第3讲 等比数列及其前n项和A3

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1 等比数列及其前n项和 基础梳理 1.等比数列的定义 如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的比等于同一个常数,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.

2.等比数列的通项公式 设等比数列{an}的首项为a1,公比为q,则它的通项an=a1·qn-1.

3.等比中项 若G2=a·b(ab≠0),那么G叫做a与b的等比中项.

4.等比数列的常用性质 (1)通项公式的推广:an=am·qn-m,(n,m∈N+). (2)若{an}为等比数列,且k+l=m+n(k,l,m,n∈N+),则ak·al=am·an.

(3)若{an},{bn}(项数相同)是等比数列,则{λan}(λ≠0),1an,{a2n},{an·bn},anbn仍是等比数列. (4)公比不为-1的等比数列{an}的前n项和为Sn,则Sn,S2n-Sn,S3n-S2n仍成等比数列,其公比为qn. 5.等比数列的前n项和公式 等比数列{an}的公比为q(q≠0),其前n项和为Sn, 当q=1时,Sn=na1;

当q≠1时,Sn=a11-qn1-q=a1-anq1-q.

一个推导 利用错位相减法推导等比数列的前n项和: Sn=a1+a1q+a1q2+„+a1qn-1, 同乘q得:qSn=a1q+a1q2+a1q3+„+a1qn,

两式相减得(1-q)Sn=a1-a1qn,∴Sn=a11-qn1-q(q≠1).

两个防范 (1)由an+1=qan,q≠0并不能立即断言{an}为等比数列,还要验证a1≠0. (2)在运用等比数列的前n项和公式时,必须注意对q=1与q≠1分类讨论,防止因忽略q=1这一特殊情形导致解题失误.

三种方法 等比数列的判断方法有:

(1)定义法:若an+1an=q(q为非零常数)或anan-1=q(q为非零常数且n≥2且n∈N*),则{an}是等比数列. (2)中项公式法:在数列{an}中,an≠0且a2n+1=an·an+2(n∈N*),则数列{an}是等比数列. (3)通项公式法:若数列通项公式可写成an=c·qn(c,q均是不为0的常数,n∈N*),则{an}是等比数列. 注:前两种方法也可用来证明一个数列为等比数列.

双基自测 1.在等比数列{an}中,如果公比q<1,那么等比数列{an}是( ). A.递增数列 B.递减数列 C.常数列 D.无法确定数列的增减性

2.已知{an}是等比数列,a2=2,a5=14,则公比q等于( ). A.-12 B.-2 C.2 D.12

3.在等比数列{an}中,a4=4,则a2·a6等于( ). A.4 B.8 C.16 D.32

4.设Sn为等比数列{an}的前n项和,8a2+a5=0,则S5S2=( ). A.-11 B.-8 C.5 D.11

5.等差数列{an}前9项的和等于前4项的和.若a1=1,ak+a4=0,则k=________. 2

考向一 等比数列基本量的计算 【例1】►设等比数列{an}的前n项和为Sn,已知a2=6, 6a1+a3=30.求an和Sn. 【训练1】 等比数列{an}满足:a1+a6=11,a3·a4=329,且公比q∈(0,1). (1)求数列{an}的通项公式; (2)若该数列前n项和Sn=21,求n的值. 考向二 等比数列的判定或证明 【例2】►已知数列{an}满足a1=1,a2=2,an+2=an+an+12,n∈N*. (1)令bn=an+1-an,证明:{bn}是等比数列; (2)求{an}的通项公式. 考向三 等比数列的性质及应用 【例3】►已知等比数列前n项的和为2,其后2n项的和为12,求再后面3n项的和.

【训练3】在等比数列{an}中,若a1=12,a4=-4,则公比q=________;|a1|+|a2|+„+|an|=________. 【示例】►成等差数列的三个正数的和等于15,并且这三个数分别加上2、5、13后成为等比数列{bn}中的b3、b4、b5. (1)求数列{bn}的通项公式;

(2)数列{bn}的前n项和为Sn,求证:数列Sn+54是等比数列.

【试一试】 (1)已知两个等比数列{an},{bn},满足a1=a(a>0),b1-a1=1,b2-a2=2,b3-a3=3,若数列{an}唯一,求a的值; (2)是否存在两个等比数列{an},{bn},使得b1-a1,b2-a2,b3-a3,b4-a4成公差不为0的等差数列?若存在,求{an},{bn}的通项公式;若不存在,说明理由. 3

第3讲 等比数列及其前n项和 基础梳理 1.等比数列的定义 如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的比等于同一个常数,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. 2.等比数列的通项公式 设等比数列{an}的首项为a1,公比为q,则它的通项an=a1·qn-1. 3.等比中项 若G2=a·b(ab≠0),那么G叫做a与b的等比中项. 4.等比数列的常用性质 (1)通项公式的推广:an=am·qn-m,(n,m∈N+). (2)若{an}为等比数列,且k+l=m+n(k,l,m,n∈N+),则ak·al=am·an.

(3)若{an},{bn}(项数相同)是等比数列,则{λan}(λ≠0),1an,{a2n},{an·bn},anbn仍是等比数列. (4)公比不为-1的等比数列{an}的前n项和为Sn,则Sn,S2n-Sn,S3n-S2n仍成等比数列,其公比为qn. 5.等比数列的前n项和公式 等比数列{an}的公比为q(q≠0),其前n项和为Sn, 当q=1时,Sn=na1;

当q≠1时,Sn=a11-qn1-q=a1-anq1-q.

一个推导 利用错位相减法推导等比数列的前n项和: Sn=a1+a1q+a1q2+„+a1qn-1, 同乘q得:qSn=a1q+a1q2+a1q3+„+a1qn,

两式相减得(1-q)Sn=a1-a1qn,∴Sn=a11-qn1-q(q≠1). 两个防范 (1)由an+1=qan,q≠0并不能立即断言{an}为等比数列,还要验证a1≠0. (2)在运用等比数列的前n项和公式时,必须注意对q=1与q≠1分类讨论,防止因忽略q=1这一特殊情形导致解题失误.

三种方法 等比数列的判断方法有:

(1)定义法:若an+1an=q(q为非零常数)或anan-1=q(q为非零常数且n≥2且n∈N*),则{an}是等比数列. (2)中项公式法:在数列{an}中,an≠0且a2n+1=an·an+2(n∈N*),则数列{an}是等比数列. (3)通项公式法:若数列通项公式可写成an=c·qn(c,q均是不为0的常数,n∈N*),则{an}是等比数列. 注:前两种方法也可用来证明一个数列为等比数列. 双基自测 1.在等比数列{an}中,如果公比q<1,那么等比数列{an}是( ). A.递增数列 B.递减数列 C.常数列 D.无法确定数列的增减性 解析 当a1>0,0<q<1,数列{an}为递减数列,当q<0,数列{an}为摆动数列. 答案 D

2.已知{an}是等比数列,a2=2,a5=14,则公比q等于( ).

A.-12 B.-2 C.2 D.12 解析 由题意知:q3=a5a2=18,∴q=12. 答案 D 3.在等比数列{an}中,a4=4,则a2·a6等于( ). A.4 B.8 C.16 D.32 解析 由等比数列的性质得:a2a6=a24=16. 答案 C

4.设Sn为等比数列{an}的前n项和,8a2+a5=0,则S5S2=( ). A.-11 B.-8 C.5 D.11 解析 设等比数列的首项为a1,公比为q.因为8a2+a5=0,所以8a1q+a1q4=0.

∴q3+8=0,∴q=-2, ∴S5S2=a11-q51-q·1-qa11-q2 =1-q51-q2=1--251-4=-11. 答案 A 5.等差数列{an}前9项的和等于前4项的和.若a1=1,ak+a4=0,则k=________. 解析 设{an}的公差为d,由S9=S4及a1=1,得9×1+9×82d=4×1+4×32d,所以d=-16.又ak+a4

=0,所以1+k-1×-16+ 1+4-1×-16]=0,即k=10. 答案 10 4

考向一 等比数列基本量的计算 【例1】►设等比数列{an}的前n项和为Sn,已知a2=6,6a1+a3=30.求an和Sn. [审题视点] 列方程组求首项a1和公差d.

解 设{an}的公比为q,由题设得 a1q=6,6a1+a1q2=30,

解得 a1=3,q=2或 a1=2,q=3. 当a1=3,q=2时,an=3·2n-1,Sn=3·(2n-1); 当a1=2,q=3时,an=2·3n-1,Sn=3n-1. 等比数列基本量的运算是等比数列中的一类基本问题,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)可迎刃而解.

【训练1】 等比数列{an}满足:a1+a6=11,a3·a4=329,且公比q∈(0,1). (1)求数列{an}的通项公式; (2)若该数列前n项和Sn=21,求n的值.

解 (1)∵a3·a4=a1·a6=329, 又a1+a6=11,

故a1,a6看作方程x2-11x+329=0的两根,又q∈(0,1)∴a1=323,a6=13, ∴q5=a6a1=132,∴q=12, ∴an=323·12n-1=13·12n-6. (2)由(1)知Sn=6431-12n=21,解得n=6. 考向二 等比数列的判定或证明 【例2】►已知数列{an}满足a1=1,a2=2,an+2=an+an+12,n∈N*. (1)令bn=an+1-an,证明:{bn}是等比数列; (2)求{an}的通项公式.

[审题视点] 第(1)问把bn=an+1-an中an+1换为an-1+an2整理可证;第(2)问可用叠加法求an. (1)证明 b1=a2-a1=1. 当n≥2时,bn=an+1-an=an-1+an2-an=-12(an-an-1)=-12bn-1, ∴{bn}是以1为首项,-12为公比的等比数列.

(2)解 由(1)知bn=an+1-an=-12n-1, 当n≥2时,an=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+„+(an-an-1)=1+1+-12+„+-12n-2=1+1-