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文档简介
1、第四章 数列4.1等差数列的通项与求和一、知识导学1.数列:按一定次序排成的一列数叫做数列.2.项:数列中的每一个数都叫做这个数列的项,各项依次叫做这个数列的第1项(或首项),第2项,第n项,.3.通项公式:一般地,如果数列an的第项与序号之间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.4. 有穷数列:项数有限的数列叫做有穷数列.5. 无穷数列:项数无限的数列叫做无穷数列6.数列的递推公式:如果已知数列的第一项(或前几项)及相邻两项(或几项)间关系可以用一个公式来表示,则这个公式就叫做这个数列的递推公式.递推公式是给出数列的一种重要方法,其关健是先求出a1,a2,然后用递推
2、关系逐一写出数列中的项.7.等差数列:一般地,如果一个数列从第二项起,每一项减去它的前一项所得的差都等于同一个常数,那么这个数列就叫做等差数列,这个常数叫做等差数列的公差,公差通常用表示 8.等差中项:如果,这三个数成等差数列,那么我们把叫做和的等差中项 二、疑难知识1.数列的概念应注意几点:(1)数列中的数是按一定的次序排列的,如果组成的数相同而排列次序不同,则就是不同的数列;(2)同一数列中可以出现多个相同的数;(3)数列看做一个定义域为正整数集或其有限子集(1,2,3,n)的函数.2.一个数列的通项公式通常不是唯一的.3.数列an的前n项的和Sn与an之间的关系:若a1适合an(n>
3、;2),则不用分段形式表示,切不可不求a1而直接求an.4.从函数的角度考查等差数列的通项公式:an= a1+(n-1)d=d·n+ a1-d, an是关于n的一次式;从图像上看,表示等差数列的各点(n,)均匀排列在一条直线上,由两点确定一条直线的性质,不难得出,任两项可以确定一个等差数列.5、对等差数列的前n项之和公式的理解:等差数列的前n项之和公式可变形为,若令A,Ba1,则An2+Bn.6、在解决等差数列问题时,如已知,a1,an,d,n中任意三个,可求其余两个。三、经典例题例1已知数列1,4,7,10,3n+7,其中后一项比前一项大3.(1)指出这个数列的通项公式;(2)指出
4、1+4+(3n5)是该数列的前几项之和.错解:(1)an=3n+7;(2) 1+4+(3n5)是该数列的前n项之和.错因:误把最后一项(含n的代数式)看成了数列的通项.(1)若令n=1,a1=101,显然3n+7不是它的通项.正解:(1)an=3n2;(2) 1+4+(3n5)是该数列的前n1项的和. 例2 已知数列的前n项之和为 求数列的通项公式。错解: 错因:在对数列概念的理解上,仅注意了anSnSn-1与的关系,没注意a1=S1.正解: 当时, 当时, 经检验 时 也适合, 当时, 当时, 例3 已知等差数列的前n项之和记为Sn,S10=10 ,S30=70,则S40等于 。错解:S30
5、= S10·2d. d30, S40= S30+d =100.错因:将等差数列中Sm, S2m Sm, S3m S2m成等差数列误解为Sm, S2m, S3m成等差数列.正解:由题意:得代入得S40 。例4等差数列、的前n项和为Sn、Tn.若求;错解:因为等差数列的通项公式是关于n的一次函数,故由题意令an=7n+1;bn=4n+27.错因:误认为正解:例5已知一个等差数列的通项公式an=255n,求数列的前n项和;错解:由an0得n5前5项为非负,从第6项起为负,Sn=a1+a2+a3+a4+a5=50(n5)当n6时,Sn=a6+a7+a8+an Sn=错因:一、把n5理解为n=
6、5,二、把“前n项和”误认为“从n6起”的和.正解: 例6已知一个等差数列的前10项的和是310,前20项的和是1220,由此可以确定求其前项和的公式吗?解:理由如下:由题设: 得: 例7已知: () (1) 问前多少项之和为最 大?(2)前多少项之和的绝对值最小? 解:(1) (2) 当近于0时其和绝对值最小 令: 即 1024+ 得: 例8项数是的等差数列,中间两项为是方程的两根,求证此数列的和是方程 的根。 () 证明:依题意 (获证)。 四、典型习题1已知,求及。2设,求证:。3.求和: 4.求和: 5.已知依次成等差数列,求证:依次成等差数列.6.在等差数列中, ,则 (
7、 )。A72B60C48D367. 已知是等差数列,且满足,则等于_。8.已知数列成等差数列,且,求的值。§4.2等比数列的通项与求和一、知识导学1. 等比数列:一般地,如果一个数列从第项起,每一项与它的前一项的比都等于 同 一 个 常 数,那 么 这 个 数 列 就 叫 做 等 比 数 列,这个常数叫做等比数列的公比,公比通常用字母表示2. 等比中项:若,成等比数列,则称 为 和 的等比中项3.等比数列的前n项和公式: 二、疑难知识1.由于等比数列的每一项都可能作分母,故每一项均不为0,因此q也不为0.2.对于公比q,要注
8、意它是每一项与它前一项的比,防止把相邻两项的比的次序颠倒.3.“从第2项起”是因为首项没有“前一项”,同时应注意如果一个数列不是从第2项起,而是从第3项或第4项起每一项与它前一项的比都是同一个常数,此数列不是等比数列,这时可以说此数列从. 第2项或第3项起是一个等比数列.4.在已知等比数列的a1和q的前提下,利用通项公式an=a1qn-1,可求出等比数列中的任一项.5.在已知等比数列中任意两项的前提下,使用an=amqn-m可求等比数列中任意一项.6.等比数列an的通项公式an=a1qn-1可改写为.当q>0,且q1时,y=qx是一个指数函数,而是一个不为0的常数与指数函数的积,因此等比
9、数列an的图象是函数的图象上的一群孤立的点.7在解决等比数列问题时,如已知,a1,an,d,n中任意三个,可求其余两个。三、经典例题例1 已知数列的前n项之和Sn=aqn(为非零常数),则为()。A.等差数列B.等比数列C.既不是等差数列,也不是等比数列D.既是等差数列,又是等比数列错解:(常数)为等比数列,即B。错因:忽略了中隐含条件n1.正解:当n1时,a1=S1aq;当n>1时,(常数)但既不是等差数列,也不是等比数列,选C。例2 已知等比数列的前n项和记为Sn,S10=10 ,S30=70,则S40等于.错解:S30= S10·q 2. q 27,q, S40= S30
10、·q =.错因:是将等比数列中Sm, S2m Sm, S3m S2m成等比数列误解为Sm, S2m, S3m成等比数列.正解:由题意:得,S40=.例3 求和:a+a2+a3+an.错解: a+a2+a3+an.错因:是(1)数列an不一定是等比数列,不能直接套用等比数列前n项和公式(2)用等比数列前n项和公式应讨论q是否等于1.正解:当a0时,a+a2+a3+an0; 当a1时,a+a2+a3+ann;当a1时, a+a2+a3+an.例4设均为非零实数, 求证:成等比数列且公比为。证明:证法一:关于的二次方程有实根, , 则必有:,即,非零实数成等比数列 设公比为,则,代入 ,即
11、,即。证法二: ,且 非零,。 例5在等比数列中,求该数列前7项之积。 解: ,前七项之积 例6求数列前n项和 解: 两式相减:例7从盛有质量分数为20%的盐水2kg的容器中倒出1kg盐水,然后加入1kg水,以后每次都倒出1kg盐水,然后再加入1kg水,问:(1)第5次倒出的的1kg盐水中含盐多kg? (2)经6次倒出后,一共倒出多少kg盐?此时加1kg水后容器内盐水的盐的质量分数为多少?解:(1)每次倒出的盐的质量所成的数列为an,则: a1= 0.2 (kg), a2=×0.2(kg), a3= ()2×0.2(kg) 由此可见:an= ()n-1×0.2(k
12、g), a5= ()5-1×0.2= ()4×0.2=0.0125(kg)。 (2)由(1)得an是等比数列 a1=0.2 , q= 答:第5次倒出的的1kg盐水中含盐0.0125kg;6次倒出后,一共倒出0.39375kg盐,此时加1kg水后容器内盐水的盐的质量分数为0.003125。四、典型习题1.求下列各等比数列的通项公式:1) a1=-2, a3=-82) a1=5, 且2an+1=-3an 3) a1=5, 且2.在等比数列,已知,求. 3.已知无穷数列, 求证:(1)这个数列成等比数列 (2)这个数列中的任一项是它后面第五项的, (3)这个数列的任意两项的积仍在
13、这个数列中。4.设数列为求此数列前项的和。5.已知数列an中,a1=-2且an+1=Sn,求an ,Sn6.是否存在数列an,其前项和Sn组成的数列Sn也是等比数列,且公比相同?7.在等比数列中,求的范围。§4.3数列的综合应用一、知识导学1. 数学应用问题的教学已成为中学数学教学与研究的一个重要内容.解答数学应用问题的核心是建立数学模型,有关平均增长率、利率(复利)以及等值增减等实际问题,需利用数列知识建立数学模型.2. 应用题成为热点题型,且有着继续加热的趋势,因为数列在实际生活中应用比较广泛,所以数列应用题占有很重要的位置,解答数列应用题的基本步骤:(1)阅读理解材料,且对材料
14、作适当处理;(2)建立变量关系,将实际问题转化为数列模型;(3)讨论变量性质,挖掘题目的条件,分清该数列是等差数列还是等比数列,是求Sn还是求an.一般情况下,增或减的量是具体体量时,应用等差数列公式;增或减的量是百分数时,应用等比数列公式若是等差数列,则增或减的量就是公差;若是等比数列,则增或减的百分数,加1就是公比q.二、疑难知识 1.首项为正(或负)的递减(或递增)的等差数列前n项和的最大(或最小)问题,转化为解不等式解决;2.熟记等差、等比数列的定义,通项公式,前n项和公式,在用等比数列前n项和公式时,勿忘分类讨论思想;3.等差数列中, am=an+ (nm)d, ; 等比数列中,an
15、=amqn-m; 4.当m+n=p+q(m、n、p、q)时,对等差数列an有:am+an=ap+aq;对等比数列an有:aman=apaq;5.若an、bn是等差数列,则kan+bbn(k、b是非零常数)是等差数列;若an、bn是等比数列,则kan、anbn等也是等比数列;6.等差(或等比)数列的“间隔相等的连续等长片断和序列”(如a1+a2+a3,a4+a5+a6,a7+a8+a9)仍是等差(或等比)数列;7.对等差数列an,当项数为2n时,S偶-S奇nd;项数为2n1时,S奇S偶a中(n);8.若一阶线性递推数列an=kan1+b(k0,k1),则总可以将其改写变形成如下形式:(n2),于
16、是可依据等比数列的定义求出其通项公式;三、经典例题例1设是由正数组成的等比数列,Sn是其前n项和.证明:。错解:欲证只需证2即证:由对数函数的单调性,只需证原不等式成立.错因:在利用等比数列前n项和公式时,忽视了q1的情况.正解:欲证只需证2即证:由对数函数的单调性,只需证由已知数列是由正数组成的等比数列,>0,.若,则 0;若,原不等式成立.例2 一个球从100米高处自由落下,每次着地后又跳回至原高度的一半落下,当它第10次着地时,共经过了多少米?(精确到1米)错解:因球每次着地后又跳回至原高度的一半,从而每次着地之间经过的路程形成了一公比为的等比数列,又第一次着地时经过了100米,故
17、当它第10次着地时,共经过的路程应为前10项之和.即199(米)错因:忽视了球落地一次的路程有往有返的情况.正解:球第一次着地时经过了100米,从这时到球第二次着地时,一上一下共经过了100(米)因此到球第10次着地时共经过的路程为300(米)答:共经过300米。例3 一对夫妇为了给他们的独生孩子支付将来上大学的费用,从孩子一出生就在每年生日,到银行储蓄a元一年定期,若年利率为r保持不变,且每年到期时存款(含利息)自动转为新的一年定期,当孩子18岁上大学时,将所有存款(含利息)全部取回,则取回的钱的总数为多少?错解:年利率不变,每年到期时的钱数形成一等比数列,那18年时取出的钱数应为以a为首项
18、,公比为1+r的等比数列的第19项,即a19=a(1+r)18.错因:只考虑了孩子出生时存入的a元到18年时的本息,而题目要求是每年都要存入a元.正解:不妨从每年存入的a元到18年时产生的本息 入手考虑,出生时的a元到18年时变为a(1+r)18,1岁生日时的a元到18岁时成为a(1+r)17,2岁生日时的a元到18岁时成为a(1+r)16,17岁生日时的a元到18岁时成为a(1+r)1,a(1+r)18+ a(1+r)17+ + a(1+r)1答:取出的钱的总数为。 例4求数列的前n项和。 解:设数列的通项为an,前n项和为Sn,则 当时, 当时,例5求数列前n项和解:设数列的通项为bn,则 例6设等差数列an的前n项和为Sn,且,求数列an的前n项和 解:取n =1,则又由 可得:例7大楼共n层,现每层指定一人,共n人集中到设在第k层的临时会议室开会,问k如何确定能使n位参加人员上、下楼梯所走的路程总和最短。(假定相邻两层楼梯长相等)解:设相邻两层楼梯长为a,则当n为奇数时,取 S达到最小值当n为偶数时,取 S达到最大值 四、典型习题1在1000,200
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