江西省吉安师范学校(343000)邹玲傅金梅
等差数列的通项可以表示为an=dn+(a1-d),从函数的观点看,点列(n,an)在直线y=kx+b(k=d,b=a1-d)上。故有下面的命题:
命题若{an}是等差数列,则点列(n,an)在同一条直线上。
设Sn是等差数列的前n项和,易证Snn为等差数列。由命题知下面的推论成立。
推论设Sn是等差数列的前n项和,则点列n,Snn在同一条直线上。
下面利用上述命题与推论,巧证等差数列的几个性质。
设ap,aq,ar是等差数列{an}的任意三项,则点(p,ap),(r,ar),(q,aq)共线,∵由定比分点坐标公式有r=p+λq1+λ,
ar=ap+λaq1+λ,∴ar=(r-q)ap-(r-p)aqp-q(*)。
当r=p或r=q时,(*)式也成立,这表明当r∈N?时(*)式都成立。
由(*)式易得以下几个有趣的性质:
性质1在等差数列{an}中,若ap=q,aq=p,p≠q,则ap+q=0。
性质2在等差数列{an}中,若ap=q2,aq=p2,p≠q,则ap+q=-pq。
性质3在等差数列{an}中,若ap=1q,aq=1p,p≠q,则ap·q=1。
性质4在等差数列{an}中,若p+q=r+s,则ap+aq=ar+as。特别地,当
p+q=2m时,有ap+aq=2am。
证明:点(p,ap),(q,aq),(r,ar),(s,as)共线,设直线方程为y=kx+b,则
ap=kp+b,aq=kq+b,ar=kr+b,as=ks+b,∴ap+aq=k(p+q)+2b,
ar+as=k(r+s)+2b,∵p+q=r+s,∴ap+aq=ar+as。
显然,当r=s=m,即p+q=2m时,有ap+aq=2am。
推广1在等差数列{an}中,若p1+p2+…+pi=r1+r2+…+ri,则
ap1+ap2+…+api=ar1+ar2+…+ari。特别地,当p1+p2+…+pi=im时,有
ap1+ap2+…+api=iam。
推广2在等差数列{an}中,若
p1+p2+…+pii=r1+r2+…+rjj,则
ap1+ap2+…+apii=ar1+ar2+…+arjj。
性质5设Sn是等差数列的前n项和,若p≠q,则Sp+q=p+qp-q(Sp-Sq)。
证明:∵点p,Spp,q,Sqq,p+q,Sp+qp+q共线,∴Sp+qp+q-Sqq(p+q)-q=Spp-Sqqp-q,化简整理,得Sp+q=p+qp-q(Sp-Sq)。
推论1设Sn是等差数列的前n项和,若Sp=Sq,p≠q,则Sp+q=0。
推论2设Sn是等差数列的前n项和,若Sp=q,Sq=p,p≠q,则
Sp+q=-(p+q)。
在性质5中,令p=i,q=i-1,i∈N*,且i>1,得S2i-1=(2i-1)(Si-Si-1),即S2i-1=(2i-1)ai。当i=1时,S2i-1=(2i-1)ai显然成立;在性质5中,令p=i+1,
q=i-1,同理可得S2i=i(ai+ai+1)。于是有
推论3设Sn是等差数列{an}的前n项和,则S2i-1=(2i-1)ai。
推论4设Sn是等差数列{an}的前n项和,则S2i=i(ai+ai+1)。
在性质5中,令p=2i,q=i,得S3i=3(S2i-Si),即2(S2i-Si)=Si+(S3i-S2i),也就是
推论5设Sn是等差数列的前n项和,则Si,S2i-Si,S3i-S2i成等差数列。