(2009•安徽)已知(an)为等差数列,a1+a3+a5=105,a2+a4+a6=99,以Sn表示(an)的前n项和,则使得Sn达到最大值的n是( )A. 21B. 20C. 19D. 18
A. 21
B. 20
C. 19
D. 18
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、前n项和公式的应用,以及如何确定前n项和的最大值。
解题核心思路:
- 利用已知条件建立方程组,求出等差数列的首项$a_1$和公差$d$。
- 分析数列的单调性:由于公差$d$为负数,数列是递减的,前n项和的最大值出现在最后一个非负项的位置。
- 二次函数顶点法:将前n项和$S_n$表示为关于$n$的二次函数,通过顶点公式确定最大值对应的$n$。
破题关键点:
- 正确建立方程:通过奇数项和偶数项的和,联立方程求解$a_1$和$d$。
- 判断数列项的正负:找到数列中最后一个非负项的位置,确定$S_n$的最大值点。
步骤1:求首项$a_1$和公差$d$
根据题意:
-
奇数项和:$a_1 + a_3 + a_5 = 105$
代入通项公式$a_n = a_1 + (n-1)d$,得:
$a_1 + (a_1 + 2d) + (a_1 + 4d) = 3a_1 + 6d = 105 \implies a_1 + 2d = 35 \quad \text{(1)}$ -
偶数项和:$a_2 + a_4 + a_6 = 99$
同理得:
$(a_1 + d) + (a_1 + 3d) + (a_1 + 5d) = 3a_1 + 9d = 99 \implies a_1 + 3d = 33 \quad \text{(2)}$
联立方程(1)和(2):
用(2)-(1)得:$d = -2$,代入(1)得:$a_1 = 39$。
步骤2:求前n项和$S_n$的最大值
前n项和公式:
$S_n = \frac{n}{2}[2a_1 + (n-1)d] = \frac{n}{2}[78 - 2(n-1)] = -n^2 + 40n$
二次函数顶点法:
$S_n = -n^2 + 40n$的顶点横坐标为:
$n = -\frac{b}{2a} = -\frac{40}{2 \times (-1)} = 20$
因此,当$n=20$时,$S_n$取得最大值。
数列项的正负分析:
通项公式为$a_n = 39 - 2(n-1) = 41 - 2n$。
令$a_n \geq 0$,解得:
$41 - 2n \geq 0 \implies n \leq 20.5$
即第20项仍为正,第21项为负,故前20项和最大。