新高考数学一轮复习课件 第6章 §6.3 等比数列
展开1.理解等比数列的概念.2.掌握等比数列的通项公式与前n项和公式.3.了解等比数列与指数函数的关系.
LUOSHIZHUGANZHISHI
1.等比数列的有关概念(1)定义:一般地,如果一个数列从第 项起,每一项与它的前一项的比都等于 (不为零),那么这个数列叫做等比数列.这个常数叫做等比数列的 ,通常用字母q表示,定义的表达式为 (n∈N*,q为非零常数).(2)等比中项:如果在a与b中间插入一个数G,使a,G,b成等比数列,那么 叫做a与b的等比中项,此时,G2=ab.
2.等比数列的有关公式(1)通项公式:an= .(2)前n项和公式:Sn=___________________________3.等比数列的性质(1)通项公式的推广:an=am·qn-m(m,n∈N*).
(2)对任意的正整数m,n,p,q,若m+n=p+q=2k,则 = .(3)若等比数列前n项和为Sn,则Sm,S2m-Sm,S3m-S2m仍成等比数列(m为偶数且q=-1除外).(4)在等比数列{an}中,等距离取出若干项也构成一个等比数列,即an,an+k,an+2k,an+3k,…为等比数列,公比为 .
2.等比数列{an}的通项公式可以写成an=cqn,这里c≠0,q≠0.3.等比数列{an}的前n项和Sn可以写成Sn=Aqn-A(A≠0,q≠1,0).
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)等比数列的公比q是一个常数,它可以是任意实数.( )(2)三个数a,b,c成等比数列的充要条件是b2=ac.( )(3)数列{an}的通项公式是an=an,则其前n项和为Sn= .( )(4)数列{an}为等比数列,则S4,S8-S4,S12-S8成等比数列.( )
设等比数列的公比为q,
2.在各项均为正数的等比数列{an}中,a1a11+2a6a8+a3a13=25,则a6+a8=___.
∵{an}是等比数列,且a1a11+2a6a8+a3a13=25,
又∵an>0,∴a6+a8=5.
3.已知三个数成等比数列,若它们的和等于13,积等于27,则这三个数为___________.
1,3,9或9,3,1
∴这三个数为1,3,9或9,3,1.
TANJIUHEXINTIXING
例1 (1)(2020·全国Ⅱ)记Sn为等比数列{an}的前n项和.若a5-a3=12,a6-a4=24,则 等于A.2n-1 B.2-21-nC.2-2n-1 D.21-n-1
由a5-a3=a1q4-a1q2=12a1=12,得a1=1.所以an=a1qn-1=2n-1,
方法二 设等比数列{an}的公比为q,
将q=2代入①,解得a3=4.
设等比数列{an}的公比为q,
1.已知数列{an}为等比数列,a2=6,6a1+a3=30,则a4=________.
a4=a1·q3=2×33=54或a4=3×23=3×8=24.
2.已知数列{an}为等比数列,其前n项和为Sn,若a2a6=-2a7,S3=-6,则a6等于A.-2或32 B.-2或64C.2或-32 D.2或-64
∵数列{an}为等比数列,a2a6=-2a7=a1a7,解得a1=-2,设数列的公比为q,S3=-6=-2-2q-2q2,解得q=-2或q=1,当q=-2时,则a6=(-2)6=64,当q=1时,则a6=-2.
(1)等比数列中有五个量a1,n,q,an,Sn,一般可以“知三求二”,通过列方程(组)便可迎刃而解.(2)等比数列的前n项和公式涉及对公比q的分类讨论,当q=1时,{an}的前n项和Sn=na1;当q≠1时,{an}的前n项和Sn
跟踪训练1 (1)(2020·全国Ⅱ)数列{an}中,a1=2,am+n=aman,若ak+1+ak+2+…+ak+10=215-25,则k等于A.2 B.3 C.4 D.5
a1=2,am+n=aman,令m=1,则an+1=a1an=2an,∴{an}是以a1=2为首项,q=2为公比的等比数列,∴an=2×2n-1=2n.又∵ak+1+ak+2+…+ak+10=215-25,
∴2k+1=25,∴k+1=5,∴k=4.
(2)(2020·新高考全国Ⅱ)已知公比大于1的等比数列{an}满足a2+a4=20,a3=8.①求{an}的通项公式;
设{an}的公比为q(q>1).
所以{an}的通项公式为an=2n,n∈N*.
②求a1a2-a2a3+…+(-1)n-1anan+1.
由于(-1)n-1anan+1=(-1)n-1×2n×2n+1=(-1)n-122n+1,故a1a2-a2a3+…+(-1)n-1anan+1=23-25+27-29+…+(-1)n-1·22n+1
例2 已知数列{an}满足a1=1,nan+1=2(n+1)an,设bn=(1)求b1,b2,b3;
将n=1代入得,a2=4a1,而a1=1,所以a2=4.将n=2代入得,a3=3a2,所以a3=12.从而b1=1,b2=2,b3=4.
(2)判断数列{bn}是否为等比数列,并说明理由;
{bn}是首项为1,公比为2的等比数列,
又b1=1,所以{bn}是首项为1,公比为2的等比数列.
(3)求{an}的通项公式.
已知各项都为正数的数列{an}满足an+2=2an+1+3an.(1)证明:数列{an+an+1}为等比数列;
an+2=2an+1+3an,所以an+2+an+1=3(an+1+an),因为{an}中各项均为正数,
所以数列{an+an+1}是公比为3的等比数列.
由题意知an+an+1=(a1+a2)3n-1=2×3n-1,因为an+2=2an+1+3an,所以an+2-3an+1=-(an+1-3an),a2=3a1,所以a2-3a1=0,所以an+1-3an=0,故an+1=3an,所以4an=2×3n-1,an=
等比数列的三种常用判定方法
(3)前n项和公式法:若数列{an}的前n项和Sn=k·qn-k(k为常数且k≠0,q≠0,1),则{an}是等比数列.
跟踪训练2 Sn为等比数列{an}的前n项和,已知a4=9a2,S3=13,且公比q>0.(1)求an及Sn;
(2)是否存在常数λ,使得数列{Sn+λ}是等比数列?若存在,求λ的值;若不存在,请说明理由.
假设存在常数λ,使得数列{Sn+λ}是等比数列,∵S1+λ=λ+1,S2+λ=λ+4,S3+λ=λ+13,
例3 (1)若等比数列{an}中的a5,a2 019是方程x2-4x+3=0的两个根,则lg3a1+lg3a2+lg3a3+…+lg3a2 023等于
由题意得a5a2 019=3,根据等比数列性质知,a1a2 023=a2a2 022=…=a1 011a1 013=a1 012a1 012=3,
则lg3a1+lg3a2+lg3a3+…+lg3a2 023=lg3(a1a2a3…a2 023)
(2)已知数列{an}是等比数列,Sn为其前n项和,若a1+a2+a3=4,a4+a5+a6=8,则S12等于A.40 B.60 C.32 D.50
数列S3,S6-S3,S9-S6,S12-S9是等比数列,即4,8,S9-S6,S12-S9是等比数列,∴S12=4+8+16+32=60.
设等比数列{an}的公比为q,易知q≠-1,由等比数列前n项和的性质可知S3,S6-S3,S9-S6仍成等比数列,
又由已知得S6=3S3,∴S9-S6=4S3,∴S9=7S3,
2.已知等比数列{an}共有2n项,其和为-240,且奇数项的和比偶数项的和大80,则公比q=_____.
(1)等比数列的性质可以分为三类:一是通项公式的变形,二是等比中项的变形,三是前n项和公式的变形,根据题目条件,认真分析,发现具体的变化特征即可找出解决问题的突破口.(2)巧用性质,减少运算量,在解题中非常重要.
跟踪训练3 (1)(2022·安康模拟)等比数列{an}的前n项和为Sn,若S10=1,S30=7,则S40等于A.5 B.10 C.15 D.-20
易知等比数列{an}的前n项和Sn满足S10,S20-S10,S30-S20,S40-S30,…成等比数列.
故S10,S20-S10,S30-S20,S40-S30,…均大于0.故(S20-S10)2=S10·(S30-S20),即(S20-1)2=1·(7-S20)⇒ -S20-6=0.因为S20>0,所以S20=3.又(S30-S20)2=(S20-S10)(S40-S30),所以(7-3)2=(3-1)(S40-7),故S40=15.
∵a1a2…a8=16,∴a1a8=a2a7=a3a6=a4a5=2,
KESHIJINGLIAN
1.(2022·合肥市第六中学模拟)若等比数列{an}满足a1+a2=1,a4+a5=8,则a7等于
2.已知等比数列{an}满足a1=1,a3·a5=4(a4-1),则a7的值为A.2 B.4 C. D.6
3.(2022·开封模拟)等比数列{an}的前n项和为Sn=32n-1+r,则r的值为
由等比数列前n项和的性质知,
4.(2022·天津北辰区模拟)我国古代数学著作《算法统宗》中有这样一个问题:“三百七十八里关,初行健步不为难,次日脚痛减一半,六朝才得到其关,要见次日行里数,请公仔细算相还.”其大意为:“有一个人走378里路,第一天健步行走,从第二天起脚痛,每天走的路程为前一天的一半,走了6天后到达目的地.”则该人第四天走的路程为A.6里 B.12里C.24里 D.48里
5.(多选)设等比数列{an}的公比为q,则下列结论正确的是A.数列{anan+1}是公比为q2的等比数列B.数列{an+an+1}是公比为q的等比数列C.数列{an-an+1}是公比为q的等比数列
对于B,当q=-1时,数列{an+an+1}的项中有0,不是等比数列;对于C,当q=1时,数列{an-an+1}的项中有0,不是等比数列;
6.(多选)数列{an}的前n项和为Sn,若a1=1,an+1=2Sn(n∈N*),则有
由题意,数列{an}的前n项和满足an+1=2Sn(n∈N*),当n≥2时,an=2Sn-1,两式相减,可得an+1-an=2(Sn-Sn-1)=2an,
又S1=a1=1,适合上式,所以数列{an}的前n项和为Sn=3n-1,
所以数列{Sn}为首项为1,公比为3的等比数列,综上可得选项ABD是正确的.
7.(2022·嘉兴联考)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,若S3=7,S6=63,则a1=____.
由于S3=7,S6=63知公比q≠1,又S6=S3+q3S3,得63=7+7q3.∴q3=8,q=2.
8.已知{an}是等比数列,且a3a5a7a9a11=243,则a7=___;若公比q= ,则a4=____.
9.(2022·徐州模拟)已知等差数列{an}的公差为2,其前n项和Sn=pn2+2n,n∈N*.(1)求实数p的值及数列{an}的通项公式;
又Sn=pn2+2n,n∈N*,所以p=1,a1-1=2,即a1=3,所以an=3+2(n-1)=2n+1.
因为b3=a1=3,b4=a2+4=9,所以q=3,所以bn=b3·qn-3=3n-2,
10.(2022·威海模拟)记数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=1,Sn+1=4an+1.设bn=an+1-2an.(1)求证:数列{bn}为等比数列;
由Sn+1=4an+1,得Sn=4an-1+1(n≥2,n∈N*),两式相减得an+1=4an-4an-1(n≥2),所以an+1-2an=2(an-2an-1),
又a1=1,S2=4a1+1,故a2=4,a2-2a1=2=b1≠0,所以数列{bn}为首项与公比均为2的等比数列.
(2)设cn=|bn-100|,Tn为数列{cn}的前n项和.求T10.
由(1)可得bn=2·2n-1=2n,
所以T10=600-(21+22+…+26)+27+28+29+210-400
=200+2+28+29+210=1 994.
11.(多选)(2022·滨州模拟)已知Sn是数列{an}的前n项和,且a1=a2=1,an=an-1+2an-2(n≥3),则下列结论正确的是
因为an=an-1+2an-2(n≥3),所以an+an-1=2an-1+2an-2=2(an-1+an-2),又a1+a2=2≠0,所以{an+an+1}是等比数列,A正确;同理an-2an-1=an-1+2an-2-2an-1=-an-1+2an-2=-(an-1-2an-2),而a2-2a1=-1,所以{an+1-2an}是等比数列,B正确;
由A知{an+an-1}是等比数列,且公比为2,因此数列a1+a2,a3+a4,a5+a6,…仍然是等比数列,公比为4,
12.(多选)(2022·黄冈模拟)设等比数列{an}的公比为q,其前n项和为Sn,前n项积为Tn,并且满足条件a1>1,a7·a8>1, <0.则下列结论正确的是A.0
1C.Sn的最大值为S9 D.Tn的最大值为T7
∴a7>1,0∵a1>1,0 1,0由题意得,T2 015=T2 021=T2 015·a2 016a2 017a2 018a2 019a2 020a2 021,所以a2 016a2 017a2 018a2 019a2 020a2 021=1,根据等比数列的性质,可得a2 016a2 021=a2 017a2 020=a2 018a2 019=1,设等比数列的公比为q,
14.如图所示,正方形上连接着等腰直角三角形,等腰直角三角形腰上再连接正方形,……,如此继续下去得到一个树状图形,称为“勾股树”.若某勾股树含有1 023个正方形,且其最大的正方形的边长为 ,则其最小正方形的边长为_____.
现已知共含有1 023个正方形,则有1+2+…+2n-1=1 023,
15.(多选)在数列{an}中,n∈N*,若 =k(k为常数),则称{an}为“等差比数列”,下列关于“等差比数列”的判断正确的是A.k不可能为0B.等差数列一定是“等差比数列”C.等比数列一定是“等差比数列”D.“等差比数列”中可以有无数项为0
对于A,k不可能为0,正确;对于B,当an=1时,{an}为等差数列,但不是“等差比数列”,错误;对于C,当等比数列的公比q=1时,an+1-an=0,分式无意义,所以{an}不是“等差比数列”,错误;对于D,数列0,1,0,1,0,1,…,0,1是“等差比数列”,且有无数项为0,正确.
16.已知等比数列{an}的公比q>1,a1=2,且a1,a2,a3-8成等差数列,数列{anbn}的前n项和为(1)分别求出数列{an}和{bn}的通项公式;
因为a1=2,且a1,a2,a3-8成等差数列,所以2a2=a1+a3-8,即2a1q=a1+a1q2-8,所以q2-2q-3=0,所以q=3或q=-1,又q>1,所以q=3,所以an=2·3n-1(n∈N*).
两式相减,得anbn=2n·3n-1(n≥2),因为an=2·3n-1,所以bn=n(n≥2),当n=1时,由a1b1=2及a1=2,得b1=1(符合上式),所以bn=n(n∈N*).
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