15.(2019课标全国I文,18,12分)记Sn为等差数列-|||-(an)的前n项和已知 _(9)=-(a)_(s)-|||-(1)若 _(3)=4 求(an)的通项公式;-|||-(2)若 _(1)gt 0, 求使得 _(n)geqslant (a)_(n) 的n的取值范围.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查等差数列的通项公式与前n项和公式的应用,以及利用不等式求解参数范围的能力。
解题思路:
- 第一问:利用已知条件$S_9 = -a_5$和$a_3 = 4$,联立方程求出首项$a_1$和公差$d$,进而写出通项公式。
- 第二问:结合$a_1 > 0$的条件,将$S_n \geq a_n$转化为关于$n$的二次不等式,通过分析二次函数的性质确定解集范围。
关键点:
- 等差数列基本公式的灵活运用;
- 不等式方向与公差符号的关系;
- 整数解的合理筛选。
第(1)题
设公差为$d$
根据等差数列前$n$项和公式:
$S_9 = \frac{9}{2} \left[2a_1 + 8d\right] = 9(a_1 + 4d)$
根据通项公式:
$a_5 = a_1 + 4d$
由题意$S_9 = -a_5$,得:
$9(a_1 + 4d) = -(a_1 + 4d)$
整理得:
$a_1 + 4d = 0 \quad \text{(因$9 \neq -1$,故$a_1 + 4d = 0$)}$
利用$a_3 = 4$
由通项公式:
$a_3 = a_1 + 2d = 4$
联立方程组
$\begin{cases}a_1 + 4d = 0 \\a_1 + 2d = 4\end{cases}$
解得:
$a_1 = 8, \quad d = -2$
通项公式
$a_n = a_1 + (n-1)d = 8 + (n-1)(-2) = 10 - 2n$
第(2)题
关系推导
由(1)知$a_1 = -4d$,代入通项公式:
$a_n = a_1 + (n-1)d = -4d + (n-1)d = (n-5)d$
前$n$项和公式:
$S_n = \frac{n}{2} \left[2a_1 + (n-1)d\right] = \frac{n}{2} \left[-8d + (n-1)d\right] = \frac{n(n-9)d}{2}$
不等式转化
由$a_1 > 0$得$d < 0$,不等式$S_n \geq a_n$等价于:
$\frac{n(n-9)d}{2} \geq (n-5)d$
两边同乘$\frac{2}{d}$(注意$d < 0$,不等号方向改变):
$n(n-9) \leq 2(n-5)$
整理得:
$n^2 - 11n + 10 \leq 0$
解二次不等式
方程$n^2 - 11n + 10 = 0$的根为$n = 1$和$n = 10$,抛物线开口向上,故解集为:
$1 \leq n \leq 10$
结合$n \in \mathbb{N}$,得$n$的取值范围为$1, 2, \dots, 10$。