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數列 等差數列 等差中項 自我評量
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臺北市計程車的計費表起跳為70 元,每跳一次表加5 元;將計費表上的數字依序記錄下來就是70, 75, 80, 85, 90, 95, ……。二年甲班第一次段考的數學成績依座號紀錄如下:95, 88, 97, 72, 58, ……。像這樣依序排列的一串數稱為數列。
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一個數列中的第一個數稱為第1項或首項,通常記為a1;第二個數稱為第2項,記為a2;第三個數稱為第3項,記為a3;……;第n個數稱為第n項,記為an;數列中的最後一項也稱為末項。
例如,數列70, 75, 80, 85, 90, 95中,第1項(首項)a1=70,第2項a2=75,第3項a3=80,……,第6項(末項)a6=95。
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數列1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 中, 第1項a1= ____,第2項a2= ____ , 第3項a3= ____,第4項a4= ____ , 第7項a7= ____ 。 1 3 5 7 13
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(1)以棉花棒排成正方形,依序在其一側增加正方形的個數,如圖1-1:
數列可能具備某種規律。例如: (1)以棉花棒排成正方形,依序在其一側增加正方形的個數,如圖1-1: 圖1-1 觀察圖1-1 可得 正方形個數 1 2 3 4 5 棉花棒總數 7 10 13 16
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將棉花棒總數寫成數列4, 7, 10, 13, 16,觀察數列可以發現:
第1 項a1=4 第2 項a2=a1+3= 4 +3=7 第3 項a3=a2+3= 7 +3=10 第4 項a4=a3+3=10+3=13 第5 項a5=a4+3=13+3=16 這個數列的規律是前一項加3 等於後一項。 它的意義是每增加1個 正方形,便需增加3枝 棉花棒。
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(2)觀察數列1, 4, 9, 16, 25, 36 可以發現: 第1項a1= 1=12 第2項a2= 4=22 第3項a3= 9=32 第4項a4=16=42 第5項a5=25=52 第6項a6=36=62 這個數列的規律是由1開始的連續正整數的 平方。
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(3)觀察數列3, 6, 12, 24, 48, 96 可以發現: 第1項a1=3 第2項a2=a1 × 2= 3 × 2 = 6 第3項a3=a2 × 2= 6 × 2 =12 第4項a4=a3 × 2=12 × 2 =24 第5項a5=a4 × 2=24 × 2 =48 第6項a6=a5 × 2=48 × 2 =96 這個數列的規律是前一項乘以2等於後一項。
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(4)觀察數列2, 3, 5, 8, 13, 21 可以發現: 第1項a1=2 第2項a2=3 第3項a3=a1+a2= 2+ 3= 5 第4項a4=a2+a3= 3+ 5= 8 第5項a5=a3+a4=5+ 8=13 第6項a6=a4+a5=8+13=21 這個數列的規律是前兩項相加等於後一項。
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已知下列數列分別隱含某種規律,試依其規律在空格中填入適當的數。 (1) 2, 6, 10, 14, ____ , 22
配合習作基礎題 1 已知下列數列分別隱含某種規律,試依其規律在空格中填入適當的數。 (1) 2, 6, 10, 14, ____ , 22 (2) 1, 2, 4, 8, ____ , ____ , 64, 128 (3) 216, ____ , ____ , 27,8,1 18 16 32 125 64
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下圖是仁愛國中校車的座位表,已知共有48個座位,試寫出第一行全部的座位號碼。
1 觀察數列的規律 配合習作基礎題 2 下圖是仁愛國中校車的座位表,已知共有48個座位,試寫出第一行全部的座位號碼。 第一行 第二行 第三行 第四行 1 3 5 7 9 11 4 2 8 6 12 10 走 道 …… ……
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這個數列的規律是前一項加4等於後一項,因此第一行的座位號碼依序
觀察第一行的座位號碼1, 5, 9, …… a1=1 a2=5=a1+4=1+4 a3=9=a2+4=5+4 因此我們推得a4=a3+4=9+4=13 這個數列的規律是前一項加4等於後一項,因此第一行的座位號碼依序 為1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29, 33, 37, 41, 45。 解
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承例題1, 第二行全部的座位號碼為 3, 7, 11, ______________________________, 第四行全部的座位號碼為 2, 6, 10, ______________________________。 15, 19, 23, 27, 31, 35, 39, 43, 47 14, 18, 22, 26, 30, 34, 38, 42, 46
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承例題1,仁愛國中校車第一行與第三行座位 號碼所成的數列如下,這兩個數列對應的項 之間有甚麼關係? 第一行:1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29, 33, 37, 41, 45 第三行:4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36, 40, 44, 48 1+3=4,5+3=8,9+3=12,…… 第一行的每一項加3,就是第三行對應的項。
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在例題1中,第一行的座位號碼形成數列 1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29, 33, 37, 41, 45,其中任意相鄰的兩項,後項減去前項所得的差都相同(這個差稱為公差,通常用d 來表示),我們稱這樣的數列為等差數列。
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一數列a1, a2, a3, a4, a5, ……, an-1, an,若a2-a1=a3-a2=a4-a3=a5-a4=…=an-an-1=d,則此數列是公差為d的等差數列。也就是說,等差數列中,
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2 判別等差數列 試問下列各數列是否為等差數列?如果是,請寫出該數列的公差。 (1) 7, 4, 1, -2, -5 (2) 3, 5, 7, 10, 13 (3) -3, -3, -3, -3
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後項減前項的差不固定,所以3, 5, 7, 10, 13 不是等差數列。
解 (1)因為4-7=1-4=(-2)-1=(-5)-(-2)=-3,相鄰兩項的差(後項減前項)都是 -3,所以7, 4, 1, -2, -5 是等差數列, 公差為-3。 (2)因為5-3=2 7-5=2 10-7=3 13-10=3 後項減前項的差不固定,所以3, 5, 7, 10, 13 不是等差數列。
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(3)因為(-3)-(-3)=0, 後項減前項的差都是0, 所以-3, -3, -3, -3 是等差數列,公差為0。 等差數列的公差可以
解 等差數列的公差可以 是正數、負數或0。
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試問下列各數列是否為等差數列?如果是,請寫出該數列的公差。
(1) 5, 10, 15, 20, (2) 1, 0, 1, 0, 1 10-5=5, 15-10=5, 20-15=5, 25-20=5 是等差數列, 公差為5。 0-1=-1, 1-0=1 不是等差數列。
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(3)-8,-3, 2, 7, 12 (4) 36, 25, 14, 3,-8,-19 (-3)-(-8)=5, 2-(-3)=5, 7-2=5, 12-7=5 是等差數列, 公差為5。 25-36=-11, 14-25=-11, 3-14=-11, (-8)-3=-11, (-19)-(-8)=-11 是等差數列, 公差為-11。
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等差數列的各項及公差並不侷限於整數,也可能是分數、小數,就連含有根號的數或文字符號也都可以形成等差數列。
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請在下列空格中填入適當的數,使得各數列成為等差數列。 (1) 15, 18, ____ , ____ , ____
3 利用公差完成數列 配合習作基礎題 3 請在下列空格中填入適當的數,使得各數列成為等差數列。 (1) 15, 18, ____ , ____ , ____ (2) ____ , ____ , 9, 15, _____
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(1)公差d=18-15 =3 ,且a2=18。 a3=a2+d=18+3=21 a4=a3+d=21+3=24 an=an-1+d
解 (1)公差d=18-15 =3 ,且a2=18。 a3=a2+d=18+3=21 a4=a3+d=21+3=24 a5=a4+d=24+3=27 因此可得等差數列15 , 18, 21 , 24, 27 。 an=an-1+d
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(2)公差d=15-9=6,且a3=9。 a2=a3-d=9-6=3 a1=a2-d=3-6=-3 an-1=an-d
解 (2)公差d=15-9=6,且a3=9。 a2=a3-d=9-6=3 a1=a2-d=3-6=-3 a5=a4+d=15+6=21 因此可得等差數列-3, 3, 9, 15, 21。 an-1=an-d an=an-1+d
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請完成下列各等差數列,並寫出公差。 (1) -2, 3, ____ , ____ , ____,公差為____。 (2) 2.4, 3, ____ , ____ , ____,公差為____。 8 13 18 5 3.6 4.2 4.8 0.6
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請在下列空格中填入適當的數,使得各數列成為等差數列。 (1) 5b, 3b, ____ , ____ , ____
4 利用公差完成數列 配合習作基礎題 3 請在下列空格中填入適當的數,使得各數列成為等差數列。 (1) 5b, 3b, ____ , ____ , ____ (2) ____ , , , ____ , ____ (3) ____ , 3a+2b , 5a-b , ____ , ____
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(1)公差d=3b-5b = -2b ,且a2=3b。 a3=a2+d=3b+ (-2b)=b a4=a3+d=b+(-2b)= -b
解 (1)公差d=3b-5b = -2b ,且a2=3b。 a3=a2+d=3b+ (-2b)=b a4=a3+d=b+(-2b)= -b a5=a4+d=(-b)+(-2b)= -3b 因此可得等差數列5b , 3b , b , -b , -3b。
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(2)公差d=2 - = ,且a2= 。 a1=a2-d= - =0 a4=a3+d=2 + = 3 a5=a4+d=3 + = 4
解 (2)公差d=2 - = ,且a2= 。 a1=a2-d= - =0 a4=a3+d=2 + = 3 a5=a4+d=3 + = 4 因此可得等差數列 0 , , , , 。
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(3)公差d=(5b-b)-(3a+2b)=2a-3b, 且a2=3a+2b。 a1=a2-d=(3a+2b)-(2a-3b)=a+5b
解 (3)公差d=(5b-b)-(3a+2b)=2a-3b, 且a2=3a+2b。 a1=a2-d=(3a+2b)-(2a-3b)=a+5b a4=a3+d=(5a-b) +(2a-3b)=7a-4b a5=a4+d=(7a-4b)+(2a-3b)=9a-7b 因此可得等差數列 a+5b, 3a+2b, 5a-b, 7a-4b, 9a-7b。
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請完成下列各等差數列,並寫出公差。 , , , , , 公差為 。 (2) , a , a+8 , , , (3) , , a+3b , 2a+b , , 公差為 。 a-8 a+16 a+24 8 -a+7b 5b 3a-b a-2b
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以下我們將以一些實例來探討等差數列的性質,進而形成等差數列的公式。
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已知一個等差數列的首項為11,公差為 4,請寫出這個等差數列的前五項。
5 由a1、d推出前n 項 已知一個等差數列的首項為11,公差為 4,請寫出這個等差數列的前五項。 首項a1=11,公差 d= 4。 第2項a2=a1+d=11+4=15 第3項a3=a2+d=15+4=19 第4項a4=a3+d=19+4=23 第5項a5=a4+d=23+4=27 故這個等差數列的前五項為11, 15 , 19 , 23, 27。 解
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1.已知一等差數列的首項為20,公差為-5 ,請寫出這個等差數列的前六項。 20+(-5) = 15,15+ (-5) =10, 10+(-5) = 5,5+(-5) =0 , 0+(-5) =-5 此等差數列的前六項為 20 , 15 , 10 , 5 , 0 , -5。
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2.已知一等差數列的首項為a,公差為5,請寫出這個等差數列的前五項。
a+5=a+5,(a+5)+5=a+10, (a+10)+5=a+15,(a+15)+5=a+20 此等差數列的前五項為 a , a+5 , a+10 , a+15 , a+20。
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在例題5中,我們由首項與公差逐步推算出下一項,但是如果要求第36項呢?逐項推算恐怕要耗費相當多的時間。我們觀察例題5中各項與首項及公差的關係:
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首 項 第2項 第3項 第4項 第5項 4 a3 a4 a5 第2項a2=11+ 4 =15 a4 a5 第3項a3=11+2 × 4 =19 a5 第4項a4=11+3 × 4 =23 第5項a5=11+4 × 4 =27 4 4 4 4 4 4 4 4 4
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由上面的觀察我們發現: 首項為a1,公差為d 的等差數列,其 第2項等於首項加1個公差,即a2=a1+d。 第3項等於首項加2個公差,即a3=a1+2d。 第4項等於首項加3個公差,即a4=a1+3d。 第5項等於首項加4個公差,即a5=a1+4d。 依此類推,第n項等於首項加n-1個公差, 即an=a1+(n-1)d。也就是說,
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如果一個等差數列的首項為a1,公差為d,則第n項an=a1+(n-1)d。
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已知一等差數列的首項為5,公差為2,試求此等差數列的第8項。
6 利用公式an=a1+(n-1)d 求an 已知一等差數列的首項為5,公差為2,試求此等差數列的第8項。 配合習作基礎題 4(1) 解 首項a1=5,公差d=2,項數n=8, 代入公式an=a1+(n-1)d 得 a8=5+(8-1) × 2=5+14=19 該等差數列的第8項為19。
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已知一等差數列的第15項a15=30,公差d=-3,試求此等差數列的首項。
7 利用公式an=a1+(n-1)d 求a1 已知一等差數列的第15項a15=30,公差d=-3,試求此等差數列的首項。 配合習作基礎題 4(2) a15=30,n=15,d=-3, 代入公式an=a1+(n-1)d 得 30 =a1+(15-1) × (-3) 30 =a1-42 a1 =72 此等差數列的首項為72。 解
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1.已知一等差數列的首項為-9,公差為4,試求此等差數列的第9項。
a1=-9,d=4,n=9, 代入公式an=a1+(n-1) d 得 a9=(-9)+(9-1) × 4=(-9)+ 32=23
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2.已知一等差數列的第46項為5,公差為2,試求此等差數列的首項。
a46=5,d=2,n=46, 代入公式an=a1+(n-1)d 得 5=a1+(46-1) × 2 5=a1+ 90 a1=-85
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已知一等差數列的首項a1=-9,公差d= ,第 n 項an=15,求n。
8 利用公式an=a1+(n-1)d 求n 已知一等差數列的首項a1=-9,公差d= ,第 n 項an=15,求n。 配合習作基礎題 4(3) a1=-9,d= ,an=15, 代入公式an=a1+(n-1)d得 15=(-9)+(n-1) × 24=(n-1) × 36=n-1 n=37 解
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已知一等差數列的首項a1=21,公差d=-2,第n項an=-3,求n。
a1=21,d=-2,an=-3, 代入公式an=a1+(n-1)d 得 -3=21+(n-1) × (-2) -3=21-2n+2 2n=26 n =13
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已知一等差數列的首項為37,公差為-5,試求此等差數列的第n項。(用n 的多項式表示)
9 以符號表示an 已知一等差數列的首項為37,公差為-5,試求此等差數列的第n項。(用n 的多項式表示) 首項a1=37,公差d=-5, 代入公式an=a1+(n-1)d 得 an=37+(n-1) × (-5)=-5n+42 解
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已知一等差數列的第9項為426,公差為7,試求此等差數列的第n項。(用n 的多項式表示)
a9=426,d=7,代入公式an=a1+(n-1)d 得 426=a1+(9-1) × 7 426=a1+56 a1=370 以a1=370,d=7 代入公式an= a1+(n-1) d 得 an=370+(n-1) × 7=370+7n-7=7n+363
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10 代入公式an=a1+(n-1)d 解聯立方程式
已知一等差數列的第3項為13,第9項為-5,試求此等差數列的首項與公差。 配合習作基礎題 5 設此等差數列的首項為a1,公差為d。 由公式an=a1+(n-1) d 可知: 13=a1+(3-1) d -5=a1+(9-1) d 由式-式得-18=6d,d=-3 將d=-3 代入式得13=a1+2 ×(-3),a1=19 此等差數列的首項為19,公差為-3。 解 13=a1+2d -5=a1+8d 得
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若一等差數列的第5項為35,第10項為-5,試求此等差數列的首項與公差。
35= a1+(5-1)d -5= a1+(10-1)d 式-式得40=-5d,d=-8 代入式得35=a1-32,a1=67
50
11 等差數列的應用 三月一日俊仲有存款350元,他自三月二日起每日儲蓄55元,某日他結算存款總額為2000元,請問當日是幾月幾日?
51
設自三月一日算起第m天,俊仲的存款總額為2000元。 俊仲每日存款總額成等差數列350, 405, 460, ……, 2000,此等差數列的
首項a1=350,公差d=55,第m項am=2000。 am=a1+( m-1)d 2000=350+( m-1) × 55 55m=1705 m=31 所以三月三十一日俊仲的存款總額為2000元。 解
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1.承例題11,請問幾月幾日俊仲的存款才能超過3000元?
設第n天的存款超過3000元,即an>3000 350+(n-1)×55>3000 350+55n-55>3000 55n>2705,n> = , 49+1=50, 50-31=19 所以四月十九日,存款會超過3000元。
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2.某戲院第一排有 24 個座位,每一排依次比前一排多2個座位。已知最後一排有72個座位,請問這個戲院的座位共有多少排?
a1=24,d=2,an=72, 代入公式an=a1+(n-1)d 得 72=24+(n-1)×2 72=24+2n- n=25 共有25排座位。
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如果a, b, c三數成等差數列,則b稱為a與c的等差中項。例如,7, 11, 15 成等差數列,則11為7與15的等差中項;-8, 12, 32成等差數列,則12為-8與32的等差中項。
b-a=c-b 2b=a+c b= 後項減前項等於公差 b為a、c 的算術平均數
55
從上述的說明可知: 給予任意兩數m與n,則m, , n三數即成等差數列。也就是說, 為m與n的等差中項。
56
已知a, b, 3成等差數列,且 a、b兩數的和為-9,求a、b的值。
12 等差中項的應用 已知a, b, 3成等差數列,且 a、b兩數的和為-9,求a、b的值。 配合習作基礎題 6
57
因為a, b, 3成等差數列,b為a與3的等差中項,所以b= 。 又a、b兩數的和為-9,即a+b=-9。 聯立得
2a+a+3=-18 a=-7 代入式得(-7)+b=- b=-2 解 b= a+b=-
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配合習作基礎題 7 1.若5與x的等差中項為7,求x的值。 =7,5+x=14,x=9
59
2.設2a+b, 8, 3a-2b成等差數列,a-b, 5, a-3b也成等差數列,求a、b的值。 (2a+b)+(3a-2b)=16 (a-b)+(a-3b)=10 式×4-式得18a=54,a=3 代入式得15-b=16,b=-1 5a-b= 2a-4b=
60
13 等差中項的應用 已知a, b, 8, m, n五數成等差數列,求此數列所有數的和為多少?
61
設此數列的公差為d, 則b=8-d,m=8+d 所以b+m=16 又a=8-2d,n=8+2d 所以a+n=16 a+b+8+m+n
解 設此數列的公差為d, 則b=8-d,m=8+d 所以b+m=16 又a=8-2d,n=8+2d 所以a+n=16 a+b+8+m+n =(a+n)+8+(b+m)=16+8+16=40
62
事實上,由例題13的解題過程,我們可以 推導出:
對於任意一個等差數列a1, a2, a3, a4, a5,設其公 差為d,則 a1=a3-2d,a2=a3-d,a4=a3+d,a5=a3+2d 所以a2+a4=(a3-d)+(a3+d)=2a3,得a3= 。 a1+a5=(a3-2d)+(a3+2d)=2a3,得a3= 。 即a3是a2和a4的等差中項,也是a1和a5的等差中項。
63
已知a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7 七數成等差數列,若a2 =-3,a4=5,求:
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1.數列:依序排列的一串數稱為數列,其中的第一個數稱為第1項或首項,記為a1;第二個數稱為第2項,記為a2;第三個數稱為第3項,記為a3;……;第n個數稱為第n項,記為an;數列中的最後一項也稱為末項。而第n項的前一項即為第n-1項,記為an-1;第n項的後一項即為第n+1項,記為an+1。
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2.等差數列:若一個數列中,任意相鄰兩項,後項減去前項所得的差都相同,我們稱這樣的數列為等差數列,並稱這個差為公差,通常用d來表示。
3.等差數列第n項公式:若一等差數列的首項為a1,公差為d,則第n 項an=a1+(n-1)d。
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4.等差中項: (1)若a, b, c三數成等差數列,則b 稱為a與c 的等差中項,且b= ,b 為a、c的算 術平均數。 (2)給予任意兩數m 與n,則m , , n 三數 即成等差數列。也就是說, 為m 與n 的等差中項。
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1-1 自我評量 1.已知下列各數列分別隱含某種規律,試依其規律在空格中填入適當的數。 (1) 6, 1, -4, -9, -14, ____ , -24。 (2) 1, -1, 1, -1, 1, ____ , 1。 (3) 1, , , , , , 。 -19 -1
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2.請寫出下列各等差數列的前七項: (1)首項為4,公差為6。 (2)首項為8,公差為-5。 (3)首項為8,公差為-2d。 4, 10, 16, 22, 28, 34, 40 8, 3, -2, -7, -12, -17,-22 8, 8-2d, 8-4d, 8-6d, 8-8d, 8-10d, 8-12d
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3.一等差數列的首項為7,公差為3,試求此等差數列的第15項。
a1=7,d=3,n=15, 代入公式an=a1+(n-1)d 得 a15=7+(15-1)× 3=7+ 42=49
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4.一等差數列的首項為21,第13項為-3,試求此等差數列的公差。
a1=21,a13=-3,n=13, 代入公式an=a1+(n-1)d 得 -3=21+(13-1)d -3=21+12d d=-2
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5.一等差數列的第10項為9,第6項為-3,試求此等差數列的首項與公差。
9=a1+(10-1)d -3=a1+(6-1)d 式- 式得12=4d,d=3 代入式得9=a1+27,a1=-18
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6.請在下列空格中填入適當的數,使得各數列成為等差數列。
(1) ____ , ____ , 6 , ____ , 16 , ____ -4 1 11 21 16=6+2d ∴d=5 6-5=1,1-5=-4; 6+5=11,16+5=21。
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(2) 1, , , , -17, -8 -17=1+4 d ∴ d= 1+( )= ,( )+( )=-8, (-8)+( )= (-17)+( )=
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(3) m+2n, ________ , m-6n, ________ , ________
m-6n=(m+2n)+2d ∴ d=-4n (m+2 n)+(-4 n)=m-2 n (m-6 n)+(-4 n)=m-10 n, (m-10n)+(-4n)=m-14n。
75
(4) , , , , , = +3d ∴ d= + = , + = ; + = , + = 。
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7.一等差數列的首項為0,末項為16,公差為 ,試問此等差數列共有多少項?
a1=0,d= ,an=16, 代入公式an=a1+(n-1)d 得 16=0+(n-1)× n=33 此等差數列共有33 項。
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8.已知a, 8, b三數成等差數列,且2a-3b=-38,求a、b的值。
式×2-式得5b=70,b=14 代入式得a=2
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9.喬巴練習長跑,他計畫星期一跑1200公尺,以後每天增加某相同的距離,若星期六跑3000公尺,請問這六天喬巴每天各跑多少公尺?
設喬巴每天增加跑步距離d公尺,則 3000=1200+(6-1)d d=360 故喬巴這六天跑步距離分別為1200公尺、 1560公尺、1920公尺、2280公尺、2640公尺、3000公尺。
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