資源簡介 專題33 等差數列及其前n項和(新高考專用)【知識梳理】 2【真題自測】 3【考點突破】 4【考點1】等差數列的基本運算 4【考點2】等差數列的判定與證明 5【考點3】等差數列的性質及應用 7【分層檢測】 8【基礎篇】 8【能力篇】 10【培優篇】 10考試要求:1.理解等差數列的概念.2.掌握等差數列的通項公式與前n項和公式.3.能在具體的問題情境中識別數列的等差關系,并能用等差數列的有關知識解決相應的問題.4.了解等差數列與一次函數的關系.1.等差數列的概念(1)定義:如果一個數列從第2項起,每一項與它的前一項的差都等于同一個常數,那么這個數列就叫做等差數列.數學語言表達式:an+1-an=d(n∈N*,d為常數).(2)等差中項:由三個數a,A,b組成的等差數列可以看成是最簡單的等差數列,這時A叫做a與b的等差中項,根據等差數列的定義可以知道,2A=a+b.2.等差數列的通項公式與前n項和公式(1)若等差數列{an}的首項是a1,公差是d,則其通項公式為an=a1+(n-1)d.(2)前n項和公式:Sn=na1+=.3.等差數列的性質(1)通項公式的推廣:an=am+(n-m)d(n,m∈N*).(2)若{an}為等差數列,且k+l=m+n(k,l,m,n∈N*),則ak+al=am+an.(3)若{an}是等差數列,公差為d,則ak,ak+m,ak+2m,…(k,m∈N*)是公差為md的等差數列.(4)若Sn為等差數列{an}的前n項和,則數列Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…也是等差數列.(5)若Sn為等差數列{an}的前n項和,則數列也為等差數列.1.已知數列{an}的通項公式是an=pn+q(其中p,q為常數),則數列{an}一定是等差數列,且公差為p.2.在等差數列{an}中,a1>0,d<0,則Sn存在最大值;若a1<0,d>0,則Sn存在最小值.3.等差數列{an}的單調性:當d>0時,{an}是遞增數列;當d<0時,{an}是遞減數列;當d=0時,{an}是常數列.4.數列{an}是等差數列 Sn=An2+Bn(A,B為常數).一、單選題1.(2024·全國·高考真題)記為等差數列的前項和,已知,,則( )A. B. C. D.2.(2024·全國·高考真題)已知等差數列的前項和為,若,則( )A. B. C.1 D.3.(2023·全國·高考真題)記為等差數列的前項和.若,則( )A.25 B.22 C.20 D.154.(2023·全國·高考真題)記為數列的前項和,設甲:為等差數列;乙:為等差數列,則( )A.甲是乙的充分條件但不是必要條件B.甲是乙的必要條件但不是充分條件C.甲是乙的充要條件D.甲既不是乙的充分條件也不是乙的必要條件二、填空題5.(2024·全國·高考真題)記為等差數列的前n項和,若,,則 .6.(2024·北京·高考真題)設與是兩個不同的無窮數列,且都不是常數列.記集合,給出下列4個結論:①若與均為等差數列,則M中最多有1個元素;②若與均為等比數列,則M中最多有2個元素;③若為等差數列,為等比數列,則M中最多有3個元素;④若為遞增數列,為遞減數列,則M中最多有1個元素.其中正確結論的序號是 .7.(2023·北京·高考真題)我國度量衡的發展有著悠久的歷史,戰國時期就已經出現了類似于砝碼的、用來測量物體質量的“環權”.已知9枚環權的質量(單位:銖)從小到大構成項數為9的數列,該數列的前3項成等差數列,后7項成等比數列,且,則 ;數列所有項的和為 .8.(2022·全國·高考真題)記為等差數列的前n項和.若,則公差 .【考點1】等差數列的基本運算一、單選題1.(2024·四川攀枝花·三模)數列的前項和為,,,設,則數列的前51項之和為( )A. B. C.49 D.1492.(2024·陜西安康·模擬預測)已知在正項等比數列中,,且成等差數列,則( )A.157 B.156 C.74 D.73二、多選題3.(2024·貴州畢節·三模)已知等差數列的前n項和為,且,則( )A. B.C.數列的前n項和為 D.數列的前n項和為4.(2024·湖北武漢·模擬預測)已知各項都是正數的數列的前項和為,且,則下列結論正確的是( )A.當時, B.C.數列是等差數列 D.三、填空題5.(2024·湖北襄陽·模擬預測)蚊香具有悠久的歷史,我國蚊香的發明與古人端午節的習俗有關,如圖為某校數學社團用數學軟件制作的“蚊香”.畫法如下:在水平直線上收長度為1的線段,作一個等邊三角形,然后以點為圓心,為半徑逆時針畫圓弧交線段的延長線于點(第一段圓弧),再以點為圓心,為半徑逆時針畫圓弧交線段的延長線于點,再以點為圓心,為半徑逆時針畫圓弧……以此類推,當得到的“蚊香”恰好有15段圓弧時,“蚊香”的長度為 . 6.(2024·內蒙古·三模)假設在某種細菌培養過程中,正常細菌每小時分裂1次(1個正常細菌分裂成2個正常細菌和1個非正常細菌),非正常細菌每小時分裂1次(1個非正常細菌分裂成2個非正常細菌).若1個正常細菌經過14小時的培養,則可分裂成的細菌的個數為 .反思提升:1.等差數列的通項公式及前n項和公式共涉及五個量a1,an,d,n,Sn,知其中三個就能求另外兩個,體現了用方程的思想來解決問題.2.數列的通項公式和前n項和公式在解題中起到變量代換作用,而a1和d是等差數列的兩個基本量,用它們表示已知和未知是常用方法.【考點2】等差數列的判定與證明一、解答題1.(2024·四川自貢·三模)已知數列的前項和為,且.(1)證明:數列為等差數列;(2)若,,成等比數列,求的最大值.2.(2024·重慶·三模)已知在數列中,.(1)求證:數列是等差數列,并求數列的前項和;(2)在中,角A,B,C的對邊分別為a,b,c,且,求面積的最大值.3.(2024·四川綿陽·模擬預測)已知(且,為常數).(1)數列能否是等比數列?若是,求的值(用表示);否則,說明理由;(2)已知,求數列的前項和.4.(2024·全國·模擬預測)已知數列的前項和為,且滿足.(1)求數列的通項公式;(2)已知,求數列的前項和.5.(2024·廣東深圳·一模)設為數列的前項和,已知,且為等差數列.(1)求證:數列為等差數列;(2)若數列滿足,且,設為數列的前項和,集合,求(用列舉法表示).6.(23-24高三上·北京東城·期末)若有窮數列滿足:,則稱此數列具有性質.(1)若數列具有性質,求的值;(2)設數列A具有性質,且為奇數,當時,存在正整數,使得,求證:數列A為等差數列;(3)把具有性質,且滿足(為常數)的數列A構成的集合記作.求出所有的,使得對任意給定的,當數列時,數列A中一定有相同的兩項,即存在.反思提升:1.證明數列是等差數列的主要方法:(1)定義法:對于n≥2的任意自然數,驗證an-an-1為同一常數.即作差法,將關于an-1的an代入an-an-1,再化簡得到定值.(2)等差中項法:驗證2an-1=an+an-2(n≥3,n∈N*)都成立.2.判定一個數列是等差數列還常用到的結論:(1)通項公式:an=pn+q(p,q為常數) {an}是等差數列.(2)前n項和公式:Sn=An2+Bn(A,B為常數) {an}是等差數列.問題的最終判定還是利用定義.【考點3】等差數列的性質及應用一、單選題1.(2024·山西運城·三模)已知數列是等差數列,,則( )A.4 B. C. D.2.(2023·吉林白山·模擬預測)若等差數列的前項和為,且滿足,對任意正整數,都有,則的值為( )A.2020 B.2021 C.2022 D.2023二、多選題3.(23-24高二上·河北石家莊·階段練習)關于等差數列和等比數列,下列四個選項中正確的有( )A.等差數列,若,則B.等比數列,若,則C.若為數列前n項和,則,仍為等差數列D.若為數列前n項和,則,仍為等比數列4.(2024·遼寧·二模)設是等差數列,是其前n項的和.且,,則下面結論正確的是( )A. B.C.與均為的最大值 D.滿足的n的最小值為14三、填空題5.(2024·陜西商洛·模擬預測)已知等差數列的前項和為,且,則 .6.(23-24高二上·上海·期末)等差數列中,已知,且在前項和中,僅當時,最大,則公差的取值范圍為 .反思提升:1.項的性質:在等差數列{an}中,若m+n=p+q(m,n,p,q∈N*),則am+an=ap+aq.2.和的性質:在等差數列{an}中,Sn為其前n項和,則(1)S2n=n(a1+a2n)=…=n(an+an+1);(2)S2n-1=(2n-1)an.(3)依次k項和成等差數列,即Sk,S2k-Sk,S3k-S2k,…成等差數列.3.求等差數列前n項和的最值,常用的方法:(1)利用等差數列的單調性,求出其正負轉折項,或者利用性質求其正負轉折項,便可求得和的最值;(2)利用公差不為零的等差數列的前n項和Sn=An2+Bn(A,B為常數,A≠0)為二次函數,通過二次函數的性質求最值.【基礎篇】一、單選題1.(2024·天津濱海新·三模)已知數列為各項不為零的等差數列,為數列的前項和,,則的值為( )A.4 B.8 C.12 D.162.(2024·海南·模擬預測)已知等比數列的公比不為1,若,且成等差數列,則( )A. B. C. D.3.(2024·山西陽泉·三模)已知等差數列中,是函數的一個極大值點,則的值為( )A. B. C. D.4.(2023·全國·模擬預測)已知遞增數列滿足.若,,則數列的前2023項和為( )A.2044242 B.2045253 C.2046264 D.2047276二、多選題5.(2024·河北滄州·模擬預測)設等差數列的前n項和為,e是自然對數的底數,則下列說法正確的是( )A.當時,,,是等差數列B.數列是等比數列C.數列是等差數列D.當p,q均為正整數且時,6.(2023·山東濰坊·模擬預測)已知等差數列的前項和為,正項等比數列的前項積為,則( )A.數列是等差數列 B.數列是等比數列C.數列是等差數列 D.數列是等比數列7.(2023·安徽安慶·二模)已知為等差數列,前項和為,,公差d = 2 ,則( )A.=B.當n = 6或7時,取得最小值C.數列的前10項和為50D.當n≤2023時,與數列(m N)共有671項互為相反數.三、填空題8.(2023·四川成都·模擬預測)已知數列的前項和為,且,則 .9.(2024·廣東深圳·模擬預測)設是等差數列的前n項和,若,則 .10.(2024·北京延慶·一模)北京天壇的圜丘壇分上、中、下三層,上層中心有一塊圓形石板(稱為天心石), 環繞天心石砌塊扇面形石板構成第一環,向外每環依次增加塊,下一層的第一環比上一層的最后一環多塊,向外每環依次也增加塊.已知每層環數相同,且三層共有扇面形石板(不含天心石) 塊,則上層有扇形石板 塊.四、解答題11.(2024·陜西安康·模擬預測)已知數列滿足.(1)證明:數列是等差數列;(2)設,求的前n項和.12.(2024·湖南·模擬預測)已知公差不為0的等差數列滿足,且.(1)求的通項公式;(2)記是數列的前項和,證明: .【能力篇】一、單選題1.(2024·全國·高考真題)已知b是的等差中項,直線與圓交于兩點,則的最小值為( )A.1 B.2 C.4 D.二、多選題2.(2024·山東臨沂·二模)已知是等差數列,是其前n項和,則下列命題為真命題的是( )A.若,,則 B.若,則C.若,則 D.若和都為遞增數列,則三、填空題3.(2024·重慶·模擬預測)在正項等比數列中,,則的最大值為 .四、解答題4.(2024·浙江寧波·模擬預測)已知無窮數列,構造新數列滿足,滿足,,滿足,若為常數數列,則稱為階等差數列;同理令,,,,若為常數數列,則稱為階等比數列.(1)已知為二階等差數列,且,,,求的通項公式;(2)若為階等差數列,為一階等比數列,證明:為階等比數列;(3)已知,令的前項和為,,證明:.【培優篇】一、解答題1.(2024·安徽蕪湖·模擬預測)對于數列,如果存在正整數,當任意正整數時均有,則稱為的“項遞增相伴數列”.若可取任意的正整數,則稱為的“無限遞增相伴數列”.(1)已知,請寫出一個數列的“無限遞增相伴數列”,并說明理由?(2)若滿足,其中是首項的等差數列,當為的“無限遞增相伴數列”時,求的通項公式:(3)已知等差數列和正整數等比數列滿足:,其中k是正整數,求證:存在正整數k,使得為的“2024項遞增相伴數列”.2.(2024·黑龍江·三模)如果n項有窮數列滿足,,…,,即,則稱有窮數列為“對稱數列”.(1)設數列是項數為7的“對稱數列”,其中成等差數列,且,依次寫出數列的每一項;(2)設數列是項數為(且)的“對稱數列”,且滿足,記為數列的前項和.①若,,…,構成單調遞增數列,且.當為何值時,取得最大值 ②若,且,求的最小值.3.(2024·江蘇宿遷·三模)在數列中,.(1)求數列的通項公式;(2)已知數列滿足;①求證:數列是等差數列;②若,設數列的前n項和為,求證:.21世紀教育網(www.21cnjy.com)專題33 等差數列及其前n項和(新高考專用)【知識梳理】 2【真題自測】 3【考點突破】 8【考點1】等差數列的基本運算 8【考點2】等差數列的判定與證明 12【考點3】等差數列的性質及應用 19【分層檢測】 22【基礎篇】 22【能力篇】 29【培優篇】 36考試要求:1.理解等差數列的概念.2.掌握等差數列的通項公式與前n項和公式.3.能在具體的問題情境中識別數列的等差關系,并能用等差數列的有關知識解決相應的問題.4.了解等差數列與一次函數的關系.1.等差數列的概念(1)定義:如果一個數列從第2項起,每一項與它的前一項的差都等于同一個常數,那么這個數列就叫做等差數列.數學語言表達式:an+1-an=d(n∈N*,d為常數).(2)等差中項:由三個數a,A,b組成的等差數列可以看成是最簡單的等差數列,這時A叫做a與b的等差中項,根據等差數列的定義可以知道,2A=a+b.2.等差數列的通項公式與前n項和公式(1)若等差數列{an}的首項是a1,公差是d,則其通項公式為an=a1+(n-1)d.(2)前n項和公式:Sn=na1+=.3.等差數列的性質(1)通項公式的推廣:an=am+(n-m)d(n,m∈N*).(2)若{an}為等差數列,且k+l=m+n(k,l,m,n∈N*),則ak+al=am+an.(3)若{an}是等差數列,公差為d,則ak,ak+m,ak+2m,…(k,m∈N*)是公差為md的等差數列.(4)若Sn為等差數列{an}的前n項和,則數列Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,…也是等差數列.(5)若Sn為等差數列{an}的前n項和,則數列也為等差數列.1.已知數列{an}的通項公式是an=pn+q(其中p,q為常數),則數列{an}一定是等差數列,且公差為p.2.在等差數列{an}中,a1>0,d<0,則Sn存在最大值;若a1<0,d>0,則Sn存在最小值.3.等差數列{an}的單調性:當d>0時,{an}是遞增數列;當d<0時,{an}是遞減數列;當d=0時,{an}是常數列.4.數列{an}是等差數列 Sn=An2+Bn(A,B為常數).一、單選題1.(2024·全國·高考真題)記為等差數列的前項和,已知,,則( )A. B. C. D.2.(2024·全國·高考真題)已知等差數列的前項和為,若,則( )A. B. C.1 D.3.(2023·全國·高考真題)記為等差數列的前項和.若,則( )A.25 B.22 C.20 D.154.(2023·全國·高考真題)記為數列的前項和,設甲:為等差數列;乙:為等差數列,則( )A.甲是乙的充分條件但不是必要條件B.甲是乙的必要條件但不是充分條件C.甲是乙的充要條件D.甲既不是乙的充分條件也不是乙的必要條件二、填空題5.(2024·全國·高考真題)記為等差數列的前n項和,若,,則 .6.(2024·北京·高考真題)設與是兩個不同的無窮數列,且都不是常數列.記集合,給出下列4個結論:①若與均為等差數列,則M中最多有1個元素;②若與均為等比數列,則M中最多有2個元素;③若為等差數列,為等比數列,則M中最多有3個元素;④若為遞增數列,為遞減數列,則M中最多有1個元素.其中正確結論的序號是 .7.(2023·北京·高考真題)我國度量衡的發展有著悠久的歷史,戰國時期就已經出現了類似于砝碼的、用來測量物體質量的“環權”.已知9枚環權的質量(單位:銖)從小到大構成項數為9的數列,該數列的前3項成等差數列,后7項成等比數列,且,則 ;數列所有項的和為 .8.(2022·全國·高考真題)記為等差數列的前n項和.若,則公差 .參考答案:1.B【分析】由結合等差中項的性質可得,即可計算出公差,即可得的值.【詳解】由,則,則等差數列的公差,故.故選:B.2.D【分析】可以根據等差數列的基本量,即將題目條件全轉化成和來處理,亦可用等差數列的性質進行處理,或者特殊值法處理.【詳解】方法一:利用等差數列的基本量由,根據等差數列的求和公式,,又.故選:D方法二:利用等差數列的性質根據等差數列的性質,,由,根據等差數列的求和公式,,故.故選:D方法三:特殊值法不妨取等差數列公差,則,則.故選:D3.C【分析】方法一:根據題意直接求出等差數列的公差和首項,再根據前項和公式即可解出;方法二:根據等差數列的性質求出等差數列的公差,再根據前項和公式的性質即可解出.【詳解】方法一:設等差數列的公差為,首項為,依題意可得,,即,又,解得:,所以.故選:C.方法二:,,所以,,從而,于是,所以.故選:C.4.C【分析】利用充分條件、必要條件的定義及等差數列的定義,再結合數列前n項和與第n項的關系推理判斷作答.,【詳解】方法1,甲:為等差數列,設其首項為,公差為,則,因此為等差數列,則甲是乙的充分條件;反之,乙:為等差數列,即為常數,設為,即,則,有,兩式相減得:,即,對也成立,因此為等差數列,則甲是乙的必要條件,所以甲是乙的充要條件,C正確.方法2,甲:為等差數列,設數列的首項,公差為,即,則,因此為等差數列,即甲是乙的充分條件;反之,乙:為等差數列,即,即,,當時,上兩式相減得:,當時,上式成立,于是,又為常數,因此為等差數列,則甲是乙的必要條件,所以甲是乙的充要條件.故選:C5.95【分析】利用等差數列通項公式得到方程組,解出,再利用等差數列的求和公式節即可得到答案.【詳解】因為數列為等差數列,則由題意得,解得,則.故答案為:.6.①③④【分析】利用兩類數列的散點圖的特征可判斷①④的正誤,利用反例可判斷②的正誤,結合通項公式的特征及反證法可判斷③的正誤.【詳解】對于①,因為均為等差數列,故它們的散點圖分布在直線上,而兩條直線至多有一個公共點,故中至多一個元素,故①正確.對于②,取則均為等比數列,但當為偶數時,有,此時中有無窮多個元素,故②錯誤.對于③,設,,若中至少四個元素,則關于的方程至少有4個不同的正數解,若,則由和的散點圖可得關于的方程至多有兩個不同的解,矛盾;若,考慮關于的方程奇數解的個數和偶數解的個數,當有偶數解,此方程即為,方程至多有兩個偶數解,且有兩個偶數解時,否則,因單調性相反,方程至多一個偶數解,當有奇數解,此方程即為,方程至多有兩個奇數解,且有兩個奇數解時即否則,因單調性相反,方程至多一個奇數解,因為,不可能同時成立,故不可能有4個不同的整數解,即M中最多有3個元素,故③正確.對于④,因為為遞增數列,為遞減數列,前者散點圖呈上升趨勢,后者的散點圖呈下降趨勢,兩者至多一個交點,故④正確.故答案為:①③④.【點睛】思路點睛:對于等差數列和等比數列的性質的討論,可以利用兩者散點圖的特征來分析,注意討論兩者性質關系時,等比數列的公比可能為負,此時要注意合理轉化.7. 48 384【分析】方法一:根據題意結合等差、等比數列的通項公式列式求解,進而可求得結果;方法二:根據等比中項求,在結合等差、等比數列的求和公式運算求解.【詳解】方法一:設前3項的公差為,后7項公比為,則,且,可得,則,即,可得,空1:可得,空2:方法二:空1:因為為等比數列,則,且,所以;又因為,則;空2:設后7項公比為,則,解得,可得,所以.故答案為:48;384.8.2【分析】轉化條件為,即可得解.【詳解】由可得,化簡得,即,解得.故答案為:2.【考點1】等差數列的基本運算一、單選題1.(2024·四川攀枝花·三模)數列的前項和為,,,設,則數列的前51項之和為( )A. B. C.49 D.1492.(2024·陜西安康·模擬預測)已知在正項等比數列中,,且成等差數列,則( )A.157 B.156 C.74 D.73二、多選題3.(2024·貴州畢節·三模)已知等差數列的前n項和為,且,則( )A. B.C.數列的前n項和為 D.數列的前n項和為4.(2024·湖北武漢·模擬預測)已知各項都是正數的數列的前項和為,且,則下列結論正確的是( )A.當時, B.C.數列是等差數列 D.三、填空題5.(2024·湖北襄陽·模擬預測)蚊香具有悠久的歷史,我國蚊香的發明與古人端午節的習俗有關,如圖為某校數學社團用數學軟件制作的“蚊香”.畫法如下:在水平直線上收長度為1的線段,作一個等邊三角形,然后以點為圓心,為半徑逆時針畫圓弧交線段的延長線于點(第一段圓弧),再以點為圓心,為半徑逆時針畫圓弧交線段的延長線于點,再以點為圓心,為半徑逆時針畫圓弧……以此類推,當得到的“蚊香”恰好有15段圓弧時,“蚊香”的長度為 . 6.(2024·內蒙古·三模)假設在某種細菌培養過程中,正常細菌每小時分裂1次(1個正常細菌分裂成2個正常細菌和1個非正常細菌),非正常細菌每小時分裂1次(1個非正常細菌分裂成2個非正常細菌).若1個正常細菌經過14小時的培養,則可分裂成的細菌的個數為 .參考答案:1.B【分析】由與的關系,結合等差數列的通項公式求得,即可得到,再由并項求和法計算可得.【詳解】因為,當時,,即,可得,又,所以是以為首項,為公差的等差數列,所以,則,當時,所以,當時也成立,所以,可得數列的前項之和為.故選:B.2.D【分析】由等比中項性質求得,由等差中項性質得,根據等比數列通項公式基本量運算求得,進而求解即可.【詳解】由等比中項性質知.由成等差數列,得,所以,所以等比數列的公比,所以,所以.故選:D.3.ABD【分析】由等差數列的性質和前n項和公式可求出,可判斷A;由等差數列的前n項和公式可判斷B;由裂項相消法可判斷C;由分組求和法可判斷D.【詳解】對于A,設等差數列的首項和公差為,所以,化簡可得:,又因為,則,所以,所以,所以,故A正確;對于B,,故B正確;對于C,,所以數列的前n項和為,故C錯誤;對于D,令,所以數列的前n項和為:,故D正確.故選:ABD.4.BCD【分析】計算數列首項及第二項可判定A,利用等差數列的定義及的關系可判定C,從而求出的通項公式結合基本不等式、函數的單調性可判定B、D.【詳解】對A,由題意可知,所以,則,所以,故A錯誤;對C,由,故C正確;對C,所以,則,故B正確;對D,易知,令,則,則單調遞增,所以,即,故D正確.故選:BCD5.【分析】根據題意分析可得:每段圓弧的圓心角為,半徑滿足,結合等差數列的通項公式和求和公式分析運算.【詳解】由題意可知:每段圓弧的圓心角為,設第段圓弧的半徑為,則可得,故數列是以首項,公差的等差數列,則,則“蚊香”的長度為.故答案為:.6./131072【分析】設經過小時,有個正常細菌,個非正常細菌,則,,由等比數列的性質求出的通項公式,再證得是與首相和公差均為的等差數列,即可求出的通項公式,進而求出答案.【詳解】設經過小時,有個正常細菌,個非正常細菌,則,.又,,所以,,則,所以,所以是首項和公差均為的等差數列,所以,所以,所以.故答案為:.反思提升:1.等差數列的通項公式及前n項和公式共涉及五個量a1,an,d,n,Sn,知其中三個就能求另外兩個,體現了用方程的思想來解決問題.2.數列的通項公式和前n項和公式在解題中起到變量代換作用,而a1和d是等差數列的兩個基本量,用它們表示已知和未知是常用方法.【考點2】等差數列的判定與證明一、解答題1.(2024·四川自貢·三模)已知數列的前項和為,且.(1)證明:數列為等差數列;(2)若,,成等比數列,求的最大值.2.(2024·重慶·三模)已知在數列中,.(1)求證:數列是等差數列,并求數列的前項和;(2)在中,角A,B,C的對邊分別為a,b,c,且,求面積的最大值.3.(2024·四川綿陽·模擬預測)已知(且,為常數).(1)數列能否是等比數列?若是,求的值(用表示);否則,說明理由;(2)已知,求數列的前項和.4.(2024·全國·模擬預測)已知數列的前項和為,且滿足.(1)求數列的通項公式;(2)已知,求數列的前項和.5.(2024·廣東深圳·一模)設為數列的前項和,已知,且為等差數列.(1)求證:數列為等差數列;(2)若數列滿足,且,設為數列的前項和,集合,求(用列舉法表示).6.(23-24高三上·北京東城·期末)若有窮數列滿足:,則稱此數列具有性質.(1)若數列具有性質,求的值;(2)設數列A具有性質,且為奇數,當時,存在正整數,使得,求證:數列A為等差數列;(3)把具有性質,且滿足(為常數)的數列A構成的集合記作.求出所有的,使得對任意給定的,當數列時,數列A中一定有相同的兩項,即存在.參考答案:1.(1)證明見解析(2)【分析】(1)根據作差得到,結合等差數列的定義證明即可;(2)根據等比中項的性質及等差數列通項公式求出,即可得到的通項公式,結合的單調性及求和公式計算可得.【詳解】(1)數列滿足①,當時,有②,①②可得:,即,變形可得,故數列是以為等差的等差數列;(2)由(1)可知數列是以為等差的等差數列,若,,成等比數列,則有,即,解得,所以,所以單調遞減,又當時,,當時,,當時,,故當或時,取得最大值,且.2.(1)證明見解析,(2)【分析】(1)根據已知條件,由等差數列的定義寫出的通項公式,進而可得的通項公式,應用裂項相消法求前項和即可;(2)根據題設三角恒等式,結合正弦定理得,由三角形內角性質求角,由余弦定理及基本不等式求的范圍,應用三角形面積公式,求面積的最大值.【詳解】(1)由題意,,即為等差數列:首項,公差,,則,設,(2)由正弦定理,有,.即,又,,即由,由余弦定理得:,.,即,當且僅當時取等號,,即△ABC面積最大值為.3.(1)不可能是等比數列,理由見解析(2),,且.【分析】(1)利用與的關系計算可得,結合等差、等比數列的定義即可下結論;(2)由(1)可得,結合等差數列前n項求和公式計算即可求解.【詳解】(1)已知.當時,,兩式相減得:,,顯然,所以.于是可能是等差數列,若又是等比數列,則必為非零常數數列,則,因,故不可能是等比數列.(2)由(1)知,且,即,.,所以當時,.當,,.而當時,,所以,,且.4.(1)(2)【分析】(1)根據題意結合與之間的關系可得,利用等差中項可得數列為等差數列,進而求;(2)由(1)可得,利用錯位相減法運算求解.【詳解】(1)因為,即,則,兩式相減并整理得,則,兩式相減整理得,所以數列為等差數列.當時,,所以.設等差數列的公差為,因為,解得,所以.(2)由(1)可得,則,則,可得,所以.5.(1)證明見解析(2)【分析】(1)設等差數列的公差為d,由題意可得、,解得,結合求得,即可證明;(2)由(1)可得,根據累乘法可得,結合裂項相消求和法計算即可求解.【詳解】(1)設等差數列的公差為d,則,即,①因為,所以由,得.②由①、②解得,所以,即,當時,,當時,,上式也成立,所以,所以數列是等差數列.(2)由(1)可知,當時,,因為滿足上式,所以.,因為當時,,所以.6.(1)2;2;4(2)證明見詳解(3)【分析】(1)由數列具有性質的定義可得;(2)由數列具有性質的定義和等差數列的定義可得.(3)分、和三種情況討論即得.【詳解】(1)由已知可得數列共有5項,所以,當時,有,當時,有,所以,當時,有,所以,(2)數列A具有性質,且為奇數,令,可得,設,由于當時,存在正整數,使得,所以這項均為數列A中的項,且,因此一定有即,這說明:為公差為的等差數列,再數列A具有性質,以及可得,數列A為等差數列;(3)當時,設A:,,, ,,由于數列具有性質,且滿足,由和,得,當時,不妨設,此時:,,此時結論成立,當時,同理可證,所以結論成立.當時,不妨設,反例如下:當時,不妨設,反例如下:綜上所述,符合題意.【點睛】思路點睛:關于新定義題的思路有:(1)找出新定義有幾個要素,找出要素分別代表什么意思;(2)由已知條件,看所求的是什么問題,進行分析,轉換成數學語言;(3)將已知條件代入新定義的要素中;(4)結合數學知識進行解答.反思提升:1.證明數列是等差數列的主要方法:(1)定義法:對于n≥2的任意自然數,驗證an-an-1為同一常數.即作差法,將關于an-1的an代入an-an-1,再化簡得到定值.(2)等差中項法:驗證2an-1=an+an-2(n≥3,n∈N*)都成立.2.判定一個數列是等差數列還常用到的結論:(1)通項公式:an=pn+q(p,q為常數) {an}是等差數列.(2)前n項和公式:Sn=An2+Bn(A,B為常數) {an}是等差數列.問題的最終判定還是利用定義.【考點3】等差數列的性質及應用一、單選題1.(2024·山西運城·三模)已知數列是等差數列,,則( )A.4 B. C. D.2.(2023·吉林白山·模擬預測)若等差數列的前項和為,且滿足,對任意正整數,都有,則的值為( )A.2020 B.2021 C.2022 D.2023二、多選題3.(23-24高二上·河北石家莊·階段練習)關于等差數列和等比數列,下列四個選項中正確的有( )A.等差數列,若,則B.等比數列,若,則C.若為數列前n項和,則,仍為等差數列D.若為數列前n項和,則,仍為等比數列4.(2024·遼寧·二模)設是等差數列,是其前n項的和.且,,則下面結論正確的是( )A. B.C.與均為的最大值 D.滿足的n的最小值為14三、填空題5.(2024·陜西商洛·模擬預測)已知等差數列的前項和為,且,則 .6.(23-24高二上·上海·期末)等差數列中,已知,且在前項和中,僅當時,最大,則公差的取值范圍為 .參考答案:1.C【分析】利用下標和性質計算可得.【詳解】因為,則,又,則,解得,所以.故選:C2.C【分析】根據等差數列的前項和公式以及數列的單調性得出結果.【詳解】依題意,又,即,則則,且,所以等差數列單調遞減,,所以對任意正整數,都有,則.故選,C.3.AC【分析】利用等差數列下標和性質判斷A;舉例說明判斷B;利用等差數列定義判斷C;舉例說明判斷D.【詳解】對于A,由等差數列下標和性質知,A正確;對于B,取,顯然數列成等比數列,且,而,B錯誤;對于C,等差數列的公差為,,,有,因此成等差數列,C正確;對于D,當等比數列的公比,為正偶數時,,顯然不成等比數列,D錯誤.故選:AC4.BCD【分析】由可判斷A錯誤;由A可得B正確;由,可得C正確;由等差中項和前項和的性質可得D正確.【詳解】A:因為,所以,所以,故A錯誤;B:由A的解析可得B正確;C:因為,,所以與均為的最大值,故C正確;D:因為,由,,故D正確;故選:BCD.5.【分析】由等差數列前項和公式可得,再根據等差數列的性質求解即可.【詳解】由,得,則.故答案為:.6.【分析】首先寫成等差數列前項和的函數解析式,再利用二次函數的對稱軸的范圍,即可求解.【詳解】為等差數列,且,則前項和,是關于的二次函數,且,因為僅當時,最大,所以對稱軸在區間,即,解得:,則公差的取值范圍是.故答案為:反思提升:1.項的性質:在等差數列{an}中,若m+n=p+q(m,n,p,q∈N*),則am+an=ap+aq.2.和的性質:在等差數列{an}中,Sn為其前n項和,則(1)S2n=n(a1+a2n)=…=n(an+an+1);(2)S2n-1=(2n-1)an.(3)依次k項和成等差數列,即Sk,S2k-Sk,S3k-S2k,…成等差數列.3.求等差數列前n項和的最值,常用的方法:(1)利用等差數列的單調性,求出其正負轉折項,或者利用性質求其正負轉折項,便可求得和的最值;(2)利用公差不為零的等差數列的前n項和Sn=An2+Bn(A,B為常數,A≠0)為二次函數,通過二次函數的性質求最值.【基礎篇】一、單選題1.(2024·天津濱海新·三模)已知數列為各項不為零的等差數列,為數列的前項和,,則的值為( )A.4 B.8 C.12 D.162.(2024·海南·模擬預測)已知等比數列的公比不為1,若,且成等差數列,則( )A. B. C. D.3.(2024·山西陽泉·三模)已知等差數列中,是函數的一個極大值點,則的值為( )A. B. C. D.4.(2023·全國·模擬預測)已知遞增數列滿足.若,,則數列的前2023項和為( )A.2044242 B.2045253 C.2046264 D.2047276二、多選題5.(2024·河北滄州·模擬預測)設等差數列的前n項和為,e是自然對數的底數,則下列說法正確的是( )A.當時,,,是等差數列B.數列是等比數列C.數列是等差數列D.當p,q均為正整數且時,6.(2023·山東濰坊·模擬預測)已知等差數列的前項和為,正項等比數列的前項積為,則( )A.數列是等差數列 B.數列是等比數列C.數列是等差數列 D.數列是等比數列7.(2023·安徽安慶·二模)已知為等差數列,前項和為,,公差d = 2 ,則( )A.=B.當n = 6或7時,取得最小值C.數列的前10項和為50D.當n≤2023時,與數列(m N)共有671項互為相反數.三、填空題8.(2023·四川成都·模擬預測)已知數列的前項和為,且,則 .9.(2024·廣東深圳·模擬預測)設是等差數列的前n項和,若,則 .10.(2024·北京延慶·一模)北京天壇的圜丘壇分上、中、下三層,上層中心有一塊圓形石板(稱為天心石), 環繞天心石砌塊扇面形石板構成第一環,向外每環依次增加塊,下一層的第一環比上一層的最后一環多塊,向外每環依次也增加塊.已知每層環數相同,且三層共有扇面形石板(不含天心石) 塊,則上層有扇形石板 塊.四、解答題11.(2024·陜西安康·模擬預測)已知數列滿足.(1)證明:數列是等差數列;(2)設,求的前n項和.12.(2024·湖南·模擬預測)已知公差不為0的等差數列滿足,且.(1)求的通項公式;(2)記是數列的前項和,證明: .參考答案:1.D【分析】由數列的遞推式,分別令,結合等差數列的通項公式,解方程可得首項和公差,再根據等差數列通項公式即可得到答案.【詳解】設等差數列公差為,∵,∴當時,,解得,∴,當時,,∴,∴.故選:D.2.C【分析】利用等差中項的性質及等比數列基本量的計算求通項公式即可.【詳解】設的公比為q,則依題意有,解方程得或(舍去),所以.故選:C3.D【分析】求出函數的極大值點得,然后由等差數列性質結合誘導公式可得.【詳解】由正弦函數性質知,當,即時,函數取得極大值,則,由等差數列性質,得,所以.故選:D4.D【分析】根據,推出,推出數列是等差數列,設公差為,根據等差數列的通項公式以及求出,再根據等差數列求和公式可求出結果.【詳解】因為,所以,所以數列是等差數列,設公差為,因為數列為遞增數列,所以,由,得,即,由,得,將代入,得,又,所以,,所以數列的前2023項和為.故選:D5.BCD【分析】利用等差數列和等比數列的定義可判定A,B,C選項,利用等差數列的求和可判定D選項.【詳解】對于A,令,則,,當時,,即,所以,,不是等差數列,故A錯誤;對于B,設的公差為d,則(定值),所以是公比為的等比數列,故B正確;對于C,,故是公差為的等差數列,故C正確;對于D,,,所以,故D正確.故選:BCD.6.ABD【分析】根據等差數列與等比數列的定義及等差數列前項和公式為計算即可.【詳解】設的公差為,的公比為,則,所以是常數,故A正確;易知是常數,故B正確;由不是常數,故C錯誤;是常數,故D正確.故選:ABD7.ACD【分析】由等差數列的首項和公差求出等差數列的通項公式,即可結合等差數列的性質判斷ACD,由數列的單調性可判斷B.【詳解】對于A,等差數列中,,公差,則,,故A正確;對于B,由A的結論,,則,由d = 2當時,,,當時,,則當或6時,取得最大值,且其最大值為,B錯誤;對于C,,故C正確,對于D,由,則,則數列中與數列中的項互為相反數的項依次為:,,,,,,可以組成以為首項,為公差的等差數列,設該數列為,則,若,解可得,即兩個數列共有671項互為相反數,D正確.故選:ACD.8.【分析】根據作差求出的通項公式,即可得解.【詳解】因為,當時,當時,所以,經檢驗當時也成立,所以,則,所以.故答案為:9.【分析】由等差數列前項和公式計算的等量關系,代入所求即可求出結果.【詳解】設數列的公差為,,,則,故答案為:.10.【分析】記從中間向外每環扇面形石板數為,則是等差數列,且公差為,,設每層有環,則,,根據等差數列前項和公式求出,再求出即可.【詳解】記從中間向外每環扇面形石板數為,則是等差數列,且公差,,設每層有環,則,,所以,即,即,解得或(舍去),所以,則,即上層有扇形石板塊.故答案為:.11.(1)證明見解析(2).【分析】(1)利用等差數列的定義即可證明;(2)根據(1)問,求出數列的通項公式,從而求得數列的通項公式,進而可求得數列的通項公式,最后利用裂項相消求和法求得【詳解】(1)證明:令,又,則有,又,所以所以數列是以1為首項,1為公差的等差數列(2)由(1)知,,又,所以,所以,所以12.(1)(2)證明見解析【分析】(1)設,再用已知條件列出兩個方程并解出其中的參數;(2)直接求出,再用裂項法即可.【詳解】(1)設,則由已知有,.將第一個等式展開化簡可得,故由知.再代入第二個等式可得,解得,從而.故的通項公式是.(2)由于,故.【能力篇】一、單選題1.(2024·全國·高考真題)已知b是的等差中項,直線與圓交于兩點,則的最小值為( )A.1 B.2 C.4 D.二、多選題2.(2024·山東臨沂·二模)已知是等差數列,是其前n項和,則下列命題為真命題的是( )A.若,,則 B.若,則C.若,則 D.若和都為遞增數列,則三、填空題3.(2024·重慶·模擬預測)在正項等比數列中,,則的最大值為 .四、解答題4.(2024·浙江寧波·模擬預測)已知無窮數列,構造新數列滿足,滿足,,滿足,若為常數數列,則稱為階等差數列;同理令,,,,若為常數數列,則稱為階等比數列.(1)已知為二階等差數列,且,,,求的通項公式;(2)若為階等差數列,為一階等比數列,證明:為階等比數列;(3)已知,令的前項和為,,證明:.參考答案:1.C【分析】結合等差數列性質將代換,求出直線恒過的定點,采用數形結合法即可求解.【詳解】因為成等差數列,所以,,代入直線方程得,即,令得,故直線恒過,設,圓化為標準方程得:,設圓心為,畫出直線與圓的圖形,由圖可知,當時,最小,,此時. 故選:C2.BC【分析】根據題意,求得,結合,可判定A錯誤;根據數列的求和公式和等差數列的性質,可判定B正確;由,求得,可判定C正確;根據題意,求得任意的,結合的正負不確定,可判定D錯誤.【詳解】對于A中,由,,可得,所以,又由,所以A錯誤;對于B中,由,所以B正確;對于C中,由,所以,又因為,則,所以C正確;對于D中,因為為遞增數列,可得公差,因為為遞增數列,可得,所以對任意的,但的正負不確定,所以D錯誤.故選:BC.3.【分析】設等比數列的公比為,列出方程求得,得到,結合二次函數的性質,即可求解.【詳解】設等比數列的公比為,因為,可得,即,解得,所以,所以當時,取得最大值,最大值為.故答案為:.4.(1)(2)證明見解析(3)證明見解析【分析】(1)直接根據二階等差數列的定義求解;(2)先確定是階等差數列的充分必要條件,再對已知條件進行轉化即可;(3)先用數學歸納法證明,再利用該結果證明結論;或者先用導數方法證明,再利用該結果證明結論.【詳解】(1)由知,故可設.所以,故.從而,代入,可得,所以.故的通項公式為:.(2)先證明2個引理.引理1:對任意非負整數,存在,使得對任意正整數成立,這里約定.證明:用數學歸納法證明該結論.當時,有,取即可,故結論成立;假設結論對成立,則.故可設,這就得到.所以取,,即可,這得到結論對成立.由數學歸納法即知引理1成立.引理2:是階等差數列的充分必要條件是能夠表示為關于的至多次的多項式形式,即.證明:我們對使用數學歸納法.當時,結論顯然成立;對,假設結論對成立,考慮的情形:一方面,如果,則有.故由于結論對成立,知是階等差數列,所以是階等差數列;另一方面,如果是階等差數列,則是階等差數列.故由于結論對成立,知的通項公式具有形式.故.據引理1可知,每個都可以表示為的形式,故.綜上,結論對成立.由數學歸納法知引理2成立.回到原題.由于為一階等比數列,故恒為常值,設,則.為使有意義,必有不為零.所以.由于為階等差數列,故由引理2,可設.取就有,,所以由引理2可知和都是階等差數列.設,,,,則和都是常值.而歸納即知,故是常值,從而為階等比數列.(3)方法一:用數學歸納法證明:.當時,由知結論成立;對,假設結論已對成立,即,則.所以結論對也成立.綜上,對任意的正整數,都有.故.這就得到.方法二:對正整數,根據等比數列求和公式有.兩邊同時求導,得.所以.再次求導,得.所以.從而當時,分別由上面的式子可以得到:;;.所以.故.【點睛】關鍵點點睛:本題的關鍵在于基于等差數列和等比數列的新定義,理解新定義的本質方可解決問題.【培優篇】一、解答題1.(2024·安徽蕪湖·模擬預測)對于數列,如果存在正整數,當任意正整數時均有,則稱為的“項遞增相伴數列”.若可取任意的正整數,則稱為的“無限遞增相伴數列”.(1)已知,請寫出一個數列的“無限遞增相伴數列”,并說明理由?(2)若滿足,其中是首項的等差數列,當為的“無限遞增相伴數列”時,求的通項公式:(3)已知等差數列和正整數等比數列滿足:,其中k是正整數,求證:存在正整數k,使得為的“2024項遞增相伴數列”.2.(2024·黑龍江·三模)如果n項有窮數列滿足,,…,,即,則稱有窮數列為“對稱數列”.(1)設數列是項數為7的“對稱數列”,其中成等差數列,且,依次寫出數列的每一項;(2)設數列是項數為(且)的“對稱數列”,且滿足,記為數列的前項和.①若,,…,構成單調遞增數列,且.當為何值時,取得最大值 ②若,且,求的最小值.3.(2024·江蘇宿遷·三模)在數列中,.(1)求數列的通項公式;(2)已知數列滿足;①求證:數列是等差數列;②若,設數列的前n項和為,求證:.參考答案:1.(1),理由見解析(2)(3)證明見解析【分析】(1)利用指數數列,構造一個加上正的常數,就可得到一個遞增相伴數列,只需要檢驗前二項和最后三項;(2)由于有一個是等差數列,兩數列相加也是等差數列,說明另一個數列還是等差數列,通過假設,就可以表示出兩個數列的通項,進而引入后三項不等式進行分析,即可求出數列通項;(3)利用前面兩小問,知道構造的數列比已知數列每項加1,再去證明即可.【詳解】(1)由于,我們可以取,此時恒有,再由,當時,,所以恒有,即滿足題意.(2)設 ,當為的“無限遞增相伴數列”時對任意恒成立,當時,,因為,所以,即.(3)證明:取,若存在這樣的正整數k使得成立,所以,由,得,于是,又因為,所以當時,,而時,,所以,最后說明存在正整數k使得,由,上式對于充分大的k成立,即總存在滿足條件的正整數k【點睛】方法點睛:通過第一,第二問的求解,掌握問題得以解決的關鍵就是每一項加1,從而再進行證明即可得到第三問的解答.2.(1)1,3,5,7,5,3,1(2)①1012;②2025【分析】(1)根據新定義“對稱數列”的定義和已知條件可求得公比,進而求得結果;(2)①根據對稱數列的定義可得數列為等差數列,然后根據二次函數的性質來求解;②由條件得到數列相鄰兩項間的大小關系,并結合定義求得的取值范圍,然后結合已知條件確定出最后的結果【詳解】(1)因為數列是項數為7的“對稱數列”,所以,又因為成等差數列,其公差,…所以數列的7項依次為1,3,5,7,5,3,1;(2)①由,,…,是單調遞增數列,數列是項數為的“對稱數列”且滿足,可知,,…,構成公差為2的等差數列,,,…,構成公差為的等差數列,故,所以當時,取得最大值;②因為即,所以即,于是,因為數列是“對稱數列”,所以,因為,故,解得或,所以,當,,…,構成公差為的等差數列時,滿足,且,此時,所以的最小值為2025.【點睛】關鍵點點睛:本題關鍵是理解對稱數列的定義,第二問①關鍵是得到,,…,構成公差為的等差數列.3.(1)(2)①證明見解析 ;②證明見解析【分析】(1)變形得到,結合,故,從而得到;(2)①化簡得到,利用得到,同理可得,證明出是等差數列;②求出,結合,得到公差,得到通項公式,所以,裂項相消法求和證明出結論.【詳解】(1)因為,所以,所以,所以,因為,所以n=1時,,所以數列是各項為0的常數列,即,所以.(2)①由得所以①所以②②-①得:③所以④④-③得,所以即所以數列是等差數列.②當時,由得,所以,又,故的公差為1,所以,所以,即.【點睛】方法點睛:常見的裂項相消法求和類型:分式型:,,等;指數型:,等,根式型:等,對數型:,且;21世紀教育網(www.21cnjy.com) 展開更多...... 收起↑ 資源列表 2025年高考數學一輪復習講義專題33等差數列及其前n項和(原卷版).docx 2025年高考數學一輪復習講義專題33等差數列及其前n項和(解析版).docx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫