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- 2021-06-16 发布
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第三节 等比数列
☆☆☆2017考纲考题考情☆☆☆
考纲要求
真题举例
命题角度
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。
2016,全国卷Ⅲ,17,12分(等比数列的证明、通项公式)
2016,全国卷Ⅰ,15,5分(等比数列有关最值问题)
2015,全国卷Ⅱ,4,5分(等比数列的计算)
2015,全国卷Ⅱ,17,12分(等比数列的判定、基本运算与性质)
主要以选择题、填空题的形式考查等比数列的基本运算与简单性质。解答题往往与等差数列、数列求和、不等式等问题综合考查。
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1.等比数列的有关概念
(1)定义:
①文字语言:从第2项起,每一项与它的前一项的比都等于同一个常数。
②符号语言:=q(n∈N*,q为非零常数)。
(2)等比中项:如果a,G,b成等比数列,那么G叫做a与b的等比中项。即:G是a与b的等比中项⇔a,G,b成等比数列⇒G2=ab。
2.等比数列的有关公式
(1)通项公式:an=a1qn-1。
(2)前n项和公式:Sn=q≠1。
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,则am·an=ap·aq。
特别地,若m+n=2p,则am·an=a。
(3)若等比数列前n项和为Sn,则Sm,S2m-Sm,S3m-S2m仍成等比数列,即(S2m-Sm)2=Sm(S3m-S2m)(m∈N*,公比q≠-1)。
(4)数列{an}是等比数列,则数列{pan}(p≠0,p是常数)也是等比数列。
(5)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qk。
微点提醒
1.等比数列的概念的理解
(1)等比数列中各项及公比都不能为零。
(2)由an+1=qan(q≠0),并不能断言{an}为等比数列,还要验证a1≠0。
(3)等比数列中奇数项的符号相同,偶数项的符号相同。
2.等比数列{an}的单调性
(1)满足或时,{an}是递增数列。
(2)满足或时,{an}是递减数列。
(3)当时,{an}为常数列。
(4)当q<0时,{an}为摆动数列。
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一 、走进教材
1.(必修5P68B组T1(1)改编)等比数列{an}各项均为正数,且a5a6+a4a7=18,则log3a1+log3a2+…+log3a10=( )
A.12 B.10
C.8 D.2+log35
【解析】 ∵a4a7=a5a6,∴a5a6=9,又log3a1+log3a2+…+log3a10=log3(a1a2…a10)=log3(a5a6)5=log395=10。故选B。
【答案】 B
2.(必修5P62B组T2改编)设等比数列{an}的前n项和为Sn,若=,则=________。
【解析】 S3,S6-S3,S9-S6成等比数列,则(S6-S3)2=S3·(S9-S6),由=知S6=S3,则S=S3·(S9-S6),所以S9=S3,所以=。
【答案】
二、双基查验
1.等比数列{an}中,a4=4,则a2·a6等于( )
A.4 B.8
C.16 D.32
【解析】 a2·a6=a=16。故选C。
【答案】 C
2.已知等比数列{an}满足a1+a2=3,a2+a3=6,则a7=( )
A.64 B.81
C.128 D.243
【解析】 q==2,
故a1+a1q=3⇒a1=1,a7=1×27-1=64。故选A。
【答案】 A
3.(2016·四川高考)某公司为激励创新,计划逐年加大研发资金投入。若该公司2015年全年投入研发资金130万元,在此基础上,每年投入的研发资金比上一年增长12%,则该公司全年投入的研发资金开始超过200万元的年份是( )
(参考数据:lg1.12≈0.05,lg1.3≈0.11,lg2≈0.30)
A.2018年 B.2019年
C.2020年 D.2021年
【解析】 根据题意,知每年投入的研发资金增长的百分率相同,所以,从2015年起,每年投入的研发资金组成一个等比数列{an},其中,首项a1=130,公比q=1+12%=1.12,所以an=130×
1.12n-1。由130×1.12n-1>200,两边同时取对数,得n-1>,又≈=3.8,则n>4.8,即a5开始超过200,所以2019年投入的研发资金开始超过200万元。故选B。
【答案】 B
4.等比数列{an}的前n项和为Sn,若S3+3S2=0,则公比q=________。
【解析】 ∵S3+3S2=0,
∴a1+a2+a3+3(a1+a2)=0,
∴a1(4+4q+q2)=0。
∵a1≠0,∴q=-2。
【答案】 -2
5.若等比数列{an}的各项均为正数,且a10a11+a9a12=2e5,则lna1+lna2+…+lna20=________。
【解析】 解法一:各项均为正数的等比数列{an}中a10a11=a9a12=…=a1a20,
则a1a20=e5,
lna1+lna2+…+lna20=ln(a1a20)10=lne50=50。
解法二:各项均为正数的等比数列{an}中a10a11=a9a12=…=a1a20,
则a1a20=e5,
设lna1+lna2+…+lna20=S,
则lna20+lna19+…+lna1=S,
2S=20ln(a1a20)=100,S=50。
【答案】 50
微考点 大课堂
考点一
等比数列的基本运算
【典例1】 {an}为等比数列,求下列各值。
(1)已知a3+a6=36,a4+a7=18,an=,求n;
(2)已知a2·a8=36,a3+a7=15,求公比q;
(3)已知q=-,S8=15(1-),求a1。
【解析】 (1)解法一:
∵
∴q=。
又∵a3+a6=a3(1+q3)=36,∴a3=32。
∵an=a3·qn-3=32·n-3=28-n==2-1,
∴8-n=-1,即n=9。
解法二:∵a4+a7=a1·q3(1+q3)=18且a3+a6=a1·q2·(1+q3)=36,
∴q=,a1=128。
又∵an=a1·qn-1=27·n-1=28-n==2-1,
∴8-n=-1,即n=9。
(2)∵a2·a8=a3·a7=36且a3+a7=15,
∴a3=3,a7=12或a3=12,a7=3。
∵q4=4或q4=,∴q=±或q=±。
(3)∵S8===15(1-),
∴a1=-(1-)·(1+)=1。
【答案】 (1)9 (2)±或± (3)1
反思归纳 等比数列基本量的运算是等比数列中的一类基本问题,解决这类问题的关键在于熟练掌握等比数列的有关公式,并能灵活运用,尤其需要注意的是,在使用等比数列的前n项和公式时,应根据公比的取值情况进行分类讨论,此外在运算过程中,还应善于运用整体代换思想简化运算。
【变式训练】 (1)(2016·武汉调研)若等比数列{an}的各项均为正数,a1+2a2=3,a=4a2a6,则a4=( )
A. B.
C. D.
(2)(2016·海口调研)设Sn为等比数列{an}的前n项和,a2-8a5=0,则的值为( )
A. B.
C.2 D.17
【解析】 (1)由题意,得
解得
所以a4=a1q3=×3=。故选C。
(2)∵a2-8a5=0,∴=q3=,∴q=。
∴=+1
=+1=。故选B。
【答案】 (1)C (2)B
考点二
等比数列的判定与证明…………母题发散
【典例2】 (1)对任意等比数列{an},下列说法一定正确的是( )
A.a1,a3,a9成等比数列
B.a2,a3,a6成等比数列
C.a2,a4,a8成等比数列
D.a3,a6,a9成等比数列
(2)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,Sn+1=4an+2(n∈N*),若bn=an+1-2an,求证:{bn}是等比数列。
【解析】 (1)由等比数列的性质得,a3·a9=a≠0,因此a3,a6,a9一定成等比数列,故选D。
(2)证明:∵an+2=Sn+2-Sn+1=4an+1+2-4an-2=4an+1-4an,
∴====2。
∵S2=a1+a2=4a1+2,∴a2=5。∴b1=a2-2a1=3。
∴数列{bn}是首项为3,公比为2的等比数列。
【答案】 (1)D (2)见解析
【母题变式】 1.在本典例(2)的条件下,求{an}的通项公式。
【解析】 由(2)知bn=an+1-2an=3·2n-1,
所以-=,
故是首项为,公差为的等差数列。
所以=+(n-1)·=,
所以an=(3n-1)·2n-2。
【答案】 an=(3n-1)·2n-2
2.在本典例(2)中,若cn=,证明:{cn}为等比数列。
【证明】 由[变式1]知,an=(3n-1)·2n-2,
∴cn=2n-2。
∴==2。
又c1==,
∴数列{cn}是首项为,公比为2的等比数列。
反思归纳 (1)证明一个数列为等比数列常用定义法或等比中项法,其他方法只用于选择题、填空题中的判定;若证明某数列不是等比数列,则只要证明存在连续三项不成等比数列即可。
(2)利用递推关系时要注意对n=1时的情况进行验证。
【拓展变式】 (2016·全国卷Ⅲ)已知数列{an}的前n项和Sn=1+λan,其中λ≠0。
(1)证明:{an}是等比数列,并求其通项公式;
(2)若S5=,求λ。
【解析】 (1)由题意得a1=S1=1+λa1,故λ≠1,a1=,a1≠0。
由Sn=1+λan,Sn+1=1+λan+1得an+1=λan+1-λan,
即an+1(λ-1)=λan。由a1≠0,λ≠0且λ≠1得an≠0,
所以=。
因此{an}是首项为,公比为的等比数列,于是
an=n-1。
(2)由(1)得Sn=1-n。由S5=得1-5=,即5=。
解得λ=-1。
【答案】 (1){an}是首项为,公比为的等比数列,an=n-1 (2)λ=-1
考点三
等比数列的性质应用
【典例3】 (1)公比为2的等比数列{an}的各项都是正数,且a3a11=16,则log2a10等于( )
A.4 B.5
C.6 D.7
(2)各项均为正数的等比数列{an}的前n项和为Sn,若Sn=2,S3n=14,则S4n等于( )
A.80 B.30
C.26 D.16
【解析】 (1)∵a3·a11=16,∴a=16。
又∵等比数列{an}的各项都是正数,∴a7=4。
又∵a10=a7q3=4×23=25,∴log2a10=5。故选B。
(2)设S2n=a,S4n=b,由等比数列的性质知:
2(14-a)=(a-2)2,解得a=6或a=-4(舍去),
同理(6-2)(b-14)=(14-6)2,所以b=S4n=30。故选B。
【答案】 (1)B (2)B
反思归纳 等比数列性质的应用可以分为三类:(1)通项公式的变形;(2)等比中项的变形;(3)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。
【变式训练】 (1)已知方程(x2-mx+2)(x2-nx+2)=0的四个根组成以为首项的等比数列,则=( )
A. B.或
C. D.以上都不对
(2)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,若S4=3,S12-S8=12,则S8=__________。
【解析】 (1)设a,b,c,d是方程(x2-mx+2)(x2-nx+2)=0的四个根,不妨设a0,所以q=<0,所以q=-。故选C。
答案 C
2.中国古代数学著作《算法统宗》中有这样一个问题:“三百七十八里关,初步健步不为难,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:“有一个人走了378里路,第一天健步行走,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”则该人最后一天走的路程为( )
A.24里 B.12里
C.6里 D.3里
解析 记每天走的路程里数为{an},易知{an}是公比q=的等比数列,S6=378。又S6==378,所以a1=192,所以a6=192×=6,故选C。
答案 C
3.已知数列{an}是递增的等比数列,a1+a4=9,a2a3=8,则数列{an}的前n项和等于________。
解析 ⇒a1=1,q=2,
所以Sn==2n-1。
答案 2n-1
4.(2016·全国卷Ⅰ)设等比数列{an}满足a1+a3=10,a2+a4=5,则a1a2…an的最大值为________。
解析 设{an}的公比为q,由a1+a3=10,a2+a4=5得a1=8,q=,则a2=4,a3=2,a4=1,a5=,所以a1a2…an≤a1a2a3a4=64。
答案 64
5.(2016·全国卷Ⅰ)已知{an}是公差为3的等差数列,数列{bn}满足b1=1,b2=,anbn+1+bn+1=nbn。
(1)求{an}的通项公式;
(2)求{bn}的前n项和。
解析 (1)由已知,a1b2+b2=b1,b1=1,b2=,得a1=2。
所以数列{an}是首项为2,公差为3的等差数列,通项公式为an=3n-1。
(2)由(1)知anbn+1+bn+1=nbn,得bn+1=,因此数列{bn}是首项为1,公比为的等比数列。记{bn}的前n项和为Sn,则
Sn==-。
答案 (1)an=3n-1 (2)Sn=-