高中 | 4.2.2 等差数列的前n项和公式 题目答案及解析

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第四章 数列

4.2 等差数列

4.2.2 等差数列的前n项和公式

记等差数列$\{a_{n}\}$的前$n$项和为$S_{n}$,数列$\left\{\dfrac{{S}_{n}}{n}\right\}$的前$k$项和为$T_{k}$,已知当且仅当$n=7$时,$S_{n}$取得最大值,则$(\qquad)$

["

$S_{6}\\lt S_{8}$,则当且仅当$k=14$时,$T_{k}$取得最大值

","

$S_{6}\\gt S_{8}$,则当且仅当$k=15$时,$T_{k}$取得最大值

","

$S_{6}=S_{8}$,则当$k=13$$14$时,$T_{k}$取得最大值

","

$\\exists m\\in {\\bf N}^{*}$$S_{m}=0$,则当$k=13$$14$时,$T_{k}$取得最大值

"]
[["ACD"]]

根据题意,等差数列$\{a_{n}\}$中,当且仅当$n=7$时,$S_{n}$取得最大值,

则数列$\{a_{n}\}$为递减数列且当$n\leqslant 7$时,$a_{n}\gt 0$,当$n\geqslant 8$时,$a_{n}\lt 0$

依次分析选项:

对于$\rm A$,若$S_{6}\lt S_{8}$,即可得$a_{7}+a_{8}\gt 0$

$\therefore a_{7}\gt 0$$a_{8}\lt 0$

$a_{1}+a_{14}=a_{7}+a_{8}\gt 0$,即有$S_{14}=7(a_{1}+a_{14})\gt 0$

${S}_{13}=\dfrac{13({a}_{1}+{a}_{13})}{2}=13{a}_{7}\gt 0$${S}_{15}=\dfrac{15({a}_{1}+{a}_{15})}{2}=15{a}_{8}\lt 0$

以此类推可知$n\le 14,\dfrac{{S}_{n}}{n}\gt 0$$n\ge 15,\dfrac{{S}_{n}}{n}\lt 0$

则当$k=14$时,$T_{k}$取得最大值,即$\rm A$正确;

对于$\rm B$,若$S_{6}\gt S_{8}$,即可得$a_{7}+a_{8}\lt 0$,则$a_{1}+a_{14}=a_{7}+a_{8}\lt 0$

即有$S_{14}=7(a_{1}+a_{14})\lt 0$

${S}_{13}=\dfrac{13({a}_{1}+{a}_{13})}{2}=13{a}_{7}\gt 0$${S}_{15}=\dfrac{15({a}_{1}+{a}_{15})}{2}=15{a}_{8}\lt 0$

以此类推可知$n\le 13,\dfrac{{S}_{n}}{n}\gt 0$$n\ge 14,\dfrac{{S}_{n}}{n}\lt 0$

则当$k=13$时,$T_{k}$取得最大值,即$\rm B$错误;

对于$\rm C$,若$S_{6}=S_{8}$,即可得$a_{7}+a_{8}=0$

$\therefore a_{7}\gt 0$$a_{8}\lt 0$

$a_{1}+a_{14}=a_{7}+a_{8}=0$,即有$S_{14}=7(a_{1}+a_{14})=0$

${S}_{13}=\dfrac{13({a}_{1}+{a}_{13})}{2}=13{a}_{7}\gt 0$${S}_{15}=\dfrac{15({a}_{1}+{a}_{15})}{2}=15{a}_{8}\lt 0$

以此类推可知$n\le 13,\dfrac{{S}_{n}}{n}\gt 0$$\dfrac{{S}_{14}}{14}=0$$n\ge 15$$\dfrac{{S}_{n}}{n}\lt 0$

则当$k=13$$14$时,$T_{k}$取得最大值,即$\rm C$正确;

对于$\rm D$,若$\exists m\in {\bf N}^{*}$$S_{m}=0$,可得$a_{1}+a_{m}=0$

由于$a_{7}\gt 0$$a_{8}\lt 0$,可得$a_{1}+a_{m}=a_{7}+a_{8}=0$

$S_{14}=7(a_{1}+a_{14})=7(a_{7}+a_{8})=0$

${S}_{13}=\dfrac{13({a}_{1}+{a}_{13})}{2}=13{a}_{7}\gt 0$${S}_{15}=\dfrac{15({a}_{1}+{a}_{15})}{2}=15{a}_{8}\lt 0$

以此类推可知$n\le 13,\dfrac{{S}_{n}}{n}\gt 0$$\dfrac{{S}_{14}}{14}=0$$n\ge 15$$\dfrac{{S}_{n}}{n}\lt 0$

则当$k=13$$14$时,$T_{k}$取得最大值,即$\rm D$正确.

故选:$\rm ACD$

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