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1.2 等差数列的通项公式

等差数列与等比数列 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 等差数列中,第n项与首项、公差及项数n之间的线性函数关系式。

从哪来 基于1.1 数列的定义理解项的有序性,利用2.1 递推公式的定义推导项间关系,结合1.3 数列的通项公式概念确立 $a_n$ 与 $n$ 的解析表达。

为什么 等差数列的核心特征是“相邻两项之差为常数 $d$”。 从 $a_1$ 到 $a_n$,需要累加 $(n-1)$ 次公差 $d$。 即:$a_n = a_1 + \underbrace{d + d + \dots + d}_{n-1 \text{个}} = a_1 + (n-1)d$。 这体现了从“递推关系”(局部)到“通项公式”(整体)的逻辑跃迁,本质是等差数列项数 $n$ 的一次函数。

适合:逻辑直观型、喜欢动手操作的学生** **“台阶模型”
把数列想象成爬楼梯。 - 第1级台阶高度是 $a_1$。 - 每上一级,高度增加 $d$。 - 要站在第 $n$ 级台阶,你需要从第1级往上走 $(n-1)$ 步。 - 所以总高度 = 起始高度 + 步数 $\times$ 每步高度 = $a_1 + (n-1)d$。 *强调:为什么是 $n-1$ 而不是 $n$?因为从第1级到第2级只走了1步,从第1级到第n级走了 $n-1$ 步。*
适合:代数推导型、喜欢严谨逻辑的学生** **“累加法”
由定义 $a_k - a_{k-1} = d$ ($k \ge 2$),列出以下等式: $a_2 - a_1 = d$ $a_3 - a_2 = d$ ... $a_n - a_{n-1} = d$ 将上述 $n-1$ 个等式左边相加,右边相加: $(a_2 - a_1) + (a_3 - a_2) + \dots + (a_n - a_{n-1}) = (n-1)d$ 左边中间项全部抵消(裂项相消),仅剩 $a_n - a_1$。 故 $a_n - a_1 = (n-1)d \Rightarrow a_n = a_1 + (n-1)d$。
适合:函数思维型、喜欢宏观视角的学生** **“线性函数视角”
将 $a_n$ 看作自变量 $n$ 的函数。 $a_n = d \cdot n + (a_1 - d)$。 这是一个关于 $n$ 的一次函数,斜率为 $d$,截距为 $a_1 - d$。 *注意:定义域是正整数集 $\mathbb{N}^*$,所以图像是离散的点,且这些点共线。* *优势:直接利用两点式求直线方程,已知任意两项 $a_m, a_k$ 即可求 $d$ 和 $a_n$。*
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练一道
基础题
已知等差数列 $\{a_n\}$ 中,$a_1 = 3$,公差 $d = 4$,求 $a_{10}$ 及通项公式 $a_n$。
变式
已知等差数列 $\{a_n\}$ 中,$a_3 = 7$,$a_7 = 19$,求 $a_1$ 和 $d$,并写出通项公式。
试试手自己判
检测题
若等差数列 $\{a_n\}$ 满足 $a_2 + a_8 = 20$,求 $a_5$ 的值。
看答案和判分标准
答案:10
判对标准:
1. 学生能利用等差中项性质 $a_2 + a_8 = 2a_5$ 直接得出 $2a_5 = 20 \Rightarrow a_5 = 10$,得满分。
2. 学生若设 $a_1, d$,列出 $a_1+d + a_1+7d = 20 \Rightarrow 2a_1 + 8d = 20 \Rightarrow a_1 + 4d = 10$,再识别出 $a_5 = a_1 + 4d$,从而得出 $a_5 = 10$,得满分。
3. 若学生算出 $a_5 = 20$ 或其他数值,判错。
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