高1下册人教版数学 必修5 第2章 第2节 等差数列 第1课时 逐字稿-5,332字

  师:同学们好,这节课我们一起来学习高中数学人民教育出版社A版必修5第二章第二节——等差数列。上节课我们学习了数列的概念及表示方法,知道把按照一定顺序排列的一列数称作数列,通常用列举法、图像法、递推法、通项公式法来表示数列,这些方法从不同角度反映数列特点。这节课我们先从几个生活中的例子开始。

  第一个例子,我们按常法从0开始,每隔5数一次,得到数列:0,5,10,15,20。

  第二个例子,2000年澳大利亚悉尼奥运会上,女子举重正式列为比赛项目,该项目共设7个级别,其中较轻的4个级别体重组成数列:48,53,58,63。

  第三个例子,水库管理人员为保证优质鱼类生活环境,定期放水清库清理杂鱼。若水库水位为18米,自然放水每天水位降低2.5米,最低降至5.5米,那么从开始放水到可清理工作那天,水库每天水位组成数列:18,15.5,13,10.5,8,5.5。

  第四个例子,我国现行储蓄制度规定银行支付存款利息方式为单利,即不把利息加入本金计算下一期利息。按单利计算,本利和公式是:本利和 = 本金×(1 + 利率×存期)。例如,按活期存入1万元,年利率0.72%,那么按单利,五年内各年末本利和组成数列:10072,10144,10216,10288,10360。

  好,同学们,我们把这四个例子中的数列放在一起,观察一下,它们有什么共同特征呢?通过观察不难发现,从第二项起,每一项减去前一项的差都是同一个常数,依次是5,5, - 2.5,72。在数学中,我们把具有这种特征的数列称为等差数列。下面我们一起来认识一下等差数列。一般地,如果一个数列从第二项起,每一项与它前一项的差等于同一个常数,这个数列就叫做等差数列,这个常数叫做等差数列的公差,通常用字母d表示。

  同学们,我们来找找这个概念中的关键词,通过关键词加深对概念的理解。有哪些呢?有“从第二项起”“每一项与它前一项的差”“同一个常数”。同学们都知道,数学语言是符号语言,大家能不能尝试用符号语言描述这个定义呢?怎么把“从第二项起,每一项与它前一项的差等于同一个常数”用一个式子表达出来?对了,就是(a_{n} - a_{n - 1} = d),其中(n \geq 2),且(n)是正整数。同学们,在数学中,定义是判断事物是否成立的标准,我们常用等差数列的定义来判断一个数列是不是等差数列,这种方法称作定义法。

  了解了等差数列的定义后,我们不禁要想,等差数列有没有通项公式呢?好,我们一起来看。

  刚才我们得到了等差数列的递推关系,不妨利用它把等差数列项与项之间的关系写一写。(a_{2} - a_{1} = d),即(a_{2} = a_{1} + d);(a_{3} - a_{2} = d),即(a_{3} = a_{2} + d),将(a_{2} = a_{1} + d)代入,得到(a_{3} = a_{1} + 2d);(a_{4} - a_{3} = d),即(a_{4} = a_{3} + d),把(a_{3} = a_{1} + 2d)代入,得到(a_{4} = a_{1} + 3d);一直到(a_{n} - a_{n - 1} = d)((n \geq 2)),我们可以归纳出(a_{n} = a_{n - 1} + d),把(a_{n - 1} = a_{1} + (n - 2)d)代入,得到(a_{n} = a_{1} + (n - 1)d)。

  同学们要注意,此时(n \geq 2),经检验(n = 1)时也成立,从而得到等差数列的通项公式为(a_{n} = a_{1} + (n - 1)d)。这种推导通项公式的方法我们称之为迭代法,迭代法也是处理数列问题的常用方法。

  同学们,接下来我们换个角度观察这组递推关系。我们发现,第一个式子中的(a_{2})与第二个式子中的(-a_{2})相加可以抵消;第二个式子中的(a_{3})与第三个式子中的(-a_{3})相加,可以抵消;第三个式子中的(a_{4})与它后一个式子中的(-a_{4})相加,可以抵消;最后一个式子中的(-a_{n - 1})与它前一个式子中的(a_{n - 1})相加,可以抵消。假如把这些式子加在一起,等号左边只剩(a_{n} - a_{1}),那等号右边有多少个(d)相加呢?要搞清到底有多少个,其实不难,观察这组递推关系对应字母的下标就能得到答案。比如观察被减数的下标,从2到(n),可以发现有(n - 1)个;观察减数的下标,从1到(n - 1),也说明有(n - 1)个。于是将这(n - 1)个式子相加,可以得到(a_{n} - a_{1} = (n - 1)d),即(a_{n} = a_{1} + (n - 1)d)。同学们一定要注意,此时(n \geq 2),这个式子还不能称作通项公式,必须检验(n = 1)时也成立,才能得到等差数列通项公式(a_{n} = a_{1} + (n - 1)d)。而这种推导方法我们称为累加法,累加法同样是处理数列问题的常用方法。

  刚才我们不仅得到了等差数列的通项公式,还认识了迭代和累加两种处理数列问题的常用方法。接下来回到等差数列的通项公式,从方程角度观察这个等式,我们发现其中有(a_{n})、(a_{1})、(n)、(d)四个量,满足知三求一,即知道其中三个可求剩下一个。

  此外,我们发现(a_{n})与(n)分别是数列中的项和项的序号,它们是变化的,而(a_{1})与(d)是确定的,这说明等差数列的要素是首项和公差,即首项和公差确定时,等差数列确定。

  利用通项公式,我们可以得到(a_{m} = a_{1} + (m - 1)d),也就是(a_{1} = a_{m} - (m - 1)d)。假如把这个式子得到的(a_{1})带回通项公式,可以得到(a_{n} = a_{1} + (n - 1)d = a_{m} - (m - 1)d + (n - 1)d),化简可得(a_{n} = a_{m} + (n - m)d),这个也被称作等差数列的第二通项公式,即(a_{n} = a_{m} + (n - m)d)。这个公式在处理某些数列问题时,不必都回到首项(a_{1})上,它可以反映任意两项,即第(n)项与第(m)项的关系。

  在进一步认识通项公式的基础上,我们来看几个具体问题。

  例一第一小题,求等差数列(8),(5),(2),…的第(20)项。分析可知,这个等差数列已知首项、公差、项的序号,求项,知三求一。因为(a_{1} = 8),(d = 5 - 8 = - 3),(n = 20),所以(a_{20} = 8 + (20 - 1)×(- 3) = - 49)。

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