18版高中数学第二章数列2.4等比数列(二)学案新人教A版必修5
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2.4 等比数列(二)[学习目标] 1.灵活应用等比数列的定义及通项公式.2.熟悉等比数列的有关性质.3.系统了解判断是否成等比数列的方法.知识点一 推广的等比数列的通项公式{a n }是等比数列,首项为a 1,公比为q ,则a n =a 1q n -1,a n =a m ·q n -m(m ,n ∈N *).思考1 如何推导a n =a m qn -m?答案 根据等比数列的通项公式,a n =a 1q n -1, a m =a 1q m -1,∴a n a m=qn -m,∴a n =a m ·qn -m.思考2 若已知等比数列{a n }中,q =3,a 3=3,则a 7=____. 答案 243解析 a 7=a 3·q 4=3·34=35=243. 知识点二 等比数列的性质1.如果m +n =k +l ,则有a m ·a n =a k ·a l . 2.如果m +n =2k ,则有a m ·a n =a 2k .3.若m ,n ,p 成等差数列,则a m ,a n ,a p 成等比数列.4.在等比数列{a n }中,每隔k 项(k ∈N *)取出一项,按原来的顺序排列,所得的新数列仍为等比数列.5.如果{a n },{b n }均为等比数列,且公比分别为q 1,q 2,那么数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n ,{a n ·b n },⎩⎨⎧⎭⎬⎫b n a n ,{|a n |}仍是等比数列,且公比分别为1q 1,q 1q 2,q 2q 1,|q 1|.6.等比数列的项的对称性:在有穷等比数列中,与首末两项“等距离”的两项之积等于首末两项的积,即a 1·a n =a 2·a n -1=a k ·a n -k +1=…. 思考 在等比数列{a n }中,a 3·a 9a 5=________,a 5·a 11=________. 答案 a 7 a 28解析 由等比数列的性质得a 5·a 11=a 28.a 3·a 9=a 5·a 7,∴a 3·a 9a 5=a 7.题型一 等比数列的性质及应用例1 (1)在等比数列{a n }中,若a 3a 6=9,a 2a 4a 5=27,则a 2的值为( ) A .2 B .3 C .4 D .9(2)已知公比为q 的等比数列{a n }中,a 5+a 9=12q ,则a 6(a 2+2a 6+a 10)的值为________.答案 (1)B (2)14解析 (1)因为{a n }为等比数列,所以a 3a 6=a 4a 5=9, 又因为a 2a 4a 5=27,所以a 2=3. (2)∵a 5+a 9=12q ,∴a 4+a 8=12,∴a 6(a 2+2a 6+a 10)=a 6a 2+2a 26+a 6a 10 =a 24+2a 4a 8+a 28=()a 4+a 82=14.反思与感悟 在等比数列的有关运算中,常常涉及到次数较高的指数运算.若按常规解法,往往是建立a 1,q 的方程组,这样解起来很麻烦,通过本例可以看出:结合等比数列的性质进行整体变换,会起到化繁为简的效果.跟踪训练1 (1)在等比数列{a n }中,a 7·a 11=6,a 4+a 14=5,则a 20a 10等于( ) A.23 B.32C.23或32 D .-23或-32(2)已知数列{a n }是等比数列,且a n >0,a 2a 4+2a 3a 5+a 4a 6=25,那么a 3+a 5=______. 答案 (1)C (2)5解析 (1)a 7·a 11=a 4·a 14=6, 又a 4+a 14=5,∴⎩⎪⎨⎪⎧a 4=2,a 14=3或⎩⎪⎨⎪⎧a 4=3a 14=2, ∴q 10=a 14a 4=32或23, a 20a 10=q 10=32或23. (2)由a 2a 4+2a 3a 5+a 4a 6=25, 即a 23+2a 3a 5+a 25=(a 3+a 5)2=25,∵a n >0,∴a 3+a 5>0,∴a 3+a 5=5. 题型二 灵活设项求解等比数列例2 已知4个数成等比数列,其乘积为1,第2项与第3项之和为-32,则此4个数为______________________.答案 8,-2,12,-18或-18,12,-2,8解析 设此4个数为a ,aq ,aq 2,aq 3. 则a 4q 6=1,aq (1+q )=-32,①所以a 2q 3=±1,当a 2q 3=1时,q >0,代入①式化简可得q 2-14q +1=0,此方程无解;当a 2q 3=-1时,q <0,代入①式化简可得q 2+174q +1=0,解得q =-4或q =-14.当q =-4时,a =-18;当q =-14时,a =8.所以这4个数为8,-2,12,-18或-18,12,-2,8.反思与感悟 灵活设项求解等比数列的技巧 (1)三数成等比数列,一般可设为a q,a ,aq ;(2)四数成等比数列,一般可设为a q 3,a q,aq ,aq 3或a ,aq ,aq 2,aq 3,但前一种设法的公比为q 2(>0);(3)五数成等比数列,一般可设为a q 2,a q,a ,aq ,aq 2.跟踪训练2 有四个实数,前三个数依次成等比数列,它们的积是-8,后三个数依次成等差数列,它们的积为-80,求出这四个数. 解 由题意设此四个数为b q,b ,bq ,a ,则有⎩⎪⎨⎪⎧b 3=-8,2bq =a +b ,ab 2q =-80,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =10,b =-2,q =-2 或⎩⎪⎨⎪⎧a =-8,b =-2,q =52.所以这四个数为1,-2,4,10或-45,-2,-5,-8.题型三 等比数列的实际应用例3 为了治理“沙尘暴”,西部某地区政府经过多年努力,到2014年底,将当地沙漠绿化了40%,从2015年开始,每年将出现这种现象:原有沙漠面积的12%被绿化,即改造为绿洲(被绿化的部分叫绿洲),同时原有绿洲面积的8%又被侵蚀为沙漠,问至少经过几年的绿化,才能使该地区的绿洲面积超过50%?(可参考数据lg 2=0.3,最后结果精确到整数). 解 设该地区总面积为1,2014年底绿化面积为a 1=25,经过n 年后绿洲面积为a n +1,设2014年底沙漠面积为b 1,经过n 年后沙漠面积为b n +1,则a 1+b 1=1,a n +b n =1.依题意,a n +1由两部分组成:一部分是原有绿洲a n 减去被侵蚀的部分8%·a n 的剩余面积92%·a n ,另一部分是新绿化的12%·b n ,所以a n +1=92%·a n +12%(1-a n )=45a n +325,即a n +1-35=45(a n -35),a 1-35=25-35=-15,∴⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n -35是以-15为首项,45为公比的等比数列,∴a n -35=(-15)(45)n -1,∴a n =35-15(45)n -1,则a n +1=35-15⎝ ⎛⎭⎪⎫45n,∵a n +1>50%,∴35-15⎝ ⎛⎭⎪⎫45n >12,∴⎝ ⎛⎭⎪⎫45n<12,n >log 4512=lg 21-3lg 2=3.则当n ≥4时,不等式⎝ ⎛⎭⎪⎫45n<12恒成立.所以至少需要4年才能使绿化面积超过50%.反思与感悟 本题从实际问题抽象出一个数列问题,解决数列应用题的关键是读懂题意,建立数学模型,弄清问题的哪一部分是数列问题,是哪种数列.在求解过程中应注意首项的确立、时间的推算,不要在运算中出现问题.跟踪训练3 2015年,某县甲、乙两个林场森林木材的存量分别为16a 和25a ,甲林场木材存量每年比上年递增25%,而乙林场木材存量每年比上年递减20%. (1)问哪一年两林场木材的总存量相等? (2)问两林场木材的总量到2019年能否翻一番? 解 (1)由题意可得 16a (1+25%)n -1=25a (1-20%)n -1,解得n =2,故到2017年两林场木材的总存量相等.(2)令n =5,则a 5=16a ⎝ ⎛⎭⎪⎫544+25a ⎝ ⎛⎭⎪⎫454<2(16a +25a ), 故到2019年不能翻一番.1.在正项等比数列{a n }中,a n +1<a n ,a 2·a 8=6,a 4+a 6=5,则a 5a 7等于( ) A.56 B.65 C.23 D.32 答案 D解析 设公比为q ,则由等比数列{a n }各项为正数且a n +1<a n 知0<q <1, 由a 2·a 8=6,得a 25=6. ∴a 5=6,a 4+a 6=6q+6q =5.解得q =26,∴a 5a 7=1q 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫622=32.2.在等比数列{a n }中,a 2=4,a 7=116,则a 3a 6+a 4a 5的值是( )A .1B .2 C.12 D.14 答案 C解析 a 3a 6=a 4a 5=a 2a 7=4×116=14, ∴a 3a 6+a 4a 5=12.3.在正项等比数列{a n }中,3a 1,12a 3,2a 2成等差数列,则a 2 016-a 2 017a 2 014-a 2 015等于( )A .3或-1B .9或1C .1D .9 答案 D解析 由3a 1,12a 3,2a 2成等差数列可得a 3=3a 1+2a 2,即a 1q 2=3a 1+2a 1q , ∵a 1≠0,∴q 2-2q -3=0. 解得q =3或q =-1(舍). ∴a 2 016-a 2 017a 2 014-a 2 015=a 2 016()1-q a 2 014()1-q=a 2 016a 2 014=q 2=9. 4.已知数列:4,a ,12,b 中,前三个数成等差数列,后三个数成等比数列,则b 等于( ) A .20 B .18 C .16 D .14 答案 B解析 由题意可得2a =4+12=16⇒a =8,又122=8b ⇒b =18.5.在12和8之间插入3个数,使它们与这两个数依次构成等比数列,则这3个数的积为________. 答案 8解析 设插入的3个数依次为a ,b ,c ,即12,a ,b ,c ,8成等比数列,由等比数列的性质可得b 2=ac =12×8=4,因为a 2=12b >0,∴b =2(舍负).所以这3个数的积为abc =4×2=8.1.等比数列的性质及其应用一方面,等比数列的性质要与等差数列的性质对比记忆,加深理解并作区分;另一方面,等比数列一般运算量大,巧用等比数列的性质,减少计算量,这一点很重要.2.等比数列各项之间可由公比建立关系,在求三、四个数的等比数列问题中,灵活设项解决等比数列的问题.。