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第二章 数列
2.3 等差数列的前n项和
第2课时 等差数列的前n项和(习题课)
A级 基础巩固
一、选择题
1.一个等差数列共有2n+1项,其奇数项的和为512,偶数项的和为480,则中间项为( )
A.30 B.31 C.32 D.33
解析:中间项为an+1.
S奇=·(n+1)=(n+1)an+1=512.
S偶=·n=n·an+1=480.
所以an+1=S奇-S偶=512-480=32.
答案:C
2.等差数列{an}的公差d=且S100=145,则a1+a3+a5+…+a99的值为( )
A.52.5 B.72.5 C.60 D.85
解析:设a1+a3+a5+…+a99=x,a2+a4+…+a100=y,则x+y=S100=145,y-x=50d=25.解得x=60,y=85.
答案:C
3.设Sn是等差数列{an}的前n项和,若=,则为( )
A. B. C. D.
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解析:S3,S6-S3,S9-S6,S12-S9,构成一个新的等差数列,因为S3=1,S6-S3=3-1=2,所以S9-S6=3,S12-S9=4.
所以S12=S3+(S6-S3)+(S9-S6)+(S12-S9)=1+2+3+4=10.
所以=.
答案:A
4.若数列{an}的前n项和是Sn=n2-4n+2,则|a1|+|a2|+…+|a10|等于( )
A.15 B.35 C.66 D.100
解析:易得an=
|a1|=1,|a2|=1,|a3|=1,
令an>0则2n-5>0,所以n≥3.
所以|a1|+|a2|+…+|a10|
=-(a1+a2)+a3+…+a10
=2+(S10-S2)
=2+[(102-4×10+2)-(22-4×2+2)]
=66.
答案:C
5.把正整数以下列方法分组:(1),(2,3),(4,5,6),…,其中每组都比它的前一组多一个数,设Sn表示第n组中所有各数的和,那么S21等于( )
A.1 113 B.4 641 C.5 082 D.53 361
解析:因为第n组有n个数,所以前20组一共有1+2+3+…+20=210个数,于是第21组的第一个数为211,这组一共有21个数,S21=21×211+×1=4 641.
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答案:B
二、填空题
6.已知数列{an}满足a1+2a2+3a3+…+nan=n2,
则数列{an}的通项公式为________.
解析:a1+2a2+3a3+…+nan=n2,
当n≥2时,a1+2a2+3a3+…+(n-1)·an-1=(n-1)2,
所以nan=2n-1,所以an=.
当n=1时,a1=1,符合上式,
所以数列{an}的通项公式为an=.
答案:an=
7.设Sn为等差数列{an}的前n项和,若a4=1,S5=10,则当Sn取得最大值时,n的值为________.
解析:由
解得
所以a5=a1+4d=0,
所以S4=S5同时最大.
所以n=4或5.
答案:4或5
8.若等差数列{an}的前n项和为Sn(n∈N*),若a2∶a3=5∶2,则S3∶S5=________.
解析:===×=.
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答案:3∶2
三、解答题
9.设等差数列{an}的前n项和为Sn,已知a3=12,且S12>0,S13<0.
(1)求公差d的范围;
(2)问前几项的和最大,并说明理由.
解:(1)因为a3=12,所以a1=12-2d,
因为S12>0,S13<0,
所以即
所以-<d<-3.
(2)因为S12>0,S13<0,
所以所以
所以a6>0,又由(1)知d<0.
所以数列前6项为正,从第7项起为负.
所以数列前6项和最大.
10.在数列{an}中,a1=1,an=(n≥2),求数列{an}的通项公式.
解:因为an=Sn-Sn-1,
所以Sn-Sn-1=,
即(Sn-Sn-1)(2Sn-1)=2S,
即Sn-1-Sn=2SnSn-1,
即-=2,
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所以为等差数列,且==1,
所以=1+2(n-1),即Sn=.
所以an=Sn-Sn-1=-=(n≥2),
又a1=1≠,
所以an=
B级 能力提升
1.设等差数列{an}的前n项和为Sn,Sm-1=-2,Sm=0,Sm+1=3,则m等于( )
A.3 B.4 C.5 D.6
解析: am=Sm-Sm-1=2,am+1=Sm+1-Sm=3,所以公差d=am+1-am=1,
由Sm==0,得a1=-2,所以am=-2+(m-1)·1=2,解得m=5.
答案:C
2.若数列{an}是等差数列,首项a1>0,a2 003+a2 004>0,a2 003·a2 004<0,则使前n项和Sn>0成立的最大自然数n是________.
解析:由条件可知数列单调递减,故知
a2 003>0,a2 004<0,
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故S4 006==2 003·(a2 003+a2 004)>0,
S4 007==4 007×a2 004<0,
故使前n项和Sn>0成立的最大自然数n是4 006.
答案:4 006
3.数列{an}的各项都为正数,且满足Sn=(n∈N*),求数列的通项公式an.
解:法一(消Sn):由Sn=(n∈N*),
得4an+1=4(Sn+1-Sn)=(an+1+1)2-(an+1)2
化简得(an+1+an)(an+1-an-2)=0,
因为an>0,所以an+1-an=2,
又4S1=4a1=(a1+1)2得a1=1,
故{an}是以1为首项,2为公差的等差数列,
所以an=2n-1.
法二(消an):由上可知2=an+1,
所以2=Sn-Sn-1+1(n≥2),
化简可得(-1)2=Sn-1,
(+-1)(--1)=0,
又S1=1,{an}的各项都为正数,
所以-=1.
所以=n,从而Sn=n2,
所以an=Sn-Sn-1=2n-1(n≥2),a1=1也适合,
故an=2n-1.
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