等差數列前n項和的最值問題

2022-10-10 08:51:04 字數 4793 閱讀 9787

問題引入:已知數列的前n項和,求這個數列的通項公式.數列是等差數列嗎?如果是,它的首項與公差分別是什麼? 解:當n>1時: 當n=1時:

綜上:,其中:,

**1:一般地,如果乙個數列的前n項和為:其中為常數,且p0,那麼這個數列一定是等差數列嗎?如果是,它的首項和公差分別是什麼?結論:當r=0時為等差,當r0時不是

一、 應用二次函式圖象求解最值

例1:等差數列中,,則n的取值為多少時?最大

分析:等差數列的前n項和是關於n的二次函式,因此可從二次函式的圖象的角度來求解。

解析:由條件可知,d<0,且,

其圖象是開口向下的拋物線,所以在對稱軸處取得最大值,且對稱軸為,

而,且6.5介於6與7的中點,從而或時最大。

1. 已知等差數列{}中=13且=,那麼n取何值時,取最大值.

解析:設公差為d,由=得:3×13+3×2d/2=11×13+11×10d/2 d= -2, =13-2(n-1), =15-2n,

由即得:6.5≤n≤7.5,所以n=7時,取最大值.

2. 已知an是各項不為零的等差數列,其中a1>0,公差d<0,若s10=0,求數列an前 5 項和取得最大值.

結合二次函式的圖象,得到二次函式圖象的開口向下,根據圖象關於對稱軸對稱的特點,得到函式在對稱軸處取到最大值,,注意對稱軸對應的自變數應該是整數或離對稱軸最近的整數.an是各項不為零的等差數列,其中a1>0,公差d<0,s10=0,根據二次函式的圖象特點得到圖象開口向下,且在n==5時,數列an前5項和取得最大值.

二、轉化為求二次函式求最值

例2、在等差數列{}中,=-14, 公差d=3, 求數列{}的前n項和的最小值

分析:利用條件轉化為二次函式,通過配方寫成頂點式易求解。

解析:∵=+3d, ∴ -14=+9,=-23, ∴=-23n+=[(n-)-],

∴ 當n=最小時,最小,但由於,介於8與9之間,,

即有且,故當n=8=-100最小.

點評:通過條件求出,從而將轉化為關於n的二次函式,然後配方求解,但要注意的是此處介於8與9之間,但並不能取兩個整數,判斷的標準是對稱軸是否處於兩個整數中點,否則只有乙個取值。

3. 已知等差數列中,前項和,則使有最小值的是(b )

a、 b、 cd、

4. 已知an是等差數列,其中a1=31,公差d=﹣8,則數列an前n項和的最大值為 76 .

分析:(1)根據數列的首項和公差寫出數列的前n項和,它是關於n的二次函式,二次項的係數小於零,函式存在最大值,結合二次函式的最值得到結果,注意變數n的取值.

解答:解:(1)∵an是等差數列,其中a1=31,公差d=﹣8,∴數列an前n項和sn=﹣4n2+35n,

根據二次函式的性質,當n=時,前n項和sn取到最大值,∵n∈n,∴n=4,∴前n項和sn的最大值是sn=﹣64+140=76,

5. 已知乙個等差數列的前項的和是,前項的和是.求此等差數列的前項和,並求出當為何值時,最大,最大值是多少? = 當n=10或11時,取最大值為110

6. 已知為等差數列,a1+a3+a5=105,a2+a4+a6=99,以sn表示的前n項和,則使得sn達到最大值的n是

設的公差為d,由題意得a1+a3+a5=a1+a1+2d+a1+4d=105,即a1+2d=35,①a2+a4+a6=a1+d+a1+3d+a1+5d=99,即a1+3d=33,②由①②聯立得a1=39,d=-2,∴sn=39n+ ×(-2)=-n2+40n=-(n-20)2+400,故當n=20時,sn達到最大值400.

7. 已知等差數列an的公差d<0,若a3a7=9,a1+a9=10,則該數列的前n項和sn的最大值為 49 .

分析:根據等差數列的性質得到第3項與第7項的和等於首項與第9項的和等於10,又第3項與第7項的積為9,寫出乙個兩根為a3和a7關於x的一元二次方程,求出方程的解,且根據等差d小於0可得到a3和a7的值,進而求出數列的首項和公差,根據首項和公差寫出等差數列的前n項和公式,配方後即可求出數列的前n項和sn的最大值.解答:解:

由題意a1+a9=10,得到a3+a7=10,又a3a7=9,得到a3,a7為方程x2﹣10x+9=0的兩根,且d<0,得到a3=9,a7=1,則d=﹣2,所以a1=13,sn=﹣n2+14n﹣49+49=(n﹣7)2+49,則當n=7時,該數列的前n項和sn的最大值為49.故答案為:49

8. 在等差數列an中,a1=25,s17=s9,求sn的最大值.

解:由s17=s9,得到=,即17(2a1+16d)=9(2a1+8d),又a1=25,得:d=﹣=﹣2,所以an=a1+(n﹣1)d=﹣2n+27,

則sn===﹣n2+26n=﹣(n﹣13)2+169,所以當n=13時,snmax=169.

三、在等差數列中,有關的最值問題——常用鄰項變號法求解:

(1)當》0,d<0時,滿足的項數m使得取最大.(2)當<0,d>0時,滿足的項數m使得取最小值。

例3:已知等差數列的an=24-3n,則前多少項和最大?

由an=24-3n知當時,,當時,,前8項或前7項的和取最大值.

9. 已知等差數列的通項bn=2n-17,則前多少項和最小?

解:由bn=2n-17n知當時,,當時,, 前8項的和取最小值.

點評:通過數列中數的特性,可由,從解不等式來確定的最大值。小結:

對等差數列前n項和的求法,通常從二次函式與不等式的角度來求解,但有一點要注意的是最值的取值不一定在對稱軸處,必須認真考察n取何值才符合

10. 已知等差數列,滿足an =40-4n ,求前多少項的和最大?最大值是多少?

解法一:由

解法二:令.

11. 在等差數列中,|a3|=|a9|,公差d<0,則使前n項和sn取得最大值的自然數n是 5或6 .

分析:根據d<0,|a3|=|a9|,判斷出a3=﹣a9,進而根據等差數列的通項公式求得a1+5d=0,判斷出a6=0進而可知從數列的第7項開始為負,進而可判斷出前n項和sn取得最大值的自然數n的值.

解答:解:∵d<0,|a3|=|a9|,∴a3=﹣a9,∴a1+2d=﹣a1﹣8d,∴a1+5d=0,∴a6=0,∴an>0(1≤n≤5),

12. ∴sn取得最大值時的自然數n是5或6.故答案為:5或6等差數列的公差d<0,且a12=a102,則數列的前n項和sn取得最大值時的項數n= 5 .

分析:由a12=a102,得到a1和a10相等或互為相反數,因為公差d小於0,所以得到a1和a10互為相反數即兩項相加等於0,又根據等差數列的性質可知a5和a6的和等於a1和a10的和等於0,得到數列的前n項和sn取得最大值時的項數為5.解答:解:

由d<0,a12=a102,知a1+a10=0∴a5+a6=0,所以此數列從從第6項開始,以後每項都小於0,故sn取得最大值時的項數n=5.故答案為:5.

點評:此題考查學生掌握等差數列的性質,掌握兩數平方相等時兩數的關係,是一道中檔題.

13. 已知等差數列,3 a5 =8 a12, a1<0,設前n項和為sn,求sn取最小值時n的值.

[分析]求等差數列前n項的和最小,可以用函式的方式去求,亦可以用數列單調性,也可以由完成.

解法一: 點(n,sn)是開口向上拋物線上一些孤立的點,即在函式的圖象上,其對稱軸距離x=15.7最近的整數點(16,s16),

解法二:

14. 已知等差數列,3 a4 =7 a7, a1>0,設前n項和為sn,求sn取最大值時n的值.9

15. 已知等差數列{}, ,=.若,求數列 {}的前n項和的最小值.

分析:①由與的關係,可寫出之間的關係,兩式作差,即可得出與間的關係;

②{}的前n項和最小,估計{}的前n項均為負值,後面均為正值,所有負值之和為最小.

解 =-=-,即8=(+2-(+2,所以(-2-(+2=0,

即(+)(--4)=0,因為,所以+0,即--4=0,所以-=4,

因此等差數列{}的公差大於0. = =,解得=2.所以=4n-2,則=2n-31.

即數列{}也為等差數列且公差為2.由,解得,因為n,所以n=15,故{}的前15項為負值,因此最小,可知=-29,d=2,所以數列 {}的前n項和的最小值為==-225.

16. 為等差數列,公差為,為其前項和,,則下列結論中不正確的是(a)

(a) (b) (c) (d)

17. 等差數列的前項和為,若,則下列結論其中正確結論是a) a.②③ b.①③ c.①④ d.②④

18. 等差數列的前項和的最大值只有,且,則使的的最大值為 。

19. 數列是首項為23,公差為整數的等差數列,且第六項為正,第七項為負。 ⑴求數列的公差;

⑵求前n項和sn的最大值;⑶當sn>0時,求n的最大值。

解:⑴∵a1=23,a6>0,a7<0,∴∵d為整數,∴d=-4。

⑵=23=-2 =-

∴當時,sn最大=78。⑶sn=-2n2+25n>0得0,∴n最大為12。

20. (92高考)設等差數列{}的前n項和為,已知=12, >0, ,

(1)求公差d的取值範圍;(2)指出,,…,中哪乙個值最大,並說明理由.

解析 (1)由=12,得: +2d=12,即=12-2d,由》0,得:12+,所以d>-,

由,得:13+,所以d<-3, 因此,d的取值範圍為(-,-3).

(2)解法一: =12-2d+(n-1)d =12+(n-3)d令,得:n<3-,由(1)知: 6時,,因此,最大.

解法二:由題意可得: =n+=n(12-2d)+ =顯然d0,是關於自變數n的二次函式,由(1)知:

d<0,二次函式的影象拋物線的對稱軸為n=,由(1)知:,所以6<<,又因為n,故當n=6時,最大,即最大.簡析:

函式認識等差數列的和為項數的二次函式,構建不等式解範圍;等差數列求和整體思維研究單調性求解。 解得,; ,等差數列{}是首項為正數,公差小於0的遞減數列,故最大.

21. 已知, ,則的最大值是

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