题目
19.记Sn为数列(an )的前n项和.已知 () dfrac (2{S)_(n)}(n)+n=2(a)_(n)+1.-|||-(1)证明:(an )是等差数列;-|||-(2)若a4,a7,a9成等比数列,求Sn的最小值.
题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查数列的通项与前n项和的关系,等差数列的证明,以及二次函数最值的应用。
解题思路:
- 第一问:通过已知条件将方程转化为关于$S_n$和$a_n$的关系式,利用$S_n$与$a_n$的递推关系,推导出$a_{n} - a_{n-1}$为常数,从而证明等差数列。
- 第二问:利用等差数列的通项公式,结合$a_4, a_7, a_9$成等比数列的条件,求出首项,进而得到前n项和的表达式,通过二次函数求最小值。
破题关键:
- 第一问的关键是通过方程变形,消去$S_n$,得到$a_n$与$a_{n-1}$的递推关系。
- 第二问需注意等差数列的公差已知,通过等比中项条件求出首项后,前n项和为二次函数,需讨论整数点的最值。
第(1)题
方程变形
由题意,$\dfrac{2S_n}{n} + n = 2a_n + 1$,两边乘以$n$得:
$2S_n + n^2 = 2n a_n + n.$
联立$n$与$n-1$的方程
将$n$替换为$n-1$,得:
$2S_{n-1} + (n-1)^2 = 2(n-1)a_{n-1} + (n-1).$
消去$S_n$
利用$S_n = S_{n-1} + a_n$,代入原方程并整理得:
$(n-1)(a_n - a_{n-1}) = n - 1.$
当$n \neq 1$时,化简得:
$a_n - a_{n-1} = 1.$
因此,$\{a_n\}$是公差为$1$的等差数列。
第(2)题
设等差数列通项
设首项为$a_1$,则$a_n = a_1 + (n-1) \cdot 1 = a_1 + n - 1$。
等比条件
由$a_4, a_7, a_9$成等比数列,有:
$(a_7)^2 = a_4 \cdot a_9.$
代入通项公式:
$(a_1 + 6)^2 = (a_1 + 3)(a_1 + 8).$
解得$a_1 = -12$。
前n项和
前n项和为:
$S_n = \dfrac{n}{2} \left[2a_1 + (n-1)\right] = \dfrac{n(n - 25)}{2}.$
求最小值
$S_n$为开口向上的二次函数,顶点在$n = \dfrac{25}{2} = 12.5$。取整数$n=12$和$n=13$,计算得:
$S_{12} = S_{13} = -78.$