2021_2022版高中数学第二章数列2.4.2等比数列的性质学案新人教A版必修5.doc
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2.4等比数列【学习目标】理解等比数列、等比中项的概念,能推导并掌握通项公式,能熟练运用通项公式和一些常用性质解决有关问题. 【重点难点】重点:等比数列的定义和通项公式及其应用.难点:等比数列的通项公式的应用.【学法指导】学习本节一定要认真阅读教材,运用从特殊到一般和类比等差数列的定义、通项公式的方法归纳等比数列的定义、通项公式. 一.课前预习阅读课本4852P P 页,弄清下列问题:1.等比数列的概念: .2.用数学式子表示等比数列的定义: {}n a 是等比数列,则*1()n na q n N a +=∈. 强调:(1)“从第二项起,每一项与它的前一项的比都等于同一个常数”,要防止在求公比 时,把相邻两项比的次序颠倒.(3)当公比q = 时,等比数列是常数列,该数列也是等差数列.(4)等比数列的每一项都不为 .3.等比数列的通项公式: . 4.等比中项的定义: . 5.快乐体验:(1)若等比数列155,45a a ==,求公比q ; (2)若等比数列12,33a q ==,求4a .(3)若等比数列3312,2a q ==,求1a ; (4)若等比数列的12,54,3,n a a q ===求n .(5)若4,9a b ==,求,a b 的等比中项.二.课堂学习与研讨例1.某种放射性物质不断变化为其他物质,每经过一年剩留量是原来的84%.这种物质的半衰期为多长?(精确到1年)(参考数据:lg 20.3010,lg0.840.0757,0.30100.0757 3.98==-÷≈)练习1.(教材53P 练习5)某人买了一辆价值13.5万元的新车,专家预测这种车每年按10%的速度折旧. (1)用一个式子表示*()n n N ∈年后这辆车的价值;(2)如果他打算用满4年时卖掉这辆车,他大概能得到多少钱?例2.等比数列的第3项和第4项分别是12和18,求它的第1项和第2项.练习2. 在等比数列{}n a 中,473,81,n a a a ==求.小结:3.等比中项:若,,a G b 成等比数列,则2G ab =. 三.课堂检测1.若a ,22a +,33a +成等比数列,则实数a 的为 .2.在等比数列中,(1)若已知2514,2a a ==-求n a . (2)若253618,9,1n a a a a a +=+==,求n .四.作业 1. P53A1 2. 在83和272之间插入3个数,使这五个数成等比数列,求这三数?3. 在等比数列{}n a 中,已知1910185,100,a a a a =⋅=求.2.5等比数列的前n 项和公式【学习目标】1.掌握等比数列的前n 项和公式11,1(1),11n n na q S a q q q =⎧⎪=-⎨⎪≠-⎩2.在等比数列{}n a 中,n n s n d a a 、、、、1五个量中“知三求二”.3.通过公式的灵活运用,进一步渗透方程的思想、分类讨论的思想和等价转化的思想. 【重点难点】重点:等比数列前n 项和公式的推导和运用.难点:等比数列前n 项和公式的推导. 【学法指导】学习本节时好好体会错位相减法求和的思路,分析等比数列的通项公式和前n 项和公式的特点,体会知三求二的方程思想. 一.课前预习 预习课本5557P P 页,回答下列问题:1.传说,很早以前,印度的一位宰相发明了国际象棋,当时的国王非常高兴,决定奖赏他,国王允许宰相提出任何要求,于是这位聪明的宰相便请国王在国际象棋棋盘的第一个格子里放入一颗麦粒,第二个格子里放入两颗麦粒,第三个……,就这样,依此类推,要求从第二个格子起,每个格子里的麦粒数是前一个格子里麦粒数的两倍,他请求国王给予他这些麦粒的总和。
§2.4 等比数列(一) 课时目标1.理解等比数列的定义,能够利用定义判断一个数列是否为等比数列.2.掌握等比数列的通项公式并能简单应用.3.掌握等比中项的定义,能够应用等比中项的定义解决有关问题.1.如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的比都等于同一个常数,那么这个数列叫做等比数列.这个常数叫做等比数列的公比,通常用字母q 表示(q ≠0).2.等比数列的通项公式:a n =a 1q n -1. 3.等比中项的定义如果a 、G 、b 成等比数列,那么G 叫做a 与b 的等比中项,且G =±ab .一、选择题1.在等比数列{a n }中,a n >0,且a 2=1-a 1,a 4=9-a 3,则a 4+a 5的值为( )A .16B .27C .36D .81答案 B解析 由已知a 1+a 2=1,a 3+a 4=9,∴q 2=9.∴q =3(q =-3舍),∴a 4+a 5=(a 3+a 4)q =27.2.已知等比数列{a n }满足a 1+a 2=3,a 2+a 3=6,则a 7等于( )A .64B .81C .128D .243答案 A解析 ∵{a n }为等比数列,∴a 2+a 3a 1+a 2=q =2. 又a 1+a 2=3,∴a 1=1.故a 7=1·26=64.3.已知等比数列{a n }中,各项都是正数,且a 1,12a 3,2a 2成等差数列,则a 9+a 10a 7+a 8等于( ) A .1+ 2 B .1- 2C .3+2 2D .3-2 2答案 C解析 设等比数列{a n }的公比为q ,∵a 1,12a 3,2a 2成等差数列,∴a 3=a 1+2a 2,∴a 1q 2=a 1+2a 1q ,∴q 2-2q -1=0,∴q =1± 2.∵a n >0,∴q >0,q =1+ 2.∴a 9+a 10a 7+a 8=q 2=(1+2)2=3+2 2. 4.如果-1,a ,b ,c ,-9成等比数列,那么( )A .b =3,ac =9B .b =-3,ac =9C .b =3,ac =-9D .b =-3,ac =-9答案 B解析 ∵b 2=(-1)×(-9)=9且b 与首项-1同号,∴b =-3,且a ,c 必同号.∴ac =b 2=9.5.一个数分别加上20,50,100后得到的三个数成等比数列,其公比为( )A.53B.43C.32D.12答案 A解析 设这个数为x ,则(50+x )2=(20+x )·(100+x ),解得x =25,∴这三个数45,75,125,公比q 为7545=53.6.若正项等比数列{a n }的公比q ≠1,且a 3,a 5,a 6成等差数列,则a 3+a 5a 4+a 6等于() A.5-12 B.5+12C.12 D .不确定答案 A解析 a 3+a 6=2a 5,∴a 1q 2+a 1q 5=2a 1q 4,∴q 3-2q 2+1=0,∴(q -1)(q 2-q -1)=0 (q ≠1),∴q 2-q -1=0,∴q =5+12 (q =1-52<0舍)∴a 3+a 5a 4+a 6=1q =5-12.二、填空题7.已知等比数列{a n }的前三项依次为a -1,a +1,a +4,则a n =________. 答案 4·(32)n -1解析 由已知(a +1)2=(a -1)(a +4),得a =5,则a 1=4,q =64=32,∴a n =4·(32)n -1.8.设数列{a n }为公比q >1的等比数列,若a 4,a 5是方程4x 2-8x +3=0的两根,则 a 6+a 7=________.答案 18解析 由题意得a 4=12,a 5=32,∴q =a 5a 4=3. ∴a 6+a 7=(a 4+a 5)q 2=(12+32)×32=18.9.首项为3的等比数列的第n 项是48,第2n -3项是192,则n =________. 答案 5解析 设公比为q ,则⎩⎪⎨⎪⎧ 3q n -1=483q 2n -4=192⇒⎩⎪⎨⎪⎧q n -1=16q 2n -4=64⇒q 2=4, 得q =±2.由(±2)n -1=16,得n =5. 10.一个直角三角形的三边成等比数列,则较小锐角的正弦值是________. 答案 5-12解析 设三边为a ,aq ,aq 2 (q >1),则(aq 2)2=(aq )2+a 2,∴q 2=5+12.较小锐角记为θ,则sin θ=1q 2=5-12.三、解答题11.已知{a n }为等比数列,a 3=2,a 2+a 4=203,求{a n }的通项公式.解 设等比数列{a n }的公比为q ,则q ≠0.a 2=a 3q =2q ,a 4=a 3q =2q ,∴2q +2q =203.解得q 1=13,q 2=3. 当q =13时,a 1=18,∴a n =18×⎝⎛⎭⎫13n -1=2×33-n .当q =3时,a 1=29,∴a n =29×3n -1=2×3n -3.综上,当q =13时,a n =2×33-n ;当q =3时,a n =2×3n -3. 12.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,S n =13(a n -1) (n ∈N *).(1)求a 1,a 2;(2)求证:数列{a n }是等比数列.(1)解 由S 1=13(a 1-1),得a 1=13(a 1-1),∴a 1=-12.又S 2=13(a 2-1),即a 1+a 2=13(a 2-1),得a 2=14.(2)证明 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=13(a n -1)-13(a n -1-1),得a n a n -1=-12,又a 2a 1=-12, 所以{a n }是首项为-12,公比为-12的等比数列. 能力提升13.设{a n }是公比为q 的等比数列,|q |>1,令b n =a n +1(n =1,2,…),若数列{b n }有连续四项在集合{-53,-23,19,37,82}中,则6q =________.答案 -9解析 由题意知等比数列{a n }有连续四项在集合{-54,-24,18,36,81}中,由等比数列的定义知,四项是两个正数、两个负数,故-24,36,-54,81,符合题意,则q =-32,∴6q =-9.14.已知数列{a n }满足a 1=1,a n +1=2a n +1,(1)求证:数列{a n +1}是等比数列;(2)求a n 的表达式.(1)证明 ∵a n +1=2a n +1,∴a n +1+1=2(a n +1),∴a n +1+1a n +1=2. ∴{a n +1}是等比数列,公比为2,首项为2.(2)解 由(1)知{a n +1}是等比数列.公比为2,首项a 1+1=2.∴a n+1=(a1+1)·2n-1=2n. ∴a n=2n-1.。
2.4 等比数列2.4.1 等比数列的概念及通项公式从容说课本节内容先由师生共同分析日常生活中的实际问题来引出等比数列的概念,再由教师引导学生与等差数列类比探索等比数列的通项公式,并将等比数列的通项公式与指数函数进行联系,体会等比数列与指数函数的关系,既让学生感受到等比数列是现实生活中大量存在的数列模型,也让学生经历了从实际问题抽象出数列模型的过程.教学中应充分利用信息和多媒体技术,给学生以较多的感受,激发学生学习的积极性和思维的主动性.准备丰富的阅读材料,为学生提供自主学习的可能,进而达到更好的理解和巩固课堂所学知识的目的.教学重点1.等比数列的概念;2.等比数列的通项公式.教学难点1.在具体问题中抽象出数列的模型和数列的等比关系;2.等比数列与指数函数的关系.教具准备多媒体课件、投影胶片、投影仪等三维目标一、知识与技能1.了解现实生活中存在着一类特殊的数列;2.理解等比数列的概念,探索并掌握等比数列的通项公式;3.能在具体的问题情境中,发现数列的等比关系,并能用有关的知识解决相应的实际问题;4.体会等比数列与指数函数的关系.二、过程与方法1.采用观察、思考、类比、归纳、探究、得出结论的方法进行教学;2.发挥学生的主体作用,作好探究性活动;3.密切联系实际,激发学生学习的积极性.三、情感态度与价值观1.通过生活中的大量实例,鼓励学生积极思考,激发学生对知识的探究精神和严肃认真的科学态度,培养学生的类比、归纳的能力;2.通过对有关实际问题的解决,体现数学与实际生活的密切联系,激发学生学习的兴趣.教学过程导入新课师现实生活中,有许多成倍增长的实例.如,将一张报纸对折、对折、再对折、…,对折了三次,手中的报纸的层数就成了8层,对折了5次就成了32层.你能举出类似的例子吗?生一粒种子繁殖出第二代120粒种子,用第二代的120粒种子可以繁殖出第三代120×120粒种子,用第三代的120×120粒种子可以繁殖出第四代120×120×120粒种子,…师非常好的一个例子!现实生活中,我们会遇到许多这类的事例.教师出示多媒体课件一:某种细胞分裂的模型.师 细胞分裂的个数也是与我们上述提出的问题类似的实例.细胞分裂有什么规律,将每次分裂后细胞的个数写成一个数列,你能写出这个数列吗?生 通过观察和画草图,发现细胞分裂的规律,并记录每次分裂所得到的细胞数,从而得到每次细胞分裂所得到的细胞数组成下面的数列:1,2,4,8,…①教师出示投影胶片1:“一尺之棰,日取其半,万世不竭.”师 这是《庄子·天下篇》中的一个论述,能解释这个论述的含义吗?生 思考、讨论,用现代语言叙述.师 (用现代语言叙述后)如果把“一尺之棰”看成单位“1”,那么得到的数列是什么样的呢?生 发现等比关系,写出一个无穷等比数列:1,21,41,81,161,… ② 教师出示投影胶片2:计算机病毒传播问题.一种计算机病毒,可以查找计算机中的地址簿,通过邮件进行传播.如果把病毒制造者发送病毒称为第一轮,邮件接收者发送病毒称为第二轮,依此类推.假设每一轮每一台计算机都感染20台计算机,那么在不重复的情况下,这种病毒感染的计算机数构成一个什么样的数列呢?师 (读题后)这种病毒每一轮传播的计算机数构成的数列是怎样的呢?引导学生发现“病毒制造者发送病毒称为第一轮”“每一轮感染20台计算机”中蕴涵的等比关系.生 发现等比关系,写出一个无穷等比数列:1,20,202,203,204,… ③教师出示多媒体课件二:银行存款利息问题.师 介绍“复利”的背景:“复利”是我国现行定期储蓄中的一种支付利息的方式,即把前一期的利息和本金加在一起算作本金,再计算下一期的利息,也就是通常说的“利滚利”.我国现行定期储蓄中的自动转存业务实际上就是按复利支付利息的.给出计算本利和的公式:本利和=本金×(1+本金)n ,这里n 为存期.生 列出5年内各年末的本利和,并说明计算过程.师 生合作讨论得出“时间”“年初本金”“年末本利和”三个量之间的对应关系,并写出:各年末本利和(单位:元)组成了下面数列:10 000×1.019 8,10 000×1.019 82,10 000×1.019 83,10 000×1.019 84,10 000×1.01985. ④师 回忆数列的等差关系和等差数列的定义,观察上面的数列①②③④,说说它们有什么共同特点?师 引导学生类比等差关系和等差数列的概念,发现等比关系.引入课题:板书课题 2.4等比数列的概念及通项公式推进新课[合作探究]师 从上面的数列①②③④中我们发现了它们的共同特点是:具有等比关系.如果我们将具有这样特点的数列称之为等比数列,那么你能给等比数列下一个什么样的定义呢? 生 回忆等差数列的定义,并进行类比,说出:一般地,如果把一个数列,从第2项起,每一项与它前一项的比等于同一个常数,那么这个数列叫做等比数列. [教师精讲]师 同学们概括得很好,这就是等比数列(geometric seque n ce)的定义.有些书籍把等比数列的英文缩写记作G.P.(Geometric Progressio n ).我们今后也常用G.P.这个缩写表示等比数列.定义中的这个常数叫做等比数列的公比(commo n r a tio),公比通常用字母q 表示(q≠0).请同学们想一想,为什么q≠0呢?生 独立思考、合作交流、自主探究.师 假设q=0,数列的第二项就应该是0,那么作第一项后面的任一项与它的前一项的比时就出现什么了呢?生 分母为0了.师 对了,问题就出在这里了,所以,必须q≠0.师 那么,等比数列的首项能不能为0呢?生 等比数列的首项不能为0.师 是的,等比数列的首项和公比都不能为0,等比数列中的任一项都不会是0. [合作探究]师类比等差中项的概念,请同学们自己给出等比中项的概念.生 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G 叫做a 、b 的等比中项. 师 想一想,这时a 、b 的符号有什么特点呢?你能用a 、b 表示G 吗?生 一起探究,a 、b 是同号的G b a G ,G=±ab ,G 2=ab . 师 观察学生所得到的a 、b 、G 的关系式,并给予肯定.补充练习:与等差数列一样,等比数列也具有一定的对称性,对于等差数列来说,与数列中任一项等距离的两项之和等于该项的2倍,即a n -k +a n +k =2a n .对于等比数列来说,有什么类似的性质呢? 生 独立探究,得出:等比数列有类似的性质:a n -k ·a n +k =a n 2.[合作探究]探究:(1)一个数列a 1,a 2,a 3,…,a n ,…(a 1≠0)是等差数列,同时还能不能是等比数列呢?(2)写出两个首项为1的等比数列的前5项,比较这两个数列是否相同?写出两个公比为2的等比数列的前5项,比较这两个数列是否相同?(3)任一项a n 及公比q 相同,则这两个数列相同吗?(4)任意两项a m 、a n 相同,这两个数列相同吗?(5)若两个等比数列相同,需要什么条件?师 引导学生探究,并给出(1)的答案,(2)(3)(4)可留给学生回答.生 探究并分组讨论上述问题的解答办法,并交流(1)的解答.[教师精讲]概括总结对上述问题的探究,得出:(1)中,既是等差数列又是等比数列的数列是存在的,每一个非零常数列都是公差为0,公比为1的既是等差数列又是等比数列的数列.概括学生对(2)(3)(4)的解答.(2)中,首项为1,而公比不同的等比数列是不会相同的;公比为2,而首项不同的等比数列也是不会相同的.(3)中,是指两个数列中的任一对应项与公比都相同,可得出这两个数列相同;(4)中,是指两个数列中的任意两个对应项都相同,可以得出这两个数列相同;(5)中,结论是:若两个数列相同,需要“首项和公比都相同”.(探究的目的是为了说明首项和公比是决定一个等比数列的必要条件;为等比数列的通项公式的推导做准备) [合作探究]师 回顾等差数列的通项公式的推导过程,你能推导出等比数列的通项公式吗? 生 推导等比数列的通项公式. [方法引导]师 让学生与等差数列的推导过程类比,并引导学生采用不完全归纳法得出等比数列的通项公式.具体的,设等比数列{a n }首项为a 1,公比为q ,根据等比数列的定义,我们有: a 2=a 1q,a 3=a 2q=a 1q 2,…,a n =a n -1q=a 1q n -1,即a n =a 1q n -1.师 根据等比数列的定义,我们还可以写出q a a a a a a a a n n =====-1342312..., 进而有a n =a n -1q=a n -2q 2=a n -3q 3=…=a 1q n -1.亦得a n =a 1q n -1.师 观察一下上式,每一道式子里,项的下标与q 的指数,你能发现有什么共同的特征吗?生 把a n 看成a n q 0,那么,每一道式子里,项的下标与q 的指数的和都是n .师 非常正确,这里不仅给出了一个由a n 倒推到a n 与a 1,q 的关系,从而得出通项公式的过程,而且其中还蕴含了等比数列的基本性质,在后面我们研究等比数列的基本性质时将会再提到这组关系式.师 请同学们围绕根据等比数列的定义写出的式子 q a a a a a a a a n n =====-1342312...,再思考. 如果我们把上面的式子改写成q a a q a a q a a q a a n n ====-1342312,...,,,. 那么我们就有了n -1个等式,将这n -1个等式两边分别乘到一起(叠乘),得到的结果是11-=n n q a a ,于是,得a n =a 1q n -1. 师 这不又是一个推导等比数列通项公式的方法吗?师 在上述方法中,前两种方法采用的是不完全归纳法,严格的,还需给出证明.第三种方法没有涉及不完全归纳法,是一个完美的推导过程,不再需要证明.师 让学生说出公式中首项a 1和公比q 的限制条件.生 a 1,q 都不能为0. [知识拓展]师 前面实例中也有“细胞分裂”“计算机病毒传播”“复利计算”的练习和习题,那里是用什么方法解决问题的呢?教师出示多媒体课件三:前面实例中关于“细胞分裂”“计算机病毒传播”“复利计算”的练习或习题.某种储蓄按复利计算成本利息,若本金为a 元,每期利率为r ,设存期是x,本利和为y 元.(1)写出本利和y 随存期x 变化的函数关系式;(2)如果存入本金1 000元,每期利率为2.25%,试计算5期后的本利和.师 前面实例中关于“细胞分裂”“计算机病毒传播”“复利计算”的问题是用函数的知识和方法解决问题的.生 比较两种方法,思考它们的异同. [教师精讲]通过用不同的数学知识解决类似的数学问题,从中发现等比数列和指数函数可以联系起来.(1)在同一平面直角坐标系中,画出通项公式为a n =2 n -1的数列的图象和函数y=2x-1的图象,你发现了什么?(2)在同一平面直角坐标系中,画出通项公式为1)21(-=n n a 的数列的图象和函数y=(21)x-1的图象,你又发现了什么?生 借助信息技术或用描点作图画出上述两组图象,然后交流、讨论、归纳出二者之间的关系.师 出示多媒体课件四:借助信息技术作出的上述两组图象.观察它们之间的关系,得出结论:等比数列是特殊的指数函数,等比数列的图象是一些孤立的点.师 请同学们从定义、通项公式、与函数的联系3个角度类比等差数列与等比数列,并填充下列表格:等差数列 等比数列 定 义从第二项起,每一项与它前一项的差都是同一个常数 从第二项起,每一项与它前一项的比都是同一个常数 首项、公差(公比)取值有无限制没有任何限制 首项、公比都不能为0 通项公式a n =a 1+(n -1)d a n =a 1q n -1 相应图象的特点直线y=a 1+(x-1)d 上孤立的点 函数y=a 1q x-1图象上孤立的点[例题剖析]【例1】 某种放射性物质不断变化为其他物质,每经过一年,剩留的这种物质是原来的84%,这种物质的半衰期为多长(精确到1年)?师 从中能抽象出一个数列的模型,并且该数列具有等比关系.【例2】 根据右图中的框图,写出所打印数列的前5项,并建立数列的递推公式,这个数列是等比数列吗?师 将打印出来的数依次记为a 1(即A ),a 2,a 3,….可知a 1=1;a 2=a 1×21;a 3=a 2×21. 于是,可得递推公式⎪⎩⎪⎨⎧==-)1(21,111>n a a a n n . 由于211=-n n a a ,因此,这个数列是等比数列. 生 算出这个数列的各项,求出这个数列的通项公式.练习:1.一个等比数列的第3项和第4项分别是12和18,求它的第1项和第2项.师 启发、引导学生列方程求未知量.生 探究、交流、列式、求解.2.课本第59页练习第1、2题.课堂小结本节学习了如下内容:1.等比数列的定义.2.等比数列的通项公式.3.等比数列与指数函数的联系.布置作业课本第60页习题2.4 A 组第1、2题.板书设计等比数列的概念及通项公式1.等比数列的定义 实例剖析2.等比数列的通项公式 从三个角度类比等差数列表 例1练习:1.(学生板演) 例2。
第二课时 等比数列的性质预习课本P53练习第3、4题,思考并完成以下问题 等比数列项的运算性质是什么?[新知初探] 等比数列的性质(1)若数列{a n },{b n }是项数相同的等比数列,则{a n ·b n }也是等比数列.特别地,若{a n }是等比数列,c 是不等于0的常数,则{c ·a n }也是等比数列.(2)在等比数列{a n }中,若m +n =p +q ,则a m a n =a p a q .(3)数列{a n }是有穷数列,则与首末两项等距离的两项的积相等,且等于首末两项的积. (4)在等比数列{a n }中,每隔k 项取出一项,按原来的顺序排列,所得新数列仍为等比数列,公比为q k +1.(5)当m ,n ,p (m ,n ,p ∈N *)成等差数列时,a m ,a n ,a p 成等比数列.[小试身手]1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)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( ) (2)当q >1时,{a n }为递增数列.( ) (3)当q =1时,{a n }为常数列.( )解析:(1)正确,根据等比数列的定义可以判定该说法正确. (2)错误,当q >1,a 1>0时,{a n }才为递增数列.(3)正确,当q =1时,数列中的每一项都相等,所以为常数列. 答案:(1)√ (2)× (3)√2.由公比为q 的等比数列a 1,a 2,…依次相邻两项的乘积组成的数列a 1a 2,a 2a 3,a 3a 4,…是( )A .等差数列B .以q 为公比的等比数列C .以q 2为公比的等比数列D .以2q 为公比的等比数列解析:选C 因为a n +1a n +2a n a n +1=a n +2a n =q 2为常数,所以该数列为以q 2为公比的等比数列.3.已知等比数列{a n }中,a 4=7,a 6=21,则a 8的值为( )A .35B .63C .21 3D .±21 3解析:选B ∵{a n }成等比数列. ∴a 4,a 6,a 8成等比数列∴a 26=a 4·a 8,即a 8=2127=63.4.在等比数列{a n }中,各项都是正数,a 6a 10+a 3a 5=41,a 4a 8=4,则a 4+a 8=________.解析:∵a 6a 10=a 28,a 3a 5=a 24, ∴a 24+a 28=41,又a 4a 8=4,∴(a 4+a 8)2=a 24+a 28+2a 4a 8=41+8=49,∵数列各项都是正数, ∴a 4+a 8=7. 答案:7等比数列的性质[典例] (1)在1与100之间插入n 个正数,使这n +2个数成等比数列,则插入的n 个数的积为( )A .10nB .n 10C .100nD .n 100(2)在等比数列{a n }中,a 3=16,a 1a 2a 3…a 10=265,则a 7等于________. [解析] (1)设这n +2个数为a 1,a 2,…,a n +1,a n +2, 则a 2·a 3·…·a n +1=(a 1a n +2)n 2=(100)n 2=10n .(2)因为a 1a 2a 3…a 10=(a 3a 8)5=265,所以a 3a 8=213, 又因为a 3=16=24,所以a 8=29. 因为a 8=a 3·q 5,所以q =2. 所以a 7=a 8q =256.[答案] (1)A (2)256有关等比数列的计算问题,基本方法是运用方程思想列出基本量a 1和q 的方程组,先解出a 1和q ,然后利用通项公式求解.但有时运算稍繁,而利用等比数列的性质解题,却简便快捷,为了发现性质,要充分发挥项的“下标”的指导作用.[活学活用]1.已知{a n }为等比数列,a 4+a 7=2,a 5a 6=-8,则a 1+a 10=( ) A .7 B .5 C .-5D .-7解析:选D 因为数列{a n }为等比数列,所以a 5a 6=a 4a 7=-8,联立⎩⎪⎨⎪⎧a 4+a 7=2,a 4a 7=-8,解得⎩⎪⎨⎪⎧ a 4=4,a 7=-2或⎩⎪⎨⎪⎧a 4=-2,a 7=4,所以q 3=-12或q 3=-2,故a 1+a 10=a 4q3+a 7·q 3=-7.2.在等比数列{a n }中,已知a 4a 7=-512,a 3+a 8=124,且公比为整数,则a 10=________. 解析:由a 4·a 7=-512,得a 3·a 8=-512.由⎩⎪⎨⎪⎧a 3·a 8=-512,a 3+a 8=124, 解得⎩⎪⎨⎪⎧ a 3=-4,a 8=128或⎩⎪⎨⎪⎧a 3=128,a 8=-4.(舍去). 所以q =5a 8a 3=-2.所以a 10=a 3q 7=-4×(-2)7=512. 答案:512灵活设元求解等比数列问题[典例] (1)有四个数成等比数列,将这四个数分别减去1,1,4,13成等差数列,则这四个数的和是________.(2)有四个实数,前三个数成等比数列,且它们的乘积为216,后三个数成等差数列,且它们之和为12,求这四个数.[解析] (1)设这四个数分别为a ,aq ,aq 2,aq 3,则a -1,aq -1,aq 2-4,aq 3-13成等差数列.即⎩⎪⎨⎪⎧2(aq -1)=(a -1)+(aq 2-4),2(aq 2-4)=(aq -1)+(aq 3-13),整理得⎩⎪⎨⎪⎧a (q -1)2=3,aq (q -1)2=6,解得a =3,q =2.因此这四个数分别是3,6,12,24,其和为45. [答案] 45(2)解:法一:设前三个数为aq ,a ,aq ,则a q ·a ·aq =216, 所以a 3=216.所以a =6. 因此前三个数为6q ,6,6q . 由题意知第4个数为12q -6. 所以6+6q +12q -6=12,解得q =23.故所求的四个数为9,6,4,2.法二:设后三个数为4-d,4,4+d ,则第一个数为14(4-d )2,由题意知14(4-d )2×(4-d )×4=216,解得4-d =6.所以d =-2.故所求得的四个数为9,6,4,2.几个数成等比数列的设法(1)三个数成等比数列设为aq ,a ,aq . 推广到一般:奇数个数成等比数列设为: …a q 2,aq,a ,aq ,aq 2… (2)四个符号相同的数成等比数列设为: a q 3,aq,aq ,aq 3. 推广到一般:偶数个符号相同的数成等比数列设为: …a q 5,a q3,aq ,aq ,aq 3,aq 5… (3)四个数成等比数列,不能确定它们的符号相同时,可设为:a ,aq ,aq 2,aq 3. [活学活用]在2和20之间插入两个数,使前三个数成等比数列,后三个数成等差数列,则插入的两个数的和为( )A .-4或352B .4或352C .4D .1712解析:选B 设插入的第一个数为a ,则插入的另一个数为a 22.由a ,a 22,20成等差数列得2×a 22=a +20.∴a 2-a -20=0,解得a =-4或a =5. 当a =-4时,插入的两个数的和为a +a 22=4.当a =5时,插入的两个数的和为a +a 22=352.等比数列的实际应用问题[典例] 某工厂2018年1月的生产总值为a 万元,计划从2018年2月起,每月生产总值比上一个月增长m %,那么到2019年8月底该厂的生产总值为多少万元?[解] 设从2018年1月开始,第n 个月该厂的生产总值是a n 万元,则a n +1=a n +a n m %, ∴a n +1a n=1+m %.∴数列{a n }是首项a 1=a ,公比q =1+m %的等比数列.∴a n =a (1+m %)n -1.∴2019年8月底该厂的生产总值为a 20=a (1+m %)20-1=a (1+m %)19(万元).数列实际应用题常与现实生活和生产实际中的具体事件相联系,建立数学模型是解决这类问题的核心,常用的方法有:①构造等差、等比数列的模型,然后用数列的通项公式或求和公式解;②通过归纳得到结论,再用数列知识求解.[活学活用] 如图,在等腰直角三角形ABC 中,斜边BC =2 2.过点 A 作BC 的垂线,垂足为A 1 ;过点 A 1作 AC 的垂线,垂足为 A 2;过点A 2 作A 1C 的垂线,垂足为A 3 ;…,依此类推.设BA =a 1 ,AA 1=a 2 , A 1A 2=a 3 ,…, A 5A 6=a 7 ,则 a 7=________.解析:等腰直角三角形ABC 中,斜边BC =22,所以AB =AC =a 1=2,AA 1=a 2=2,…,A n -1A n =a n +1=sin π4·a n =22a n =2×⎝⎛⎭⎫22n ,故a 7=2×⎝⎛⎭⎫226=14. 答案:14层级一 学业水平达标1.等比数列x,3x +3,6x +6,…的第四项等于( ) A .-24 B .0 C .12D .24解析:选A 由题意知(3x +3)2=x (6x +6),即x 2+4x +3=0,解得x =-3或x =-1(舍去),所以等比数列的前3项是-3,-6,-12,则第四项为-24.2.对任意等比数列{a n },下列说法一定正确的是( ) A .a 1,a 3,a 9成等比数列 B .a 2,a 3,a 6成等比数列 C .a 2,a 4,a 8成等比数列D .a 3,a 6,a 9成等比数列解析:选D 设等比数列的公比为q ,因为a 6a 3=a 9a 6=q 3,即a 26=a 3a 9,所以a 3,a 6,a 9成等比数列.故选D.3.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.56B.65C.23D.32解析:选D 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=32.4.已知公差不为0的等差数列的第2,3,6项依次构成一个等比数列,则该等比数列的公比q 为( )A.13 B .3 C .±13D .±3解析:选B 设等差数列为{a n },公差为d ,d ≠0.则a 23=a 2·a 6,∴(a 1+2d )2=(a 1+d )·(a 1+5d ),化简得d 2=-2a 1d , ∵d ≠0,∴d =-2a 1,∴a 2=-a 1,a 3=-3a 1,∴q =a 3a 2=3.5.已知各项均为正数的等比数列{a n }中,lg(a 3a 8a 13)=6,则a 1·a 15的值为( ) A .100 B .-100 C .10 000D .-10 000解析:选C ∵a 3a 8a 13=a 38,∴lg(a 3a 8a 13)=lg a 38=3lg a 8=6.∴a 8=100.又a 1a 15=a 28=10000,故选C.6.在3和一个未知数间填上一个数,使三数成等差数列,若中间项减去6,成等比数列,则此未知数是________.解析:设此三数为3,a ,b ,则⎩⎪⎨⎪⎧2a =3+b ,(a -6)2=3b , 解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =3,b =3或⎩⎪⎨⎪⎧a =15,b =27.所以这个未知数为3或27. 答案:3或277.设数列{a n }为公比q >1的等比数列,若a 4,a 5是方程4x 2-8x +3=0的两根,则a 6+a 7=________.解析:由题意得a 4=12,a 5=32,∴q =a 5a 4=3.∴a 6+a 7=(a 4+a 5)q 2=⎝⎛⎭⎫12+32×32=18. 答案:188.画一个边长为2厘米的正方形,再以这个正方形的对角线为边画第2个正方形,以第2个正方形的对角线为边画第3个正方形,这样一共画了10个正方形,则第10个正方形的面积等于________平方厘米.解析:这10个正方形的边长构成以2为首项,2为公比的等比数列{a n }(1≤n ≤10,n ∈N *),则第10个正方形的面积S =a 210=22·29=211=2 048. 答案:2 0489.在由实数组成的等比数列{a n }中,a 3+a 7+a 11=28,a 2·a 7·a 12=512,求q . 解:法一:由条件得⎩⎪⎨⎪⎧a 7q -4+a 7+a 7q 4=28, ①a 7q -5·a 7·a 7q 5=512, ② 由②得a 37=512,即a 7=8. 将其代入①得2q 8-5q 4+2=0.解得q 4=12或q 4=2,即q =±142或q =±42.法二:∵a 3a 11=a 2a 12=a 27, ∴a 37=512,即a 7=8.于是有⎩⎪⎨⎪⎧a 3+a 11=20,a 3a 11=64,即a 3和a 11是方程x 2-20x +64=0的两根,解此方程得x =4或x =16.因此⎩⎪⎨⎪⎧ a 3=4,a 11=16或⎩⎪⎨⎪⎧a 3=16,a 11=4.又∵a 11=a 3·q 8,∴q =±⎝⎛⎭⎫a 11a 318=±418=±42或q =±⎝⎛⎭⎫1418=±142. 10.在正项等比数列{a n }中,a 1a 5-2a 3a 5+a 3a 7=36,a 2a 4+2a 2a 6+a 4a 6=100,求数列{a n }的通项公式.解:∵a 1a 5=a 23,a 3a 7=a 25, ∴由题意,得a 23-2a 3a 5+a 25=36, 同理得a 23+2a 3a 5+a 25=100,∴⎩⎪⎨⎪⎧ (a 3-a 5)2=36,(a 3+a 5)2=100.即⎩⎪⎨⎪⎧a 3-a 5=±6,a 3+a 5=10.解得⎩⎪⎨⎪⎧ a 3=2,a 5=8或⎩⎪⎨⎪⎧a 3=8,a 5=2.分别解得⎩⎪⎨⎪⎧ a 1=12,q =2或⎩⎪⎨⎪⎧a 1=32,q =12.∴a n =2n-2或a n =26-n .层级二 应试能力达标1.在等比数列{a n }中,T n 表示前n 项的积,若T 5=1,则( ) A .a 1=1 B .a 3=1 C .a 4=1D .a 5=1解析:选B 由题意,可得a 1·a 2·a 3·a 4·a 5=1,即(a 1·a 5)·(a 2·a 4)·a 3=1,又a 1·a 5=a 2·a 4=a 23,所以a 53=1,得a 3=1.2.已知等比数列{a n }中,a 3a 11=4a 7,数列{b n }是等差数列,且b 7=a 7,则b 5+b 9等于( ) A .2 B .4 C .8D .16解析:选C 等比数列{a n }中,a 3a 11=a 27=4a 7,解得a 7=4,等差数列{b n }中,b 5+b 9=2b 7=2a 7=8.3.已知数列{a n }为等差数列,a 1,a 2,a 3成等比数列,a 1=1,则a 2 016=( ) A .5B .1C .0D .-1解析:选B 设等差数列{a n }的公差为d ,则由a 1,a 2,a 3成等比数列得(1+d )2=1+2d ,解得d =0,所以a 2 016=a 1=1.4.设各项为正数的等比数列{a n }中,公比q =2,且a 1·a 2·a 3·…·a 30=230,则a 3·a 6·a 9·…·a 30=( )A .230B .210C .220D .215解析:选C ∵a 1·a 2·a 3·…·a 30=230,∴a 301·q1+2+3+…+29=a 301·q29×302=230, ∴a 1=2-272,∴a 3·a 6·a 9·…·a 30=a 103·(q 3)9×102=(2-272×22)10×(23)45=220. 5.在等比数列{a n }中,若a 7=-2,则此数列的前13项之积等于________. 解析:由于{a n }是等比数列,∴a 1a 13=a 2a 12=a 3a 11=a 4a 10=a 5a 9=a 6a 8=a 27,∴a 1a 2a 3…a 13=(a 27)6·a 7=a 137, 而a 7=-2.∴a 1a 2a 3…a 13=(-2)13=-213. 答案:-2136.已知-7,a 1,a 2,-1四个实数成等差数列,-4,b 1,b 2,b 3,-1五个实数成等比数列,则a 2-a 1b 2=________.解析:由题意,知a 2-a 1=-1-(-7)3=2,b 22=(-4)×(-1)=4.又因为b 2是等比数列中的第三项,所以b 2与第一项同号,即b 2=-2,所以a 2-a 1b 2=2-2=-1. 答案:-17.已知数列{a n }为等差数列,公差d ≠0,由{a n }中的部分项组成的数列ab 1,ab 2,…,ab n ,…为等比数列,其中b 1=1,b 2=5,b 3=17.求数列{b n }的通项公式.解:依题意a 25=a 1a 17,即(a 1+4d )2=a 1(a 1+16d ),所以a 1d =2d 2,因为d ≠0,所以a 1=2d ,数列{ab n }的公比q =a 5a 1=a 1+4d a 1=3,所以ab n =a 13n -1,①又ab n =a 1+(b n -1)d =b n +12a 1,② 由①②得a 1·3n -1=b n +12·a 1. 因为a 1=2d ≠0,所以b n =2×3n -1-1.8.容器A 中盛有浓度为a %的农药m L ,容器B 中盛有浓度为b %的同种农药m L ,A ,B 两容器中农药的浓度差为20%(a >b ),先将A 中农药的14倒入B 中,混合均匀后,再由B倒入一部分到A 中,恰好使A 中保持m L ,问至少经过多少次这样的操作,两容器中农药的浓度差小于1%?解:设第n 次操作后,A 中农药的浓度为a n ,B 中农药的浓度为b n ,则a 0=a %,b 0=b %.b 1=15(a 0+4b 0),a 1=34a 0+14b 1=15(4a 0+b 0);b 2=15(a 1+4b 1),a 2=34a 1+14b 2=15(4a 1+b 1);…;b n =15(a n -1+4b n -1),a n =15(4a n -1+b n -1).∴a n -b n =35(a n -1-b n -1)=…=35(a 0-b 0)·⎝⎛⎭⎫35n -1. ∵a 0-b 0=15,∴a n -b n =15·⎝⎛⎭⎫35n .依题意知15·⎝⎛⎭⎫35n <1%,n ∈N *,解得n ≥6.故至少经过6次这样的操作,两容器中农药的浓度差小于1%.。
2.4等比数列(2)教学重点1.探究等比数列更多的性质;2.解决生活实际中的等比数列的问题.教学难点渗透重要的数学思想.教具准备多媒体课件、投影胶片、投影仪等三维目标一、知识与技能1.了解等比数列更多的性质;2.能将学过的知识和思想方法运用于对等比数列性质的进一步思考和有关等比数列的实际问题的解决中;3.能在生活实际的问题情境中,抽象出等比数列关系,并能用有关的知识解决相应的实际问题.二、过程与方法1.继续采用观察、思考、类比、归纳、探究、得出结论的方法进行教学;2.对生活实际中的问题采用合作交流的方法,发挥学生的主体作用,引导学生探究问题的解决方法,经历解决问题的全过程;3.当好学生学习的合作者的角色.三、情感态度与价值观1.通过对等比数列更多性质的探究,培养学生的良好的思维品质和思维习惯,激发学生对知识的探究精神和严肃认真的科学态度,培养学生的类比、归纳的能力;2.通过生活实际中有关问题的分析和解决,培养学生认识社会、了解社会的意识,更多地知道数学的社会价值和应用价值.教学过程导入新课师教材中第59页练习第3题、第4题,请学生课外进行活动探究,现在请同学们把你们的探究结果展示一下.生由学习小组汇报探究结果.师对各组的汇报给予评价.师出示多媒体幻灯片一:第3题、第4题详细解答:第3题解答:(1)将数列{a n }的前k 项去掉,剩余的数列为a k+1,a k+2,….令b i =a k+i ,i=1,2,…, 则数列a k+1,a k+2,…,可视为b 1,b 2,…. 因为q a a b b ik i k i i ==++++11 (i≥1),所以,{b n }是等比数列,即a k+1,a k+2,…是等比数列. (2){a n }中每隔10项取出一项组成的数列是a 1,a 11,a 21,…,则109101101121111......q a a a a a a k k =====-+ (k≥1). 所以数列a 1,a 11,a 21,…是以a 1为首项,q 10为公比的等比数列.猜想:在数列{a n }中每隔m(m 是一个正整数)取出一项,组成一个新数列,这个数列是以a 1为首项、q m 为公比的等比数列.◇本题可以让学生认识到,等比数列中下标为等差数列的子数列也构成等比数列,可以让学生再探究几种由原等比数列构成的新等比数列的方法. 第4题解答:(1)设{a n }的公比是q ,则 a 52=(a 1q 4)2=a 12q 8, 而a 3·a 7=a 1q 2·a 1q 6=a 12q 8, 所以a 52=a 3·a 7. 同理,a 52=a 1·a 9.(2)用上面的方法不难证明a n 2=a n -1·a n +1(n >1).由此得出,a n 是a n -1和a n +1的等比中项,同理可证a n 2=a n -k ·a n +k (n >k >0).a n 是a n -k 和a n +k 的等比中项(n >k >0).师 和等差数列一样,等比数列中蕴涵着许多的性质,如果我们想知道的更多,就要对它作进一步的探究.推进新课 [合作探究] 师 出示投影胶片1例题1 (教材P 61B 组第3题)就任一等差数列{a n },计算a 7+a 10,a 8+a 9和a 10+a 40,a 20+a 30,你发现了什么一般规律,能把你发现的规律用一般化的推广吗?从等差数列和函数之间的联系的角度来分析这个问题.在等比数列中会有怎样的类似结论?师 注意题目中“就任一等差数列{a n }”,你打算用一个什么样的等差数列来计算?生 用等差数列1,2,3,…师 很好,这个数列最便于计算,那么发现了什么样的一般规律呢? 生 在等差数列{a n }中,若k+s=p+q(k,s,p,q ∈N *),则a k +a s =a p +a q .师 题目要我们“从等差数列与函数之间的联系的角度来分析这个问题”,如何做? 生 思考、讨论、交流.师 出示多媒体课件一:等差数列与函数之间的联系. [教师精讲]师 从等差数列与函数之间的联系的角度来分析这个问题:由等差数列{a n }的图象,可以看出qs a a p k a a q s p k ==,, 根据等式的性质,有1=++=++qp sk a a a a q p s k .所以a k +a s =a p +a q .师 在等比数列中会有怎样的类似结论?生 猜想对于等比数列{a n },类似的性质为:k+s=p+t(k,s,p,t ∈N *),则 a k ·a s =a p ·a t .师 让学生给出上述猜想的证明. 证明:设等比数列{a n }公比为q , 则有a k ·a s =a 1q k-1·a 1q s-1=a 12·q k+s-2,a p ·a t =a 1q p-1·a 1q t-1=a 12·q p+t-2.因为k+s=p+t, 所以有a k ·a s =a p ·a t .师 指出:经过上述猜想和证明的过程,已经得到了等比数列的一个新的性质. 即等比数列{a n }中,若k+s=p+t(k,s,p,t ∈N *),则有a k ·a s =a p ·a t . 师 下面有两个结论:(1)与首末两项等距离的两项之积等于首末两项的积;(2)与某一项距离相等的两项之积等于这一项的平方. 你能将这两个结论与上述性质联系起来吗? 生 思考、列式、合作交流,得到:结论(1)就是上述性质中1+n =(1+t)+(n -t)时的情形; 结论(2)就是上述性质中k+k=(k+t)+(k-t)时的情形. 师 引导学生思考,得出上述联系,并给予肯定的评价. 师 上述性质有着广泛的应用. 师 出示投影胶片2:例题2例题2(1)在等比数列{a n }中,已知a 1=5,a 9a 10=100,求a 18; (2)在等比数列{b n }中,b 4=3,求该数列前七项之积; (3)在等比数列{a n }中,a 2=-2,a 5=54,求a 8.例题2 三个小题由师生合作交流完成,充分让学生思考,展示将问题与所学的性质联系到一起的思维过程. 解答:(1)在等比数列{a n }中,已知a 1=5,a 9a 10=100,求a 18.解:∵a 1a 18=a 9a 10,∴a 18=51001109=a a a =20. (2)在等比数列{b n }中,b 4=3,求该数列前七项之积. 解:b 1b 2b 3b 4b 5b 6b 7=(b 1b 7)(b 2b 6)(b 3b 5)b 4.∵b 42=b 1b 7=b 2b 6=b 3b 5,∴前七项之积(32)3×3=37=2 187. (3)在等比数列{a n }中,a 2=-2,a 5=54,求a 8. 解:.∵a 5是a 2与a 8的等比中项,∴542=a 8×(-2). ∴a 8=-1 458. 另解:a 8=a 5q 3=a 5·2545425-⨯=a a =-1 458. [合作探究]师 判断一个数列是否成等比数列的方法:1、定义法;2、中项法;3、通项公式法. 例题3:已知{a n }{b n }是两个项数相同的等比数列,仿照下表中的例子填写表格.从中你能得出什么结论?证明你的结论.a nb n a n ·b n 判断{a n ·b n }是否是等比数列例 n )32(3⨯-5×2n -1 1)34(10-⨯-n是自选1 自选2师 请同学们自己完成上面的表.师 根据这个表格,我们可以得到什么样的结论?如何证明?生 得到:如果{a n }、{b n }是两个项数相同的等比数列,那么{a n ·b n }也是等比数列. 证明如下:设数列{a n }的公比是p ,{b n }公比是q ,那么数列{a n ·b n }的第n 项与第n +1项分别为a 1p n -1b 1q n -1与a 1p n b 1q n ,因为pq qb p a q b p a b a b a n n nn n n n n ==•--++11111111, 它是一个与n 无关的常数,所以{a n ·b n }是一个以pq 为公比的等比数列. [教师精讲]除了上面的证法外,我们还可以考虑如下证明思路: 证法二:设数列{a n }的公比是p ,{b n }公比是q ,那么数列{a n ·b n }的第n 项、第n -1项与第n +1项(n >1,n ∈N *)分别为a 1p n -1b 1q n -1、a 1p n -2b 1q n -2与a 1p n b 1q n ,因为 (a n b n )2=(a 1p n -1b 1q n -1)2=(a 1b 1)2(pq) 2(n -1),(a n -1·b n -1)(a n +1·b n +1)=(a 1p n -2b 1q n -2)(a 1p n b 1q n )=(a 1b 1)2(pq)2(n -1), 即有(a n b n )2=(a n -1·b n -1)(a n +1·b n +1)(n >1,n ∈N *),所以{a n ·b n }是一个等比数列.师 根据对等比数列的认识,我们还可以直接对数列的通项公式考察: 证法三:设数列{a n }的公比是p ,{b n }公比是q ,那么数列{a n ·b n }的通项公式为 a n b n =a 1p n -1b 1q n -1=(a 1b 1)(pq) n -1,设c n =a n b n ,则c n =(a 1b 1)(pq) n -1, 所以{a n ·b n }是一个等比数列. 课堂小结本节学习了如下内容:1.等比数列的性质的探究.2.证明等比数列的常用方法.布置作业课本第60页习题2.4 A组第3题、B组第1题.板书设计等比数列的基本性质及其应用例1例2例3。
第2课时等比数列的性质学习目标1.掌握等比数列的性质及其应用.(逻辑推理、数学运算)2.掌握等比中项的实际应用.(数学运算、数学建模)3.熟练掌握等比数列与等差数列的综合应用.(逻辑推理、数学运算)必备知识·自主学习导思1.结合等差数列的性质,思考等比数列应该具备哪些性质?2.类比等差数列的单调性,分析等比数列的单调性?1.等比数列项的运算性质(1)等比数列的项之间的关系.等比数列{a n},m,n,p,q∈N*两项关系a n=a m q n-m三项关系若m+n=2p,则an·a m=四项关系若m+n=p+q,则a m·a n=a p·a q(2)“子数列”性质.对于无穷等比数列{a n},若将其前k项去掉,剩余各项仍为等比数列,首项为a k+1,公比为q;若取出所有的k的倍数项,组成的数列仍为等比数列,首项为a k,公比为q k.(3)两等比数列合成数列的性质.若数列{a n},{b n}均为等比数列,c为不等于0的常数,则数列{ca n},{},{a n·b n},也为等比数列.等比数列两项之间的关系a n=a m q n-m中,当n≤m时成立吗?提示:成立,如a2=a5q2-5=a5q-3=.2.等比数列的单调性递增数列a1>0 q>1a1<0 0<q<1a1>0 0<q<1递减数列a1<0 q>1当q=1,q<0时,分别是什么数列?提示:当q=1时是常数列;当q<0时是摆动数列.1.辨析记忆(对的打“√”,错的打“×”).(1)等比数列{a n}中a2·a6=. ((2)当等比数列的公比q>1时,一定是递增数列. ((3)等比数列{a n}中,a1,a4,a7,a10,…仍然是等比数列. ( 提示:(1)×.a2·a6=.(2)×.当数列的公比q>1时,若a1<0,则是递减数列.(3)√.a1,a4,a7,a10,…是以a1为首项,q3为公比的等比数列.2.等比数列{a n}的公比q=-,a1=,则数列{a n}是(A.递增数列B.递减数列C.常数列D.摆动数列【解析】选D.由于公比q=-<0,所以数列{a n}是摆动数列.3.(教材二次开发:练习改编)在等比数列{a n}中,已知a7·a12=10,则a8·a9·a10·a11= .【解析】因为a7·a12=a8·a11=a9·a10=10,所以a8·a9·a10·a11=102=100.答案:100关键能力·合作学习类型一等比数列的性质及应用(数学抽象、逻辑推理、数学运算)1.已知数列{a n}是正项等比数列,若是a2和a8的等比中项,则a1a3a5a7a9的值是(A.5B.25C.5D.55【解析】选B.因为是a2和a8的等比中项,所以a2·a8=5,又a1a9=a3a7==a2·a8=5,a5>0,所以a5=,则a1a3a5a7a9=25.2.在等比数列{a n}中,a1+a2=10,a3+a4=60,则a7+a8= (A.110B.160C.360D.2 160【解析】选D.设等比数列{a n}的公比为q,因为a1+a2=10,a3+a4=60,所以q2(a1+a2)=10q2=60,解得q2=6.则a7+a8=q6(a1+a2)=10×63=2 160.3.等比数列{a n}中,a4,a8是关于x的方程x2+10x+4=0的两个实根,则a2a6a10= (A.8B.-8C.4D.8或-8【解析】选B.根据题意,等比数列{a n}中,有a4a8=a2a10=,a4,a8是关于x的方程x2+10x+4=0的两个实根,则a4a8=4,a4+a8=-10,则a4<0,a8<0,则有a6=a4q2<0,即a6=-2,所以a2a6a10=(a6)3=-8.利用性质简化运算有关等比数列的计算,基本方法是运用方程思想列出基本量a1和q的方程组,先解出a1和q,然后利用通项公式求解.但有时运算稍繁,而利用等比数列的性质充分发挥项的“下标”的指导作用可优化解题过程.【补偿训练】1.已知等比数列{a n}的各项均为正数,若log3a1+log3a2+…+log3a12=12,则a6a7= (A.1B.3C.6D.9【解析】选D.因为等比数列{a n}的各项均为正数,且log3a1+log3a2+…+log3a12=12,即log3(a1·a2·…·a12)=12,所以a1·a2·…·a12=312,所以(a6a7)6=312,所以a6a7=32=9.2.在等比数列{a n}中,a2a3a4=8,a7=32,则a2= (A.-1B.1C.±1D.2【解析】选C.等比数列{a n}中,a2a3a4=8,则=8,则a3=2,因为a7=32,所以q4==16,解得q=±2,所以a2=±1.类型二等比中项的实际应用(数学运算、数学建模)【典例】某工厂2019年1月的生产总值为a万元,计划从2019年2月起,每月生产总值比上一个月增长m%,那么到2020年8月底该厂的生产总值为多少万元?【思路导引】(1)该问题可以转化为等比数列模型吗?(2)a1,q分别是多少?要求哪一个量?【解析】设从2019年1月开始,第n个月该厂的生产总值是a n万元,则a n+1=a n+a n m%,所以=1+m%.则数列{a n}是首项a1=a,公比q=1+m%的等比数列.所以a n=a(1+m%)n-1.故2020年8月底该厂的生产总值为a20=a(1+m%)20-1=a(1+m%)19万元.关于等比数列在应用问题中的应用首先根据题意判断是否是等比数列模型,其次分析等比数列的首项、公比、项数,最后利用等比数列的通项公式计算解题.某厂生产电脑,原计划第一季度每月增加台数相同,在生产过程中,实际上二月份比原计划多生产10台,三月份比原计划多生产25台,这样三个月产量成等比数列,而第三个月的产量是原计划第一季度总产量的一半少10台,问该厂第一季度实际生产电脑多少台?【解析】根据已知,可设该厂第一季度原计划3个月生产电脑台数分别为x-d,x,x+d,d>0,则实际上3个月生产电脑台数分别为x-d,x+10,x+d+25,由题意得解得x=90,d=10,故共有(x-d)+(x+10)+(x+d+25)=3x+35=3×90+35=305(台),即该厂第一季度实际生产电脑305台.【拓展延伸】在应用性问题中,判断是否为等比数列模型的关键是看增长(缩减)是否按照同一比例.【拓展训练】某工厂三年的生产计划是从第二年起每一年比上一年增长的产值都相同,三年的总产值为300万元.如果第一年、第二年、第三年分别比原计划产值多10万元、10万元、11万元,那么每一年比上一年的产值增长的百分数都相同,求原计划每年的产值.【解析】由题意得,原计划三年中每年的产值组成等差数列,设为a-d,a,a+d(d>0),则有(a-d)+a+(a+d)=300,解得a=100.又由题意知(a-d)+10,a+10,(a+d)+11组成等比数列,所以(a+10)2=[(a-d)+10][(a+d)+11].将a=100代入上式,得1102=(110-d)(111+d),即d2+d-110=0.解得d=10或d=-11(舍去).所以原计划三年的产值分别为90万元,100万元,110万元.【补偿训练】(1)某公司为激励创新,计划逐年加大研发资金投入,若该公司2018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:lg 1.12≈0.05,lg 1.3≈0.11,lg 2≈0.30)A.2020年B.2021年C.2022年D.2023年【解析】选C.设2018年全年投入研发资金为a1=130,2018年后n年投入的研发资金为a n,则数列{a n}成以a1为首项,以1.12为公比的等比数列,所以a n=130×1.12n-1,令130×1.12n-1>200,得n>+1≈+1=4.8,即当n≥5时该公司全年投入的研发资金开始超过200万元.所以2022年会超过200万元.(2)已知光线每通过一块特制玻璃板,强度要减弱20%,要使通过玻璃板的光线强度减弱到原来的以下,则至少需要重叠玻璃板块数为(参考数据:lg 2≈0.301 0)( A.4 B.5 C.6 D.7【解析】选D.设经过n块玻璃板后,光线强度为a n,则数列{a n}是以为公比的等比数列,由题意可得,<,两边同时取对数可得,nlg <-lg 4,所以n>=≈6,则n=7.类型三等比数列和等差数列的综合应用(逻辑推理、数学运算)角度1 灵活设项解题【典例】三个数成等比数列,其积为64,如果第一个数与第三个数各减去1,则这三个数成等差数列,求这三个数.【思路导引】利用等比数列设出前三项,表示出等差数列后求未知数.【解析】因为三个数成等比数列,设三个数为,a,aq,则×a×aq=a3=64,所以a=4,所以三个数为,4,4q,第一个数与第三个数各减去1为-1,4,4q-1,则-1+4q-1=8,即2q2-5q+2=0,解得q=2或,所以这三个数为2,4,8或8,4,2.本例中的条件若改为“其积为512,如果第一个数与第三个数各减去2”,试求这三个数.【解析】设三个数依次为,a,aq,因为·a·aq=512,所以a=8.因为+(aq-2)=2a,所以2q2-5q+2=0,所以q=2或q=,所以这三个数为4,8,16或16,8,4.角度2 等差、等比数列的性质【典例】已知{a n}是等差数列,{b n}是正项等比数列,且b1=1,b3=b2+2,b4=a3+a5,b5=a4+2a6,则a2 018+b9= ( A.2 274 B.2 074 C.2 226 D.2 026【思路导引】分别用等差数列的首项a1、公差d、等比数列的公比q表示出已知条件,求出a1,d,q后求a2 018+b9.【解析】选A.设等差数列{a n}的公差为d,正项等比数列{b n}的公比为q>0,因为b1=1,b3=b2+2,b4=a3+a5,b5=a4+2a6,所以q2=q+2,q3=2a1+6d,q4=3a1+13d,解得q=2,a1=d=1,则a2 018+b9=1+2 017+28=2 274.巧设等差数列、等比数列(1)若三数成等差数列,常设成a-d,a,a+d.若三数成等比数列,常设成,a,aq或a,aq,aq2.(2)若四个数成等比数列,可设为,a,aq,aq2.若四个正数成等比数列,可设为,,aq,aq3.1.设公差不为零的等差数列{a n}满足a3=7,且a1-1,a2-1,a4-1成等比数列,则a10等于.【解析】设等差数列{a n}的公差为d,则d≠0,则a1=a3-2d=7-2d,a2=a3-d=7-d,a4=a3+d=7+d,由于a1-1,a2-1,a4-1成等比数列,则(a2-1)2=(a1-1)(a4-1),即(6-d)2=(6-2d)(6+d),化简得d2-2d=0,由于d≠0,解得d=2,因此,a10=a3+7d=7+7×2=21.答案:212.已知数列{a n}是由实数构成的等比数列,a1=2,且a2-4,a3,a4成等差数列,则{a n}的公比为.【解析】因为数列{a n}是由实数构成的等比数列,设公比为q,a1=2,且a2-4,a3,a4成等差数列,所以2a3=(a2-4)+a4,即2×2q2=2q-4+2q3,整理,得(q-2)(q2+1)=0,所以{a n}的公比q=2.答案:23.四个数,前三个数成等差数列,后三个数成等比数列,第一个数与第四个数之和为16,第二个数与第三个数之和为12,求这四个数.【解析】设后三个数依次为,a,aq,则第一个数为-a.由题意得解得或所以所求的四个数依次为0,4,8,16或15,9,3,1.【拓展延伸】等比数列与等差数列的区别与联系:等差数列等比数列不同点(1)强调每一项与前一项的差;(2)a1和d可以为零;(3)等差中项唯一.(1)强调每一项与前一项的比;(2)a1与q均不为零;(3)等比中项不唯一.相同点(1)都强调每一项与前一项的关系;(2)公差与公比都必须是常数;(3)数列都可以由a1,d或a1,q确定.(1)若{a n}为正项等比数列,则数列{log a a n}为等差数列;联系(2){a n}为等差数列,则数列{}为等比数列.【拓展训练】数列{a n}的前n项和记为S n,a1=1,a n+1=2S n+1(n≥1).(1)求{a n}的通项公式;(2)等差数列{b n}的各项为正,其前n项和为T n,且T3=15,又a1+b1,a2+b2,a3+b3成等比数列,求T n. 【思路导引】(1)可借助S n-S n-1=a n(n≥2)来求出a n;(2)考虑方程的思想求出d,再求T n.【解析】(1)由a n+1=2S n+1,可得a n=2S n-1+1(n≥2),两式相减,得a n+1-a n=2a n,a n+1=3a n(n≥2).又因为a2=2S1+1=3,所以a2=3a1.故{a n}是首项为1,公比为3的等比数列,所以a n=3n-1.(2)设{b n}的公差为d,由T3=15,得b1+b2+b3=15,可得b2=5,故可设b1=5-d,b3=5+d.又a1=1,a2=3,a3=9,由题意可得(5-d+1)(5+d+9)=(5+3)2.解得d1=2,d2=-10.因为等差数列{b n}的各项为正,所以d>0,所以d=2.T n=3n+×2=n2+2n.【补偿训练】在等比数列{a n}中,a2=3,a5=81.(1)求a n;(2)设b n=log3a n,求数列{b n}的前n项和S n.【解析】(1)设{a n}的首项为a1,公比为q,依题意得解得因此,a n=3n-1.(2)因为b n=log3a n=n-1,所以数列{b n}的前n项和S n==.课堂检测·素养达标1.(教材二次开发:习题改编)对任意等比数列{a n},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【解析】选D.设等比数列的公比为q,因为==q3,即=a3a9,所以a3,a6,a9成等比数列.2.在等比数列{a n}中,a3a4a5=3,a6a7a8=24,则a9a10a11的值为(A.48B.72C.144D.192【解析】选D.因为=q9=8(q为公比),所以a9a10a11=a6a7a8q9=24×8=192.3.在等比数列{a n}中,若a1a2a3=8,a3a4a5=512,则a10等于(A.512B.256C.1 024D.2 048【解析】选A.因为{a n}为等比数列,所以a1a2a3==8,所以a2=2,因为a3a4a5==512,所以a4=8,由等比数列的性质可知a2,a4,a6,a8,a10成等比数列,公比为=4,所以a10=2·44=2×28=29=512.4.已知数列{a n}为等比数列.(1)若a1+a2+a3=21,a1a2a3=216,求a n;(2)若a3a5=18,a4a8=72,求公比q.【解析】(1)因为a1a2a3==216,所以a2=6,所以a1a3=36.又因为a1+a3=21-a2=15,所以a1,a3是方程x2-15x+36=0的两根3和12.当a1=3时,q==2,a n=3·2n-1;当a1=12时,q=,a n=12·.(2)因为a4a8=a3q·a5q3=a3a5q4=18q4=72,所以q4=4,所以q=±.【新情境·新思维】已知数列{}是等比数列,公比为q,则数列{a n} (A.是等差数列,公差为log3qB.是等差数列,公差为3qC.是等比数列,公比为log3qD.既不是等差数列,也不是等比数列【解析】选A.因为数列{}是等比数列, 所以==q,所以a n+1-a n=log3q(常数),所以数列{a n} 是等差数列,公差为log3q.。