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1、第三節(jié) 等比數(shù)列
[考綱傳真] 1.理解等比數(shù)列的概念.2.掌握等比數(shù)列的通項(xiàng)公式與前n項(xiàng)和公式.3.能在具體的問題情境中識(shí)別數(shù)列的等比關(guān)系,并能用有關(guān)知識(shí)解決相應(yīng)的問題.4.了解等比數(shù)列與指數(shù)函數(shù)的關(guān)系.
1.等比數(shù)列的有關(guān)概念
(1)定義:如果一個(gè)數(shù)列從第2項(xiàng)起,每一項(xiàng)與它的前一項(xiàng)的比等于同一個(gè)常數(shù)(不為零),那么這個(gè)數(shù)列就叫作等比數(shù)列.這個(gè)常數(shù)叫作等比數(shù)列的公比,通常用字母q表示,定義的表達(dá)式為=q(n∈N*,q為非零常數(shù)).
(2)等比中項(xiàng):如果a,G,b成等比數(shù)列,那么G叫作a與b的等比中項(xiàng).即G是a與b的等比中項(xiàng)?a,G,b成等比數(shù)列?G2=ab.
2.等比數(shù)列的
2、有關(guān)公式
(1)通項(xiàng)公式:an=a1qn-1.
(2)前n項(xiàng)和公式:Sn=
3.等比數(shù)列的常用性質(zhì)
(1)通項(xiàng)公式的推廣:an=amqn-m(n,m∈N*).
(2)若m+n=p+q=2k(m,n,p,q,k∈N*),則aman=apaq=a;
(3)若數(shù)列{an},{bn}(項(xiàng)數(shù)相同)是等比數(shù)列,則{λan},,{a},{anbn},(λ≠0)仍然是等比數(shù)列;
(4)在等比數(shù)列{an}中,等距離取出若干項(xiàng)也構(gòu)成一個(gè)等比數(shù)列,即an,an+k,an+2k,an+3k,…為等比數(shù)列,公比為qk.
1.(思考辨析)判斷下列結(jié)論的正誤.(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”)
(1)滿
3、足an+1=qan(n∈N*,q為常數(shù))的數(shù)列{an}為等比數(shù)列.( )
(2)G為a,b的等比中項(xiàng)?G2=ab.( )
(3)若{an}為等比數(shù)列,bn=a2n-1+a2n,則數(shù)列{bn}也是等比數(shù)列.( )
(4)數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式是an=an,則其前n項(xiàng)和為Sn=.( )
[答案] (1) (2) (3) (4)
2.(2017廣州綜合測(cè)試(二))已知等比數(shù)列{an}的公比為-,則的值是( )
A.-2 B.-
C. D.2
A [==-2.]
3.(2017東北三省四市一聯(lián))等比數(shù)列{an}中,an>0,a1+a2=6,a3=8,則a6=( )
【導(dǎo)
4、學(xué)號(hào):57962249】
A.64 B.128
C.256 D.512
A [設(shè)等比數(shù)列的首項(xiàng)為a1,公比為q,則由解得或(舍去),所以a6=a1q5=64,故選A.]
4.(教材改編)在9與243中間插入兩個(gè)數(shù),使它們同這兩個(gè)數(shù)成等比數(shù)列,則這兩個(gè)數(shù)為__________.
27,81 [設(shè)該數(shù)列的公比為q,由題意知,
243=9q3,q3=27,∴q=3.
∴插入的兩個(gè)數(shù)分別為93=27,273=81.]
5.(2015全國卷Ⅰ)在數(shù)列{an}中,a1=2,an+1=2an,Sn為{an}的前n項(xiàng)和.若Sn=126,則n=__________.
6 [∵a1=2,an+1
5、=2an,
∴數(shù)列{an}是首項(xiàng)為2,公比為2的等比數(shù)列.
又∵Sn=126,∴=126,解得n=6.]
等比數(shù)列的基本運(yùn)算
(1)(2017陜西質(zhì)檢(二))已知等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn.若S3=a2+10a1,a5=9,則a1=( )
A. B.-
C. D.-
(2)已知數(shù)列{an}是遞增的等比數(shù)列,a1+a4=9,a2a3=8,則數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和等于__________.
(1)C (2)2n-1 [(1)設(shè)等比數(shù)列的公比為q,則由S3=a2+10a1得a1+a1q2=10a1,則q2=9,又因?yàn)閍5=a1q4=9,所以a1=.
(2)設(shè)等
6、比數(shù)列的公比為q,則有
解得或
又{an}為遞增數(shù)列,∴∴Sn==2n-1.]
[規(guī)律方法] 1.等比數(shù)列的通項(xiàng)公式與前n項(xiàng)和公式共涉及五個(gè)量a1,n,q,an,Sn,一般可以“知三求二”,體現(xiàn)了方程思想的應(yīng)用.
2.在使用等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式時(shí),應(yīng)根據(jù)公比q的情況進(jìn)行分類討論,在運(yùn)算過程中,應(yīng)善于運(yùn)用整體代換思想簡化運(yùn)算.
[變式訓(xùn)練1] (1)在等比數(shù)列{an}中,a3=7,前3項(xiàng)和S3=21,則公比q的值為( )
【導(dǎo)學(xué)號(hào):57962250】
A.1 B.-
C.1或- D.-1或
(2)設(shè)等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,若27a3-a6=0,則=________
7、__.
【導(dǎo)學(xué)號(hào):57962251】
(1)C (2)28 [(1)根據(jù)已知條件得
②①得=3.
整理得2q2-q-1=0,
解得q=1或q=-.
(2)由題可知{an}為等比數(shù)列,設(shè)首項(xiàng)為a1,公比為q,所以a3=a1q2,a6=a1q5,所以27a1q2=a1q5,所以q=3,由Sn=,得S6=,S3=,所以==28.]
等比數(shù)列的判定與證明
(2016全國卷Ⅲ)已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn=1+λan,其中λ≠0.
(1)證明{an}是等比數(shù)列,并求其通項(xiàng)公式;
(2)若S5=,求λ.
[解] (1)證明:由題意得a1=S1=1+λa1, 2分
故λ≠1
8、,a1=,故a1≠0. 3分
由Sn=1+λan,Sn+1=1+λan+1得an+1=λan+1-λan,
即an+1(λ-1)=λan. 5分
由a1≠0,λ≠0得an≠0,所以=.
因此{(lán)an}是首項(xiàng)為,公比為的等比數(shù)列,
于是an=. 7分
(2)由(1)得Sn=1-. 9分
由S5=得1-=,即=. 10分
解得λ=-1. 12分
[規(guī)律方法] 等比數(shù)列的判定方法
(1)定義法:若=q(q為非零常數(shù),n∈N*),則{an}是等比數(shù)列.
(2)等比中項(xiàng)法:若數(shù)列{an}中,an≠0,且a=anan+2(n∈N*),則數(shù)列{an}是等比數(shù)列.
(3)通項(xiàng)公式法:若數(shù)
9、列通項(xiàng)公式可寫成an=cqn(c,q均是不為0的常數(shù),n∈N*),則{an}是等比數(shù)列.
說明:前兩種方法是證明等比數(shù)列的常用方法,后者常用于選擇題、填空題中的判定.
[變式訓(xùn)練2] 設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,已知a1=1,Sn+1=4an+2.
(1)設(shè)bn=an+1-2an,證明:數(shù)列{bn}是等比數(shù)列;
(2)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式.
[解] (1)證明:由a1=1及Sn+1=4an+2,
有a1+a2=S2=4a1+2.
∴a2=5,∴b1=a2-2a1=3.
又
①-②,得an+1=4an-4an-1(n≥2),
∴an+1-2an=2(an-2an-1)
10、(n≥2). 3分
∵bn=an+1-2an,∴bn=2bn-1(n≥2),
故{bn}是首項(xiàng)b1=3,公比為2的等比數(shù)列. 6分
(2)由(1)知bn=an+1-2an=32n-1,
∴-=,
故是首項(xiàng)為,公差為的等差數(shù)列. 9分
∴=+(n-1)=,
故an=(3n-1)2n-2. 12分
等比數(shù)列的性質(zhì)及應(yīng)用
(1)(2016安徽六安一中綜合訓(xùn)練)在各項(xiàng)均為正數(shù)的等比數(shù)列{an}中,若am+1am-1=2am(m≥2),數(shù)列{an}的前n項(xiàng)積為Tn,若T2m-1=512,則m的值為( )
A.4 B.5
C.6 D.7
(2)(2016天津高考)設(shè){an
11、}是首項(xiàng)為正數(shù)的等比數(shù)列,公比為q,則“q<0”是“對(duì)任意的正整數(shù)n,a2n-1+a2n<0”的( )
A.充要條件
B.充分而不必要條件
C.必要而不充分條件
D.既不充分也不必要條件
(1)B (2)C [(1)由等比數(shù)列的性質(zhì)可知am+1am-1=a=2am(m≥2),所以am=2,即數(shù)列{an}為常數(shù)列,an=2,所以T2m-1=22m-1=512=29,即2m-1=9,所以m=5,故選B.
(2)若對(duì)任意的正整數(shù)n,a2n-1+a2n<0,則a1+a2<0,又a1>0,所以a2<0,所以q=<0.若q<0,可取q=-1,a1=1,則a1+a2=1-1=0,不滿足對(duì)任意的
12、正整數(shù)n,a2n-1+a2n<0.所以“q<0”是“對(duì)任意的正整數(shù)n,a2n-1+a2n<0”的必要而不充分條件.故選C.]
[規(guī)律方法] 1.在解決等比數(shù)列的有關(guān)問題時(shí),要注意挖掘隱含條件,利用性質(zhì),特別是性質(zhì)“若m+n=p+q,則aman=apaq”,可以減少運(yùn)算量,提高解題速度.
2.等比數(shù)列的性質(zhì)可以分為三類:一是通項(xiàng)公式的變形,二是等比中項(xiàng)的變形,三是前n項(xiàng)和公式的變形.根據(jù)題目條件,認(rèn)真分析,發(fā)現(xiàn)具體的變化特征即可找出解決問題的突破口.
[變式訓(xùn)練3] (1)(2017合肥三次質(zhì)檢)在正項(xiàng)等比數(shù)列{an}中,a1 008a1 009=,則lg a1+lg a2+…+lg a2
13、 016=( )
【導(dǎo)學(xué)號(hào):57962252】
A.2 015 B.2 016
C.-2 015 D.-2 016
(2)(2017南昌一模)若等比數(shù)列的各項(xiàng)均為正數(shù),前4項(xiàng)的和為9,積為,則前4項(xiàng)倒數(shù)的和為( )
【導(dǎo)學(xué)號(hào):57962253】
A. B.
C.1 D.2
(1)D (2)D [(1)lg a1+lg a2+…+lg a2 016=lg a1a2…a2 016=lg(a1 008a1 009)1 008=lg1 008=lg1 008=-2 016,故選D.
(2)由題意得S4==9,所以=.由a1a1qa1q2a1q3=(aq3)2=得aq3=.由等比數(shù)
14、列的性質(zhì)知該數(shù)列前4項(xiàng)倒數(shù)的和為====2,故選D.]
[思想與方法]
1.方程的思想.等比數(shù)列中有五個(gè)量a1,n,q,an,Sn,一般可以“知三求二”,通過列方程(組)求解.
2.函數(shù)的思想.通項(xiàng)公式an =a1qn-1可化為an=qn,因此an是關(guān)于n的函數(shù),即{an}中的各項(xiàng)所表示的點(diǎn)(n,an)在曲線y=qx上,是一群孤立的點(diǎn).
3.分類討論思想.當(dāng)q=1時(shí),{an}的前n項(xiàng)和Sn=na1;當(dāng)q≠1時(shí),{an}的前n項(xiàng)和Sn==.等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式涉及對(duì)公比q的分類討論,此處是??家族e(cuò)點(diǎn).
[易錯(cuò)與防范]
1.特別注意q=1時(shí),Sn=na1這一特殊情況.
2.由an+1=qan,q≠0,并不能立即斷言{an}為等比數(shù)列,還要驗(yàn)證a1≠0.
3.在運(yùn)用等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式時(shí),必須注意對(duì)q=1與q≠1分類討論,防止因忽視q=1這一特殊情形而導(dǎo)致解題失誤.
4.Sn,S2n-Sn,S3n-S2n未必成等比數(shù)列(例如:當(dāng)公比q=-1且n為偶數(shù)時(shí),Sn,S2n-Sn,S3n-S2n不成等比數(shù)列;當(dāng)q≠-1或q=-1且n為奇數(shù)時(shí),Sn,S2n-Sn,S3n-S2n成等比數(shù)列).