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1、第2課 等差、等比數列
【考點導讀】
1. 掌握等差、等比數列的通項公式、前項和公式,能運用公式解決一些簡單的問題;
2. 理解等差、等比數列的性質,了解等差、等比數列與函數之間的關系;
3. 注意函數與方程思想方法的運用。
【基礎練習】
1.在等差數列{an}中,已知a5=10,a12=31,首項a1= -2 ,公差d= 3 。
2.一個等比數列的第3項與第4項分別是12與18,則它的第1項是,第2項是 8 。
3..某種細菌在培養(yǎng)過程中,每20分鐘分裂一次(一個分裂為二個),經過3小時,這種細菌由1個可以繁殖成 512 個。
2、4.設是公差為正數的等差數列,若,,則。
5.公差不為0的等差數列{an}中,a2,a3,a6依次成等比數列,則公比等于 3 。
【范例導析】
例1.(1)若一個等差數列前3項的和為34,最后3項的和為146,且所有項的和為390,則這個數列有
13 項。
(2)設數列{an}是遞增等差數列,前三項的和為12,前三項的積為48,則它的首項是 2 。
(3)設Sn是等差數列{an}的前n項和,若=,則= 。
解:(1)答案:13
法1:設這個數列有n項
∵ ∴
∴n=13
法2:設這個數列有n項
∵
3、
∴ ∴
又 ∴n=13
(2)答案:2 因為前三項和為12,∴a1+a2+a3=12,∴a2==4
又a1·a2·a3=48, ∵a2=4,∴a1·a3=12,a1+a3=8,
把a1,a3作為方程的兩根且a1<a3,
∴x2-8x+12=0,x1=6,x2=2,∴a1=2,a3=6,∴選B.
(3)答案為。
點評:本題考查了等差數列的通項公式及前n項和公式的運用和學生分析問題、解決問題的能力。
例2.(1)已知數列為等差數列,且
(Ⅰ)求數列的通項公式;
(Ⅱ)證明
分析:(1)借助通過等差數列的定義求出數列的公差,再求出數列的通項公式,(2)求
4、和還是要先求出數列的通項公式,再利用通項公式進行求和。
解:(1)設等差數列的公差為d,
由 即d=1。
所以即
(II)證明:因為,
所以
點評:該題通過求通項公式,最終通過通項公式解釋復雜的不等問題,屬于綜合性的題目,解題過程中注意觀察規(guī)律。
例3.已知數列的首項(是常數,且),(),數列的首項,()。
(1)證明:從第2項起是以2為公比的等比數列;
(2)設為數列的前n項和,且是等比數列,求實數的值;
(3)當a>0時,求數列的最小項。
分析:第(1)問用定義證明,進一步第(2)問也可以求出,第(3)問由的不同而要進行分類討論。
解:(1)∵ ∴
5、
(n≥2)
由得,,∵,∴ ,
即從第2項起是以2為公比的等比數列。
(2)
當n≥2時,
∵是等比數列, ∴(n≥2)是常數, ∴3a+4=0,即 。
(3)由(1)知當時,,
所以,所以數列為2a+1,4a,8a-1,16a,32a+7,……
顯然最小項是前三項中的一項。
當時,最小項為8a-1; 當時,最小項為4a或8a-1;
當時,最小項為4a; 當時,最小項為4a或2a+1;
當時,最小項為2a+1。
點評:本題考查了用定義證明等比數列,分類討論的數學思想,有一定的綜合性。
備用題.1.(1)設{an}(n∈N*)是等差數列,Sn是其前
6、n項的和,且S5<S6,S6=S7>S8,則下列結論錯誤的是( C )
A.d<0 B.a7=0
C.S9>S5 D.S6與S7均為Sn的最大值
(2)等差數列{an}的前m項和為30,前2m項和為100,則它的前3m項和為( C )
A.130 B.170 C.210 D.260
解:(1)答案:C;
由S50,
又S6=S7,∴a1+a2+…+a6=a1+a2+…+a6+a7,∴a7=0,
由S7>S8,得a8<0,而C選項S9
7、>S5,即a6+a7+a8+a9>02(a7+a8)>0,
由題設a7=0,a8<0,顯然C選項是錯誤的。
(2)答案:C
解法一:由題意得方程組,
視m為已知數,解得,
∴。
解法二:設前m項的和為b1,第m+1到2m項之和為b2,第2m+1到3m項之和為b3,則b1,b2,b3也成等差數列。
于是b1=30,b2=100-30=70,公差d=70-30=40。∴b3=b2+d=70+40=110
∴前3m項之和S3m=b1+b2+b3=210.
解法三:取m=1,則a1=S1=30,a2=S2-S1=70,從而d=a2-a1=40。
于是a3=a2+d=70+40=11
8、0.∴S3=a1+a2+a3=210。
點評:本題考查等差數列的基本知識,及靈活運用等差數列解決問題的能力,解法二中是利用構造新數列研究問題,等比數列也有類似性質.解法三中,從題給選擇支獲得的信息可知,對任意變化的自然數m,題給數列前3m項的和是與m無關的不變量,在含有某種變化過程的數學問題,利用不變量的思想求解,立竿見影。
2.設等比數列的前項和為,求證:
分析:涉及等比數列的前項和問題一定要注意考慮公比是否為1的問題。
證明略。(分公比兩種情況分別利用公式帶入驗證即可。)
【反饋演練】
1.已知等差數列中,,則前10項的和= 210 。
2.在等差數列中,已知則=
9、 42 。
3.已知等差數列共有10項,其中奇數項之和15,偶數項之和為30,則其公差是 3 。
4.如果成等比數列,則 3 , -9 。
5.設、是項數相同的兩個等比數列,為非零常數,現有如下幾個數列,其中必為等比數列的有 (3) 。
(1) (2) (3) (4)
6.已知等差數列的前項和為,若,且三點共線(該直線不過點),則等于 100 。
解:由題意得:a1+a200=1,故為100。
7.已知正數等比數列,若,則公比的取值范圍是。
8.已知a,b,a
10、+b成等差數列,a,b,ab成等比數列,且0
11、b32,
已知a2+a4=b3,b2·b4=a3, ∴b3=2a3,a3=b32, 得b3=2b32,
∵b3≠0, ∴b3=,a3=. 由a1=1,a3=,知{an}的公差d=-,
∴S10=10a1+d=-.
由b1=1,b3=, 知{bn}的公比q=或q=-,
12.已知數列{an}為等差數列,公差d≠0,由{an}中的部分項組成的數列a,a,…,a,…為等比數列,其中b1=1,b2=5,b3=17.
(1)求數列{bn}的通項公式;
(2)記Tn=Cb1+Cb2+Cb3+…+Cbn,求.
解:(1)由題意知a52=a1·a17,即(a1+4d)2=a1(a
12、1+16d)a1d=2d2,
∵d≠0,∴a1=2d,數列{}的公比q==3,
∴=a1·3n-1 ① 又=a1+(bn-1)d= ②
由①②得a1·3n-1=·a1. ∵a1=2d≠0,∴bn=2·3n-1-1.
(2)Tn=Cb1+Cb2+…+Cbn=C (2·30-1)+C·(2·31-1)+…+C(2·3n-1-1)
=(C+C·32+…+C·3n)-(C+C+…+C)
=[(1+3)n-1]-(2n-1)= ·4n-2n+,
13.設等差數列{an}的前n項和為Sn,已知a3=12,S12>0,S13<0.
(1)求公差d的取值范圍;
(2)指出S1、S
13、2、…、S12中哪一個值最大,并說明理由.
解:(1)依題意有:
解之得公差d的取值范圍為-<d<-3.
(2)解法一:由d<0可知a1>a2>a3>…>a12>a13,因此,在S1,S2,…,S12中Sk為最大值的條件為:ak≥0且ak+1<0,即
∵a3=12, ∴, ∵d<0, ∴2-<k≤3-
∵-<d<-3,∴<-<4,得5.5<k<7.
因為k是正整數,所以k=6,即在S1,S2,…,S12中,S6最大.
解法二:由d<0得a1>a2>…>a12>a13,
因此若在1≤k≤12中有自然數k,使得ak≥0,且ak+1<0,則Sk是S1,S2,…,S12中的最大值。
14、又2a7=a1+a13=S13<0, ∴a7<0, a7+a6=a1+a12=S12>0, ∴a6≥-a7>0
故在S1,S2,…,S12中S6最大.
解法三:依題意得:
最小時,Sn最大;
∵-<d<-3, ∴6<(5-)<6.5.
從而,在正整數中,當n=6時,[n- (5-)]2最小,所以S6最大.
點評:該題的第(1)問通過建立不等式組求解屬基本要求,難度不高,入手容易.
第(2)問難度較高,為求{Sn}中的最大值Sk(1≤k≤12):思路之一是知道Sk為最大值的充要條件是ak≥0且ak+1<0;而思路之二則是通過等差數列的性質等和性探尋數列的分布規(guī)律,找出“分水嶺”,從而得解;思路之三是可視Sn為n的二次函數,借助配方法可求解,它考查了等價轉化的數學思想、邏輯思維能力和計算能力,較好地體現了高考試題注重能力考查的特點.