设 ${S_n}$ 表示数列 $\left\{ {a_n} \right\}$ 的前 $n$ 项和.
【难度】
【出处】
2013年高考陕西卷(文)
【标注】
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若 $\left\{ {a_n} \right\}$ 是等差数列,推导 ${S_n}$ 的计算公式;标注答案\[{S_n} = \dfrac{{n\left({a_1} + {a_n}\right)}}{2}.\]或\[{S_n} = n{a_1} + \dfrac{n\left(n - 1\right)}{2}d.\]解析本题考查等差数列的前 $n$ 项和的推导.通过倒序相加法求解即可.方法一:设 $\left\{ {a_n} \right\}$ 的公差为 $d$,则\[\begin{split}{S_n} &= {a_1} + {a_2} + \cdots + {a_n}\\& = {a_1} + \left({a_1} + d\right) + \cdots + \left[{a_1} + \left(n - 1\right)d \right].\end{split}\]将 $S_n$ 倒序写出为 ${S_n} = {a_n} + \left({a_n} - d\right) + \cdots + \left[{a_n} - \left(n - 1\right)d\right]$.所以\[2{S_n} = n\left({a_1} + {a_n}\right),\]所以\[{S_n} = \dfrac{{n\left({a_1} + {a_n}\right)}}{2}.\]方法二:设 $\left\{ {a_n} \right\}$ 的公差为 $d$,则\[\begin{split}{S_n} &= {a_1} + {a_2} + \cdots + {a_n}\\& = {a_1} + \left({a_1} + d\right) + \cdots + \left[{a_1} + \left(n - 1\right)d\right].\end{split}\]将 $X_n$ 倒序写出为\[\begin{split} {S_n} &= {a_n} + {a_{n - 1}} + \cdots + {a_1}\\
&= \left[{a_1} + \left(n - 1\right)d\right] + \left[{a_1} + \left(n - 2\right)d\right] + \cdots + {a_1},\end{split}\]所以\[\begin{split} 2{S_n} &= \left[2{a_1} + \left(n - 1\right)d\right] + \left[2{a_1} + \left(n - 1\right)d\right] + \cdots + \left[2{a_1} + \left(n - 1\right)d\right] \\& = 2n{a_1} + n\left(n - 1\right)d ,\end{split}\]所以\[{S_n} = n{a_1} + \dfrac{n\left(n - 1\right)}{2}d.\] -
若 ${a_1} = 1$,$q \ne 0$,且对所有正整数 $n$,有 ${S_n} = \dfrac{{1 - {q^n}}}{1 - q}$,判断 $\left\{ {a_n} \right\}$ 是否为等比数列,并证明你的结论.标注答案$\left\{ {a_n} \right\}$ 是等比数列,证明略.解析本题考查等比数列的判定与证明.直接根据定义判定即可.$\left\{ {a_n} \right\}$ 是等比数列,证明如下:
因为 ${S_n} = \dfrac{{1 - {q^n}}}{1 - q}$,所以\[\begin{split}{a_{n + 1}} & \overset{\left[a\right]}= {S_{n + 1}} - {S_n} \\ &= \dfrac{{1 - {q^{n + 1}}}}{1 - q} - \dfrac{{1 - {q^n}}}{1 - q} \\ &= \dfrac{{{q^n}\left(1 - q\right)}}{1 - q} \\&= {q^n}.\end{split}\](推导中用到:[a])
∵ ${a_1} = 1$,$q \ne 0$,∴当 $n \geqslant 1$ 时,有\[\dfrac{{{a_{n + 1}}}}{a_n} = \dfrac{q^n}{{{q^{n - 1}}}} = q.\]因此,$\left\{ {a_n} \right\}$ 是首项为 $ 1 $ 且公比为 $q\left(q \ne 0\right)$ 的等比数列.
题目
问题1
答案1
解析1
备注1
问题2
答案2
解析2
备注2