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- 2021-06-24 发布
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等比数列的概念与性质
等比数列
一般地,如果一个数列从第二项起,每一项与它的前一项的比等于同一常数,那么这个
数列叫做等比数列(geometric sequence),这个常数叫做等比数列的公比(common
ratio),公比通常用字母
表示
.
如果在
与
中间插入一个数
,使
,
,
成等比数列,那么
叫做
与
的等比中项.
等比数列的通项公式:
晦
.
等比数列的性质
(1)
,
为等比数列中任意两项,则
晦
쳌
.
(2)若
,
,
,
且
,则
.
(3)下标(即项的序号)成等差数列的项,仍然成等比数列.
等比数列前
项和
等比数列的前
项和
쳌 쳌 晦
晦
晦
晦 쳌
等比数列的前
项和的性质
当
,
晦
,
晦
均不为零时,数列
,
晦
,
晦
构成等比数列.
精选例题
等比数列的概念与性质
1. 已知等比数列
的前
项和
晦
晦
,则
.
【答案】
2. 已知等比数列
的前
项和为
,且
,
,则
log
.
【答案】
【分析】 设等比数列的公比为
,则
.
所以
晦
晦
晦
晦 所以
log
.
3. 已知首项为
,公差不为
的等差数列
的第
,
,
项成等比数列,则这个等比数列
的公比
;设数列
的前
项和为
,则
.
【答案】
;
晦
4. 已知数列
的前
项和为
,满足
,则通项公式
.
【答案】
【分析】 因为
,①
所以
,
晦 晦
,
②
①-②可得
晦 晦
,即得
晦
,
所以数列
是首项为
,公比为
的等比数列,
则
晦
.
5. 在等比数列
中,若
,
晦
则
.
【答案】
【分析】 设等比数列
中
因为
,
晦
所以
晦
解得
则
6. 已知等比数列
的公比为正数,且
,
,则
.
【答案】
7. 数列
的前
项和为
,若
,
(
,
),则
.
【答案】
晦
晦
【分析】 解法 1 当
时,
,从而得
晦 晦
.当
时,有
晦 =
晦
,所以
晦 晦 晦 晦
,即
晦
.而
,所以数列
是从第二项起以
晦
为首项,
为公比的等比数列,所以当
时,
晦 晦
晦
晦 晦
晦
.又
晦
,所以
晦
晦
.
解法 2 当
时,
,从而
晦 晦
.当
时,
晦 晦
,所
以
晦 晦
,即
晦 晦
,所以
晦 晦 晦
.又因为
晦 晦
,
晦 晦
,所以
晦 晦
,所以数列
晦
是以
晦
为首项,
为公比的等
比数列,从而
晦 晦
晦
,所以
晦
晦
.
8. 设等比数列
的公比为
൏ ൏
,前
项和为
,若
,且
与
的
等差中项为
,则
.
【答案】
【分析】 因为
,所以
,所以
.又因为
与
的等差中项为
,所以
,即
,化简得
晦
,解得
或
(舍
去),所以
晦
晦
晦
晦
晦
.
9. 已知等比数列
的公比
,且
,则
.
【答案】
【分析】 在等比数列中,若项数为
,则
偶
奇
,所以
.
10. 每项均为正数的等比数列
满足:
,
,且
log
,则数列的
前
项和是 .
【答案】
晦
11. 一个项数为偶数的等比数列,它的偶数项和是奇数和的
倍,又它的首项为
,中间两项
的和为
,则此等比数列的项数为 .
【答案】
【分析】 设该数列有
项,公比为
,
则
偶
奇
奇,
解得
.
又首项为
,中间两项的和为
,
则
晦
,
解得
,
所以
.
12. 已知在等比数列
中,
,
,则
.
【答案】
【分析】 由条件得
,
,于是
,故
.
13. 已知等比数列
的公比
,且
,则其前
项的和
.
【答案】
【分析】 因为
,
所以
.
14. 若等比数列
满足
,
,则公比
.
【答案】
15. 在等比数列
中,若
晦
,则
.
【答案】
【分析】 据等比数列的性质可知
晦
,从而
晦
,故
.
16. 正项等比数列
中,
,前
쳌
为常数 项的乘积是
,若从前
项中,
抽出一项后,余下的
晦
项的乘积是
晦
,则抽出的是第 项.
【答案】
【分析】 不妨设公比为
,抽出来的是第
项,
因为正项等比数列
中,前
쳌
为常数 项的乘积是
,
所以
晦
,所以
晦
,所以
晦
.
晦
为抽出来的那一项.
所以
晦
晦
,所以
晦
晦
,又因为
,所以解得
.
17. 在等比数列
中,公比
,且
log log log
,则
.
【答案】
晦 【分析】 据题意知
log
log
,即
,结合
,
解得
,所以
晦
.
18. 已知等比数列
,首项
,公比
,
쳌 쳌
,
则
.
【答案】
【分析】
晦
,
晦
晦
晦
晦
晦
晦
晦
,
又
晦
晦
,
则
晦 쳌
晦 쳌
得
쳌
19. 已知等比数列
的公比
晦
,
为其前
项和,则
.
【答案】
晦
【分析】 因为
晦
晦
,
,所以
晦
晦
晦
晦
晦
.
20. 若数列
是各项均为正数的等比数列,且
,
晦
.则
的公比
.
【答案】
【分析】 设等比数列
的公比为
,依题意有
晦
,解得
,
.
21. 已知等比数列
中,
,
.
(1)求通项
;
【解】 因为数列
是等比数列,
,
,
所以
쳌
쳌
解得
쳌
쳌
从而
晦
晦
晦
.
(2)若数列
的前
项和为
,求满足不等式
൏
的
的最大值.
【解】 因为
晦
,
所以
log log
晦
晦
,
又因为
晦 晦 晦 晦 晦 晦
,
所以数列
是一个以
晦
为首项,
为公差的等差数列.
所以
晦
晦
晦
.
由
൏
,得
晦 ൏
,
整理,得
晦 晦 ൏
.
解得
晦 晦 ൏ ൏
,
经过估算,得到
的最大值为
.
22. 设数列
的首项
,且
쳌
为偶数
쳌
为奇数
,记
晦 晦
,
,
,
,
(1)求
,
;
【解】
,
.
(2)判断数列
是否为等比数列,并证明你的结论;
【解】 因为
,
所以
.
故
晦
晦
,
晦
晦
,
晦
晦
.
猜想
是公比为
的等比数列.
证明如下:
晦
晦
晦
晦
晦 晦
쳌
,
所以
是首项为
晦
,公比为
的等比数列.
(3)求
.
【解】 由(2),
晦
晦
晦
晦
晦
.
23. 已知公差不为
的等差数列
,首项
,且
,
,
成等比数列,
(1)求等差数列
的通项公式;
【解】 设公差为
,则
,
又
,
,
成等比数列,则有
,又首项
,
所以
化简得:
晦
,
又
,解得:
.
所以
晦 晦
,即:
.
(2)若从数列
中抽出部分项:
,
,
,
,
晦
构成一个新的数列
晦
,
,
证明:数列
晦
,
为等比数列;
【解】 由(1)可知:
,
所以
晦
晦
,
所以
晦
晦
晦
晦
.
所以,数列
晦
,
为等比数列.
(3)求和:
晦
.
【解】 由(2)可知:数列
晦
,
为等比数列,
所以
晦
晦
晦
晦
晦
.
即
晦
晦
.
24. 已知数列
为等比数列,
为其前
项和.
(1)已知
,
,求
;
【解】 由
쳌
,
得
晦 쳌
晦
或
쳌
故
或
.
(2)若
,
,求
的值;
【解】 由于数列
为等比数列,
所以
,
晦
,
晦
成等比数列,
公比为
.
所以由题可得
쳌
解得
,
.
故
.
(3)已知
,
.求
的值.
【解】 由
,
得
,
又
,
所以,
.
25. 把一个正方形等分成
个相等的小正方形,将中间的一个正方形挖掉(如图①);再将剩
余的每个正方形都分成
个相等的小正方形,并将中间的一个正方形挖掉(如图②);如此下
去
(1)如此下去,第三次共挖掉了多少个正方形?
【解】
.
(2)第
个图共挖掉了多少个正方形?若原正方形的边长为
,则这些正方形的面积
之和为多少?
【解】 我们把由图①分割为图②看作是一次操作,则一次操作挖去
个小正方形,且由图
①分割为图②时,增加了
个图①,所以
晦
次操作后得到第
个图,共挖掉了
晦
晦
晦
晦
个正方形,这些正方形的面积和为
晦
晦
晦
晦
26. 设等比数列
的前
项和为
,已知
,
,求
和
.
【解】 设
的公比为
,由题设得
쳌
쳌
解得
或
쳌
当
,
时,
晦
쳌
晦
当
,
时,
晦
쳌
晦
27. 在等差数列
中,
,
.
(1)求数列
的通项公式
;
【解】
,
,
쳌
쳌
解得
,
,
则
晦 晦
.
(2)求数列
前
项和
.
【解】
,
,
.
28. 已知等差数列
的首项
,公差
,且第二项、第五项、第十四项分别为等比
数列
的第二项、第三项、第四项.
(1)求数列
与
的通项公式;
【解】 设数列
的公比为
.
由题意,得
,
整理,得
晦
.
结合
,解得
.
所以
晦
.
于是
,
,
,
所以公比
,
,
因此,
晦
晦
.
(2)设数列
对任意正整数
都有
成立,求
的
值.
【解】 由(1),得
晦
,则
.
由
,
得
晦
晦
.
以上两式相减,得
晦
,
即
晦
.
当
时,由
,得
.
由此
쳌 쳌
晦
쳌
所以
晦
晦
29. 数列
的前
项和为
,且满足
,
(
为常数,
쳌 쳌 쳌
).
(1)若
,求
;
【解】 因为
,
,
所以
,
.
因为
,即
.
所以
,即
.
所以
晦 쳌 쳌 쳌
.
所以数列
是以
为首项,
为公差的等差数列.
所以
晦
晦
.
(2)若数列
是等比数列,求实数
的值.
【解】 若数列
是等比数列,则
,
由
可得
.解得
.
当
时,由
,得
.
显然,数列
是以
为首项,
为公比的等比数列.
所以
.
(1)已知数列
,其中
,且数列
晦
为等比数列,求常数
.
【解】 因为
晦
是等比数列,故有
晦
晦 晦 晦 쳌
将
代入上式,得
tt
晦
晦
晦
晦
晦
쳌
即
tt 晦
晦
晦
晦
晦
晦
晦
晦
쳌
整理得
晦 晦
,解得
或
.
(2)设
、
是公比不相等的两个等比数列,
,证明数列
不是等比数
列.
【解】 设
、
的公比分别为
、
,
,为证
不是等比数列只需证
.
事实上,
쳌
由于
,
,又
、
不为零,因此,
,故
不是等比数列.
31. 设
的公比不为
的等比数列,且
,
,
成等差数列.
(1)求数列
的公比;
【解】 设数列
的公比为
쳌
,
由
,
,
成等差数列,得
,
即
.
由
,得
晦
.
解得
晦
或
(舍去),
所以
晦
.
(2)若
晦
,求数列
的前
项和
.
【解】 依题意,得
是以
晦
为首项,
晦
为公比的等比数列,
晦
晦 晦
晦 晦
晦
晦 晦
晦
晦
.
32. 在等比数列
中,已知
,
,求首项
和公比
.
【解】 因为
,所以
.
当
时,
;
当
晦
时,
晦
.
综上,
쳌
쳌
或
晦 쳌
晦
33. 设等比数列
的公比
൏
,前
项和为
.已知
,
,求
的通项公
式.
【解】 由题设知
,
晦
晦
,
则
쳌
晦
晦 晦
晦 ㌍由②得
晦
晦
쳌
晦
晦 쳌 晦 晦 쳌因为
൏
,解得
晦
或
晦
.
当
晦
时,代入①得
,通项公式为
晦
晦
当
晦
时,代入①得
,通项公式为
晦
晦
34. 等比数列
共有
项,其和为
晦
,且奇数项的和比偶数项的和大
,求公比
.
【解】 由题意知
奇
偶
晦 쳌
奇
晦
偶
쳌所以
奇
晦 쳌
偶
晦 所以
公比
偶
奇
晦
晦
35. 三个数成等比数列,其积为
.若第一个数与第三个数各减去
,则这三个数成等差数
列,求这三个数.
【解】 设三个数为
,
,
,则
쳌
晦 晦 쳌解得
쳌
或
쳌
所以所求三数依次为
,
,
或
,
,
.
36. 在等比数列
中,已知
晦
,
,求
前
项的和
.
【解】 设数列
的公比为
,依题意,
晦
晦 쳌
쳌所以
所以,将
晦
代入到①式,得
晦 晦 쳌
晦
,舍去;
将
代入到①式,得
晦 쳌
.
当
时,
쳌
晦
晦
;
当
晦
时,
晦 쳌
晦
晦
.
37. 在各项均为负数的数列
中,已知
,且
.
(1)求证:数列
是等比数列,并求出通项公式;
【解】 由
,得
,故数列
是公比为
的等比数列.
由
,得
.
因为数列
的各项均为负数,故
晦
.
所以
晦
晦
.
(2)试问
晦
是否为该数列的项?若是,是第几项?若不是,请说明理由.
【解】 设
晦
是数列
的第
项,得
晦
晦
晦
,即
晦
,
所以
,即
晦
是这个等比数列的第
项.
38. 已知数列
是首项
,公比
的等比数列,且
,
,
晦
成等差数列.
(1)求公比
的值.
【解】 因为
,
,
晦
成等差数列,所以
晦
,
即
晦
,解得
,又因为
,所以
晦
.
(2)记
,求
的值.
【解】 因为
쳌
为奇数
晦 쳌
为偶数
所以
晦
.
39. 若实数
,
,
成等比数列,试证明
,
,
也成等比数列.
【解】 要证
,
,
成等比数列,须证
,
即证
,
即证
晦
.
由已知
,
所以
,
,
成等比数列.
40. 已知等比数列
中,
,
.求
.
【解】 解法一:因为
,所以
,所以
.
从而
쳌
쳌
解得
쳌
或
쳌
当
时,
;当
时,
,故
晦
或
晦
.
解法二:由等比数列的定义知
,
,结合已知得
쳌
쳌
即
쳌
쳌
所以
쳌
㌍
由
㌍
得
,将
代入
得
晦
,所以
或
.
由
㌍
得
쳌
或
쳌
故
晦
或
晦
.
课后练习
1. 在等比数列
的前
项和中,
最小,且
,
晦
,前
项和
,则
为 ,公比
为 .
2. 已知在等比数列
中,
,
,则
.
3. 在等比数列
中,已知
,
晦 晦
,则
.
4. 已知等比数列
的前
项和
晦
晦
,则
.
5.
是等比数列
的前
项和,若
.则
的值是 .
6. 已知各项均为正数的等比数列
中,
,
,
成等差数列,则
.
7. 在等比数列
中,
,
,则
.
8. 已知
,
,
成等比数列,
为
,
的等差中项,
为
,
的等差中项,则
9. 已知
晦
π
쳌
π
,在等比数列
中,
,
tan
,若数列
的前
项
和为
,则
的值为 .
10. 若
是等比数列,其中
,
是方程
晦
的两个根,而且
那么
的值为 .
11. 已知数列
为等比数列,
,
,满足
对任意正整数
都
成立,且对任意相邻三项
,
,
按某顺序排列后成等差数列,则
的值为 .
12. 等比数列
中,
,则
.
13. 已知数列
满足
,设
晦
晦
(
,
,
为均不等于
的且
互不相等的常数),若数列
为等比数列,则
的值为 .
14. 若数列
是等差数列,首项
,
,
൏
,则使前
项
和
成立的最大自然数
是 .
15. 已知等比数列
中,公比
,且
,
,则
.
16. 正项等比数列
中,
,则
log log
.
17. 在等比数列
中,
,
,则
.
18. 记等比数列
的前
项积为
,若
晦 晦
,且
晦
,
则正整数
.
19. 已知等比数列
的首项为
,公比为
,则
.
20. 等比数列
中,若
,
晦
,则
.
21. 等比数列
满足
,
,且公比
.
(1)求数列
的通项公式;
(2)若该数列前
项和
,求
的值.
22. 对于数列
,已知
쳌
晦
或
쳌
,设
为数列
的前
项和.
(1)
的所有可能值组成的集合为 ;
(2)若
晦
,则
晦 晦
.
23. 已知等比数列
中,
,
,
分别是某等差数列的第
项,第
项,第
项,且
,公比
.
(1)求
;
(2)设
log
,求数列
的前
项和的最大值.
24. 在等比数列
中,
(1)若
,
,求
;
(2)若
,
,求
和
.
25. 已知等差数列
的公差
,其前四项和为
,且
,
,
成等比数列.
(1)求通项公式
;
(2)设
,求数列
的前
项和
.
26. 在下列程序框图中,将
时的
值定义为
,
时的值定义为
,如此类推.
(1)写出数列
的递推公式与通项公式;
(2)设
晦
,求
的前
项和
.
(3)求出程序框图的相应输出结果.
27. 已知数列
满足
,
晦 쳌
为奇数
晦 晦 쳌
为偶数
,
,其中
.
(1)求
的值;
(2)判断数列
是否为等比数列,并证明你的结论.
28. 在数列
中,已知
(
).
判断是否存在等比数列
满足
,
,
?若存在,求出数列
的通项
公式;若不存在,请说明理由.
29. 已知数列
是等差数列,且
,
.
(1)求数列
的通项公式.
(2)令
,求数列
的前
项和(用
表示).
30. 已知
䁪
是一次函数,且
䁪
,
䁪
,
䁪
成等比数列,
䁪
,求
䁪
䁪 䁪
(
N
)的表达式.
31. 已知等比数列
中,
,
,求
和
.
32. 在等比数列
中,
,
,求
和
.
33. 已知数列
是等比数列,
,
,设数列
的前
项和为
.
(1)求数列
的通项公式;
(2)若
,求
.
34. 已知等差数列
的前
项和为
,且
,
.
(1)求
的通项公式;
(2)设
.求证:
是等比数列,并求其前
项和
.
35. 数列
的前
项和为
,且
,
,
,
,
,
.
(1)求
,
,
的值及数列
的通项公式;
(2)求
晦
的值.
36. 已知
是公差不为零的等差数列,
,且
,
,
成等比数列.
(1)求数列
的通项公式;
(2)设
,求数列
的前
项和
.
37. 已知数列
的前
项和为
,且
.
(1)求数列
的通项公式;
(2)令
,求证:数列
是等比数列.
38. 已知
为等差数列
的前
项和,且
.
(1)求
的通项公式;
(2)若等比数列
满足
,
,求
的前
项和公式.
39. 数列
:满足
,
.
(1)证明数列
log
是等比数列;
(2)求数列
的通项公式;
(3)设
晦 晦
,数列
的前
项和为
,求证:
晦
൏晦
.
40. 给出下面的数表序列:其中表
쳌 쳌 쳌
有
行,第
行的
个数是
쳌 쳌 쳌
,
晦
,
从第
行起,每行中的每个数都等于它肩上的两数之和.写出表
.
(1)验证表
各行中的数的平均数按从上到下的顺序构成等比数列,并将结论推广到表
(不要求证明).
等比数列的概念与性质-出门考
姓名 成绩
1. 在等比数列
中,
,
,则数列的前
项和为 .
2. 已知等比数列
的各项均为正数,且
,
,则数列
的通项公
式为 .
3. 在各项均为正数的等比数列
中,若
,
,则
.
4. 已知数列
的前
项的和为
,若
晦
,则
的值为 .
5. 已知数列
满足
쳌 쳌
为偶数
쳌
쳌
为奇数
쳌
设
晦
,若
晦
,则
= .
6. 设
是等比数列
的前
项和,
,若
晦
,则
晦
的最小值
为 .
7. 已知等比数列
的前
项和为
,若
,
,
成等差数列,且
,
晦
,
其中
,则
的值为 .
8. 已知各项都为正数的等比数列
中,
,
,则满足
的最大正整数
的值为 .
9. 已知一个等比数列的前三项的积为
,最后三项的积为
,且所有项的积为
,则该数列
的项数为 .
10. 在等比数列
中,若
,
,则公比
;
.
11. 设
是公比不为
的等比数列,其前
项和为
,若
,
,
成等差数列,则
.
12. 等比数列
中,
,公比
,则前
项和
.
13. 首项为
,公比为
的等比数列的前
项和
.
14. 在等比数列
中,
,
晦
,则公比
;
.
15. 在等比数列
中,若
晦
,
晦
,则公比
;当
时,
的前
项积最大.
16. 在等比数列
中,若
,
,则
.
17. 已知数列
是递增的等比数列,且
,
,则
的值等于 .
18. 设公比为
的等比数列
的前
项和为
.若
,
,则
.
.
19. 已知等比数列
中,
,则其前
项和
的取值范围是 .
20. 等比数列前
项和
,则常数
的值为 .
21. 已知等差数列
的前
项和为
,等比数列
的前
项和为
,
晦 쳌
,
.
(1)若
,求
的通项公式;
(2)若
,求
.
22. 设数列
的前
项和
满足
晦
,且
,求
的值.
23. 已知数列
是等比数列,其前
项和为
,满足
,
.
(1)求数列的通项公式;
(2)是否存在正整数
,使得
?若存在,求出符合条件的
的最小值;若不存在,
说明理由.
24. 一个等比数列
中,
,
,求这个数列的通项公式.
25. 已知公比为
的等比数列
(
)中,
,前三项的和为
.
(1)求数列
的通项公式;
(2)若
൏ ൏
,设数列
满足
(
),求使得
൏ ൏
的
的最小值.
(1)等比数列
中,
,
晦
,前
项的和
,求
和公比
.
(2)等比数列
中,
,
,求
.
27. 已知
是等比数列
的前
项和,
,
,
成等差数列,且
晦
,
求数列
的通项公式.
28. 在正项等比数列
中,公比为
,
.求证:
为等比数列,并求其公
比.
29. 已知数列
满足
,且
,
.
(1)求证:
晦
是等比数列;
(2)求数列
的通项公式.
30. 已知等差数列
的公差为
,等比数列
的公比为
.设
,
晦 晦
晦
쳌
.
(1)若
,
,
,求
的值;
(2)若
,证明
晦 晦
晦
晦
,
;
(3)若正整数
满足
,设
쳌 쳌 쳌
和
쳌 쳌 쳌
是
쳌 쳌 쳌
的两个不同的排列,
,
,证明
.
31.
为首项是正数的等比数列,前
项和
,前
项和
,在前
项中
数值最大的项为
,求通项
.
32. 设数列
的前
项和为
,其中
,
为常数,且
晦
,
,
成等差数列.
(1)求数列
的通项公式;
(2)设
晦
,问:是否存在
,使数列
为等比数列?若存在.求出
的值;若
不存在,请说明理由.
33. 已知等差数列
的公差为
,且
,
,
成等比数列.
(1)求数列
的通项公式;
(2)设数列
晦
的前
项和为
,求证:
൏
.
34. 等比数列
中,
,
晦
,前
项和
,求
和公比
.
35. 如图,在边长为
的等边三角形
th
中,圆
为
th
的内切圆,圆
与圆
外切,
且与
t
、
th
相切,
,圆
与圆
外切,且与
t
、
th
相切,如此继续,记圆
的
面积为
,求
的通项公式.
36. 在等比数列
中,若
,
,求公比
.
37. 设
是由正数组成的等比数列,
是其前
项的和.证明:
൏
.
38. 在等比数列
中,已知
,
,求数列
的通项公式.
39. 已知数列
log 晦
为等差数列,且
,
.
(1)求数列
的通项公式;
(2)证明:
晦
晦
晦 ൏
.
40. 已知数列
满足
,
晦 晦 쳌
.
(1)设
晦
,求证:
是等比数列.
(2)求数列
的前
项和
.