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2022年高考数学甲卷-文18

(12分)记$S_{n}$为数列$\{a_{n}\}$的前$n$项和.已知$\dfrac{2{S_n}}{n}+n=2a_{n}+1$.
(1)证明:$\{a_{n}\}$是等差数列;
(2)若$a_{4}$,$a_{7}$,$a_{9}$成等比数列,求$S_{n}$的最小值.
分析:(1)由已知把$n$换为$n+1$作差可得递推关系从而证明,
(2)由$a_{4}$,$a_{7}$,$a_{9}$成等比数列,求出首项,利用等差数列通项公式找出$a_{n}$正负分界点计算即可.
解:(1)证明:由已知有:$2{S}_{n}+{n}^{2}=2n{a}_{n}+n\dotsb$①,
把$n$换成$n+1$,$2{S}_{n+1}+(n+1)^{2}=2(n+1){a}_{n+1}+n+1\dotsb$②,
②$-$①可得:$2a_{n+1}=2(n+1)a_{n+1}-2na_{n}-2n$,
整理得:$a_{n+1}=a_{n}+1$,
由等差数列定义有$\{a_{n}\}$为等差数列;
(2)由已知有${{a}_{7}}^{2}={a}_{4}\cdot {a}_{9}$,设等差数列$a_{n}$的首项为$x$,由(1)有其公差为1,
故$(x+6)^{2}=(x+3)(x+8)$,解得$x=-12$,故$a_{1}=-12$,
所以$a_{n}=-12+(n-1)\times 1=n-13$,
故可得:$a_{1} < a_{2} < a_{3} < \dotsb  < a_{12} < 0$,$a_{13}=0$,$a_{14} > 0$,
故$S_{n}$在$n=12$或者$n=13$时取最小值,${S}_{12}={S}_{13}=\dfrac{(-12+0)\times 13}{2}=-78$,
故$S_{n}$的最小值为$-78$.
点评:本题主要考查利用数列递推关系求通项及等差数列前$n$项和的最小值,属于中档题.
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