2.2 等差数列的性质
绍兴柯岩风景区-蔡邕听琴
第2课时 等差数列的性质
常用性质.2.能运用等差数列的性质简化计算.
学习目标
能根据等差数列的定义推出等差数列的 1.
知识点一 等差数列通项公式的变形及推广
①a
n
=dn+(a
1
-d)(n∈N
*
),
②a
n
=a
m
+(n-m)d(m,n∈N
*
),
a
n
-a
m
③d=(m,n∈N
*
,且m≠n).
n-m
其中①的几何意义是点(n,a
n
)均在直线y=dx+(a
1
-d)上.
②可以用来利用任一项及公差直接得到通项公式,不必求a
1
.
y
2
-y
1
③即斜率公式k=,可用来由等差数列任两项求公差.
x
2
-x
1
知识点二 等差数列的性质
在等差数列{a<
br>n
}中,若m+n=p+q(m,n,p,q∈N
*
),则a
m
+a
n
=a
p
+a
q
.特别地,若m+n
=2p
,则a
m
+a
n
=2a
p
.
知识点三
由等差数列衍生的新数列
若{a
n
},{b
n
}分别是公差为d,d′的等差数列,则有
数列
{c+a
n
}
{c·a
n
}
{a
n
+a
n
+
k
}
{pa
n
+qb
n
}
结论
公差为d的等差数列(c为任一常数)
公差为cd的等差数列(c为任一常数)
公差为2d的等差数列(k为常数,k∈N
*
)
公差为pd+qd′的等差数列(p,q为常数)
1.若数列{a
n
}的通项公式a
n
=kn+b,则{a
n
}是公差为k的
等差数列.( √ )
2.等差数列{a
n
}中,必有a
10
=a
1
+a
9
.( × )
3.若数列a
1
,a2
,a
3
,a
4
,…是等差数列,则数列a
1
,a
3
,a
5
,…也是等差数列.( √ )
4.若数列a
1
,a
3
,a
5
,…和a
2
,a
4,a
6
…都是公差为d的等差数列,则a
1
,a
2
,a
3
…是等差
数列.( × )
题型一
a
n
=a
m
+(n-m)d的应用
例1 在等差数列{a
n
}中,已知a
2
=5,a
8
=17,求数列的公差及通项公式.
解
因为a
8
=a
2
+(8-2)d,所以17=5+6d,解得d=2. 又因为a
n
=a
2
+(n-2)d,所以a
n
=5+(
n-2)×2=2n+1,n∈N
*
.
反思感悟 灵活利用等差数列的性质,可以减
少运算.令m=1,a
n
=a
m
+(n-m)d即变为a
n
=a
1
+(n-1)d,可以减少记忆负担.
跟踪训练1 已知{b
n
}为等差数列,若b
3
=-2,b
10
=12,则b8
= .
答案 8
解析 方法一
∵{b
n
}为等差数列,∴可设其公差为d,
b
10
-b
3
12--2
则d===2,
7
10-3
∴b
n
=b
3
+(n-3)d=2n-8.
∴b
8
=2×8-8=8.
b
8
-b
3
b
10
-b
3
方法二
由
==d,
8-310-3
b
10
-b
3
得b<
br>8
=×5+b
3
10-3
=2×5+(-2)=8.
题型二 等差数列性质的应用
例2 已知等差数列{a
n
}中,a
1
+a
4
+a
7
=15,a
2
a
4
a
6
=45,求此数列的通项公式.
解 方法一 因为a
1
+a
7
=2a
4
,a
1
+a
4
+a
7
=3a
4
=15,
所以a
4
=5.
又因为a<
br>2
a
4
a
6
=45,所以a
2
a
6
=9,
所以(a
4
-2d)(a
4
+2d)=9,即(5
-2d)(5+2d)=9,
解得d=±2.
若d=2,a
n
=a
4
+(n-4)d=2n-3,n∈N
*
;
若d=-2,a
n<
br>=a
4
+(n-4)d=13-2n,n∈N
*
.
方法二
设等差数列的公差为d,
则由a
1
+a
4
+a
7
=15,得
a
1
+a
1
+3d+a
1
+6d=15,
即a
1
+3d=5.①
由a
2
a
4
a
6
=45,
得(a
1
+d)(a
1
+3d)(a
1
+5d)=45,
将①代入上式,得
(5-2d)×5×(5+2d)=45,
即(5-2d)(5+2d)=9,②
联立①②解得a
1
=-1,d=2或a
1
=11,d=-2,
即a
n
=-1+2(n-1)=2n-3,n∈N
*
;
或a
n
=11-2(n-1)=-2n+13,n∈N
*
.
引申探究
1.在例2中,不难验证a
1
+a
4
+a
7
=a
2
+a
4
+a
6
,那么,在等差数列{a
n
}中,若m+n+p=q
+r+s,m,n,p,q,r,s∈N
*
,是否有a
m
+a
n
+a
p
=a
q
+a
r
+a
s
?
解
设公差为d,则a
m
=a
1
+(m-1)d,
a
n
=a
1
+(n-1)d,
a
p
=a
1
+(p-1)d,
a
q
=a
1
+(q-1)d,
a
r
=a
1
+(r-1)d,
a
s
=a
1
+(s-1)d,
∴a
m
+
a
n
+a
p
=3a
1
+(m+n+p-3)d,
a
q
+a
r
+a
s
=3a
1
+(q+r+
s-3)d,
∵m+n+p=q+r+s,
∴a
m
+a
n
+a
p
=a
q
+a
r
+a
s
.
2.在等差数列{a
n
}中,已知a
3
+a
8
=10,则
3a
5
+a
7
= .
答案 20
解析
∵a
3
+a
8
=10,∴a
3
+a
3
+a
8
+a
8
=20.
∵3+3+8+8=5+5+5+7,
∴a
3
+a
3
+a
8
+a
8
=a
5
+a
5
+a
5
+a
7
,
即3a5
+a
7
=2(a
3
+a
8
)=20.
反思感悟 解决等差数列运算问题的一般方法:一是灵活运用等差数列{a
n
}的性质
;二是利
用通项公式,转化为等差数列的首项与公差的求解,属于通用方法;或者兼而有
之.这些方
法都运用了整体代换与方程的思想.
跟踪训练2 在等差数列{a
n}中,已知a
1
+a
4
+a
7
=39,a
2<
br>+a
5
+a
8
=33,求a
3
+a
6
+a
9
的值.
解 方法一 ∵(a
2
+a
5
+
a
8
)-(a
1
+a
4
+a
7
)=3d,
(a
3
+a
6
+a
9
)-(a
2
+a
5
+a
8
)=3d,
∴a
1
+a
4
+a
7
,a
2
+a
5
+a
8
,a
3
+a
6
+a
9
成等差数列.
∴a
3<
br>+a
6
+a
9
=2(a
2
+a
5
+
a
8
)-(a
1
+a
4
+a
7
)
=2×33-39=27.
方法二 ∵a
1
+a
4
+a<
br>7
=a
1
+(a
1
+3d)+(a
1
+6d
)
=3a
1
+9d=39,
∴a
1
+3d=13,①
∵a
2
+a
5
+a
8
=(a
1
+
d)+(a
1
+4d)+(a
1
+7d)
=3a
1
+12d=33.
∴a
1
+4d=11,②
d=-2,
联立①②解得
<
br>a
1
=19.
∴a
3
+a
6
+a
9
=(a
1
+2d)+(a
1
+5d)+(a
1
+8
d)
=3a
1
+15d=3×19+15×(-2)=27.
题型三
等差数列的设法与求解
例3
已知三个数成单调递增等差数列,它们的和等于18,它们的平方和等于116,求这三
个数.
解 设这三个数分别为a-d,a,a+d,且d>0.
a-d+a+a+d=18,
由题意可得
222
a-d
+a+a+d=116,
<
br>
a=6,
a=6,
解得
或
d=2
d=-2.
∵d>0,∴a=6,d=2.
∴这个数列是4,6,8.
反思感悟
设等差数列的三个技巧
(1)对于连续奇数项的等差数列,可设为:…,x-d,x,x+d,…,此时公差为d.
(2)对于连续偶数项的等差数列,通常可设为:…,a-3d,a-d,a+d,a+3d,…,此时公
差为2d.
(3)等差数列的通项可设为a
n
=pn+q.
跟踪训练3
三个数成等差数列,这三个数的和为6,三个数之积为-24,求这三个数.
解
设这三个数分别为a-d,a,a+d.
a-d+a+a+d=6,
由题意可得
<
br>a·a+d=-24,
a-d·
a=2,
a=2,
解得
或
<
br>
d=4
d=-4.
∴所求三个数为-2,2,6或6,2,-2.
数列问题如何选择运算方法
典例 等差数列{a
n
}中,a
3
+a
7
+2a<
br>15
=40,求a
10
.
解 方法一
设{a
n
}的公差为d.
则a
3
+a
7
+2a<
br>15
=a
1
+2d+a
1
+6d+2(a
1
+14d)
=4a
1
+36d=4(a
1
+9d)
=4a
10
=40,
∴a
10
=10.
方法二
∵a
3
+a
7
+2a
15
=a
3
+a7
+a
15
+a
15
=a
10
+a
1
0
+a
10
+a
10
=40,
∴a
10
=10.
[素养评析] 等差数列中的计算大致有两条路:一是都
化为基本量(a
1
,d,n)然后解方程(组);
二是借助等差数列性质简化计算.前
者是通用方法,但计算量大,后者不一定每个题都能用,
能用上会使计算简单些,所以建议学习者立足通
法,注意观察各项序号特点,能巧则巧,但
不要刻意追求巧法.
1
.在等差数列{a
n
}中,已知a
3
=10,a
8
=-20
,则公差d等于( )
A.3 B.-6 C.4 D.-3
答案 B
解析 由等差数列的性质得a
8
-a
3
=(8-3)d=5d,
-20-10
所以d==-6.
5
2.在等差数列{a
n
}中,已知a
4
=2,a
8
=14,则a
15
等于( )
A.32 B.-32 C.35 D.-35
答案 C
解析
由a
8
-a
4
=(8-4)d=4d=14-2=12,得d=3,
所以a
15
=a
8
+(15-8)d=14+7×3=35. 3.等差数列{a
n
}中,a
4
+a
5
=15,a7
=12,则a
2
等于( )
A.3
3
C.
2
答案 A
解析 由数列的性质,得a
4
+a
5
=a
2
+a
7
,
所以a
2
=15-12=3.
4.设公差为-2的等差数列{a
n
},如果a
1
+a
4<
br>+a
7
+…+a
97
=50,那么a
3
+a
6
+a
9
+…+a
99
等于( )
A.-182
B.-78 C.-148 D.-82
答案 D
B.-3
3
D.-
2
解析
a
3
+a
6
+a
9
+…+a
99
=(a
1
+2d)+(a
4
+2d)+(a
7
+2d)+
…+(a
97
+2d)
=(a
1
+a
4
+…+a
97
)+2d×33
=50+2×(-2)×33
=-82.
5.在等差数列{a
n
}中,已知a
m
=n,a
n
=m,m,n∈N
*
,则am
+
n
的值为 .
答案 0
解析
设等差数列的公差为d,
a
m
-a
n
n-m
则d===-1,
m-nm-
n
从而a
m+n
=a
m
+(m+n-m)d=n+n·(-1)=0
.
1.在等差数列{a
n
}中,每隔相同数目的项抽出来的项按照原来的
顺序排列,构成的新数列仍
然是等差数列.
2.在等差数列{a
n
}中,首
项a
1
与公差d是两个最基本的元素,有关等差数列的问题,如果
条件与结论间的联系
不明显,则均可根据a
1
,d的关系列方程组求解,但是,要注意公式的
变形及整体计
算,以减少计算量.
一、选择题
1.已知数列{a
n<
br>}为等差数列,a
3
=6,a
9
=18,则公差d为( )
A.1 B.3 C.2 D.4
答案 C
解析 因为数列{a
n
}为等差数列,所以a
9
=a
3
+6d,即18=6+6d,所以d
=2.
2.在等差数列{a
n
}中,若a
3
+a
4
+a
5
+a
6
+a
7
=450,则a
2
+a
8
的值等于( )
A.45 B.75 C.180 D.300
答案 C
解析 ∵a
3
+a
4
+a
5
+
a
6
+a
7
=(a
3
+a
7
)
+(a
4
+a
6
)+a
5
=5a
5
=45
0,∴a
5
=90.
∴a
2
+a
8
=2a
5
=180.
3.
已知等差数列{a
n
}的公差为d(d≠0),且a
3
+a
6
+a
10
+a
13
=32,若a
m
=8,则m的值为(<
br>A.12 B.8 C.6 D.4
答案 B
解析 由等差数列的性质,得
a
3
+a
6
+a
10
+a
13
=
(a
3
+a
13
)+(a
6
+a
10
)
=2a
8
+2a
8
=4a
8
=32,
∴a
8
=8,又d≠0,∴m=8.
4.已知数列
<
br>a
n
n
是等差数列,且a
3
=2,a
15
=30,则a
9
等于( )
A.12
B.24 C.16 D.32
)
答案 A
b
15
-b
3
1a
n
a
3
2a
15
解析 令b
n
=
,由题意可知b
3
=
=,b
==2,则等差数列{b
n
}的公差d=
=,
n33
15
15
15-3
9
4
则b
9
=b
3
+(9-
3)d=
,所以a
9
=9b
9
=12,故选A.
3
5.已知数列{a
n
}为等差数列且a
1
+a
7
+a13
=4π,则tan(a
2
+a
12
)的值为( )
A.3 B.±3 C.-
答案 D
解析 由等差数列的性质得a
1<
br>+a
7
+a
13
=3a
7
=4π,
4π
∴a
7
=.
3
∴tan(a
2
+a
12
)=tan(2a
7
)=tan
8π2π
=tan
=-3.
33
3
D.-3
3
6.若a,b,c成等差数列,
则二次函数y=ax
2
-2bx+c的图象与x轴的交点的个数为( )
A.0
B.1 C.2 D.1或2
答案 D
解析
∵a,b,c成等差数列,∴2b=a+c,
∴Δ=4b
2
-4ac=(a+c)<
br>2
-4ac=(a-c)
2
≥0.
∴二次函数y=ax
2
-2bx+c的图象与x轴的交点个数为1或2.
7
.(2018·河南省实验中学期末)已知{a
n
}是公差为正数的等差数列,a
1<
br>+a
2
+a
3
=15,a
1
a
2
a
3
=80,则a
11
+a
12
+a
13
的
值为( )
A.105 B.120 C.90 D.75
答案 A
解析 由a
1
+a
2
+a
3
=15,得a
2
=5,所以a
1
+a
3
=10.又a
1
a
2
a
3
=80,所以a
1
a
3
=16,所以a<
br>1
=2,a
3
=8或a
1
=8,a
3
=2.
又等差数列{a
n
}的公差为正数,所以{a
n
}是递增数列,所以a
1
=2,
a
3
=8,所以等差数列{a
n
}的公差d=a
2
-a
1
=5-2=3,所以a
11
+a
12+a
13
=3a
12
=3(a
1
+11d)
=
105.
8.等差数列{a
n
}中,a
3
+a
7
-a
10
=-1,a
11
-a
4
=21.则a
7<
br>等于( )
A.7 B.10 C.20 D.30
答案 C
解析 ∵a
3
+a
7
-a
10
+a
11<
br>-a
4
=a
3
+a
7
+a
11
-(a
10
+a
4
)
=3a
7
-2a
7
=a
7
,
∴a
7
=21-1=20.
二、填空题
9.在等差数列{an
}中,已知5是a
3
和a
6
的等差中项,则a
1+a
8
= .
答案 10
解析 由5是a
3
和a
6
的等差中项,可得a
3
+a
6
=2×5=1
0,则由等差数列的性质可得a
1
+a
8
=a
3
+a
6
=10.
10.若三个数成等差数列,它们的和为9,平方和为59,则这三个数的积为
.
答案 -21
解析 设这三个数为a-d,a,a+d,
a-d+a+a+d=9,
则
222
a-d
+a+a+d=59,
a=
3,
a=3,
解得
或
d=4
d=-4.
∴这三个数为-1,3,7或7,3,-1.
∴这三个数的积为-21.
11.在下面的数表中,已知每行、每列中的数都成等差数列.
第1行
第2行
第3行
…
第1列
1
2
3
…
第2列
2
4
6
…
第3列
3
6
9
…
…
…
…
…
…
那么位于表中的第n行第n+1列的数是__________.
答案
n
2
+n
解析 第n行的第一个数是n,第n行的数构成以n为公差的等差数列,其
第n+1项为n+n·n
=n
2
+n.所以数表中的第n行第n+1列的数是n
2
+n.
三、解答题
12.在等差数列{a
n
}中,
(1)已知a
2<
br>+a
3
+a
23
+a
24
=48,求a
13
;
(2)已知a
2
+a
3
+a
4
+a<
br>5
=34,a
2
·a
5
=52,求公差d.
解
方法一 (1)直接化成a
1
和d的方程如下:
(a
1
+d)+(
a
1
+2d)+(a
1
+22d)+(a
1
+23d)=4
8,
即4(a
1
+12d)=48,
∴4a
13
=48,∴a
13
=12.
(2)直接化成a
1
和d的方程如下:
a
1
+d+a
1
+2d+a
1
+3d+a
1+4d=34,
a
1
+4d=52,
a
1
+d·
a
1
=1,
a
1
=16,
解得
或
d=3
d=-3.
∴d=3或-3.
方法二 (1)根据已知条件a
2
+a
3
+a
23
+a
24
=48,得4a
13
=48,∴a
13
=12.
(2)由a
2
+a
3
+a
4
+a
5
=34,
得2(a
2
+a
5
)=34,即a
2
+a
5
=17,
a
5
=52,
a
2
·
解
a
2
+a
5
=17,
a
2
=
4,
a
2
=13,
得
或
a
5
=13
a
5
=4.
a
5
-a
2
13-4a
5
-a
2
4-13
∴d=
==3或d===-3.
33
5-25-2
13.在等差数列{a
n
}中,
1(1)若a
2
+a
4
+a
6
+a
8
+
a
10
=80,求a
7
-a
8
;
2
(2
)已知a
1
+2a
8
+a
15
=96,求2a
9<
br>-a
10
.
解 (1)a
2
+a
4
+a<
br>6
+a
8
+a
10
=5a
6
=80,∴a<
br>6
=16,
1111
∴a
7
-a
8
=(2
a
7
-a
8
)=(a
6
+a
8
-a
8
)=a
6
=8.
2222
(2)∵a
1
+2a
8
+a
15
=4a
8=96,∴a
8
=24.
∴2a
9
-a
10
=a
10
+a
8
-a
10
=a
8
=24.
14.若等差数列{a
n
}满足a
n
+
1
+a
n
=4n-3,则{a
n
}的通项公式为
.
5
答案 a
n
=2n-(n∈N
*
)
2
解析 由题意得a
n+1
+a
n
=4n-3,①
a
n+2
+a
n+1
=4n+1,②
②-①,得a
n+2
-a
n
=4.
∵{a
n
}是等差数列,设公差为d,∴d=2.
1
∵a
1
+a
2
=1,∴a
1
+a
1
+d=1,∴a1
=-.
2
15
∴a
n
=-
+(n-1)×
2=2n-
(n∈N
*
).
22
15.已知两个等差数列{an
}:5,8,11,…与{b
n
}:3,7,11,…,它们的项数均为100
,则它们有
多少个彼此具有相同数值的项?
解 因为a
n
=3n+2(n∈
N
*
),b
k
=4k-1(k∈N
*
),两数列的共同项可
由3n+2=4k-1求得,
4
所以n=
k-1.而n∈N
*
,k∈N
*
,
3
所以设k=3r(r∈N
*
),得n=4r-1.
1≤3r≤100,
由已知
且r∈N
*
,
可得1≤r≤25.
1≤4r-1≤100,
所以共有25个相同数值的项.