记Sn为等差数列(an)的前n项和,已知a2=11,S10=40.(1)求(an)的通项公式;(2)求数列(|an|)的前n项和Tn.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求数列{|an|}的前n项和Tn.
题目解答
答案
∴$\left\{\begin{array}{l}{{a}_{1}+d=11}\\{10{a}_{1}+\frac{10×9}{2}d=40}\end{array}\right.$,即$\left\{\begin{array}{l}{{a}_{1}+d=11}\\{{a}_{1}+\frac{9}{2}d=4}\end{array}\right.$,
得a1=13,d=-2,
则an=13-2(n-1)=-2n+15(n∈N•).
(2)|an|=|-2n+15|=$\left\{\begin{array}{l}{-2n+15,}&{1≤n≤7}\\{2n-15,}&{n≥8}\end{array}\right.$,
即1≤n≤7时,|an|=an,
当n≥8时,|an|=-an,
当1≤n≤7时,数列{|an|}的前n项和Tn=a1+⋯+an=13n+$\frac{n(n-1)}{2}×(-2)$=-n2+14n,
当n≥8时,数列{|an|}的前n项和Tn=a1+⋯+a7-⋯-an=-Sn+2(a1+⋯+a7)=-[13n+$\frac{n(n-1)}{2}×(-2)$]+2×$\frac{13+1}{2}×7$=n2-14n+98.
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,以及绝对值数列求和的分段处理方法。
解题思路:
- 第一问:利用已知条件$a_2=11$和$S_{10}=40$,建立关于首项$a_1$和公差$d$的方程组,解出$a_1$和$d$,进而写出通项公式。
- 第二问:分析通项$a_n$的正负变化点,将数列$\{|a_n|\}$的求和分为两段处理(正项段和负项段),分别计算前n项和。
破题关键:
- 方程组建立:根据等差数列的基本公式,结合已知条件列出方程。
- 绝对值分段:通过通项$a_n=15-2n$的符号变化确定分段点($n=7$和$n=8$),分段求和。
第(1)题
设等差数列首项为$a_1$,公差为$d$
根据$a_2=11$,得:
$a_1 + d = 11 \quad \text{(1)}$
根据$S_{10}=40$,前10项和公式:
$S_{10} = \frac{10}{2} \left[ 2a_1 + 9d \right] = 40$
化简得:
$2a_1 + 9d = 8 \quad \text{(2)}$
解方程组
联立方程(1)和(2),解得:
$a_1 = 13, \quad d = -2$
通项公式
代入等差数列通项公式:
$a_n = a_1 + (n-1)d = 13 - 2(n-1) = -2n + 15$
第(2)题
分析通项符号
通项$a_n = -2n + 15$,当$n \leq 7$时,$a_n \geq 0$;当$n \geq 8$时,$a_n < 0$。因此:
$|a_n| =
\begin{cases}-2n + 15, & 1 \leq n \leq 7 \\2n - 15, & n \geq 8\end{cases}$
求前n项和$T_n$
情况1:当$1 \leq n \leq 7$时,$|a_n| = a_n$,直接求和:
$T_n = S_n = \frac{n}{2} \left[ 2a_1 + (n-1)d \right] = -n^2 + 14n$
情况2:当$n \geq 8$时,前7项和为$S_7 = 49$,第8到第n项和为$- (S_n - S_7)$,因此:
$T_n = S_7 + \left[ - (S_n - S_7) \right] = 2S_7 - S_n = n^2 - 14n + 98$