5.1 Arithmetic Sequences

等差数列

5.1 等差数列

在等差数列中,相邻两项之间的差值是常数。等差数列有时也称为算术数列。这个数列是等差数列。相邻两项之间的差值是 +2。数列是递增的。这个数列是等差数列。相邻两项之间的差值是 -2.5。数列是递减的。差值不是常数,所以这个数列不是等差数列。

定义

等差数列:相邻两项之间的差值是常数的数列。

核心要点

等差数列的通项公式:

\( u_n = a + (n-1)d \)

其中:

• \( u_n \) 是第 n 项

• \( a \) 是首项

• \( d \) 是公差

\( u_n = a + (n-1)d \)

等差数列的通项公式,其中 a 是首项,d 是公差

示例1:求等差数列的前几项

题目:等差数列的第 n 项是 \( u_n = 55 - 2n \)。

a) 写出数列的前5项。

解答

\( u_1 = 55 - 2(1) = 53 \)

\( u_2 = 55 - 2(2) = 51 \)

\( u_3 = 55 - 2(3) = 49 \)

\( u_4 = 55 - 2(4) = 47 \)

\( u_5 = 55 - 2(5) = 45 \)

所以前5项是:53, 51, 49, 47, 45

示例2:求特定项

题目:等差数列的第 n 项是 \( u_n = 55 - 2n \)。

b) 求第99项。

解答

\( u_{99} = 55 - 2(99) = 55 - 198 = -143 \)

示例3:求第一个负项

题目:等差数列的第 n 项是 \( u_n = 55 - 2n \)。

c) 求数列中第一个负项。

解答

设 \( u_n < 0 \),即 \( 55 - 2n < 0 \)

\( -2n < -55 \)

\( n > 27.5 \)

因为 n 必须是正整数,所以 \( n = 28 \)

\( u_{28} = 55 - 2(28) = 55 - 56 = -1 \)

所以第28项是第一个负项,值为-1。

示例4:求等差数列的通项公式

题目:求下列等差数列的第 n 项:

a) 6, 20, 34, 48, 62

解答

\( a = 6, d = 20 - 6 = 14 \)

\( u_n = 6 + 14(n-1) \)

\( u_n = 6 + 14n - 14 \)

\( u_n = 14n - 8 \)

示例5:递减等差数列

题目:求下列等差数列的第 n 项:

b) 101, 94, 87, 80, 73

解答

\( a = 101, d = 94 - 101 = -7 \)

\( u_n = 101 - 7(n-1) \)

\( u_n = 101 - 7n + 7 \)

\( u_n = 108 - 7n \)

注意:如果数列是递减的,那么 d 是负数。

示例6:求常数

题目:数列由公式 \( u_n = an + b \) 生成,其中 a 和 b 是待求常数。已知 \( u_3 = 5 \) 和 \( u_8 = 20 \),求常数 a 和 b 的值。

解答

\( u_3 = 5 \),所以 \( 3a + b = 5 \) ... (1)

\( u_8 = 20 \),所以 \( 8a + b = 20 \) ... (2)

(2) - (1) 得:\( 5a = 15 \)

\( a = 3 \)

代入(1):\( 9 + b = 5 \)

\( b = -4 \)

所以常数是 \( a = 3 \) 和 \( b = -4 \)。

关键点

  • 等差数列中相邻两项的差值是常数
  • 通项公式:\( u_n = a + (n-1)d \)
  • 递增数列:d > 0
  • 递减数列:d < 0
  • 常数数列:d = 0
  • 给定两个项的值,可以建立方程组求解 a 和 d

注意

在求解等差数列问题时,要确保正确识别首项 a 和公差 d。如果数列是递减的,公差 d 为负数。在求特定项时,要注意 n 的取值范围。

学习检查点

通过本节的学习,你应该能够: