2019-2020年高考數(shù)學大一輪復習 6.3等比數(shù)列及其前n項和學案 理 蘇教版.doc
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2019-2020年高考數(shù)學大一輪復習 6.3等比數(shù)列及其前n項和學案 理 蘇教版 導學目標: 1.理解等比數(shù)列的概念.2.掌握等比數(shù)列的通項公式與前n項和公式.3.了解等比數(shù)列與指數(shù)函數(shù)的關系.4.能在具體的問題情境中識別數(shù)列的等比關系,并能用等比數(shù)列的有關知識解決相應的問題. 自主梳理 1.等比數(shù)列的定義 如果一個數(shù)列從第2項起,每一項與它的前一項的比等于同一常數(shù)(不為零),那么這個數(shù)列叫做等比數(shù)列,這個常數(shù)叫做等比數(shù)列的________,通常用字母______表示(q≠0). 2.等比數(shù)列的通項公式 設等比數(shù)列{an}的首項為a1,公比為q,則它的通項an=____________. 3.等比中項: 如果在a與b中間插入一個數(shù)G,使a,G,b成等比數(shù)列,那么G叫做a與b的等比中項. 4.等比數(shù)列的常用性質 (1)通項公式的推廣:an=am________ (n,m∈N*). (2)若{an}為等比數(shù)列,且k+l=m+n (k,l,m,n∈N*),則__________________. (3)若{an},{bn}(項數(shù)相同)是等比數(shù)列,則{λan} (λ≠0),,{a},{anbn},仍是等比數(shù)列. (4)單調性:或?{an}是________數(shù)列;或?{an}是________數(shù)列;q=1?{an} 是____數(shù)列;q<0?{an}是________數(shù)列. 5.等比數(shù)列的前n項和公式 等比數(shù)列{an}的公比為q (q≠0),其前n項和為Sn,當q=1時,Sn=na1; 當q≠1時,Sn===-. 6.等比數(shù)列前n項和的性質 公比不為-1的等比數(shù)列{an}的前n項和為Sn,則Sn,S2n-Sn,S3n-S2n仍成等比數(shù)列,其公比為______. 自我檢測 1.(xx蘇州模擬)如果-1,a,b,c,-9成等比數(shù)列,那么b=________. 2.(xx湖南長郡中學模擬)已知等比數(shù)列{an}的前三項依次為a-2,a+2,a+8,則an=______________. 3.設{an}是公比為q的等比數(shù)列,|q|>1,令bn=an+1 (n=1,2,…),若數(shù)列{bn}有連續(xù)四項在集合{-53,-23,19,37,82}中,則6q=________. 4.若數(shù)列{an}的前n項和Sn=3n-a,數(shù)列{an}為等比數(shù)列,則實數(shù)a的值為________. 5.設f(n)=2+24+27+…+23n+1 (n∈N*),則f(n)=____________. 探究點一 等比數(shù)列的基本量運算 例1 已知正項等比數(shù)列{an}中,a1a5+2a2a6+a3a7=100,a2a4-2a3a5+a4a6=36,求數(shù)列{an}的通項an和前n項和Sn. 變式遷移1 在等比數(shù)列{an}中,a1+an=66,a2an-1=128,Sn=126,求n和q. 探究點二 等比數(shù)列的判定 例2 已知數(shù)列{an}的首項a1=5,前n項和為Sn,且Sn+1=2Sn+n+5,n∈N*. (1)證明:數(shù)列{an+1}是等比數(shù)列; (2)求{an}的通項公式以及Sn. 變式遷移2 設數(shù)列{an}的前n項和為Sn,已知a1+2a2+3a3+…+nan=(n-1)Sn+2n(n∈N*). (1)求a2,a3的值; (2)求證:數(shù)列{Sn+2}是等比數(shù)列. 探究點三 等比數(shù)列性質的應用 例3 在等比數(shù)列{an}中,a1+a2+a3+a4+a5=8,且++++=2,求a3. 變式遷移3 (1)已知等比數(shù)列{an}中,有a3a11=4a7,數(shù)列{bn}是等差數(shù)列,且b7=a7,求b5+b9的值; (2)在等比數(shù)列{an}中,若a1a2a3a4=1,a13a14a15a16=8,求a41a42a43a44. 分類討論思想與整體思想 例 (14分)設首項為正數(shù)的等比數(shù)列{an}的前n項和為80,它的前2n項和為6 560,且前n項中數(shù)值最大的項為54,求此數(shù)列的第2n項. 【答題模板】 解 設數(shù)列{an}的公比為q, 若q=1,則Sn=na1,S2n=2na1=2Sn. ∵S2n=6 560≠2Sn=160,∴q≠1,[4分] 由題意得[6分] 將①整體代入②得80(1+qn)=6 560, ∴qn=81.[8分] 將qn=81代入①得a1(1-81)=80(1-q), ∴a1=q-1,由a1>0,得q>1, ∴數(shù)列{an}為遞增數(shù)列.[10分] ∴an=a1qn-1=qn=81=54. ∴=.[12分] 與a1=q-1聯(lián)立可得a1=2,q=3, ∴a2n=232n-1 (n∈N*).[14分] 【突破思維障礙】 (1)分類討論的思想:①利用等比數(shù)列前n項和公式時要分公比q=1和q≠1兩種情況討論;②研究等比數(shù)列的單調性時也應進行討論:當a1>0,q>1或a1<0,01或a1>0,00且q≠1)常和指數(shù)函數(shù)相聯(lián)系.(3)整體思想:應用等比數(shù)列前n項和時,常把qn,當成整體求解. 本題條件前n項中數(shù)值最大的項為54的利用是解決本題的關鍵,同時將qn和的值整體代入求解,簡化了運算,體現(xiàn)了整體代換的思想,在解決有關數(shù)列求和的題目時應靈活運用. 1.等比數(shù)列的通項公式、前n項和公式分別為an=a1qn-1,Sn= 2.等比數(shù)列的判定方法: (1)定義法:即證明=q (q≠0,n∈N*) (q是與n值無關的常數(shù)). (2)中項法:證明一個數(shù)列滿足a=anan+2 (n∈N*且anan+1an+2≠0). 3.等比數(shù)列的性質: (1)an=amqn-m (n,m∈N*); (2)若{an}為等比數(shù)列,且k+l=m+n (k,l,m,n∈N*),則akal=aman; (3)設公比不為-1的等比數(shù)列{an}的前n項和為Sn,則Sn,S2n-Sn,S3n-S2n仍成等比數(shù)列,其公比為qn. 4.在利用等比數(shù)列前n項和公式時,一定要對公比q=1或q≠1作出判斷;計算過程中要注意整體代入的思想方法. 5.等差數(shù)列與等比數(shù)列的關系是: (1)若一個數(shù)列既是等差數(shù)列,又是等比數(shù)列,則此數(shù)列是非零常數(shù)列; (2)若{an}是等比數(shù)列,且an>0,則{lg an}構成等差數(shù)列. (滿分:90分) 一、填空題(每小題6分,共48分) 1.(xx遼寧)設{an}是由正數(shù)組成的等比數(shù)列,Sn為其前n項和.已知a2a4=1,S3=7,則S5=________. 2.(xx浙江)設Sn為等比數(shù)列{an}的前n項和,8a2+a5=0,則=________. 3.在各項都為正數(shù)的等比數(shù)列{an}中,a1=3,前三項的和S3=21,則a3+a4+a5=________. 4.(xx無錫模擬)等比數(shù)列{an}前n項的積為Tn,若a3a6a18是一個確定的常數(shù),那么數(shù)列T10,T13,T17,T25中也是常數(shù)的項是________. 5.記等比數(shù)列{an}的前n項和為Sn,若S3=2,S6=18,則=________. 6.設{an}是公比為正數(shù)的等比數(shù)列,若a1=1,a5=16,則數(shù)列{an}前7項的和為________. 7.在等比數(shù)列{an}中,公比q=2,前99項的和S99=30,則a3+a6+a9+…+a99=________. 8.(xx福建)在等比數(shù)列{an}中,若公比q=4,且前3項之和等于21,則該數(shù)列的通項公式an=________. 二、解答題(共42分) 9.(12分)(xx陜西)已知{an}是公差不為零的等差數(shù)列,a1=1,且a1,a3,a9成等比數(shù)列. (1)求數(shù)列{an}的通項; (2)求數(shù)列{2an}的前n項和Sn. 10.(14分)已知數(shù)列{log2(an-1)}為等差數(shù)列,且a1=3,a2=5. (1)求證:數(shù)列{an-1}是等比數(shù)列; (2)求++…+的值. 11.(16分)已知等差數(shù)列{an}的首項a1=1,公差d>0,且第2項、第5項、第14項分別是等比數(shù)列{bn}的第2項、第3項、第4項. (1)求數(shù)列{an}與{bn}的通項公式; (2)設數(shù)列{cn}對n∈N*均有++…+=an+1成立,求c1+c2+c3+…+c2 010. 答案 自主梳理 1.公比 q 2.a1qn-1 4.(1)qn-m (2)akal=aman (4)遞增 遞減 ?![動 6.qn 自我檢測 1.-3 解析 由等比數(shù)列的性質可得ac=(-1)(-9)=9,b2=9且b與奇數(shù)項的符號相同,故b=-3. 2.8n-1 解析 因為{an}為等比數(shù)列,所以(a+2)2=(a-2)(a+8),解得a=10,a-2=8,q==, ∴an=a1qn-1=8n-1. 3.-9 解析 由題意:等比數(shù)列{an}有連續(xù)四項在集合{-54,-24,18,36,81}中,由等比數(shù)列的定義知:四項是兩個正數(shù)、兩個負數(shù), 故-24,36,-54,81,符合題意,則q=-,∴6q=-9. 4.1 解析 可用特殊值法,由Sn得a1=3-a,a2=6,a3=18,由等比數(shù)列的性質可知a=1. 5.(8n+1-1) 解析 由題意可知,f(n)即為一個以2為首項,公比q=23=8,項數(shù)為n+1的等比數(shù)列的和. 由公式可得f(n)=Sn+1= ==(8n+1-1). 課堂活動區(qū) 例1 解題導引 (1)在等比數(shù)列的通項公式和前n項和公式中共有a1,an,q,n,Sn五個量,知道其中任意三個量,都可以求出其余兩個量.解題時,將已知條件轉化為基本量間的關系,然后利用方程組的思想求解; (2)本例可將所有項都用a1和q表示,轉化為關于a1和q的方程組求解;也可利用等比數(shù)列的性質來轉化,兩種方法目的都是消元轉化. 解 方法一 由已知得: ①-②,得4aq6=64,∴aq6=16.③ 代入①,得+216+16q2=100. 解得q2=4或q2=. 又數(shù)列{an}為正項數(shù)列,∴q=2或. 當q=2時,可得a1=, ∴an=2n-1=2n-2,Sn==2n-1-; 當q=時,可得a1=32. ∴an=32n-1=26-n. Sn==64-26-n. 方法二 ∵a1a5=a2a4=a,a2a6=a3a5,a3a7=a4a6=a, 由 可得 即 ∴解得或 當a3=8,a5=2時,q2===. ∵q>0,∴q=,由a3=a1q2=8, 得a1=32,∴an=32n-1=26-n. Sn==64-26-n. 當a3=2,a5=8時,q2==4,且q>0,∴q=2. 由a3=a1q2,得a1==.∴an=2n-1=2n-2. Sn==2n-1-. 變式遷移1 解 由題意得 解得或 若則Sn===126, 解得q=,此時,an=2=64n-1,∴n=6. 若則Sn==126,∴q=2. ∴an=64=22n-1.∴n=6. 綜上n=6,q=2或. 例2 解題導引 (1)證明數(shù)列是等比數(shù)列的兩個基本方法: ①=q (q為與n值無關的常數(shù))(n∈N*). ②a=anan+2 (an≠0,n∈N*). (2)證明數(shù)列不是等比數(shù)列,可以通過具體的三個連續(xù)項不成等比數(shù)列來證明,也可用反證法. 解 (1)由已知Sn+1=2Sn+n+5,n∈N*, 可得n≥2時,Sn=2Sn-1+n+4, 兩式相減得Sn+1-Sn=2(Sn-Sn-1)+1, 即an+1=2an+1,從而an+1+1=2(an+1), 當n=1時,S2=2S1+1+5, 所以a2+a1=2a1+6, 又a1=5,所以a2=11, 從而a2+1=2(a1+1), 故總有an+1+1=2(an+1),n∈N*, 又a1=5,a1+1≠0,從而=2, 即數(shù)列{an+1}是首項為6,公比為2的等比數(shù)列. (2)由(1)得an+1=62n-1, 所以an=62n-1-1, 于是Sn=-n=62n-n-6. 變式遷移2 解 (1)∵a1+2a2+3a3+…+nan=(n-1)Sn+2n(n∈N*),∴當n=1時,a1=21=2; 當n=2時,a1+2a2=(a1+a2)+4,∴a2=4; 當n=3時,a1+2a2+3a3=2(a1+a2+a3)+6, ∴a3=8. (2)∵a1+2a2+3a3+…+nan=(n-1)Sn+2n(n∈N*),① ∴當n≥2時,a1+2a2+3a3+…+(n-1)an-1 =(n-2)Sn-1+2(n-1).② ①-②得nan=(n-1)Sn-(n-2)Sn-1+2=n(Sn-Sn-1)-Sn+2Sn-1+2=nan-Sn+2Sn-1+2. ∴-Sn+2Sn-1+2=0,即Sn=2Sn-1+2, ∴Sn+2=2(Sn-1+2). ∵S1+2=4≠0,∴Sn-1+2≠0,∴=2, 故{Sn+2}是以4為首項,2為公比的等比數(shù)列. 例3 解題導引 在解決等比數(shù)列的有關問題時,要注意挖掘隱含條件,利用性質,特別是性質“若m+n=p+q,則aman=apaq”,可以減少運算量,提高解題速度. 解 由已知得 ++++=++ ===2, ∴a=4,∴a3=2.若a3=-2,設數(shù)列的公比為q, 則+-2-2q-2q2=8, 即++1+q+q2=2+2+=-4. 此式顯然不成立,經(jīng)驗證,a3=2符合題意,故a3=2. 變式遷移3 解 (1)∵a3a11=a=4a7, ∵a7≠0,∴a7=4,∴b7=4, ∵{bn}為等差數(shù)列,∴b5+b9=2b7=8. (2)a1a2a3a4=a1a1qa1q2a1q3=aq6=1.① a13a14a15a16=a1q12a1q13a1q14a1q15 =aq54=8.② ②①:=q48=8?q16=2, 又a41a42a43a44=a1q40a1q41a1q42a1q43 =aq166=aq6q160=(aq6)(q16)10 =1210=1 024. 課后練習區(qū) 1. 解析 ∵{an}是由正數(shù)組成的等比數(shù)列,且a2a4=1, ∴設{an}的公比為q,則q>0,且a=1,即a3=1. ∵S3=7,∴a1+a2+a3=++1=7, 即6q2-q-1=0. 故q=或q=-(舍去),∴a1==4. ∴S5==8(1-)=. 2.-11 解析 由8a2+a5=0,得8a1q+a1q4=0,所以q=-2,則==-11. 3.84 解析 由題可設等比數(shù)列的公比為q, 則=21?1+q+q2=7?q2+q-6=0 ?(q+3)(q-2)=0,根據(jù)題意可知q>0,故q=2. 所以a3+a4+a5=q2S3=421=84. 4.T17 解析 a3a6a18=aq2+5+17=(a1q8)3=a,即a9為定值,所以下標和為9的倍數(shù)的積為定值,可知T17為定值. 5.33 解析 因為等比數(shù)列{an}中有S3=2,S6=18, 即==1+q3==9, 故q=2,從而= =1+q5=1+25=33. 6.127 解析 ∵公比q4==16,且q>0,∴q=2, ∴S7==127. 7. 解析 ∵S99=30,即a1(299-1)=30, ∵數(shù)列a3,a6,a9,…,a99也成等比數(shù)列且公比為8, ∴a3+a6+a9+…+a99= ==30=. 8.4n-1 解析 ∵等比數(shù)列{an}的前3項之和為21,公比q=4, 不妨設首項為a1,則a1+a1q+a1q2=a1(1+4+16)=21a1=21,∴a1=1,∴an=14n-1=4n-1. 9.解 (1)由題設知公差d≠0, 由a1=1,a1,a3,a9成等比數(shù)列, 得=,…………………………………………………………………………(4分) 解得d=1或d=0(舍去). 故{an}的通項an=1+(n-1)1=n.……………………………………………………(7分) (2)由(1)知2an=2n,由等比數(shù)列前n項和公式, 得Sn=2+22+23+…+2n= =2n+1-2.………………………………………………………………………………(12分) 10.(1)證明 設log2(an-1)-log2(an-1-1)=d (n≥2),因為a1=3,a2=5,所以d=log2(a2-1)-log2(a1-1)=log24-log22=1,…………………………………………………………(3分) 所以log2(an-1)=n,所以an-1=2n, 所以=2 (n≥2),所以{an-1}是以2為首項,2為公比的等比數(shù)列.………(6分) (2)解 由(1)可得an-1=(a1-1)2n-1, 所以an=2n+1,…………………………………………………………………………(8分) 所以++…+ =++…+ =++…+=1-.………………………………………………………………(14分) 11.解 (1)由已知有a2=1+d,a5=1+4d,a14=1+13d, ∴(1+4d)2=(1+d)(1+13d). 解得d=2(d=0舍).……………………………………………………………………(2分) ∴an=1+(n-1)2=2n-1.………………………………………………………………(5分) 又b2=a2=3,b3=a5=9, ∴數(shù)列{bn}的公比為3, ∴bn=33n-2=3n-1.………………………………………………………………………(8分) (2)由++…+=an+1得 當n≥2時,++…+=an. 兩式相減得:當n≥2時,=an+1-an=2.……………………………………………(10分) ∴cn=2bn=23n-1 (n≥2). 又當n=1時,=a2,∴c1=3. ∴cn=.………………………………………………………………(12分) ∴c1+c2+c3+…+c2 010 =3+=3+(-3+32 010)=32 010.…………………………………………(16分)
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