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algebra难度:基础algebrasequences
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等差数列děngchā shùliè

arithmetic sequence
5 分钟阅读
更新于 2025-10-29
已完成

核心概念

等差数列是数学中最基础的数列类型之一。从第二项开始,任意项与其前一项之间的差值始终等于同一个常数,该常数称为公差,通常用 表示dd

数学定义

对于序列{an}\{a_n\}

,若存在常数dd

满足:

an+1an=d(nN)a_{n+1} - a_n = d \quad (n \in \mathbb{N}^*)

则该序列{an}\{a_n\}

称为等差数列,其中dd

即为公差。

通项公式

等差数列的第 nn

项可通过首项a1a_1

与公差 表示:

**dd

推导过程**

an=a1+(n1)da_n = a_1 + (n-1)d

a2=a1+da_2 = a_1 + d

a3=a2+d=a1+2da_3 = a_2 + d = a_1 + 2d

-a4=a3+d=a1+3da_4 = a_3 + d = a_1 + 3d

  • ...

an=a1+(n1)da_n = a_1 + (n-1)d

项和公式nn

前 项的和存在两种常用公式:

公式1(利用首项与末项): Sn=n(a1+an)2S_n = \frac{n(a_1 + a_n)}{2}

公式2(利用首项与公差):

Sn=na1+n(n1)2d=n[2a1+(n1)d]2S_n = na_1 + \frac{n(n-1)}{2}d = \frac{n[2a_1 + (n-1)d]}{2}

重要性质

性质1:算术平均

aa

,bb

,cc

构成等差数列,则:b=a+c2b = \frac{a + c}{2}

bb

是 与aa

的**cc

算术平均数**。

性质2:指数性质

m+n=p+qm + n = p + q

(其中m,n,p,qNm, n, p, q \in \mathbb{N}^*

)则:

特别 am+an=ap+aqa_m + a_n = a_p + a_q

地,若 m+n=2pm + n = 2p

则:

am+an=2apa_m + a_n = 2a_p

性质3:和性质

nn

项的和可视为首项与末项平均值的 倍nn

Sn=n(a1+an)2S_n = \frac{n(a_1 + a_n)}{2}

现实应用

应用1:银行储蓄

问题:明每月存500元,持续12个月。12个月后总存款额是多少?

分析:每月存款构成等比数列,公比为a1=500a_1 = 500

d=500d = 500

公差为n=12n = 12

解法S12=12×(500+6500)2=42,000 yuanS_{12} = \frac{12 \times (500 + 6500)}{2} = 42,000 \text{ yuan}

应用2:剧院座位

问题:剧院第一排有20个座位,每排座位数比前一排多2个。若共有30排,总座位数是多少?

分析

  • 首项 a1=20a_1 = 20

  • 公差 d=2d = 2

  • 项数
    **n=30n = 30

解法**: S30=30×20+30×292×2=600+870=1,470 seatsS_{30} = 30 \times 20 + \frac{30 \times 29}{2} \times 2 = 600 + 870 = 1,470 \text{ seats}

CSCA练习题

> 💡 :以下练习题依据CSCA考试大纲及中国标准化考试形式设计,旨在帮助学生熟悉题型与解题思路。

例题1:基础题(难度★★☆☆☆)

等差数列 {an}\{a_n\}

中,a3=7a_3 = 7

a7=15a_7 = 15

。求a10a_{10}

选项:

  • A. 19
  • B. 21
  • C. 23
  • D. 25

详细解法:

方法一:运用通项公式

  1. 由通项公式得: -a3=a1+2d=7a_3 = a_1 + 2d = 7

... ① -a7=a1+6d=15a_7 = a_1 + 6d = 15

... ② 2. ② - ①得:4d=84d = 8

,故 d=2d = 2

  1. 代入①得:a1+4=7a_1 + 4 = 7

,故 a1=3a_1 = 3

a10=a1+9d=3+18=21a_{10} = a_1 + 9d = 3 + 18 = 21

答案:B


例题2:中级(难度★★★☆☆)

在等差数列{an}\{a_n\}

中,S5=25S_5 = 25

S10=100S_{10} = 100

。求S15S_{15}

选项:

  • A. 175
  • B. 200
  • C. 225
  • D. 250

详细解法:

方法:利用公差为0时,(a+b)S_{15} - S_{10}$$S_{10} - S_5$$S_5

= b + 2a 且 (a+b) = b + 2a 的性质:

-S_5 = 25$$S_{10} - S_5 = 100 - 25 = 75

  • 公差:

因此7525=5075 - 25 = 50

**答案S15S10=75+50=125S_{15} - S_{10} = 75 + 50 = 125

S15=100+125=225S_{15} = 100 + 125 = 225

:C**

常见误区

❌ 误区1:公差可以为零吗?

解答:数学上,当 d=0d = 0

时,该序列属于常数序列,严格来说仍属于等差数列。但CSCA考试中,"等差数列"通常默认d0d \neq 0

(除非另有说明)。

❌ 误区2:等差数列是否总是递增的?

解答:未必! -d>0d > 0

→ 递增序列 -d<0d < 0

→ 递减序列 -d=0d = 0

→ 常数序列

❌ 误区三:与等比数列混淆

核心区别

  • 等差数列:相邻项差值恒定(an+1an=da_{n+1} - a_n = d

  • 等比数列:相邻项比值恒定(an+1an=r\frac{a_{n+1}}{a_n} = r

学习要点

  1. 掌握公式 - 通项公式与总和公式是基础
  2. 理解公差性质 - 公差可为正、负或零
  3. 练习性质应用 - 尤其算术平均数与指数性质
  4. 解决各类问题 - 算术数列常与函数、不等式结合
  5. 对比等比数列 - 明确两者差异

💡 备考要诀:等差数列是CSCA数学考试的高频考点,约占数列题目的60%。每日练习2-3道相关题目确保掌握。

相关术语

前置知识 - 建议先学习

相关术语 - 一起学习效果更好

进阶学习 - 掌握后可以学这些

对比学习 - 容易混淆,注意区别