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人教A版高中數學選擇性必修第二冊 4.2.2 等差數列的前n項和公式(課件+學案+分層作業)

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  1. 二一教育資源

人教A版高中數學選擇性必修第二冊 4.2.2 等差數列的前n項和公式(課件+學案+分層作業)

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4.2.2 等差數列的前n項和公式
第1課時 等差數列的前n項和公式
[學習目標] 1.借助教材實例了解等差數列前n項和公式的推導過程.(數學運算)
2.掌握等差數列的前n項和公式.(數學運算)
3.熟練掌握等差數列的五個量a1,d,n,an,Sn的關系,能夠由其中三個量求另外兩個.(數學運算)
4.構建等差數列求和模型,解決實際問題.(數學建模、數學運算)
[討論交流] 
問題1.等差數列的前n項和公式是什么?
問題2.如何推導等差數列的前n項和公式?
問題3.求等差數列的前n項和時,如何根據已知條件選擇等差數列的前n項和公式?
[自我感知] 經過認真的預習,結合對本節課的理解和認知,請畫出本節課的知識邏輯體系.
探究1 等差數列的前n項和公式
探究問題1 據說,200多年前,高斯的算術老師提出了這個問題:1+2+3+…+100=?
當其他同學忙于把100個數逐項相加時,10歲的高斯卻用下面的方法迅速算出了正確答案:
(1+100)+(2+99)+…+(50+51)=101×50=5 050.
你能說說高斯在求和過程中利用了數列的什么性質嗎?
                                  
                                  
                                  
探究問題2 設等差數列{an}的首項為a1,公差為d,如何求其前n項和Sn
                                  
                                  
                                  
[新知生成]
等差數列的前n項和公式
已知量 首項、末項與項數 首項、公差與項數
求和 公式 Sn= Sn=
[典例講評] 1.在等差數列{an}中:
(1)已知a6=10,S5=5,求a8和S10;
(2)已知a1=4,S8=172,求a8和d;
(3)若a1=,an=-,Sn=-5,求n和d.
[嘗試解答]                              
                                  
                                  
                                  
                                  
                                  
 求等差數列的基本量的方法
等差數列的通項公式和前n項和公式中有五個量a1,d,n,an和Sn,這五個量可以“知三求二”.一般是利用公式列出基本量a1和d的方程組,解出a1和d,便可解決問題.解題時注意整體代換的思想.
[學以致用] 1.(源自湘教版教材)已知一個等差數列的前10項和是310,前20項和是1 220,求該數列的前n項和.
[嘗試解答]                              
                                  
                                  
                                  
                                  
                                  
探究2 利用等差數列前n項和公式判斷等差數列
[典例講評] 2.若數列{an}的前n項和Sn=2n2-3n,求數列{an}的通項公式,并判斷數列{an}是不是等差數列.若是,請證明;若不是,請說明理由.
[嘗試解答]                              
                                  
                                  
                                  
                                  
                                  
[母題探究] (變條件)若數列{an}的前n項和Sn=2n2-3n-1,求數列{an}的通項公式,并判斷數列{an}是不是等差數列.若是,請證明;若不是,請說明理由.
                                  
                                  
                                  
                                  
                                  
 由Sn求得通項公式an的特點,若Sn是關于n的二次函數,不含常數項,則由Sn求得an,知數列{an}是等差數列;否則an=數列{an}不是等差數列.
[學以致用] 2.已知一個數列{an}的前n項和Sn=25n-2n2+r.
(1)當r=0時,求證:該數列{an}是等差數列;
(2)若數列{an}是等差數列,求r滿足的條件.
                                  
                                  
                                  
                                  
                                  
探究3 等差數列前n項和的實際應用
[典例講評] 3.某抗洪指揮部接到預報,24小時后有一洪峰到達,為確保安全,指揮部決定在洪峰到來之前臨時筑一道堤壩作為第二道防線.經計算,除現有的參戰軍民連續奮戰外,還需調用20臺同型號翻斗車,平均每輛車工作24小時.從各地緊急抽調的同型號翻斗車目前只有一輛投入使用,每隔20分鐘能有一輛翻斗車到達,一共可調集25輛,那么在24小時內能否構筑成第二道防線?
[嘗試解答]                              
                                  
                                  
                                  
                                  
                                  
 應用等差數列解決實際問題的一般思路
[學以致用] 3.在我國古代,9是數字之極,代表尊貴之意,所以中國古代皇家建筑中包含許多與9相關的設計.例如,北京天壇圜丘的地面由扇環形的石板鋪成(如圖),最高一層的中心是一塊天心石,圍繞它的第一圈有9塊石板;從第二圈開始,每一圈比前一圈多9塊,共有9圈.請問:
(1)第9圈共有多少塊石板?
(2)前9圈一共有多少塊石板?
                                  
                                  
                                  
                                  
                                  
1.設等差數列{an}的前n項和為Sn,且S3=9,a5=7,則a8=(  )
A. B.10 C.11 D.
2.已知等差數列{an}的前5項和S5=35,且滿足a5=13a1,則等差數列{an}的公差為(  )
A.-3 B.-1 C.1 D.3
3.(2024·新高考Ⅱ卷)記Sn為等差數列{an}的前n項和,若a3+a4=7,3a2+a5=5,則S10=________.
4.中國古代有這樣一道數學題:今有一男子擅長走路,每日增加相同里數,九日走了1 260里,第一日、第四日、第七日所走之和為390里,則該男子第三日走的里數為________.
1.知識鏈:(1)等差數列前n項和公式的推導過程.
(2)與等差數列前n項和有關的基本運算.
(3)利用等差數列前n項和公式判斷等差數列.
(4)等差數列前n項和的實際應用.
2.方法鏈:倒序相加法、公式法.
3.警示牌:由Sn求通項公式時忽略對n=1的討論.
5/54.2.2 等差數列的前n項和公式
第1課時 等差數列的前n項和公式
[學習目標] 1.借助教材實例了解等差數列前n項和公式的推導過程.(數學運算)
2.掌握等差數列的前n項和公式.(數學運算)
3.熟練掌握等差數列的五個量a1,d,n,an,Sn的關系,能夠由其中三個量求另外兩個.(數學運算)
4.構建等差數列求和模型,解決實際問題.(數學建模、數學運算)
(教師用書)
為了達到比較好的音響和觀賞效果,很多劇場的座位都是排成圓弧形的,如圖所示.如果某公司要為一個類似的劇場定做椅子,且中區座位共有8排,第一排有4個座位,后面每一排都比它的前一排多4個座位.你能幫助這個公司算出共需要多少個座位嗎?
[討論交流] 
問題1.等差數列的前n項和公式是什么?
問題2.如何推導等差數列的前n項和公式?
問題3.求等差數列的前n項和時,如何根據已知條件選擇等差數列的前n項和公式?
[自我感知] 經過認真的預習,結合對本節課的理解和認知,請畫出本節課的知識邏輯體系.
探究1 等差數列的前n項和公式
探究問題1 據說,200多年前,高斯的算術老師提出了這個問題:1+2+3+…+100=?
當其他同學忙于把100個數逐項相加時,10歲的高斯卻用下面的方法迅速算出了正確答案:
(1+100)+(2+99)+…+(50+51)=101×50=5 050.
你能說說高斯在求和過程中利用了數列的什么性質嗎?
[提示] 對于上述數列,設an=n,那么高斯的計算方法可以表示為(a1+a100)+(a2+a99)+…+(a50+a51)=101×50=5 050.可以發現,高斯在計算中利用了a1+a100=a2+a99=…=a50+a51這一特殊關系,這就是上一節我們學過的性質,它使不同數的求和問題轉化成了相同數(即101)的求和,從而簡化了運算,我們把這種求和的方法稱為“倒序相加法”,其本質是配對,將2n個數重新分組配對求和.
探究問題2 設等差數列{an}的首項為a1,公差為d,如何求其前n項和Sn
[提示] 倒序相加法

兩式相加可得2Sn=n(a1+an),即Sn=,上述過程實際上用到了等差數列性質里面的首末“等距離”的兩項的和相等.
[新知生成]
等差數列的前n項和公式
已知量 首項、末項與項數 首項、公差與項數
求和 公式 Sn= Sn=
【鏈接·教材例題】
例6 已知數列{an}是等差數列.
(1)若a1=7,a50=101,求S50;
(2)若a1=2,a2=,求S10;
(3)若a1=,d=-,Sn=-5,求n.
分析:對于(1),可以直接利用公式Sn=求和;在(2)中,可以先利用a1和a2的值求出d,再利用公式Sn=na1+d求和;(3)已知公式Sn=na1+d中的a1,d和Sn,解方程即可求得n.
[解] (1)因為a1=7,a50=101,根據公式Sn=,可得
S50==2700.
(2)因為a1=2,a2=,所以d=.
根據公式Sn=na1+d,可得
S10=10×2+=.
(3)把a1=,d=-,Sn=-5代入Sn=na1+d,得
-5=n+.
整理,得
n2-7n-60=0.
解得
n=12,或n=-5(舍去).
所以n=12.
[典例講評] 1.在等差數列{an}中:
(1)已知a6=10,S5=5,求a8和S10;
(2)已知a1=4,S8=172,求a8和d;
(3)若a1=,an=-,Sn=-5,求n和d.
[解] (1)由已知得解得
∴a8=a6+2d=10+2×3=16,
S10=10a1+d=10×(-5)+5×9×3=85.
(2)由已知得S8===172,
解得a8=39,
又∵a8=4+(8-1)d=39,
∴d=5.
∴a8=39,d=5.
(3)由題意得,Sn===-5,
解得n=15.又a15=+(15-1)d=-,
∴d=-,∴n=15,d=-.
 求等差數列的基本量的方法
等差數列的通項公式和前n項和公式中有五個量a1,d,n,an和Sn,這五個量可以“知三求二”.一般是利用公式列出基本量a1和d的方程組,解出a1和d,便可解決問題.解題時注意整體代換的思想.
[學以致用] 1.(源自湘教版教材)已知一個等差數列的前10項和是310,前20項和是1 220,求該數列的前n項和.
[解] 記該數列為{an},公差為d.
由等差數列前n項和公式Sn=na1+d,得
解這個關于a1與d的方程組,得
因此,該數列的前n項和為
Sn=4n+×6=3n2+n.
探究2 利用等差數列前n項和公式判斷等差數列
【鏈接·教材例題】
例7 已知一個等差數列{an}前10項的和是310,前20項的和是1220.由這些條件能確定這個等差數列的首項和公差嗎?
分析:把已知條件代入等差數列前n項和的公式(2)后,可得到兩個關于a1與d的二元一次方程.解這兩個二元一次方程所組成的方程組,就可以求得a1和d.
[解] 由題意,知
S10=310,S20=1220.
把它們代入公式
Sn=na1+d,

解方程組,得
所以,由所給的條件可以確定等差數列的首項和公差.
[典例講評] 2.若數列{an}的前n項和Sn=2n2-3n,求數列{an}的通項公式,并判斷數列{an}是不是等差數列.若是,請證明;若不是,請說明理由.
[解] 當n=1時,S1=a1=-1;當n≥2時,an=Sn-Sn-1=2n2-3n-2(n-1)2+3(n-1)=4n-5.經檢驗,當n=1時,a1=-1滿足上式,故an=4n-5.數列{an}是等差數列,證明如下:因為an+1-an=4(n+1)-5-4n+5=4,所以數列{an}是等差數列.
[母題探究] (變條件)若數列{an}的前n項和Sn=2n2-3n-1,求數列{an}的通項公式,并判斷數列{an}是不是等差數列.若是,請證明;若不是,請說明理由.
[解] ∵Sn=2n2-3n-1①,
∴當n=1時,S1=a1=2-3-1=-2;
當n≥2時,Sn-1=2(n-1)2-3(n-1)-1②,
①-②得an=Sn-Sn-1=2n2-3n-1-[2(n-1)2-3(n-1)-1]=4n-5.
經檢驗,當n=1時,a1=-2不滿足上式,
故an=
∵a2-a1=5,a3-a2=4,即a2-a1≠a3-a2,∴數列{an}不是等差數列.
 由Sn求得通項公式an的特點,若Sn是關于n的二次函數,不含常數項,則由Sn求得an,知數列{an}是等差數列;否則an=數列{an}不是等差數列.
[學以致用] 2.已知一個數列{an}的前n項和Sn=25n-2n2+r.
(1)當r=0時,求證:該數列{an}是等差數列;
(2)若數列{an}是等差數列,求r滿足的條件.
[解] (1)證明:當r=0時,Sn=25n-2n2,
令n=1,S1=25-2=23,
當n≥2時,Sn-1=25(n-1)-2(n-1)2,
所以an=Sn-Sn-1=25n-2n2-25(n-1)+2(n-1)2=27-4n,
此時a1=27-4=23,所以an=27-4n,所以an-an-1=(27-4n)-27+4(n-1)=-4(n≥2),可得數列{an}是公差為-4的等差數列.
(2)Sn=25n-2n2+r,令n=1,得S1=25-2+r=23+r,當n≥2時,Sn-1=25(n-1)-2(n-1)2+r,
所以an=Sn-Sn-1=25n-2n2-25(n-1)+2(n-1)2=27-4n,所以an-an-1=(27-4n)-27+4(n-1)=-4(n≥3),
可得n≥2時,數列{an}是公差為-4的等差數列,
若數列{an}是等差數列,則a1=27-4=23=23+r,所以r=0.
探究3 等差數列前n項和的實際應用
【鏈接·教材例題】
例8 某校新建一個報告廳,要求容納800個座位,報告廳共有20排座位,從第2排起每排都比前一排多2個座位.問第1排應安排多少個座位.
分析:將第1排到第20排的座位數依次排成一列,構成數列{an},設數列{an}的前n項和為Sn.由題意可知,{an}是等差數列,且公差及前20項的和已知,所以可利用等差數列的前n項和公式求首項.
[解] 設報告廳的座位從第1排到第20排,各排的座位數依次排成一列,構成數列{an},其前n項和為Sn.根據題意,數列{an}是一個公差為2的等差數列,且S20=800.
由S20=20a1+×2=800,可得
a1=21.
因此,第1排應安排21個座位.
[典例講評] 3.某抗洪指揮部接到預報,24小時后有一洪峰到達,為確保安全,指揮部決定在洪峰到來之前臨時筑一道堤壩作為第二道防線.經計算,除現有的參戰軍民連續奮戰外,還需調用20臺同型號翻斗車,平均每輛車工作24小時.從各地緊急抽調的同型號翻斗車目前只有一輛投入使用,每隔20分鐘能有一輛翻斗車到達,一共可調集25輛,那么在24小時內能否構筑成第二道防線?
[解] 從第一輛車投入工作算起,各車工作時間(單位:小時)依次設為a1,a2,…,a25.由題意可知,此數列為等差數列,且a1=24,公差d=-.
25輛翻斗車完成的工作量為:a1+a2+…+a25=25×24+25×12×=500,而需要完成的工作量為24×20=480.∵500>480,∴在24小時內能構筑成第二道防線.
【教用·備選題】 某人用分期付款的方式購買一件家電,價格為1 150元,購買當天先付150元,以后每月的這一天都交付50元,并加付欠款利息,月利率為1%.若交付150元后的一個月開始算分期付款的第一個月,則分期付款的第10個月該交付多少錢?全部貸款付清后,買這件家電實際花費多少錢?
[解] 設每次交款數額依次為a1,a2,…,a20,則
a1=50+1 000×1%=60(元),
a2=50+(1 000-50)×1%=59.5(元),

a10=50+(1 000-9×50)×1%=55.5(元),
即第10個月應付款55.5元.
由題知,20個月貸款還清.
由于{an}是以60為首項,以-0.5為公差的等差數列,
所以有S20=×20=1 105(元),
即全部付清后實際付款1 105+150=1 255(元).
 應用等差數列解決實際問題的一般思路
[學以致用] 3.在我國古代,9是數字之極,代表尊貴之意,所以中國古代皇家建筑中包含許多與9相關的設計.例如,北京天壇圜丘的地面由扇環形的石板鋪成(如圖),最高一層的中心是一塊天心石,圍繞它的第一圈有9塊石板;從第二圈開始,每一圈比前一圈多9塊,共有9圈.請問:
(1)第9圈共有多少塊石板?
(2)前9圈一共有多少塊石板?
[解] (1)設從第1圈到第9圈的石板數構成數列{an},由題意可知數列{an}是等差數列,其中首項a1=9,公差d=9,項數n=9.
由等差數列的通項公式,得
a9=a1+(n-1)d=9+(9-1)×9=81(塊).
(2)由等差數列的前n項和公式,得
S9=na1+d=9×9+×9=405(塊).
因此,第9圈共有81塊石板,前9圈一共有405塊石板.
1.設等差數列{an}的前n項和為Sn,且S3=9,a5=7,則a8=(  )
A. B.10 C.11 D.
C [由S3=9,得a1+a2+a3=3a2=9,所以a2=3,
又a5=7,a2+a8=2a5,所以a8=11.故選C.]
2.已知等差數列{an}的前5項和S5=35,且滿足a5=13a1,則等差數列{an}的公差為(  )
A.-3 B.-1 C.1 D.3
D [由題意得S5=5a1+10d=35,a5=a1+4d=13a1,解得d=3,a1=1.故選D.]
3.(2024·新高考Ⅱ卷)記Sn為等差數列{an}的前n項和,若a3+a4=7,3a2+a5=5,則S10=________.
95 [因為數列{an}為等差數列,
則由題意得
解得
則S10=10a1+d=10×(-4)+45×3=95.]
4.中國古代有這樣一道數學題:今有一男子擅長走路,每日增加相同里數,九日走了1 260里,第一日、第四日、第七日所走之和為390里,則該男子第三日走的里數為________.
120 [由題意可知該男子每天走的里數構成一個等差數列,設這個等差數列為{an},其公差為d,前n項和為Sn.根據題意可知,S9=1 260,a1+a4+a7=390.
法一:S9==9a5=1 260,∴a5=140.
∵a1+a4+a7=3a4=390,∴a4=130,∴d=a5-a4=10,∴a3=a4-d=120.
法二:由題意知
即解得
∴a3=a1+2d=120.]
1.知識鏈:(1)等差數列前n項和公式的推導過程.
(2)與等差數列前n項和有關的基本運算.
(3)利用等差數列前n項和公式判斷等差數列.
(4)等差數列前n項和的實際應用.
2.方法鏈:倒序相加法、公式法.
3.警示牌:由Sn求通項公式時忽略對n=1的討論.
回顧本節知識,自主完成以下問題:
1.等差數列的前n項和公式有哪幾種形式?
[提示] Sn==na1+d.另有Sn=An2+Bn的形式.
2.常用的數列求和公式有哪些?
[提示] 1+2+3+…+n=;
2+4+6+…+2n=n(n+1);
1+3+5+7+…+2n-1=n2.
高斯的故事
高斯是德國數學家、天文學家和物理學家,被譽為歷史上偉大的數學家之一,和阿基米德、牛頓并列,同享盛名.
高斯1777年4月30日生于不倫瑞克的一個工匠家庭,1855年2月23日卒于格丁根.幼時家境貧困,但聰敏異常,受一貴族資助才進學校受教育.1795-1798年在格丁根大學學習,1798年轉入黑爾姆施泰特大學,翌年因證明代數基本定理獲博士學位.從1807年起擔任格丁根大學教授兼格丁根天文臺臺長直至逝世.
高斯7歲那年,父親送他進了耶卡捷林寧國民小學,讀書不久,高斯在數學上就顯露出了常人難以企及的天賦,最能證明這一點的是高斯10歲那年,教師彪特耐爾布置了一道很繁雜的計算題,要求學生把1到100的所有整數加起來,教師剛敘述完題目,高斯即刻把寫著答案的小石板交了上去.彪特耐爾起初并不在意這一舉動,心想這個小家伙又在搗亂,但當他發現全班唯一正確的答案來自高斯時,才大吃一驚.而更使人吃驚的是高斯的算法,他發現:第一個數加最后一個數是101,第二個數加倒數第二個數的和也是101……共有50對這樣的數,用101乘50得到5 050.這種算法是教師未曾教過的計算等級數的方法,高斯的才華使彪特耐爾十分激動,下課后特地向校長匯報,并聲稱自己已經沒有什么可教高斯的了.
課時分層作業(五) 等差數列的前n項和公式
一、選擇題
1.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,且前3項的和為-6,最后3項的和為57,Sn=85,則n的值為(  )
A.9 B.10 C.11 D.20
B [依題意,a1+a2+a3=-6,an-2+an-1+an=57,
所以a1+a2+a3+an-2+an-1+an=3(a1+an)=51,
所以a1+an=17,所以Sn=85=×n=n,解得n=10.故選B.]
2.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,3a4-a7=7,2a7-a9=6,則S10=(  )
A.55 B.60 C.65 D.75
C [設等差數列{an}的公差為d,∵3a4-a7=7,2a7-a9=6,
∴解得a1=2,d=1,
∴S10=10a1+d=20+45d=65.故選C.]
3.在等差數列{an}中,其前n項和為Sn,若a5,a7是方程x2+10x-16=0的兩個根,那么S11的值為(  )
A.88 B.-88 C.110 D.-55
D [在等差數列{an}中,其前n項和為Sn,a5,a7是方程x2+10x-16=0的兩個根,
∴a5+a7=-10,∴S11=(a1+a11)=(a5+a7)=×(-10)=-55.
故選D.]
4.設{an}是公差不為零的等差數列,且=,則{an}的前6項和為(  )
A.-2 B.0 C.2 D.4
B [設數列{an}的公差為=,整理可得=0,即2d(a4+a2)+2d(a5+a3)=0.又∵d≠0,∴a4+a2+a5+a3=0.∵a4+a3=a2+a5,∴a3+a4=0.∴{an}的前6項和為=3(a3+a4)=0.故選B.]
5.朱世杰是歷史上最偉大的數學家之一,他所著的《四元玉鑒》卷中“如像招數”五問中有如下問題:“今有官司差夫一千八百六十四人筑堤,只云初日差六十四人,次日轉多七人.”其大意為:“官府陸續派遣1 864人前往修筑堤壩,第一天派出64人,從第二天開始每天派出的比前一天多7人.”則1 864人全部派遣到位需要的天數為(  )
A.9 B.16 C.18 D.20
B [根據題意設每天派出的人數組成數列{an},且該數列是首項a1=64,公差d=7的等差數列.設1 864人全部派遣到位需要的天數為n,則64n+×7=1 864,依次將選項中的n值代入檢驗得,n=16滿足方程.故選B.]
二、填空題
6.若數列{an}滿足2an+1=an+an+2,且a3+a13=14,則其前15項和為________.
105 [根據題意,因為2an+1=an+an+2,所以數列{an}為等差數列.
所以S15====105.]
7.設Sn為等差數列{an}的前n項和,若a1=1,公差d=2,Sk+2-Sk=24,則k=________.
5 [因為Sk+2-Sk=ak+1+ak+2=a1+kd+a1+(k+1)d=2a1+(2k+1)d=2×1+(2k+1)×2=4k+4=24,所以k=5.]
8.數列{an}為等差數列,它的前n項和為Sn,若Sn=(n+1)2+λ,則λ的值是________.
-1 [等差數列前n項和Sn的形式為Sn=an2+bn,∴λ=-1.]
三、解答題
9.已知{an}是等差數列,其中a2=22,a6=10.
(1)求{an}的通項公式;
(2)求a2+a4+a6+…+a20的值.
[解] (1)設等差數列{an}的公差為d,因為a6=a2+4d,所以10=22+4d,所以d=-3,a1=a2-d=25,所以an=28-3n(n∈N*).
(2)因為{an}是等差數列,所以a2,a4,a6,…,a20是首項為a2=22,公差為-6的等差數列,共有10項,a2+a4+a6+…+a20=10×22+×(-6)=-50.
10.(多選)設等差數列{an}的前n項和為Sn,若S3=0,a4=6,則(  )
A.Sn=n2-3n B.Sn=
C.an=3n-6 D.an=2n
BC [設等差數列{an}的公差為d,因為S3=0,a4=6,所以解得所以an=a1+(n-1)d=-3+3(n-1)=3n-6,Sn=na1+d=-3n+=.故選BC.]
11.已知等差數列{an},記Sn為數列{an}的前n項和,若a1=1,S7=5a5,則數列{an}的公差d=(  )
A.1 B.2 C.-1 D.-2
D [在等差數列{an}中,Sn為數列{an}的前n項和,a1=1,
由S7=5a5可得7a1+d=5(a1+4d),即7+21d=5+20d,
解得d=-2.故選D.]
12.《九章算術》的盈不足章第19個問題中提到:“今有良馬與駑馬發長安,至齊.齊去長安三千里.良馬初日行一百九十三里,日增一十三里.駑馬第一天行97里,之后每天比前一天少行0.5里……”試問前4天,良馬和駑馬共走過的路程之和的里數為(  )
A.1 235 B.1 800 C.2 600 D.3 000
A [良馬第一天行193里,之后每天比前一天多走13里,
駑馬第一天行97里,之后每天比前一天少行0.5里,
前4天,良馬和駑馬共走過的路程之和的里數為S4==1 235.
故選A.]
13.植樹節某班20名同學在一段直線公路一側植樹,每人植樹一棵,相鄰兩棵樹相距10米,開始時需將樹苗集中放置在某一棵樹坑旁邊,使每位同學從各自樹坑出發前來領取樹苗往返所走的路程總和最小,此最小值為________米.
2 000 [假設20位同學是1號到20號依次排列,使每位同學從各自樹坑出發前來領取樹苗往返所走的路程總和最小,則樹苗需放在第10或第11號樹坑旁,此時兩側的同學所走的路程分別組成以20為首項,20為公差的等差數列,故所有同學往返的總路程為
S=9×20+×20+10×20+×20=2 000(米).]
14.記Sn為數列{an}的前n項和.
(1)若數列{an}是首項為1,公差為2的等差數列,求nan-Sn的表達式;
(2)若數列是公差為的等差數列,證明:{an}是等差數列.
[解] (1)由已知得an=a1+(n-1)d=1+2(n-1)=2n-1,Sn===n2,
所以nan-Sn=n(2n-1)-n2=n2-n.
(2)證明:∵=+(n-1)·=,
∴nan-Sn=,∴2nan-2Sn=n2-n,
當n≥2時,2(n-1)an-1-2Sn-1=(n-1)2-(n-1),
兩式相減得,2nan-2(n-1)an-1-2(Sn-Sn-1)=2n-2,
∴2nan-2(n-1)an-1-2an=2n-2,
∴(2n-2)an-2(n-1)an-1=2n-2,
∴an-an-1=1(n≥2),
∴數列{an}是以1為公差的等差數列.
15.7月,有一新款服裝投入某市場.7月1日該款服裝僅售出3件,以后每天售出的該款服裝都比前一天多3件,當日銷售量達到最大(只有1天)后,每天售出的該款服裝都比前一天少2件,且7月31日當天剛好售出3件.
(1)7月幾日該款服裝銷售最多?最多售出幾件?
(2)按規律,當該市場銷售此服裝達到200件時,社會上就開始流行,而日銷售量連續下降并低于20件時,則不再流行.該款服裝在社會上流行幾天?
[解] (1)設7月n日售出的服裝件數為an(n∈N*,1≤n≤31),最多售出ak件.
由題意知解得
∴7月13日該款服裝銷售最多,最多售出39件.
(2)設Sn是數列{an}的前n項和,
∵an=
∴Sn=
∵S13=273>200,
∴當1≤n≤13時,由Sn>200,得12≤n≤13,
當14≤n≤31時,日銷售量連續下降,
由an<20,得23≤n≤31,
∴該款服裝在社會上流行11天(從7月12日到7月22日).
15/15第2課時 等差數列前n項和的性質及應用
[學習目標] 1.理解等差數列前n項和的性質,并學會應用.(數學運算、邏輯推理)
2.能夠利用等差數列前n項和的函數性質求其前n項和的最值.(數學運算)
(教師用書)
我們知道,等差數列的前n項和公式是一個關于n的二次函數形式,那么等差數列的前n項和是否具有二次函數的性質呢?除此之外,它還有什么樣的性質嗎?
[討論交流] 
問題1.等差數列前n項和公式有什么樣的函數特點?
問題2.等差數列{an}中,其前n項和Sn,前2n項和S2n與前3n項和S3n有什么樣的關系?
[自我感知] 經過認真的預習,結合對本節課的理解和認知,請畫出本節課的知識邏輯體系.
探究1 等差數列前n項和的性質
探究問題1 等差數列{an}的前n項和為Sn,試探索Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…的關系.
[提示] S2n=a1+a2+…+an+an+1+…+a2n=Sn+(a1+nd)+(a2+nd)+…+(an+nd)=2Sn+n2d,同樣我們發現S3n=3Sn+3n2d,這里出現了一個有意思的數列Sn,S2n-Sn=Sn+n2d,S3n-S2n=Sn+2n2d,…是一個公差為n2d的等差數列.
探究問題2 在等差數列{an}中,如果項數為2n,那么S偶與S奇之間存在什么樣的關系?
[提示] 因為S奇=a1+a3+a5+…+a2n-1,S偶=a2+a4+a6+…+a2n,
所以S偶-S奇=(a2-a1)+(a4-a3)+(a6-a5)+…+(a2n-a2n-1)=nd.
又由等差數列的性質知a1+a2n-1=2an,
a2+a2n=2an+1,且S奇=,S偶=,所以=.
[新知生成]
1.設等差數列{an}的公差為d,Sn為其前n項和,則Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…仍構成等差數列,且公差為m2d.
2.若數列{an}是公差為d的等差數列,則數列也是等差數列,且公差為.
3.在等差數列中,若Sn=m,Sm=n,則Sm+n=-(m+n).
4.項的個數的“奇偶”性質
(1)若等差數列的項數為2n,則S偶-S奇=nd,=.
(2)若等差數列的項數為2n-1,則S奇-S偶=an,=(S奇=nan,S偶=(n-1)an).
5.已知等差數列{an}和{bn}的前n項和分別為Sn,Tn,則==·.
[典例講評] 1.(1)已知Sn,Tn分別是等差數列{an}與{bn}的前n項和,且=(n=1,2,…),則等于(  )
A.   B.   C.   D.
(2)已知Sn是等差數列{an}的前n項和,且S10=100,S100=10,求S110.
(1)B [因為數列{bn}是等差數列,所以b3+b18=b6+b15,所以=,
又因為Sn,Tn分別是等差數列{an}與{bn}的前n項和,且=(n=1,2,…),
所以=====.]
(2)[解] 法一:設等差數列{an}的首項為a1,公差為d,
∵S10=100,S100=10,
∴解得
∴S110=110a1+d=110×=-110.
法二:∵S10,S20-S10,S30-S20,…,S100-S90,S110-S100,…成等差數列,設公差為d,∴該數列的前10項和為10×100+d=S100=10,
解得d=-22,
∴前11項和為
S110=11×100+×(-22)=-110.
法三:由也是等差數列,構造新的等差數列b1==10,
b10==,
則d=(b10-b1)==-,
所以b11==b10+d==-1,所以S110=-110.
法四:直接利用性質Sn=m,Sm=n,Sm+n=-(m+n),可知S110=-110.
 在解決與等差數列前n項和Sn的性質有關的問題時,恰當運用相關性質可以達到化繁為簡、化難為易、事半功倍的效果.
利用性質解決等差數列前n項和運算的幾種思維方法:
(1)整體思路:利用公式Sn=,設法求出整體a1+an,再代入求解.
(2)待定系數法:當公差不為0時,利用Sn是關于n的二次函數,設Sn=An2+Bn(A≠0),列出方程組求出A,B即可;也可以利用是關于n的一次函數,設=an+b(a≠0)進行計算.
(3)利用相關性質中的結論進行求解.
[學以致用] 1.(1)已知數列{an}是項數為偶數的等差數列,它的奇數項的和是50,偶數項的和為34,若它的末項比首項小28,則該數列的公差是________.
(2)等差數列{an}的前m項和為30,前2m項和為100,則數列{an}的前3m項的和S3m為________.
(1)-4 (2)210 [(1)設共有2m項,由題意得
a2m-a1=(2m-1)d=-28,①
S偶-S奇=md=34-50,②
①②聯立得d=-4.
(2)在等差數列中,∵Sm,S2m-Sm,S3m-S2m成等差數列,
∴30,70,S3m-100成等差數列,
∴2×70=30+(S3m-100),
∴S3m=210.]
探究2 等差數列前n項和的最值問題
探究問題3 根據上節課所學,等差數列的前n項和公式有什么樣的函數特點?
[提示] 由Sn=na1+d,可知Sn=n2+n,當d≠0時,Sn是常數項為0的二次函數.該函數的定義域是N*,公差的符號決定了該二次函數圖象的開口方向,通常簡記為Sn=An2+Bn(A,B∈R且A≠0).
[新知生成]
1.等差數列前n項和的函數特征
等差數列的 前n項和公 式轉移到二 次函數的過程 Sn=na1+d,整理得Sn=,所以當d≠0時,Sn可以看成y=x2+x(x∈R)當x=n時的函數值
等差數列的 前n項和公 式與函數 的關系 令A=,B=a1-,則Sn=An2+Bn. (1)當A=0,B=0(即d=0,a1=0)時,Sn=0是關于n的常函數,{an}是各項為0的常數列. (2)當A=0,B≠0(即d=0,a1≠0)時,Sn=Bn是關于n的正比例函數,{an}為各項非零的常數列. (3)當A≠0(即d≠0)時,Sn=An2+Bn是關于n的二次函數(常數項為0)
2.等差數列前n項和Sn的最值
(1)若a1<0,d>0,則數列的前面若干項為負數項(或0),所以將這些項相加即得{Sn}的最小值.
(2)若a1>0,d<0,則數列的前面若干項為正數項(或0),所以將這些項相加即得{Sn}的最大值.
特別地,若a1>0,d>0,則S1是{Sn}的最小值;若a1<0,d<0,則S1是{Sn}的最大值.
【教用·微提醒】 由于n取正整數,所以Sn不一定是在頂點處取得最值,而可能是在離頂點最近的橫坐標取整數的點處取得最值.
【鏈接·教材例題】
例9 已知等差數列{an}的前n項和為Sn,若a1=10,公差d=-2,則Sn是否存在最大值?若存在,求Sn的最大值及取得最大值時n的值;若不存在,請說明理由.
分析:由a1>0和d<0,可以證明{an}是遞減數列,且存在正整數k,使得當n≥k時,an<0,Sn遞減.這樣,就把求Sn的最大值轉化為求{an}的所有正數項的和.
另一方面,等差數列的前n項和公式可寫成Sn=n2+n,所以當d≠0時,Sn可以看成二次函數y=x2+x(x∈R)當x=n時的函數值.如圖4.2-4,當d<0時,Sn關于n的圖象是一條開口向下的拋物線上的一些點.因此,可以利用二次函數求相應的n,Sn的值.
解法1:由an+1-an=-2<0,得an+1<an,所以{an}是遞減數列.
又由an=10+(n-1)×(-2)=-2n+12,可知:
當n<6時,an>0;
當n=6時,an=0;
當n>6時,an<0.
所以S1<S2<…<S5=S6>S7>….
也就是說,當n=5或6時,Sn最大.
因為S5=×[2×10+(5-1)×(-2)]=30,所以Sn的最大值為30.
解法2:因為Sn=n2+n=-n2+11n=-+,
所以,當n取與最接近的整數即5或6時,Sn最大,最大值為30.
[典例講評] 2.數列{an}的前n項和Sn=33n-n2.
(1)求{an}的通項公式;
(2)求{an}的前多少項和最大.
[思路引導] (1)利用an=Sn-Sn-1(n≥2)求{an}的通項公式.(2)利用等差數列前n項和Sn為關于n的二次函數,可利用二次函數求解最值的方法解決.
[解] (1)法一(公式法):當n≥2時,an=Sn-Sn-1=34-2n,
又當n=1時,a1=S1,滿足an=34-2n.
故{an}的通項公式為an=34-2n.
法二(結構特征法):由Sn=-n2+33n知Sn是關于n的常數項為0的二次函數,所以{an}是等差數列,由Sn的結構特征知
解得a1=32,d=-2,所以an=34-2n.
(2)法一(公式法):令即所以16≤n≤17.
又a17=0,故數列{an}的前16項或前17項的和最大.
法二(函數性質法):由y=-x2+33x的圖象的對稱軸為x=,
距離最近的整數為16,17.由Sn=-n2+33n的
圖象(圖略)可知,數列{an}的前16項或前17項的和最大.
[母題探究] 將例題中的條件“Sn=33n-n2”變為“在等差數列{an}中,a1=25,S17=S9”,求{an}的前多少項和最大?
[解] 法一:∵S9=S17,a1=25,
∴9×25+d=17×25+d,解得d=-2.
∴Sn=25n+×(-2)=-n2+26n=-(n-13)2+169.
∴當n=13時,Sn有最大值169.
∴數列{an}的前13項和最大.
法二:同法一,求出公差d=-2.
∴an=25+(n-1)×(-2)=-2n+27.
∵a1=25>0,
由得
又∵n∈N*,∴當n=13時,Sn取得最大值.
∴數列{an}的前13項和最大.
法三:∵S9=S17,∴a10+a11+…+a17=0.
由等差數列的性質得a13+a14=0.
∵a1>0,∴d<0.∴a13>0,a14<0.
∴當n=13時,Sn取得最大值.
∴數列{an}的前13項和最大.
法四:設Sn=An2+Bn.∵S9=S17,
∴二次函數對稱軸為x==13,且開口方向向下,∴當n=13時,Sn取得最大值.
∴數列{an}的前13項和最大.
 1.在等差數列中,求Sn的最小(大)值的方法
(1)利用通項公式尋求正、負項的分界點,則從第1項起到分界點對應項的各項和為最大(小)值.
(2)借助二次函數的圖象及性質求最值.
2.尋求正、負項分界點的方法
尋找正、負項的分界點,可利用等差數列的性質或利用或來尋找.
[學以致用] 2.已知等差數列{an}中,a3+a4=15,a2a5=54,公差d<0.
(1)求數列{an}的通項公式;
(2)求數列{an}的前n項和Sn的最大值及相應的n的值.
[解] (1)∵{an}為等差數列,
∴a2+a5=a3+a4,∴
解得或
因為d<0,所以
故解得
∴an=10-(n-1)=11-n.
(2)∵Sn===-n2+n,
又-<0,函數y=-x2+x圖象的對稱軸為直線x=,
故當n=10或11時,Sn取得最大值,其最大值為55.
探究3 數列{|an|}的前n項和
[典例講評] 3.(2023·全國乙卷)記Sn為等差數列{an}的前n項和,已知a2=11,S10=40.
(1)求{an}的通項公式;
(2)求數列{|an|}的前n項和Tn.
[解] (1)設等差數列{an}的公差為d,

解得a1=13,d=-2.
所以{an}的通項公式為an=13+(n-1)·(-2)=15-2n.
(2)由(1)得|an|=
當n≤7時,Tn=13n+×(-2)=14n-n2,
當n≥8時,Tn=T7+1+3+5+…+(2n-15)=T7+1+3+5+…+[2(n-7)-1]=14×7-72+=98-14n+n2.
綜上,Tn=
 1.一般地,數列{an}與數列{|an|}是兩個不同的數列,只有當數列{an}的每一項都是非負數時,它們才表示同一個數列.
2.(1)求{|an|}的前n項和,關鍵在于分清哪些項為正數,哪些項為負數,最終化為去掉絕對值符號后的數列求和;
(2)數列{|an|}的前n項和求解的易錯點在于沒有分類討論,最后結果未分段表示.
[學以致用] 3.已知數列{an}的通項公式為an=2n-10,求數列{|an|}的前n項和Tn.
[解] 由an=2n-10≥0,得n≥5,
所以當n≤4時,an<0;當n≥5時,an≥0,
所以當n≤4時,Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=-(a1+a2+…+an)=-Sn=-n2+9n;
當n≥5時,Tn=|a1|+|a2|+…+|a4|+|a5|+…+|an|=-(a1+a2+…+a4)+(a5+…+an)=-S4+(Sn-S4)=Sn-2S4=n2-9n+40,
所以Tn=
1.等差數列{an}和{bn}的前n項和分別為Sn和Tn,且=,則=(  )
A. B. C. D.
D [∵等差數列{an}和{bn}的前n項和分別為Sn和Tn,=,∴====.]
2.等差數列{an}的前n項和為Sn,S5=12,S10=48,則S15為(  )
A.84 B.108 C.144 D.156
B [由等差數列的性質知S5,S10-S5,S15-S10也構成等差數列,所以2(S10-S5)=S5+S15-S10,
所以2×(48-12)=12+S15-48,解得S15=108.]
3.若數列{an}的通項公式an=43-3n,則Sn取得最大值時,n=(  )
A.13 B.14 C.15 D.14或15
B [由數列{an}的通項公式an=43-3n,可得該數列為遞減數列,且公差為-3,a1=40,
∴Sn==-n2+n.
考慮函數y=-x2+x,易知該函數的圖象是開口向下的拋物線,對稱軸為直線x=.
又n為正整數,與最接近的一個正整數為14,故Sn取得最大值時,n=14.]
4.已知數列{an}的通項公式為an=-3n+16,則數列{|an|}的前40項和為________.
1 890 [由an=-3n+16可知{an}前5項為正,第6項開始為負,所以|a1|+|a2|+…+|a40|=a1+a2+a3+a4+a5-(a6+a7+…+a40)==35+1 855=1 890.]
1.知識鏈:(1)等差數列前n項和的最值問題.
(2)等差數列前n項和性質的應用.
(3)數列{|an|}的前n項和.
2.方法鏈:公式法、構造法、函數法、整體代換法.
3.警示牌:(1)忽視最值問題中n的個數.
(2)等差數列前n項和性質應用的前提是等差數列.
回顧本節知識,自主完成以下問題:
1.等差數列{an}的前n項和Sn有哪幾種求最大(小)值的方法?
[提示] (1)通項法:
若a1>0,d<0,則Sn必有最大值,
其中n可用不等式組來確定;
若a1<0,d>0,則Sn必有最小值,其中n可用不等式組來確定.
(2)二次函數法:在等差數列{an}中,由于Sn=na1+d=n2+n,則可用求二次函數最值的方法來求前n項和Sn的最值,其中,n值可由n∈N*及二次函數圖象的對稱性來確定.
2.等差數列奇數項的和與偶數項的和的性質的推理基礎是什么?
[提示] 推理基礎是等差數列的性質,如在等差數列{an}中,若m+n=p+q,則am+an=ap+aq;若m+n=2p,則am+an=2ap.
課時分層作業(六) 等差數列前n項和的性質及應用
一、選擇題
1.設Sn是等差數列{an}的前n項和,若a2+a5+a8=15,則S9=(  )
A.15 B.30 C.45 D.60
C [已知Sn是等差數列{an}的前n項和,a2+a5+a8=15,
則3a5=15,則a5=5,則S9=9a5=9×5=45.故選C.]
2.已知等差數列{an}共有21項,若奇數項的和為110,則偶數項的和為(  )
A.100 B.105 C.90 D.95
A [由題意得,
故a11=10,所以偶數項的和為100.故選A.]
3.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,若S2 023<0,S2 024>0,則當Sn最小時,n的值為(  )
A.1 010 B.1 011 C.1 012 D.2 021
C [因為數列{an}是等差數列,
所以S2 023==2 023a1 012,
S2 024==1 012(a1 012+a1 013),
因為S2 023<0,S2 024>0,所以a1 012<0,a1 013>0,
所以n=1 012時,Sn最小.]
4.已知等差數列{an},{bn}的前n項和分別為Sn,Tn,若=,則等于(  )
A.2 B. C.1 D.
D [由題意,可得==·=·====.故選D.]
5.某公司技術部為了激發員工的工作積極性,準備在年終獎的基礎上再增設30個“幸運獎”,投票產生“幸運獎”,按照所得票數(假設每人所得票數各不相同)排名次,發放的獎金數成等差數列.已知前10名共發放2 000元,前20名共發放3 500元,則前30名共發放(  )
A.4 000元 B.4 500元
C.4 800元 D.5 000元
B [由已知可知等差數列中S10=2 000,S20= 3 500,
因為S10,S20-S10,S30-S20成等差數列,
所以2(S20-S10)=S10+(S30-S20),
所以2×(3 500-2 000)=2 000+(S30-3 500),解得S30=4 500.]
二、填空題
6.在等差數列{an}中,已知a5>0,a4+a7<0,則{an}的前 ________項和最大.
5 [設等差數列{an}的公差為d,依題意,a5>0,a4+a7<0,
則a5+a6<0,所以a6<0,d<0,所以{an}的前5項和最大.]
7.已知等差數列{an}的前30項中奇數項的和為A,偶數項的和為B,且B-A=45,2A=B+615,則an=________.
3n-1 [根據題意,設等差數列{an}的公差為d,
若等差數列{an}的前30項中奇數項的和為A,偶數項的和為B,且B-A=45,即15d=45,則有d=3;
又由2A=B+615,變形可得
A=B-A+615=45+615=660,
則有A==15a15=660,解得a15=44,則an=a15+(n-15)d=3n-1.]
8.在等差數列{an}中,a1=7,公差為d,前n項和為Sn,當且僅當n=8時,Sn取得最大值,則d的取值范圍為________.
 [由當且僅當n=8時,Sn最大,
知a8>0且a9<0,
于是解得-1<d<-,
故d的取值范圍為.]
三、解答題
9.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,且a6=-5,S4=-62.
(1)求{an}的通項公式;
(2)求數列{|an|}的前n項和Tn.
[解] (1)因為a6=-5,S4=-62,設公差為d,
所以a1+5d=-5,4a1+6d=-62,
解得a1=-20,d=3,
所以an=a1+(n-1)d=3n-23(n∈N*).
(2)令an=3n-23≥0,解得n≥,
當n≤7時,an<0,當n≥8時,an>0,
所以當n≤7時,Tn=-a1-a2-…-an=-(a1+a2+…+an)=-,
當n≥8時,Tn=-a1-a2-…-a7+a8+a9+…+an
=-2(a1+a2+…+a7)+(a1+a2+…+an)=+154,
所以Tn=(n∈N*).
10.設等差數列{an}的前n項和為Sn,a3+a5=-18,S9=-72,Sn取最小值時,n的值為(  )
A.11或12 B.12
C.13 D.12或13
D [設等差數列{an}的公差為d,
因為a3+a5=-18,S9=-72,
則有解得
所以an=n-13,令an=n-13≤0,則n≤13,
又a13=0,所以當n=12或13時,Sn取最小值.]
11.《萊因德紙草書》是世界上最古老的數學著作之一,書中有一道這樣的題目,請給出答案:把100個面包分給5個人,使每人所得面包個數成等差數列,且使較大的三份之和的是較小的兩份之和,則最小的一份為(  )
A. B. C. D.
A [設分的面包,從小到大依次為a1,a2,a3,a4,a5,依題意得(a3+a4+a5)=a1+a2,
故3a1+9d=7(2a1+d),2d=11a1,由S5=5a3=5(a1+2d)=100,
得a1+2d=12a1=20,解得a1=.故選A.]
12.(多選)已知無窮等差數列{an}的前n項和為Sn,S2 022<S2 023且S2 023>S2 024,則(  )
A.在數列{an}中,a1最大
B.在數列{an}中,S2 023最大
C.a2 024>0
D.當n≥2 024時,an<0
ABD [因為S2 022<S2 023且S2 023>S2 024,
所以S2 023-S2 022=a2 023>0,S2 024-S2 023=a2 024<0,
則等差數列{an}的公差d=a2 024-a2 023<0,
則在數列{an} 中,a1 最大,S2 023最大,故A正確,B正確;
因為a2 024<0,故C錯誤;因為a2 023>0,a2 024<0,d<0,
則當n≥2 024時,an<0,故D正確.故選ABD.]
13.已知數列{an}中,a1=1,a2=2,對任意正整數n,an+2-an=2+cos nπ,Sn為{an}的前n項和,則S100=________.
5 050 [當n為奇數時,an+2-an=1,即數列{an}的奇數項是以1為首項,1為公差的等差數列;
當n為偶數時,an+2-an=3,即數列{an}的偶數項是以2為首項,3為公差的等差數列,
所以S100=(a1+a3+…+a99)+(a2+a4+…+a100)==5 050.]
14.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,a4=-2,S10=25.
(1)求數列{an}的通項公式;
(2)求Sn的最小值及取得最小值時n的值.
[解] (1)設等差數列{an}的公差為d,
由a4=-2,S10=25,得a1+3d=-2,10a1+d=25,解得a1=-11,d=3,
所以an=a1+(n-1)d=3n-14.
(2)法一:由d=3知{an}是遞增數列,
當n≤4時,an<0;當n≥5時,an>0.
所以當n=4時,Sn最小,最小值為S4=4a1+×d=-26.
法二:Sn=na1+d=n2-n=-,又n∈N*,所以當n=4時,Sn最小,最小值為-26.
15.已知數列{an}是等差數列,Sn是{an}的前n項和,a8=4,________.
(1)判斷2 024是不是數列{an}中的項,并說明理由;
(2)求Sn的最小值.
從①S11=-22,②S5=S6中任選一個,補充在上面的問題中并作答.
[解] 若選①,
(1)設數列{an}的公差為d,
則解得
所以an=a1+(n-1)d=3n-20.
令3n-20=2 024,得n=681 N*,
所以2 024不是數列{an}中的項.
(2)令an=3n-20>0,解得n>,
所以當n≤6時,an<0.
故當n=6時,Sn取到最小值,為S6=6a1+15d=-57.
若選②,
(1)設數列{an}的公差為d,

解得
所以an=2n-12.
令2n-12=2 024,解得n=1 018∈N*,
所以2 024是數列{an}中的項.
(2)令2n-12>0,得n>6,所以當n≤6時,an≤0.
故當n=6或n=5時,Sn取到最小值,為S5=S6=-30.
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第1課時 等差數列的前n項和公式
第四章 數列
4.2 等差數列
4.2.2 等差數列的前n項和公式
整體感知
[學習目標] 1.借助教材實例了解等差數列前n項和公式的推導過程.(數學運算)
2.掌握等差數列的前n項和公式.(數學運算)
3.熟練掌握等差數列的五個量a1,d,n,an,Sn的關系,能夠由其中三個量求另外兩個.(數學運算)
4.構建等差數列求和模型,解決實際問題.(數學建模、數學運算)
(教師用書)
為了達到比較好的音響和觀賞效果,很多劇場的座位都是排成圓弧形的,如圖所示.如果某公司要為一個類似的劇場定做椅子,且中區座位共有8排,第一排有4個座位,后面每一排都比它的前一排多4個座位.你能幫助這個公司算出共需要多少個座位嗎?
[討論交流] 
問題1.等差數列的前n項和公式是什么?
問題2.如何推導等差數列的前n項和公式?
問題3.求等差數列的前n項和時,如何根據已知條件選擇等差數列的前n項和公式?
[自我感知] 經過認真的預習,結合對本節課的理解和認知,請畫出本節課的知識邏輯體系.
探究建構
探究1 等差數列的前n項和公式
探究問題1 據說,200多年前,高斯的算術老師提出了這個問題:
1+2+3+…+100=?
當其他同學忙于把100個數逐項相加時,10歲的高斯卻用下面的方法迅速算出了正確答案:
(1+100)+(2+99)+…+(50+51)=101×50=5 050.
你能說說高斯在求和過程中利用了數列的什么性質嗎?
[提示] 對于上述數列,設an=n,那么高斯的計算方法可以表示為(a1+a100)+(a2+a99)+…+(a50+a51)=101×50=5 050.可以發現,高斯在計算中利用了a1+a100=a2+a99=…=a50+a51這一特殊關系,這就是上一節我們學過的性質,它使不同數的求和問題轉化成了相同數(即101)的求和,從而簡化了運算,我們把這種求和的方法稱為“倒序相加法”,其本質是配對,將2n個數重新分組配對求和.
探究問題2 設等差數列{an}的首項為a1,公差為d,如何求其前n項和Sn
[提示] 倒序相加法

兩式相加可得2Sn=n(a1+an),即Sn=,上述過程實際上用到了等差數列性質里面的首末“等距離”的兩項的和相等.
[新知生成]
等差數列的前n項和公式
已知量 首項、末項與項數 首項、公差與項數
求和 公式 Sn= Sn=
【鏈接·教材例題】
例6 已知數列{an}是等差數列.
(1)若a1=7,a50=101,求S50;
(2)若a1=2,a2=,求S10;
(3)若a1=,d=-,Sn=-5,求n.
分析:對于(1),可以直接利用公式Sn=求和;在(2)中,可以先利用a1和a2的值求出d,再利用公式Sn=na1+d求和;(3)已知公式Sn=na1+d中的a1,d和Sn,解方程即可求得n.
[解] (1)因為a1=7,a50=101,根據公式Sn=,可得
S50==2700.
(2)因為a1=2,a2=,所以d=.
根據公式Sn=na1+d,可得S10=10×2+=.
(3)把a1=,d=-,Sn=-5代入Sn=na1+d,得
-5=n+.
整理,得
n2-7n-60=0.
解得
n=12,或n=-5(舍去).
所以n=12.
[典例講評] 1.在等差數列{an}中:
(1)已知a6=10,S5=5,求a8和S10;
(2)已知a1=4,S8=172,求a8和d;
(3)若a1=,an=-,Sn=-5,求n和d.
[解] (1)由已知得解得
∴a8=a6+2d=10+2×3=16,
S10=10a1+d=10×(-5)+5×9×3=85.
(2)由已知得S8===172,
解得a8=39,
又∵a8=4+(8-1)d=39,
∴d=5.∴a8=39,d=5.
(3)由題意得,Sn===-5,
解得n=15.又a15=+(15-1)d=-,
∴d=-,∴n=15,d=-.
反思領悟 求等差數列的基本量的方法
等差數列的通項公式和前n項和公式中有五個量a1,d,n,an和Sn,這五個量可以“知三求二”.一般是利用公式列出基本量a1和d的方程組,解出a1和d,便可解決問題.解題時注意整體代換的思想.
[學以致用] 1.(源自湘教版教材)已知一個等差數列的前10項和是310,前20項和是1 220,求該數列的前n項和.
[解] 記該數列為{an},公差為d.
由等差數列前n項和公式Sn=na1+d,得
解這個關于a1與d的方程組,得
因此,該數列的前n項和為Sn=4n+×6=3n2+n.
【鏈接·教材例題】
例7 已知一個等差數列{an}前10項的和是310,前20項的和是1220.由這些條件能確定這個等差數列的首項和公差嗎?
分析:把已知條件代入等差數列前n項和的公式(2)后,可得到兩個關于a1與d的二元一次方程.解這兩個二元一次方程所組成的方程組,就可以求得a1和d.
探究2 利用等差數列前n項和公式判斷等差數列
[解] 由題意,知
S10=310,S20=1220.
把它們代入公式Sn=na1+d,

解方程組,得
所以,由所給的條件可以確定等差數列的首項和公差.
[典例講評] 2.若數列{an}的前n項和Sn=2n2-3n,求數列{an}的通項公式,并判斷數列{an}是不是等差數列.若是,請證明;若不是,請說明理由.
[解] 當n=1時,S1=a1=-1;當n≥2時,an=Sn-Sn-1=2n2-3n-2(n-1)2+3(n-1)=4n-5.經檢驗,當n=1時,a1=-1滿足上式,故an=4n-5.數列{an}是等差數列,證明如下:因為an+1-an=4(n+1)-5-4n+5=4,所以數列{an}是等差數列.
[母題探究] (變條件)若數列{an}的前n項和Sn=2n2-3n-1,求數列{an}的通項公式,并判斷數列{an}是不是等差數列.若是,請證明;若不是,請說明理由.
[解] ∵Sn=2n2-3n-1①,
∴當n=1時,S1=a1=2-3-1=-2;
當n≥2時,Sn-1=2(n-1)2-3(n-1)-1②,
①-②得an=Sn-Sn-1=2n2-3n-1-[2(n-1)2-3(n-1)-1]=4n-5.
經檢驗,當n=1時,a1=-2不滿足上式,
故an=
∵a2-a1=5,a3-a2=4,即a2-a1≠a3-a2,∴數列{an}不是等差數列.
反思領悟 由Sn求得通項公式an的特點,若Sn是關于n的二次函數,不含常數項,則由Sn求得an,知數列{an}是等差數列;否則an=
數列{an}不是等差數列.
[學以致用] 2.已知一個數列{an}的前n項和Sn=25n-2n2+r.
(1)當r=0時,求證:該數列{an}是等差數列;
(2)若數列{an}是等差數列,求r滿足的條件.
[解] (1)證明:當r=0時,Sn=25n-2n2,
令n=1,S1=25-2=23,
當n≥2時,Sn-1=25(n-1)-2(n-1)2,
所以an=Sn-Sn-1=25n-2n2-25(n-1)+2(n-1)2=27-4n,
此時a1=27-4=23,所以an=27-4n,所以an-an-1=(27-4n)-27+4(n-1)=-4(n≥2),可得數列{an}是公差為-4的等差數列.
(2)Sn=25n-2n2+r,令n=1,得S1=25-2+r=23+r,當n≥2時,Sn-1=25(n-1)-2(n-1)2+r,
所以an=Sn-Sn-1=25n-2n2-25(n-1)+2(n-1)2=27-4n,所以
an-an-1=(27-4n)-27+4(n-1)=-4(n≥3),
可得n≥2時,數列{an}是公差為-4的等差數列,
若數列{an}是等差數列,則a1=27-4=23=23+r,所以r=0.
【鏈接·教材例題】
例8 某校新建一個報告廳,要求容納800個座位,報告廳共有20排座位,從第2排起每排都比前一排多2個座位.問第1排應安排多少個座位.
分析:將第1排到第20排的座位數依次排成一列,構成數列{an},設數列{an}的前n項和為Sn.由題意可知,{an}是等差數列,且公差及前20項的和已知,所以可利用等差數列的前n項和公式求首項.
探究3 等差數列前n項和的實際應用
[解] 設報告廳的座位從第1排到第20排,各排的座位數依次排成一列,構成數列{an},其前n項和為Sn.根據題意,數列{an}是一個公差為2的等差數列,且S20=800.
由S20=20a1+×2=800,可得
a1=21.
因此,第1排應安排21個座位.
[典例講評] 3.某抗洪指揮部接到預報,24小時后有一洪峰到達,為確保安全,指揮部決定在洪峰到來之前臨時筑一道堤壩作為第二道防線.經計算,除現有的參戰軍民連續奮戰外,還需調用20臺同型號翻斗車,平均每輛車工作24小時.從各地緊急抽調的同型號翻斗車目前只有一輛投入使用,每隔20分鐘能有一輛翻斗車到達,一共可調集25輛,那么在24小時內能否構筑成第二道防線?
[解] 從第一輛車投入工作算起,各車工作時間(單位:小時)依次設為a1,a2,…,a25.由題意可知,此數列為等差數列,且a1=24,公差d=-.
25輛翻斗車完成的工作量為:a1+a2+…+a25=25×24+25×12×=500,而需要完成的工作量為24×20=480.∵500>480,∴在24小時內能構筑成第二道防線.
【教用·備選題】 某人用分期付款的方式購買一件家電,價格為1 150元,購買當天先付150元,以后每月的這一天都交付50元,并加付欠款利息,月利率為1%.若交付150元后的一個月開始算分期付款的第一個月,則分期付款的第10個月該交付多少錢?全部貸款付清后,買這件家電實際花費多少錢?
[解] 設每次交款數額依次為a1,a2,…,a20,則
a1=50+1 000×1%=60(元),
a2=50+(1 000-50)×1%=59.5(元),

a10=50+(1 000-9×50)×1%=55.5(元),
即第10個月應付款55.5元.
由題知,20個月貸款還清.
由于{an}是以60為首項,以-0.5為公差的等差數列,
所以有S20=×20=1 105(元),
即全部付清后實際付款1 105+150=1 255(元).
反思領悟 應用等差數列解決實際問題的一般思路
[學以致用] 3.在我國古代,9是數字之極,代表尊貴之意,所以中國古代皇家建筑中包含許多與9相關的設計.例如,北京天壇圜丘的地面由扇環形的石板鋪成(如圖),最高一層的中心是一塊天心石,圍繞它的第一圈有9塊石板;從第二圈開始,每一圈比前一圈多9塊,共有9圈.請問:
(1)第9圈共有多少塊石板?
(2)前9圈一共有多少塊石板?
[解] (1)設從第1圈到第9圈的石板數構成數列{an},由題意可知數列{an}是等差數列,其中首項a1=9,公差d=9,項數n=9.
由等差數列的通項公式,得
a9=a1+(n-1)d=9+(9-1)×9=81(塊).
(2)由等差數列的前n項和公式,得
S9=na1+d=9×9+×9=405(塊).
因此,第9圈共有81塊石板,前9圈一共有405塊石板.
2
4
3
題號
1
應用遷移
1.設等差數列{an}的前n項和為Sn,且S3=9,a5=7,則a8=(  )
A.  B.10  C.11  D.

C [由S3=9,得a1+a2+a3=3a2=9,所以a2=3,
又a5=7,a2+a8=2a5,所以a8=11.故選C.]
2
3
題號
1
4
2.已知等差數列{an}的前5項和S5=35,且滿足a5=13a1,則等差數列{an}的公差為(  )
A.-3  B.-1  C.1  D.3

D [由題意得S5=5a1+10d=35,a5=a1+4d=13a1,解得d=3,a1=1.故選D.]
2
3
題號
4
1
3.(2024·新高考Ⅱ卷)記Sn為等差數列{an}的前n項和,若a3+a4=7,3a2+a5=5,則S10=________.
95 [因為數列{an}為等差數列,
則由題意得
解得
則S10=10a1+d=10×(-4)+45×3=95.]
95
2
4
3
題號
1
4.中國古代有這樣一道數學題:今有一男子擅長走路,每日增加相同里數,九日走了1 260里,第一日、第四日、第七日所走之和為390里,則該男子第三日走的里數為________.
120 [由題意可知該男子每天走的里數構成一個等差數列,設這個等差數列為{an},其公差為d,前n項和為Sn.根據題意可知,S9=1 260,a1+a4+a7=390.
法一:S9==9a5=1 260,∴a5=140.
∵a1+a4+a7=3a4=390,∴a4=130,∴d=a5-a4=10,∴a3=a4-d=120.
120
2
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3
題號
1
法二:由題意知
即解得
∴a3=a1+2d=120.]
1.知識鏈:(1)等差數列前n項和公式的推導過程.
(2)與等差數列前n項和有關的基本運算.
(3)利用等差數列前n項和公式判斷等差數列.
(4)等差數列前n項和的實際應用.
2.方法鏈:倒序相加法、公式法.
3.警示牌:由Sn求通項公式時忽略對n=1的討論.
回顧本節知識,自主完成以下問題:
1.等差數列的前n項和公式有哪幾種形式?
[提示] 1+2+3+…+n=;
2+4+6+…+2n=n(n+1);
1+3+5+7+…+2n-1=n2.
[提示] Sn==na1+d.另有Sn=An2+Bn的形式.
2.常用的數列求和公式有哪些?
閱讀材料·拓展數學視野
高斯的故事
高斯是德國數學家、天文學家和物理學家,被譽為歷史上偉大的數學家之一,和阿基米德、牛頓并列,同享盛名.
高斯1777年4月30日生于不倫瑞克的一個工匠家庭,1855年2月23日卒于格丁根.幼時家境貧困,但聰敏異常,受一貴族資助才進學校受教育.1795-1798年在格丁根大學學習,1798年轉入黑爾姆施泰特大學,翌年因證明代數基本定理獲博士學位.從1807年起擔任格丁根大學教授兼格丁根天文臺臺長直至逝世.
閱讀材料·拓展數學大視野
高斯7歲那年,父親送他進了耶卡捷林寧國民小學,讀書不久,高斯在數學上就顯露出了常人難以企及的天賦,最能證明這一點的是高斯10歲那年,教師彪特耐爾布置了一道很繁雜的計算題,要求學生把1到100的所有整數加起來,教師剛敘述完題目,高斯即刻把寫著答案的小石板交了上去.彪特耐爾起初并不在意這一舉動,心想這個小家伙又在搗亂,但當他發現全班唯一正確的答案來自高斯
閱讀材料·拓展數學大視野
時,才大吃一驚.而更使人吃驚的是高斯的算法,他發現:第一個數加最后一個數是101,第二個數加倒數第二個數的和也是101……共有50對這樣的數,用101乘50得到5 050.這種算法是教師未曾教過的計算等級數的方法,高斯的才華使彪特耐爾十分激動,下課后特地向校長匯報,并聲稱自己已經沒有什么可教高斯的了.
課時分層作業(五) 等差數列的前n項和公式
題號
一、選擇題
1.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,且前3項的和為-6,最后3項的和為57,Sn=85,則n的值為(  )
A.9  B.10  C.11  D.20
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B [依題意,a1+a2+a3=-6,an-2+an-1+an=57,
所以a1+a2+a3+an-2+an-1+an=3(a1+an)=51,
所以a1+an=17,所以Sn=85=×n=n,解得n=10.故選B.]
題號
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2.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,3a4-a7=7,2a7-a9=6,則S10=(  )
A.55  B.60  C.65  D.75

14
15
C [設等差數列{an}的公差為d,∵3a4-a7=7,2a7-a9=6,
∴解得a1=2,d=1,
∴S10=10a1+d=20+45d=65.故選C.]
題號
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1
3.在等差數列{an}中,其前n項和為Sn,若a5,a7是方程x2+10x-16=0的兩個根,那么S11的值為(  )
A.88  B.-88  C.110  D.-55

14
15
D [在等差數列{an}中,其前n項和為Sn,a5,a7是方程x2+10x-16=0的兩個根,
∴a5+a7=-10,∴S11=(a1+a11)=(a5+a7)=×(-10)=
-55.故選D.]
題號
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1
4.設{an}是公差不為零的等差數列,且=,則{an}的前6項和為(  )
A.-2  B.0  C.2  D.4

14
15
B [設數列{an}的公差為=,整理可得=0,即2d(a4+a2)+2d(a5+a3)=0.又∵d≠0,∴a4+a2+a5+a3=0.∵a4+a3=a2+a5,∴a3+a4=0.∴{an}的前6項和為=3(a3+a4)=0.故選B.]
題號
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5.朱世杰是歷史上最偉大的數學家之一,他所著的《四元玉鑒》卷中“如像招數”五問中有如下問題:“今有官司差夫一千八百六十四人筑堤,只云初日差六十四人,次日轉多七人.”其大意為:“官府陸續派遣1 864人前往修筑堤壩,第一天派出64人,從第二天開始每天派出的比前一天多7人.”則1 864人全部派遣到位需要的天數為(  )
A.9  B.16  C.18  D.20

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題號
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1
B [根據題意設每天派出的人數組成數列{an},且該數列是首項a1=64,公差d=7的等差數列.設1 864人全部派遣到位需要的天數為n,則64n+×7=1 864,依次將選項中的n值代入檢驗得,n=16滿足方程.故選B.]
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題號
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二、填空題
6.若數列{an}滿足2an+1=an+an+2,且a3+a13=14,則其前15項和為________.
14
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105 [根據題意,因為2an+1=an+an+2,所以數列{an}為等差數列.
所以S15====105.]
105
題號
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7.設Sn為等差數列{an}的前n項和,若a1=1,公差d=2,Sk+2-Sk=24,則k=________.
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5 [因為Sk+2-Sk=ak+1+ak+2=a1+kd+a1+(k+1)d=2a1+(2k+1)d=2×1+(2k+1)×2=4k+4=24,所以k=5.]
5
題號
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8.數列{an}為等差數列,它的前n項和為Sn,若Sn=(n+1)2+λ,則λ的值是________.
14
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-1 [等差數列前n項和Sn的形式為Sn=an2+bn,∴λ=-1.]
-1
題號
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三、解答題
9.已知{an}是等差數列,其中a2=22,a6=10.
(1)求{an}的通項公式;
(2)求a2+a4+a6+…+a20的值.
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題號
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[解] (1)設等差數列{an}的公差為d,因為a6=a2+4d,所以10=22+4d,所以d=-3,a1=a2-d=25,所以an=28-3n(n∈N*).
(2)因為{an}是等差數列,所以a2,a4,a6,…,a20是首項為a2=22,公差為-6的等差數列,共有10項,a2+a4+a6+…+a20=10×22+×(-6)=-50.
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題號
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1
10.(多選)設等差數列{an}的前n項和為Sn,若S3=0,a4=6,則(  )
A.Sn=n2-3n   B.Sn=
C.an=3n-6   D.an=2n

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題號
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1
BC [設等差數列{an}的公差為d,因為S3=0,a4=6,所以
解得所以an=a1+(n-1)d=-3+
3(n-1)=3n-6,Sn=na1+d=-3n+=.故選BC.]
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11.已知等差數列{an},記Sn為數列{an}的前n項和,若a1=1,S7=5a5,則數列{an}的公差d=(  )
A.1  B.2  C.-1  D.-2

14
15
D [在等差數列{an}中,Sn為數列{an}的前n項和,a1=1,
由S7=5a5可得7a1+d=5(a1+4d),即7+21d=5+20d,
解得d=-2.故選D.]
題號
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12.《九章算術》的盈不足章第19個問題中提到:“今有良馬與駑馬發長安,至齊.齊去長安三千里.良馬初日行一百九十三里,日增一十三里.駑馬第一天行97里,之后每天比前一天少行0.5里……”試問前4天,良馬和駑馬共走過的路程之和的里數為(  )
A.1 235  B.1 800  C.2 600  D.3 000

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A [良馬第一天行193里,之后每天比前一天多走13里,
駑馬第一天行97里,之后每天比前一天少行0.5里,
前4天,良馬和駑馬共走過的路程之和的里數為S4==1 235.
故選A.]
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13.植樹節某班20名同學在一段直線公路一側植樹,每人植樹一棵,相鄰兩棵樹相距10米,開始時需將樹苗集中放置在某一棵樹坑旁邊,使每位同學從各自樹坑出發前來領取樹苗往返所走的路程總和最小,此最小值為________米.
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2 000
題號
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1
2 000 [假設20位同學是1號到20號依次排列,使每位同學從各自樹坑出發前來領取樹苗往返所走的路程總和最小,則樹苗需放在第10或第11號樹坑旁,此時兩側的同學所走的路程分別組成以20為首項,20為公差的等差數列,故所有同學往返的總路程為
S=9×20+×20+10×20+×20=2 000(米).]
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題號
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1
14.記Sn為數列{an}的前n項和.
(1)若數列{an}是首項為1,公差為2的等差數列,求nan-Sn的表達式;
(2)若數列是公差為的等差數列,證明:{an}是等差數列.
14
15
[解] (1)由已知得an=a1+(n-1)d=1+2(n-1)=2n-1,Sn===n2,
所以nan-Sn=n(2n-1)-n2=n2-n.
題號
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1
(2)證明:∵=+(n-1)·=,
∴nan-Sn=,∴2nan-2Sn=n2-n,
當n≥2時,2(n-1)an-1-2Sn-1=(n-1)2-(n-1),
兩式相減得,2nan-2(n-1)an-1-2(Sn-Sn-1)=2n-2,
∴2nan-2(n-1)an-1-2an=2n-2,
∴(2n-2)an-2(n-1)an-1=2n-2,
∴an-an-1=1(n≥2),
∴數列{an}是以1為公差的等差數列.
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15.7月,有一新款服裝投入某市場.7月1日該款服裝僅售出3件,以后每天售出的該款服裝都比前一天多3件,當日銷售量達到最大(只有1天)后,每天售出的該款服裝都比前一天少2件,且7月31日當天剛好售出3件.
(1)7月幾日該款服裝銷售最多?最多售出幾件?
(2)按規律,當該市場銷售此服裝達到200件時,社會上就開始流行,而日銷售量連續下降并低于20件時,則不再流行.該款服裝在社會上流行幾天?
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1
[解] (1)設7月n日售出的服裝件數為an(n∈N*,1≤n≤31),最多售出ak件.
由題意知解得
∴7月13日該款服裝銷售最多,最多售出39件.
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1
(2)設Sn是數列{an}的前n項和,
∵an=
∴Sn=
∵S13=273>200,
∴當1≤n≤13時,由Sn>200,得12≤n≤13,
當14≤n≤31時,日銷售量連續下降,
由an<20,得23≤n≤31,
∴該款服裝在社會上流行11天(從7月12日到7月22日).
14
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THANKS課時分層作業(六) 等差數列前n項和的性質及應用
一、選擇題
1.設Sn是等差數列{an}的前n項和,若a2+a5+a8=15,則S9=(  )
A.15 B.30 C.45 D.60
2.已知等差數列{an}共有21項,若奇數項的和為110,則偶數項的和為(  )
A.100 B.105 C.90 D.95
3.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,若S2 023<0,S2 024>0,則當Sn最小時,n的值為(  )
A.1 010 B.1 011 C.1 012 D.2 021
4.已知等差數列{an},{bn}的前n項和分別為Sn,Tn,若=,則等于(  )
A.2 B. C.1 D.
5.某公司技術部為了激發員工的工作積極性,準備在年終獎的基礎上再增設30個“幸運獎”,投票產生“幸運獎”,按照所得票數(假設每人所得票數各不相同)排名次,發放的獎金數成等差數列.已知前10名共發放2 000元,前20名共發放3 500元,則前30名共發放(  )
A.4 000元 B.4 500元
C.4 800元 D.5 000元
二、填空題
6.在等差數列{an}中,已知a5>0,a4+a7<0,則{an}的前 ________項和最大.
7.已知等差數列{an}的前30項中奇數項的和為A,偶數項的和為B,且B-A=45,2A=B+615,則an=________.
8.在等差數列{an}中,a1=7,公差為d,前n項和為Sn,當且僅當n=8時,Sn取得最大值,則d的取值范圍為________.
三、解答題
9.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,且a6=-5,S4=-62.
(1)求{an}的通項公式;
(2)求數列{|an|}的前n項和Tn.
10.設等差數列{an}的前n項和為Sn,a3+a5=-18,S9=-72,Sn取最小值時,n的值為(  )
A.11或12 B.12
C.13 D.12或13
11.《萊因德紙草書》是世界上最古老的數學著作之一,書中有一道這樣的題目,請給出答案:把100個面包分給5個人,使每人所得面包個數成等差數列,且使較大的三份之和的是較小的兩份之和,則最小的一份為(  )
A. B. C. D.
12.(多選)已知無窮等差數列{an}的前n項和為Sn,S2 022<S2 023且S2 023>S2 024,則(  )
A.在數列{an}中,a1最大
B.在數列{an}中,S2 023最大
C.a2 024>0
D.當n≥2 024時,an<0
13.已知數列{an}中,a1=1,a2=2,對任意正整數n,an+2-an=2+cos nπ,Sn為{an}的前n項和,則S100=________.
14.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,a4=-2,S10=25.
(1)求數列{an}的通項公式;
(2)求Sn的最小值及取得最小值時n的值.
15.已知數列{an}是等差數列,Sn是{an}的前n項和,a8=4,________.
(1)判斷2 024是不是數列{an}中的項,并說明理由;
(2)求Sn的最小值.
從①S11=-22,②S5=S6中任選一個,補充在上面的問題中并作答.
3/3課時分層作業(五) 等差數列的前n項和公式
一、選擇題
1.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,且前3項的和為-6,最后3項的和為57,Sn=85,則n的值為(  )
A.9 B.10 C.11 D.20
2.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,3a4-a7=7,2a7-a9=6,則S10=(  )
A.55 B.60 C.65 D.75
3.在等差數列{an}中,其前n項和為Sn,若a5,a7是方程x2+10x-16=0的兩個根,那么S11的值為(  )
A.88 B.-88 C.110 D.-55
4.設{an}是公差不為零的等差數列,且=,則{an}的前6項和為(  )
A.-2 B.0 C.2 D.4
5.朱世杰是歷史上最偉大的數學家之一,他所著的《四元玉鑒》卷中“如像招數”五問中有如下問題:“今有官司差夫一千八百六十四人筑堤,只云初日差六十四人,次日轉多七人.”其大意為:“官府陸續派遣1 864人前往修筑堤壩,第一天派出64人,從第二天開始每天派出的比前一天多7人.”則1 864人全部派遣到位需要的天數為(  )
A.9 B.16 C.18 D.20
二、填空題
6.若數列{an}滿足2an+1=an+an+2,且a3+a13=14,則其前15項和為________.
7.設Sn為等差數列{an}的前n項和,若a1=1,公差d=2,Sk+2-Sk=24,則k=________.
8.數列{an}為等差數列,它的前n項和為Sn,若Sn=(n+1)2+λ,則λ的值是________.
三、解答題
9.已知{an}是等差數列,其中a2=22,a6=10.
(1)求{an}的通項公式;
(2)求a2+a4+a6+…+a20的值.
10.(多選)設等差數列{an}的前n項和為Sn,若S3=0,a4=6,則(  )
A.Sn=n2-3n B.Sn=
C.an=3n-6 D.an=2n
11.已知等差數列{an},記Sn為數列{an}的前n項和,若a1=1,S7=5a5,則數列{an}的公差d=(  )
A.1 B.2 C.-1 D.-2
12.《九章算術》的盈不足章第19個問題中提到:“今有良馬與駑馬發長安,至齊.齊去長安三千里.良馬初日行一百九十三里,日增一十三里.駑馬第一天行97里,之后每天比前一天少行0.5里……”試問前4天,良馬和駑馬共走過的路程之和的里數為(  )
A.1 235 B.1 800 C.2 600 D.3 000
13.植樹節某班20名同學在一段直線公路一側植樹,每人植樹一棵,相鄰兩棵樹相距10米,開始時需將樹苗集中放置在某一棵樹坑旁邊,使每位同學從各自樹坑出發前來領取樹苗往返所走的路程總和最小,此最小值為________米.
14.記Sn為數列{an}的前n項和.
(1)若數列{an}是首項為1,公差為2的等差數列,求nan-Sn的表達式;
(2)若數列是公差為的等差數列,證明:{an}是等差數列.
15.7月,有一新款服裝投入某市場.7月1日該款服裝僅售出3件,以后每天售出的該款服裝都比前一天多3件,當日銷售量達到最大(只有1天)后,每天售出的該款服裝都比前一天少2件,且7月31日當天剛好售出3件.
(1)7月幾日該款服裝銷售最多?最多售出幾件?
(2)按規律,當該市場銷售此服裝達到200件時,社會上就開始流行,而日銷售量連續下降并低于20件時,則不再流行.該款服裝在社會上流行幾天?
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第2課時 等差數列前n項和的性質及應用
第四章 數列
4.2 等差數列
4.2.2 等差數列的前n項和公式
整體感知
[學習目標] 1.理解等差數列前n項和的性質,并學會應用.(數學運算、邏輯推理)
2.能夠利用等差數列前n項和的函數性質求其前n項和的最值.(數學運算)
(教師用書)
我們知道,等差數列的前n項和公式是一個關于n的二次函數形式,那么等差數列的前n項和是否具有二次函數的性質呢?除此之外,它還有什么樣的性質嗎?
[討論交流] 
問題1.等差數列前n項和公式有什么樣的函數特點?
問題2.等差數列{an}中,其前n項和Sn,前2n項和S2n與前3n項和S3n有什么樣的關系?
[自我感知] 經過認真的預習,結合對本節課的理解和認知,請畫出本節課的知識邏輯體系.
探究建構
探究1 等差數列前n項和的性質
探究問題1 等差數列{an}的前n項和為Sn,試探索Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…的關系.
[提示] S2n=a1+a2+…+an+an+1+…+a2n=Sn+(a1+nd)+(a2+nd)+…+(an+nd)=2Sn+n2d,同樣我們發現S3n=3Sn+3n2d,這里出現了一個有意思的數列Sn,S2n-Sn=Sn+n2d,S3n-S2n=Sn+2n2d,…是一個公差為n2d的等差數列.
[提示] 因為S奇=a1+a3+a5+…+a2n-1,S偶=a2+a4+a6+…+a2n,
所以S偶-S奇=(a2-a1)+(a4-a3)+(a6-a5)+…+(a2n-a2n-1)=nd.
又由等差數列的性質知a1+a2n-1=2an,
a2+a2n=2an+1,且S奇=,S偶=,所以=.
探究問題2 在等差數列{an}中,如果項數為2n,那么S偶與S奇之間存在什么樣的關系?
[新知生成]
1.設等差數列{an}的公差為d,Sn為其前n項和,則Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…仍構成等差數列,且公差為m2d.
2.若數列{an}是公差為d的等差數列,則數列也是等差數列,且公差為.
3.在等差數列中,若Sn=m,Sm=n,則Sm+n=-(m+n).
4.項的個數的“奇偶”性質
(1)若等差數列的項數為2n,則S偶-S奇=nd,=.
(2)若等差數列的項數為2n-1,則S奇-S偶=an,=(S奇=nan,S偶=(n-1)an).
5.已知等差數列{an}和{bn}的前n項和分別為Sn,Tn,則==·.
[典例講評] 1.(1)已知Sn,Tn分別是等差數列{an}與{bn}的前n項和,且=(n=1,2,…),則等于(  )
A.   B.   C.   D.
(2)已知Sn是等差數列{an}的前n項和,且S10=100,S100=10,求S110.

(1)B [因為數列{bn}是等差數列,所以b3+b18=b6+b15,所以=,
又因為Sn,Tn分別是等差數列{an}與{bn}的前n項和,且=(n=1,2,…),
所以=====.]
(2)[解] 法一:設等差數列{an}的首項為a1,公差為d,
∵S10=100,S100=10,
∴解得
∴S110=110a1+d=110×=-110.
法二:∵S10,S20-S10,S30-S20,…,S100-S90,S110-S100,…成等差數列,設公差為d,∴該數列的前10項和為10×100+d=S100=10,
解得d=-22,
∴前11項和為S110=11×100+×(-22)=-110.
法三:由也是等差數列,構造新的等差數列b1==10,
b10==,
則d=(b10-b1)==-,
所以b11==b10+d==-1,所以S110=-110.
法四:直接利用性質Sn=m,Sm=n,Sm+n=-(m+n),可知S110=
-110.
反思領悟 在解決與等差數列前n項和Sn的性質有關的問題時,恰當運用相關性質可以達到化繁為簡、化難為易、事半功倍的效果.
利用性質解決等差數列前n項和運算的幾種思維方法:
(1)整體思路:利用公式Sn=,設法求出整體a1+an,再代入求解.
(2)待定系數法:當公差不為0時,利用Sn是關于n的二次函數,設Sn=An2+Bn(A≠0),列出方程組求出A,B即可;也可以利用是關于n的一次函數,設=an+b(a≠0)進行計算.
(3)利用相關性質中的結論進行求解.
[學以致用] 1.(1)已知數列{an}是項數為偶數的等差數列,它的奇數項的和是50,偶數項的和為34,若它的末項比首項小28,則該數列的公差是________.
(2)等差數列{an}的前m項和為30,前2m項和為100,則數列{an}的前3m項的和S3m為________.
-4
210
(1)-4 (2)210 [(1)設共有2m項,由題意得
a2m-a1=(2m-1)d=-28,①
S偶-S奇=md=34-50,②
①②聯立得d=-4.
(2)在等差數列中,∵Sm,S2m-Sm,S3m-S2m成等差數列,
∴30,70,S3m-100成等差數列,
∴2×70=30+(S3m-100),
∴S3m=210.]
探究2 等差數列前n項和的最值問題
探究問題3 根據上節課所學,等差數列的前n項和公式有什么樣的函數特點?
[提示] 由Sn=na1+d,可知Sn=n2+n,當d≠0時,Sn是常數項為0的二次函數.該函數的定義域是N*,公差的符號決定了該二次函數圖象的開口方向,通常簡記為Sn=An2+Bn(A,B∈R且A≠0).
[新知生成]
1.等差數列前n項和的函數特征
等差數列的 前n項和公 式轉移到二 次函數的過程 Sn=na1+d,整理得Sn=,所以當d≠0時,Sn可以看成y=x2+x(x∈R)當x=n時的函數值
等差數列的 前n項和公 式與函數 的關系 令A=,B=a1-,則Sn=An2+Bn.
(1)當A=0,B=0(即d=0,a1=0)時,Sn=0是關于n的常函數,{an}是各項為0的常數列.
(2)當A=0,B≠0(即d=0,a1≠0)時,Sn=Bn是關于n的正比例函數,{an}為各項非零的常數列.
(3)當A≠0(即d≠0)時,Sn=An2+Bn是關于n的二次函數
(常數項為0)
2.等差數列前n項和Sn的最值
(1)若a1<0,d>0,則數列的前面若干項為負數項(或0),所以將這些項相加即得{Sn}的最__值.
(2)若a1>0,d<0,則數列的前面若干項為正數項(或0),所以將這些項相加即得{Sn}的最__值.
特別地,若a1>0,d>0,則__是{Sn}的最__值;若a1<0,d<0,則___是{Sn}的最大值.


S1

S1
【教用·微提醒】 由于n取正整數,所以Sn不一定是在頂點處取得最值,而可能是在離頂點最近的橫坐標取整數的點處取得最值.

【鏈接·教材例題】
例9 已知等差數列{an}的前n項和為Sn,若a1=10,公差d=-2,則Sn是否存在最大值?若存在,求Sn的最大值及取得最大值時n的值;若不存在,請說明理由.
分析:由a1>0和d<0,可以證明{an}是遞減數列,且存在正整數k,使得當n≥k時,an<0,Sn遞減.這樣,就把求Sn的最大值轉化為求{an}的所有正數項的和.
另一方面,等差數列的前n項和公式可寫成Sn=n2+n,所以當d≠0時,Sn可以看成二次函數y=x2+x(x∈R)當x=n時的函數值.如圖4.2-4,當d<0時,Sn關于n的圖象是一條開口向下的拋物線上的一些點.因此,可以利用二次函數求相應的n,Sn的值.
解法1:由an+1-an=-2<0,得an+1<an,所以{an}是遞減數列.
又由an=10+(n-1)×(-2)=-2n+12,可知:
當n<6時,an>0;
當n=6時,an=0;
當n>6時,an<0.
所以S1<S2<…<S5=S6>S7>….
也就是說,當n=5或6時,Sn最大.
因為S5=×[2×10+(5-1)×(-2)]=30,所以Sn的最大值為30.
解法2:因為Sn=n2+n=-n2+11n=-+,
所以,當n取與最接近的整數即5或6時,Sn最大,最大值為30.
[典例講評] 2.數列{an}的前n項和Sn=33n-n2.
(1)求{an}的通項公式;
(2)求{an}的前多少項和最大.
[思路引導] (1)利用an=Sn-Sn-1(n≥2)求{an}的通項公式.(2)利用等差數列前n項和Sn為關于n的二次函數,可利用二次函數求解最值的方法解決.
[解] (1)法一(公式法):當n≥2時,an=Sn-Sn-1=34-2n,
又當n=1時,a1=S1,滿足an=34-2n.
故{an}的通項公式為an=34-2n.
法二(結構特征法):由Sn=-n2+33n知Sn是關于n的常數項為0的二
次函數,所以{an}是等差數列,由Sn的結構特征知
解得a1=32,d=-2,所以an=34-2n.
(2)法一(公式法):令即所以16≤n≤17.
又a17=0,故數列{an}的前16項或前17項的和最大.
法二(函數性質法):由y=-x2+33x的圖象的對稱軸為x=,
距離最近的整數為16,17.由Sn=-n2+33n的
圖象(圖略)可知,數列{an}的前16項或前17項的和最大.
[母題探究] 將例題中的條件“Sn=33n-n2”變為“在等差數列{an}中,a1=25,S17=S9”,求{an}的前多少項和最大?
[解] 法一:∵S9=S17,a1=25,
∴9×25+d=17×25+d,解得d=-2.
∴Sn=25n+×(-2)=-n2+26n=-(n-13)2+169.
∴當n=13時,Sn有最大值169.
∴數列{an}的前13項和最大.
法二:同法一,求出公差d=-2.
∴an=25+(n-1)×(-2)=-2n+27.
∵a1=25>0,
由得
又∵n∈N*,∴當n=13時,Sn取得最大值.
∴數列{an}的前13項和最大.
法三:∵S9=S17,∴a10+a11+…+a17=0.
由等差數列的性質得a13+a14=0.
∵a1>0,∴d<0.∴a13>0,a14<0.
∴當n=13時,Sn取得最大值.
∴數列{an}的前13項和最大.
法四:設Sn=An2+Bn.∵S9=S17,
∴二次函數對稱軸為x==13,且開口方向向下,∴當n=13時,Sn取得最大值.
∴數列{an}的前13項和最大.
反思領悟 1.在等差數列中,求Sn的最小(大)值的方法
(1)利用通項公式尋求正、負項的分界點,則從第1項起到分界點對應項的各項和為最大(小)值.
(2)借助二次函數的圖象及性質求最值.
2.尋求正、負項分界點的方法
尋找正、負項的分界點,可利用等差數列的性質或利用或來尋找.
[學以致用] 2.已知等差數列{an}中,a3+a4=15,a2a5=54,公差d<0.
(1)求數列{an}的通項公式;
(2)求數列{an}的前n項和Sn的最大值及相應的n的值.
[解] (1)∵{an}為等差數列,
∴a2+a5=a3+a4,∴
解得或
因為d<0,所以
故解得
∴an=10-(n-1)=11-n.
(2)∵Sn===-n2+n,
又-<0,函數y=-x2+x圖象的對稱軸為直線x=,
故當n=10或11時,Sn取得最大值,其最大值為55.
探究3 數列{|an|}的前n項和
[典例講評] 3.(2023·全國乙卷)記Sn為等差數列{an}的前n項和,已知a2=11,S10=40.
(1)求{an}的通項公式;
(2)求數列{|an|}的前n項和Tn.
[解] (1)設等差數列{an}的公差為d,

解得a1=13,d=-2.
所以{an}的通項公式為an=13+(n-1)·(-2)=15-2n.
(2)由(1)得|an|=
當n≤7時,Tn=13n+×(-2)=14n-n2,
當n≥8時,Tn=T7+1+3+5+…+(2n-15)=T7+1+3+5+…+[2(n-7)-1]=14×7-72+=98-14n+n2.
綜上,Tn=
反思領悟 1.一般地,數列{an}與數列{|an|}是兩個不同的數列,只有當數列{an}的每一項都是非負數時,它們才表示同一個數列.
2.(1)求{|an|}的前n項和,關鍵在于分清哪些項為正數,哪些項為負數,最終化為去掉絕對值符號后的數列求和;
(2)數列{|an|}的前n項和求解的易錯點在于沒有分類討論,最后結果未分段表示.
[學以致用] 3.已知數列{an}的通項公式為an=2n-10,求數列{|an|}的前n項和Tn.
[解] 由an=2n-10≥0,得n≥5,
所以當n≤4時,an<0;當n≥5時,an≥0,
所以當n≤4時,Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=-(a1+a2+…+an)=-Sn=-n2+9n;
當n≥5時,Tn=|a1|+|a2|+…+|a4|+|a5|+…+|an|=-(a1+a2+…+a4)+(a5+…+an)=-S4+(Sn-S4)=Sn-2S4=n2-9n+40,
所以Tn=
2
4
3
題號
1
應用遷移
1.等差數列{an}和{bn}的前n項和分別為Sn和Tn,且=,則
=(  )
A.  B.  C.  D.

D [∵等差數列{an}和{bn}的前n項和分別為Sn和Tn,=,∴====.]
2
3
題號
1
4
2.等差數列{an}的前n項和為Sn,S5=12,S10=48,則S15為(  )
A.84  B.108  C.144  D.156

B [由等差數列的性質知S5,S10-S5,S15-S10也構成等差數列,所以2(S10-S5)=S5+S15-S10,
所以2×(48-12)=12+S15-48,解得S15=108.]
2
3
題號
4
1
3.若數列{an}的通項公式an=43-3n,則Sn取得最大值時,n=(  )
A.13  B.14  C.15  D.14或15

2
3
題號
4
1
B [由數列{an}的通項公式an=43-3n,可得該數列為遞減數列,且公差為-3,a1=40,
∴Sn==-n2+n.
考慮函數y=-x2+x,易知該函數的圖象是開口向下的拋物線,對稱軸為直線x=.
又n為正整數,與最接近的一個正整數為14,故Sn取得最大值時,n=14.]
2
4
3
題號
1
4.已知數列{an}的通項公式為an=-3n+16,則數列{|an|}的前40項和為________.
1 890 [由an=-3n+16可知{an}前5項為正,第6項開始為負,所以|a1|+|a2|+…+|a40|=a1+a2+a3+a4+a5-(a6+a7+…+a40)==35+1 855=1 890.]
1 890
1.知識鏈:(1)等差數列前n項和的最值問題.
(2)等差數列前n項和性質的應用.
(3)數列{|an|}的前n項和.
2.方法鏈:公式法、構造法、函數法、整體代換法.
3.警示牌:(1)忽視最值問題中n的個數.
(2)等差數列前n項和性質應用的前提是等差數列.
回顧本節知識,自主完成以下問題:
1.等差數列{an}的前n項和Sn有哪幾種求最大(小)值的方法?
[提示] (1)通項法:
若a1>0,d<0,則Sn必有最大值,其中n可用不等式組來確定;
若a1<0,d>0,則Sn必有最小值,其中n可用不等式組來確定.
(2)二次函數法:在等差數列{an}中,由于Sn=na1+d=n2+n,則可用求二次函數最值的方法來求前n項和Sn的最值,其中,n值可由n∈N*及二次函數圖象的對稱性來確定.
2.等差數列奇數項的和與偶數項的和的性質的推理基礎是什么?
[提示] 推理基礎是等差數列的性質,如在等差數列{an}中,若m+n=p+q,則am+an=ap+aq;若m+n=2p,則am+an=2ap.
課時分層作業(六) 等差數列前n項和的性質及應用
題號
一、選擇題
1.設Sn是等差數列{an}的前n項和,若a2+a5+a8=15,則S9=(  )
A.15  B.30  C.45  D.60
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13

14
15
C [已知Sn是等差數列{an}的前n項和,a2+a5+a8=15,
則3a5=15,則a5=5,則S9=9a5=9×5=45.故選C.]
題號
2
1
3
4
5
6
8
7
9
10
11
12
13
2.已知等差數列{an}共有21項,若奇數項的和為110,則偶數項的和為(  )
A.100  B.105  C.90  D.95

14
15
A [由題意得,
故a11=10,所以偶數項的和為100.故選A.]
題號
3
2
4
5
6
8
7
9
10
11
12
13
1
3.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,若S2 023<0,S2 024>0,則當Sn最小時,n的值為(  )
A.1 010  B.1 011  C.1 012  D.2 021

14
15
C [因為數列{an}是等差數列,
所以S2 023==2 023a1 012,
S2 024==1 012(a1 012+a1 013),
因為S2 023<0,S2 024>0,所以a1 012<0,a1 013>0,
所以n=1 012時,Sn最小.]
題號
4
2
3
5
6
8
7
9
10
11
12
13
1
4.已知等差數列{an},{bn}的前n項和分別為Sn,Tn,若=,則等于(  )
A.2  B.  C.1  D.

14
15
D [由題意,可得==·=·====.故選D.]
題號
2
4
5
3
6
8
7
9
10
11
12
13
1
5.某公司技術部為了激發員工的工作積極性,準備在年終獎的基礎上再增設30個“幸運獎”,投票產生“幸運獎”,按照所得票數(假設每人所得票數各不相同)排名次,發放的獎金數成等差數列.已知前10名共發放2 000元,前20名共發放3 500元,則前30名共發放(  )
A.4 000元   B.4 500元
C.4 800元   D.5 000元

14
15
題號
2
4
5
3
6
8
7
9
10
11
12
13
1
B [由已知可知等差數列中S10=2 000,S20= 3 500,
因為S10,S20-S10,S30-S20成等差數列,
所以2(S20-S10)=S10+(S30-S20),
所以2×(3 500-2 000)=2 000+(S30-3 500),解得S30=4 500.]
14
15
題號
2
4
5
3
6
8
7
9
10
11
12
13
1
二、填空題
6.在等差數列{an}中,已知a5>0,a4+a7<0,則{an}的前 ________項和最大.
14
15
5 [設等差數列{an}的公差為d,依題意,a5>0,a4+a7<0,
則a5+a6<0,所以a6<0,d<0,所以{an}的前5項和最大.]
5
題號
2
4
5
3
7
6
8
9
10
11
12
13
1
7.已知等差數列{an}的前30項中奇數項的和為A,偶數項的和為B,且B-A=45,2A=B+615,則an=________.
14
15
3n-1 [根據題意,設等差數列{an}的公差為d,
若等差數列{an}的前30項中奇數項的和為A,偶數項的和為B,且B-A=45,即15d=45,則有d=3;
又由2A=B+615,變形可得
A=B-A+615=45+615=660,
則有A==15a15=660,解得a15=44,則an=a15+(n-15)d=3n-1.]
3n-1
題號
2
4
5
3
8
6
7
9
10
11
12
13
1
8.在等差數列{an}中,a1=7,公差為d,前n項和為Sn,當且僅當n=8時,Sn取得最大值,則d的取值范圍為______________.
14
15
 [由當且僅當n=8時,Sn最大,
知a8>0且a9<0,
于是解得-1<d<-,
故d的取值范圍為.]
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三、解答題
9.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,且a6=-5,S4=-62.
(1)求{an}的通項公式;
(2)求數列{|an|}的前n項和Tn.
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[解] (1)因為a6=-5,S4=-62,設公差為d,
所以a1+5d=-5,4a1+6d=-62,
解得a1=-20,d=3,
所以an=a1+(n-1)d=3n-23(n∈N*).
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(2)令an=3n-23≥0,解得n≥,
當n≤7時,an<0,當n≥8時,an>0,
所以當n≤7時,Tn=-a1-a2-…-an=-(a1+a2+…+an)=-,
當n≥8時,Tn=-a1-a2-…-a7+a8+a9+…+an
=-2(a1+a2+…+a7)+(a1+a2+…+an)=+154,
所以Tn=(n∈N*).
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10.設等差數列{an}的前n項和為Sn,a3+a5=-18,S9=-72,Sn取最小值時,n的值為(  )
A.11或12   B.12
C.13   D.12或13

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D [設等差數列{an}的公差為d,
因為a3+a5=-18,S9=-72,
則有解得
所以an=n-13,令an=n-13≤0,則n≤13,
又a13=0,所以當n=12或13時,Sn取最小值.]
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11.《萊因德紙草書》是世界上最古老的數學著作之一,書中有一道這樣的題目,請給出答案:把100個面包分給5個人,使每人所得面包個數成等差數列,且使較大的三份之和的是較小的兩份之和,則最小的一份為(  )
A.  B.  C.  D.

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A [設分的面包,從小到大依次為a1,a2,a3,a4,a5,依題意得(a3+a4+a5)=a1+a2,
故3a1+9d=7(2a1+d),2d=11a1,由S5=5a3=5(a1+2d )=100,
得a1+2d=12a1=20,解得a1=.故選A.]
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12.(多選)已知無窮等差數列{an}的前n項和為Sn,S2 022<S2 023且
S2 023>S2 024,則(  )
A.在數列{an}中,a1最大
B.在數列{an}中,S2 023最大
C.a2 024>0
D.當n≥2 024時,an<0

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ABD [因為S2 022<S2 023且S2 023>S2 024,
所以S2 023-S2 022=a2 023>0,S2 024-S2 023=a2 024<0,
則等差數列{an}的公差d=a2 024-a2 023<0,
則在數列{an} 中,a1 最大,S2 023最大,故A正確,B正確;
因為a2 024<0,故C錯誤;因為a2 023>0,a2 024<0,d<0,
則當n≥2 024時,an<0,故D正確.故選ABD.]
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13.已知數列{an}中,a1=1,a2=2,對任意正整數n,an+2-an=2+cos nπ,Sn為{an}的前n項和,則S100=________.
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5 050 [當n為奇數時,an+2-an=1,即數列{an}的奇數項是以1為首項,1為公差的等差數列;
當n為偶數時,an+2-an=3,即數列{an}的偶數項是以2為首項,3為公差的等差數列,
所以S100=(a1+a3+…+a99)+(a2+a4+…+a100)==5 050.]
5 050
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14.已知等差數列{an}的前n項和為Sn,a4=-2,S10=25.
(1)求數列{an}的通項公式;
(2)求Sn的最小值及取得最小值時n的值.
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[解] (1)設等差數列{an}的公差為d,
由a4=-2,S10=25,得a1+3d=-2,10a1+d=25,解得a1=-11,d=3,
所以an=a1+(n-1)d=3n-14.
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(2)法一:由d=3知{an}是遞增數列,
當n≤4時,an<0;當n≥5時,an>0.
所以當n=4時,Sn最小,最小值為S4=4a1+×d=-26.
法二:Sn=na1+d=n2-n=-,又n∈N*,所以當n=4時,Sn最小,最小值為-26.
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15.已知數列{an}是等差數列,Sn是{an}的前n項和,a8=4,________.
(1)判斷2 024是不是數列{an}中的項,并說明理由;
(2)求Sn的最小值.
從①S11=-22,②S5=S6中任選一個,補充在上面的問題中并作答.
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[解] 若選①,
(1)設數列{an}的公差為d,
則解得
所以an=a1+(n-1)d=3n-20.
令3n-20=2 024,得n=681 N*,
所以2 024不是數列{an}中的項.
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(2)令an=3n-20>0,解得n>,
所以當n≤6時,an<0.
故當n=6時,Sn取到最小值,為S6=6a1+15d=-57.
若選②,
(1)設數列{an}的公差為d,
則解得
所以an=2n-12.
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令2n-12=2 024,解得n=1 018∈N*,
所以2 024是數列{an}中的項.
(2)令2n-12>0,得n>6,所以當n≤6時,an≤0.
故當n=6或n=5時,Sn取到最小值,為S5=S6=-30.
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THANKS第2課時 等差數列前n項和的性質及應用
[學習目標] 1.理解等差數列前n項和的性質,并學會應用.(數學運算、邏輯推理)
2.能夠利用等差數列前n項和的函數性質求其前n項和的最值.(數學運算)
[討論交流] 
問題1.等差數列前n項和公式有什么樣的函數特點?
問題2.等差數列{an}中,其前n項和Sn,前2n項和S2n與前3n項和S3n有什么樣的關系?
[自我感知] 經過認真的預習,結合對本節課的理解和認知,請畫出本節課的知識邏輯體系.
探究1 等差數列前n項和的性質
探究問題1 等差數列{an}的前n項和為Sn,試探索Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…的關系.
                                  
                                  
                                  
探究問題2 在等差數列{an}中,如果項數為2n,那么S偶與S奇之間存在什么樣的關系?
                                  
                                  
                                  
[新知生成]
1.設等差數列{an}的公差為d,Sn為其前n項和,則Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…仍構成等差數列,且公差為m2d.
2.若數列{an}是公差為d的等差數列,則數列也是等差數列,且公差為.
3.在等差數列中,若Sn=m,Sm=n,則Sm+n=-(m+n).
4.項的個數的“奇偶”性質
(1)若等差數列的項數為2n,則S偶-S奇=nd,=.
(2)若等差數列的項數為2n-1,則S奇-S偶=an,=(S奇=nan,S偶=(n-1)an).
5.已知等差數列{an}和{bn}的前n項和分別為Sn,Tn,則==·.
[典例講評] 1.(1)已知Sn,Tn分別是等差數列{an}與{bn}的前n項和,且=(n=1,2,…),則等于(  )
A.   B.   C.   D.
(2)已知Sn是等差數列{an}的前n項和,且S10=100,S100=10,求S110.
[嘗試解答]                              
                                  
                                  
                                  
                                  
                                  
 在解決與等差數列前n項和Sn的性質有關的問題時,恰當運用相關性質可以達到化繁為簡、化難為易、事半功倍的效果.
利用性質解決等差數列前n項和運算的幾種思維方法:
(1)整體思路:利用公式Sn=,設法求出整體a1+an,再代入求解.
(2)待定系數法:當公差不為0時,利用Sn是關于n的二次函數,設Sn=An2+Bn(A≠0),列出方程組求出A,B即可;也可以利用是關于n的一次函數,設=an+b(a≠0)進行計算.
(3)利用相關性質中的結論進行求解.
[學以致用] 1.(1)已知數列{an}是項數為偶數的等差數列,它的奇數項的和是50,偶數項的和為34,若它的末項比首項小28,則該數列的公差是________.
(2)等差數列{an}的前m項和為30,前2m項和為100,則數列{an}的前3m項的和S3m為________.
探究2 等差數列前n項和的最值問題
探究問題3 根據上節課所學,等差數列的前n項和公式有什么樣的函數特點?
                                  
                                  
                                  
[新知生成]
1.等差數列前n項和的函數特征
等差數列的 前n項和公 式轉移到二 次函數的過程 Sn=na1+d,整理得Sn=,所以當d≠0時,Sn可以看成y=x2+x(x∈R)當x=n時的函數值
等差數列的 前n項和公 式與函數 的關系 令A=,B=a1-,則Sn=An2+Bn. (1)當A=0,B=0(即d=0,a1=0)時,Sn=0是關于n的常函數,{an}是各項為0的常數列. (2)當A=0,B≠0(即d=0,a1≠0)時,Sn=Bn是關于n的正比例函數,{an}為各項非零的常數列. (3)當A≠0(即d≠0)時,Sn=An2+Bn是關于n的二次函數(常數項為0)
2.等差數列前n項和Sn的最值
(1)若a1<0,d>0,則數列的前面若干項為負數項(或0),所以將這些項相加即得{Sn}的最________值.
(2)若a1>0,d<0,則數列的前面若干項為正數項(或0),所以將這些項相加即得{Sn}的最________值.
特別地,若a1>0,d>0,則________是{Sn}的最________值;若a1<0,d<0,則________是{Sn}的最大值.
[典例講評] 2.數列{an}的前n項和Sn=33n-n2.
(1)求{an}的通項公式;
(2)求{an}的前多少項和最大.
[思路引導] (1)利用an=Sn-Sn-1(n≥2)求{an}的通項公式.(2)利用等差數列前n項和Sn為關于n的二次函數,可利用二次函數求解最值的方法解決.
[嘗試解答]                              
                                  
                                  
                                  
                                  
                                  
[母題探究] 將例題中的條件“Sn=33n-n2”變為“在等差數列{an}中,a1=25,S17=S9”,求{an}的前多少項和最大?
                                  
                                  
                                  
                                  
                                  
 1.在等差數列中,求Sn的最小(大)值的方法
(1)利用通項公式尋求正、負項的分界點,則從第1項起到分界點對應項的各項和為最大(小)值.
(2)借助二次函數的圖象及性質求最值.
2.尋求正、負項分界點的方法
尋找正、負項的分界點,可利用等差數列的性質或利用或來尋找.
[學以致用] 2.已知等差數列{an}中,a3+a4=15,a2a5=54,公差d<0.
(1)求數列{an}的通項公式;
(2)求數列{an}的前n項和Sn的最大值及相應的n的值.
                                  
                                  
                                  
                                  
                                  
探究3 數列{|an|}的前n項和
[典例講評] 3.(2023·全國乙卷)記Sn為等差數列{an}的前n項和,已知a2=11,S10=40.
(1)求{an}的通項公式;
(2)求數列{|an|}的前n項和Tn.
[嘗試解答]                              
                                  
                                  
                                  
                                  
                                  
 1.一般地,數列{an}與數列{|an|}是兩個不同的數列,只有當數列{an}的每一項都是非負數時,它們才表示同一個數列.
2.(1)求{|an|}的前n項和,關鍵在于分清哪些項為正數,哪些項為負數,最終化為去掉絕對值符號后的數列求和;
(2)數列{|an|}的前n項和求解的易錯點在于沒有分類討論,最后結果未分段表示.
[學以致用] 3.已知數列{an}的通項公式為an=2n-10,求數列{|an|}的前n項和Tn.
                                  
                                  
                                  
                                  
                                  
1.等差數列{an}和{bn}的前n項和分別為Sn和Tn,且=,則=(  )
A. B. C. D.
2.等差數列{an}的前n項和為Sn,S5=12,S10=48,則S15為(  )
A.84 B.108 C.144 D.156
3.若數列{an}的通項公式an=43-3n,則Sn取得最大值時,n=(  )
A.13 B.14 C.15 D.14或15
4.已知數列{an}的通項公式為an=-3n+16,則數列{|an|}的前40項和為________.
1.知識鏈:(1)等差數列前n項和的最值問題.
(2)等差數列前n項和性質的應用.
(3)數列{|an|}的前n項和.
2.方法鏈:公式法、構造法、函數法、整體代換法.
3.警示牌:(1)忽視最值問題中n的個數.
(2)等差數列前n項和性質應用的前提是等差數列.
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