后入人数而半之,以减凡人数,余为差法.实如法而一,得差数.”
用现代符号,记后入人数为n1,后得金为S1,先入人数为n3,先得金为Sm,则上面的术文即d= ,亦即d= .
若记未到人数为n2,则d= .
第二步,把后入四人所得金数视为一等差数列,问最下等人所得金数,这相当于已知d,Sn,n,求a1,术文给出a1= .
第三步,把十人各得金数视为一等差数列,求每人的金数,这相当于已知a1,d,n,求an,术文给出an=a1+(n-1)d.
张邱建提出的问题及解法,有的是继承了以往的成果,更多的则是创新.这说明至迟在五世纪,中国数学已具备了系统的等差数列的理论,同类结果一直到七世纪初才在印度梵藏的著作中出现.
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