高1下册北师大版数学 等差数列第2课时 逐字稿-4,829字

  师:同学们好,上节课我们学习了等差数列的定义:从第二项起,每一项与它前一项的差是同一个常数,这样的数列为等差数列,这个常数称为等差数列的公差,通常用字母d表示。等差数列的递推公式可以表达为(a_{n}-a_{n - 1}=d)((n\geq2)),或者写为(a_{n + 1}-a_{n}=d)((n\geq1)),它的通项公式为(a_{n}=a_{1}+(n - 1)d)。通项公式和递推公式从两个不同角度反映了数列的特点。

  这节课我们先来看留给大家的思考题。若数列通项(a_{n}=pn + q),其中(p)、(q)为常数,请判断数列({a_{n}})是不是等差数列。如果是,其首项和公差是什么?我们先列举数列的前几项,该数列为(p + q),(2p + q),(3p + q),(4p + q)等。在前四项中很容易看出每一项与前一项的差都是同一个常数(p)。因此,我们先计算(a_{n + 1}),再化简(a_{n + 1}-a_{n})这个代数式,得出常数(p)。由(a_{n})的任意性可知,这个数列是等差数列,且公差为(p),首项为(p + q)。

  那么等差数列的通项公式是否都可以表示为变量(n)的一次式呢?我们将等差数列({a_{n}})的通项公式变形整理为(dn + a_{1}-d)。把(n)的系数(d)记为(p),(a_{1}-d)记为(q),则(a_{n})可表达为(pn + q)。因此,数列({a_{n}})是等差数列,等价于它的通项(a_{n})可表达为(pn + q),即为(n)的一次式。

  在第一节数列概念的学习中,我们知道数列可以看作定义域为正整数集或它的有限子集的函数,数列的通项公式就是相应函数的解析式,数列的图像是位于(y)轴右侧的一些孤立的点。等差数列的通项公式可以整理为(dn + a_{1}-d)。由此可知,当(d\neq0)时,等差数列({a_{n}})是定义在自然数集上的一次函数。下面我们就从函数的角度研究等差数列。

  先研究等差数列通项相对应的函数(y = dx + a_{1}-d),它的图像是一条直线,直线的斜率为公差(d),直线在(y)轴上的截距为(a_{1}-d)。按公差(d)的正负分类,分别做出公差大于(0)、小于(0)、等于(0)时直线的图像。从图像中可以看出,等差数列的图像是直线上一些位于(y)轴右侧的孤立的点,这些点的横坐标是正整数,所以这些点在直线上均匀分布,间隔相等。

  从函数性质上看,一次项(n)的系数为公差(d),即自变量每增加(1),函数值增加(d)。当公差(d\gt0)时,({a_{n}})为递增数列;当公差(d\lt0)时,({a_{n}})为递减数列;当(d = 0)时,({a_{n}})为常数列,不具有单调性。以上就是等差数列定义的图形语言,图像是描述等差数列的又一种方法。接下来我们试着用函数的观点研究一个具体的等差数列。

  例5:已知等差数列({a_{n}})图像上两点的坐标,求这个数列的通项公式,画出这个数列的图像,判断这个数列的单调性。对于等差数列图像上的点,横坐标表示项数,纵坐标表示相应的项,因此(a_{1}=1),(a_{3}=5)。用通项公式表示(a_{3})得到关于公差(d)的方程,解得(d),于是(a_{n}=2n - 1)。

  第二小题:因为等差数列的图像是直线(y = 2x - 1)上的一些等间隔的点,所以先用虚线作出直线(y = 2x - 1),然后在直线上取一些横坐标为正整数的若干个点。因为一次函数(y = 2x - 1)一次项的系数为正,因此它是增函数,所以对应的数列({a_{n}})也是递增数列。

  下面我们对比例4与例5这两个题目及其解法。例5已知等差数列图像上两点的坐标,这个条件本质上就是已知数列中的某两项。因此例4和例5虽然条件给出的形式不同,但其本质是同一类问题,即已知等差数列中的任意两项求通项。

  从方程的角度来理解这个问题:给定一个等差数列的任意两项,即可得到关于(a_{1})和(d)的二元一次方程组。因为在一般情况下,二元一次方程组的解唯一,所以(a_{1})和(d)的值就确定了,这个等差数列也就唯一确定了。

  再从函数的角度:给定一个等差数列的任意两项,即给定等差数列图像所在直线上的两点。因为两点可以确定一条直线,所以等差数列的图像所在直线就确定了,这个等差数列也就唯一确定了。这两个题目从不同的角度得出了相同的结论:给定一个等差数列的任意两项,这个等差数列就唯一确定,进而能确定数列的通项公式。从函数和方程的两个角度为我们求解问题提供了有力的工具。

  下面我们来研究仅有3项的等差数列。如果在(a)与(b)中间插入一个数(A),使(a),(A),(b)成等差数列,那么(A)叫做(a)与(b)的等差中项。如果(A)是(a)与(b)的等差中项,由等差数列的定义可知,第二项(A)减去第一项(a)等于第三项(b)减第二项(A),所以(A=\frac{a + b}{2})。

  再观察(a),(\frac{a + b}{2}),(b)这三个数,已知第二项(\frac{a + b}{2})减第一项(a)等于第三项(b)减第二项(\frac{a + b}{2}),运算的结果都为(\frac{b - a}{2})。因为(a)、(b)为定值,所以它们的差(\frac{b - a}{2})也为定值。所以(a),(\frac{a + b}{2}),(b)成等差数列,(\frac{a + b}{2})就是(a)与(b)的等差中项。

  由此,我们可以得出结论:(a),(A),(b)成等差数列,则等价于中间项(A=\frac{a + b}{2}),即中间项等于前后两项和的一半。容易看出在一个等差数列中,从第二项起(有穷等差数列的末项除外),每一项都是它的前一项与后一项的等差中项。在等差数列中,第(n)项(a_{n}=\frac{a_{n - 1}+a_{n + 1}}{2})((n\geq2)),我们把(a_{n})叫做(a_{n - 1})与(a_{n + 1})的等差中项。等差中项的概念描述了等差数列中相邻三项的递推关系。

>> 点击阅读全文
《高1下册北师大版数学 等差数列第2课时 逐字稿-4,829字》.docx
将本文下载保存,方便收藏和打印
导出文档