數(shù)列、等差數(shù)列

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中數(shù)學 來源: 高中學習網(wǎng)

一. 教學內容:

2.1 數(shù)列

2.2 等差數(shù)列

二. 教學目的:

1. 了解數(shù)列的概念,體會數(shù)列是一種特殊函數(shù),能根據(jù)數(shù)列的前幾項寫出簡單數(shù)列的通項公式。

2. 類比函數(shù)理解數(shù)列的幾種表示(列表、圖象、通項公式等),能根據(jù)項數(shù)多少、數(shù)列的性質對數(shù)列分類。

3. 掌握等差數(shù)列的概念、等差中項的概念,會根據(jù)定義判定數(shù)列是否是等差數(shù)列。

4. 掌握等差數(shù)列的通項公式及推導方法,會類比直線、一次函數(shù)等有關研究等差數(shù)列的性質,能熟練運用通項公式求有關的量:a1,d,n,an。

5. 掌握等差數(shù)列的前n項和公式及推導方法.當al,d,n,an,Sn中已知三個量時 高中生物,能熟練運用通項公式、前n項和公式求另兩個量。靈活運用公式解決與等差數(shù)列有關的綜合問題。能構建等差數(shù)列模型解決實際問題。

三. 教學重點、難點:

重點:數(shù)列的概念、數(shù)列的通項公式;等差數(shù)列的通項公式和前n項和公式。

難點:等差數(shù)列的通項公式和前n項和公式的推導以及它們的綜合運用。

四. 知識分析:

(一)數(shù)列

1. 數(shù)列的定義:按照一定次序排列的一列數(shù)叫數(shù)列,數(shù)列中每一個數(shù)叫這個數(shù)列的項,第n項記作an,叫做數(shù)列的通項,我們常把一般形式的數(shù)列簡記作{an}。

2. 數(shù)列是特殊函數(shù)

數(shù)列可以看成以正整數(shù)集N+(或它的有限子集{1,2,3,…,n})為定義域的函數(shù)。an=f(n),當自變量按照從小到大依次取值時,所對應的一列函數(shù)值。

3. 通項公式:如果數(shù)列{an}的第n項與項數(shù)n之間的函數(shù)關系,可以用一個公式an=f(n)來表示,那么就把這個公式叫這個數(shù)列的通項公式。

通項公式可以看成數(shù)列的函數(shù)解析式。

4. 數(shù)列的分類:

(1)按項數(shù)有限還是無限來分:有窮數(shù)列和無窮數(shù)列;

(2)按照項與項之間的大小關系來分:遞增數(shù)列、遞減數(shù)列、擺動數(shù)列、常數(shù)列。

5. 前面過數(shù)集,如果把數(shù)集中的元素按一定順序排成一列,就是數(shù)列。但數(shù)列和數(shù)集有較大區(qū)別:數(shù)集中的元素是無序的,也是互異的;而數(shù)列中的元素卻是有序的,而且是可以重復出現(xiàn)的。

6. 根據(jù)所給出的數(shù)列的前幾項,寫出符合要求的一個通項公式,主要方法是:

①要觀察給出的若干數(shù)中的“不變”的內容,注意研究an與n的關系。

②多角度思考,全方位觀察,廣泛聯(lián)想,將原數(shù)列作出適當?shù)霓D化變形后,化為基本數(shù)列或特殊數(shù)列,常用技巧是:分解條件,尋找規(guī)律。

7. 如何利用數(shù)列與函數(shù)的關系來解題?

一方面,數(shù)列是一個特殊的函數(shù),因此在解決數(shù)列問題時,要善于利用函數(shù)的知識、函數(shù)的觀點、函數(shù)的思想方法來解題,即用共性來解決特殊問題。如由數(shù)列是定義在N*和它的子集{1,2,3,…,n}的函數(shù)可知an是n的函數(shù),即an=f(n)。因此當{an}通項公式的一端的某個“n”用某個數(shù)或某個式或某個記號代替后,則兩端的所有的“n”必須用同一個代替,特別地有 ),則圖象呈上升趨勢,即數(shù)列是遞增的,即an遞增 ,對任意的n(n∈N*)都成立。類似地有{an}遞減< > 。對任意的n(n∈N*)都成立。

8. 如果已知數(shù)列{an}的第一項(或前幾項),且從第二項(或某一項)開始的任一項an與它的前一項an-1(或前幾項)間的關系可以用一個式子來表示,那么這個公式叫做這個數(shù)列的遞推公式。

9. 若數(shù)列{an}的前n項和記為Sn,即 ,則 。

10. 通項公式和遞推公式的區(qū)別在于:通項公式直接反映an和n之間的關系,即an是n的函數(shù),知道任意一個具體的n值,通過通項公式就可以求出該項的值an;而遞推公式則是間接反映數(shù)列的式子,它是數(shù)列任意兩個(或多個)相鄰項之間的推導關系,不能由n直接得出an

11. 用遞推公式給出一個數(shù)列,必須給出①“基礎”?D?D數(shù)列{an}的第1項或前幾項;②遞推關系?D?D數(shù)列{an}的任一項an與它的前一項an-1(或前幾項)之間的關系,并且這個關系可以用一個公式來表示。

如果兩個條件缺一個,數(shù)列就不能確定。例如,已知數(shù)列{an}的al=1,a2=2,這個數(shù)列就不能確定。因為有的說an=n;有的說 ,則 ,將這些等式相加得到

若a1適合 ,則用一個公式表示an,若al不適合 ,則要用分段形式表示an,此處切不可不求a1,而直接求an.

(二)等差數(shù)列

1. 等差數(shù)列的定義:一般地,如果一個數(shù)列{an}從第二項起,每一項與它的前一項的差都等于同一個常數(shù),用式子可表示為 ,則數(shù)列{an}叫做等差數(shù)列。常數(shù)d叫做等差數(shù)列的公差。

2. 等差數(shù)列的單調性:等差數(shù)列的公差d>0時,數(shù)列為遞增數(shù)列;d<0時,數(shù)列為遞減數(shù)列;d=0時,數(shù)列為常數(shù)列。

3. 等差數(shù)列的通項公式

4. 要證明數(shù)列{an}為等差數(shù)列,只要證明:當 等于同一個常數(shù)d。

5. 對等差數(shù)列{an}而言:

(l)公差是從第二項起,每一項減去它前一項的差(同一常數(shù)),即 都成立。

(3) 時,an是關于n的一次函數(shù)。故 的圖象是直線y=dx (a1?Dd)上當x∈N*時的點的集合。

由此可利用共線的方法解決有關等差數(shù)列問題。

(4)對任意的m,n∈N*,有 。

(5)公式中含四個量a1,an,d,n,已知任意三個,可求第四個量。

6. 如果三個數(shù)a,A,b組成等差數(shù)列,那么A叫做a與b的等差中項。

7. 等差數(shù)列的判定方法

(1) 。

(3) 。

(5) 。

(7)數(shù)列 ( 、b是常數(shù))是公差為 的等差數(shù)列。

(8)下標成等差數(shù)列且公差為m的項 組成公差為md的等差數(shù)列。

(9)若 也為等差數(shù)列,則 仍成等差數(shù)列(首項不一定選 )。

(11) 是等差數(shù)列,則 。

(2)若有三個數(shù)成等差數(shù)列,則一般設為

2. 若數(shù)列{an}的前n項和公式為 可進一步變形為:

,若令 , (*),(*)式是等差數(shù)列前n項和公式的另一種表達形式。

(2)當A≠0,即d≠0時,(*)式是n的二次函數(shù),即(n,Sn)在 的圖象上,因此,當d≠0時,數(shù)列S1,S2,S3,…,Sn的圖象是拋物線 上的一群離散的點。

(3)在求等差數(shù)列的和Sn時,如已知al、an、n,可用公式 來解,如已知al、n、d,則可用公式 )是等差數(shù)列,其公差等于kd。

6 . 若在等差數(shù)列{an}中,a1>0,d<0,則Sn存在最大值;若在等差數(shù)列{an}中,a1<0,d>0,則Sn存在最小值。

7. 若

(四)與和有關的等差數(shù)列的性質:

1. 若項數(shù)為2n ,則 ;

若項數(shù)為 ,

4. 若 也為等差數(shù)列。

【典型例題】

例1. 寫出下面數(shù)列的一個通項公式,使它的前4項分別是下列各數(shù):

解析:若要根據(jù)給出的前 4 項寫出數(shù)列的通項公式,首先要細心觀察四個數(shù)變化的規(guī)律,為了便于發(fā)現(xiàn)規(guī)律應注意兩點:

第一是將個別破壞規(guī)律的項還原,如(l)中首先觀察發(fā)現(xiàn)第一個數(shù)1應寫成分數(shù) ,然后發(fā)現(xiàn)分母應從小變大,則第三個數(shù)應還原為 。再由 很容易寫出其通項公式。(2)題中由分母為31、32、33、34,分子為10、20、10、40,發(fā)現(xiàn)均為第三個數(shù)破壞了規(guī)律,分析可知應還原為 ,再寫分子為n 1,最后寫分母為 ,又如(4)的分母的規(guī)律不易看出,可將分母一分為二,變?yōu)?, 。

點評:

1. 求數(shù)列的通項公式時,一般通過分解?D?D探索?D?D綜合的方法進行歸納。要注意觀察數(shù)列中的各項通過分解后哪些部分是不變的,哪些部分是變化的,變化的部分隨其序號的變化情況如何,歸納時要重視從整體上把握數(shù)列的構成規(guī)律,寫出通項公式。

2. 為了方便,掌握下面一些簡單的常用數(shù)列的通項公式是有好處的:

。求證:當

證明:

整理得 解得n≥9

∴從第1項到第9項遞增,從第10項起遞減。

點評:數(shù)列是特殊函數(shù),可用研究函數(shù)的方法研究數(shù)列相應問題(如本題數(shù)列的增減性)

例3. 已知數(shù)列 為等差數(shù)列, 。

解法一:設數(shù)列 的首項為 ,公差為d

由已知得

解之得

則由題設,得

故所求四數(shù)分別為2,5,8,11或11,8,5,2

解法二:設這四個數(shù)分別為

所以所求四數(shù)分別為2,5,8,11或11,8,5,2

點評:本題巧設未知數(shù),減少了未知量,簡化了運算。一般地,三個數(shù)成等差數(shù)列,且它們的和已知時,可設為a-d,a,a d。而四個數(shù)可設為a-3d,a-d,a d,a 3d(公差為2d)。

例5. (2005年北京市模擬題)已知a,b,c成等差數(shù)列,那么a2(b+c),b2(c a),c2(a b)是否構成等差數(shù)列?

證明:∵a,b,c成等差數(shù)列 ∴

即 。

(2)

整理得

解之得n=12或

解之得n=4

又由

即得

解法二:由

點評:a1,d,n稱為等差數(shù)列的三個基本量,an和Sn都可以用這三個基本量來表示,五個量 a1,d,n,an,Sn中可知三求二,即等差數(shù)列的通項公式及前n項和公式中“知三求二”的問題,一般是通過通項公式和前n項和公式聯(lián)立方程(組)求解。這種方法是解決數(shù)列運算的基本方法,在具體求解過程中應注意已知與未知的聯(lián)系及整體思想的運用。

例7. 已知數(shù)列 的前n項和 ,求數(shù)列 的前n項和

∵n=1也適合上式

∴數(shù)列

由 時

(2)當

點評:由an與Sn的關系求通項公式是一類重要題型,要注意分類討論的必要性。

例8. (2005年西安市統(tǒng)考題)一個等差數(shù)列的前10項之和為100,前100項之和為10,求前110項之和。

解法一:設等差數(shù)列 的公差為d,前n項和

由已知得

①×10-②整理得

故此數(shù)列的前110項之和為-110

解法二:設

解法三:設等差數(shù)列的首項為 ,公差為d

①-②得

成等差數(shù)列,設其公差為D。前10項的和

點評:本例解法較多,望同學們認真分析每種解法的思想實質,達到開闊思想探索研究,尋求簡捷解法的目的。解法一是基本方法,不容忽視,解法二屬函數(shù)觀點,高瞻遠矚,解法三運用整體思想,解法四則利用性質,簡捷明快,解法五利用了等差數(shù)列的性質。

【模擬】

1. 數(shù)列 的通項公式 ,作為函數(shù),它的定義域是( )

A. 正整數(shù)集N*

B. 自然數(shù)集N

C. 正整數(shù)集N*或N*的任一子集

D. 正整數(shù)集N*,或其有限子集{1,2,…,n}

2. 下列說法中,正確的是( )

A. 數(shù)列1,3,5,7可表示為{1,3,5,7}

B. 數(shù)列1,0,-1,-2與數(shù)列-2,-1,0,1是相同的數(shù)列

C. 數(shù)列 )兩數(shù)之間插入n個數(shù),使它們與a,b組成等差數(shù)列,則該數(shù)列的公差為( )

A. C.

4. 在數(shù)列{ ,則 都是等差數(shù)列,且 ,則 + ,則此數(shù)列前20項的和等于( )

A. 160 B. 180 C. 200 D. 220

7. (2004年福建文)設Sn是等差數(shù)列 的前n項和,若 ( )

A. 1 B. -1 C. 2 D.

8. (2004年重慶卷)若 是等差數(shù)列,首項 成立的最大自然數(shù)n是( )

A. 4005 B. 4006 C. 4007 D. 4008

9. (2005年吉林省實驗第一次檢測)在等差數(shù)列 中, ,則 等于__________。

11. 等差數(shù)列 __________。

12. 在數(shù)列 中,已知 ,那么使其前n項和 ,兩個數(shù)列: 都是等差數(shù)列,求

其中每行、每列都是等差數(shù)列, 的計算公式。

15. 設 為等差數(shù)列, 為數(shù)列 的前n項和,已知 的前n項和,求 。

(1)求通項 12. 12

13. 解:設兩個等差數(shù)列的公差分別為

解得

14. 解:(1)

第二行是首項為7,公差為5的等差數(shù)列

,公差為

15. 解:設等差數(shù)列 的公差為d,則

解得

16. 解:(1)



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