(12分)记 S_ n 为等差数列 a_ n 的前 n 项…——2018 高考数学第 17 题答案解析

2018_新课标 II 卷 (2018·理)

2018 National Question 17 Free-response Differentiating
2018_新课标 II 卷 (2018·理)

17.(12分)记 $S_{n}$ 为等差数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 的前 $n$ 项和,已知 $a_{1}=-7, S_{3}=-15$ .

(1)求 $\left\{a_{n}\right\}$ 的通项公式;
(2)求 $\mathrm{S}_{\mathrm{n}}$ ,并求 $\mathrm{S}_{\mathrm{n}}$ 的最小值.

Answer key

(1)$a_n=2n-9$;(2)$S_n=n^2-8n$,最小值为 $-16$

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完整解析 · 逐步详解

(1)设等差数列 $\{a_n\}$ 的公差为 $d$。
由已知 $a_1 = -7$,且 $S_3 = -15$,
根据等差数列前 $n$ 项和公式 $S_n = na_1 + \frac{n(n-1)}{2}d$,
当 $n=3$ 时,有 $3a_1 + \frac{3 \times 2}{2}d = -15$,即 $3a_1 + 3d = -15$。
将 $a_1 = -7$ 代入上式,得:
$3 \times (-7) + 3d = -15$
$-21 + 3d = -15$
$3d = 6$
解得 $d = 2$。
故通项公式为:
$a_n = a_1 + (n-1)d = -7 + (n-1) \times 2 = 2n - 2 - 7 = 2n - 9$。

(2)由(1)知 $a_1 = -7, d = 2$,
则前 $n$ 项和 $S_n$ 为:
$S_n = na_1 + \frac{n(n-1)}{2}d = -7n + \frac{n(n-1)}{2} \times 2$
$S_n = -7n + n^2 - n = n^2 - 8n$。
对 $S_n$ 进行配方:
$S_n = n^2 - 8n = (n-4)^2 - 16$。
因为 $n \in \mathbb{N}^*$,二次函数 $y = (x-4)^2 - 16$ 的对称轴为 $x=4$,开口向上,
所以当 $n=4$ 时,$S_n$ 取得最小值。
$S_{min} = S_4 = 4^2 - 8 \times 4 = 16 - 32 = -16$。

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核心知识
等差数列
核心考法
构造辅助数列函数与方程
关键能力
应用Free-response
最容易错
定义域忽略端点取等判断错误
difficulty
Differentiating
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