内容正文:
第3节 等比数列
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核心素养
考情聚焦
1.通过实例,理解等比数列的概念.
2.探索并掌握等比数列的通项公式与前n项和的公式.
3.能在具体的问题情境中,发现数列的等比关系,并能用有关知识解决相应的问题.
4.体会等比数列与指数函数的关系
1.等比数列的基本运算,达成逻辑推理和数学运算素养.
2.等比数列的判定与证明,发展数学抽象和数学运算素养.
3.等比数列的性质及应用,提升逻辑推理和数学运算素养
等比数列的定义、通项公式及前n项和公式,等比数列的性质,以及求a1、q、an、n、Sn的基本运算是高考的热点.高考考查形式多样,选择题、填空题主要考查等比数列的基本运算和性质,难度不大.在解答题中常与等差数列、数列求和等问题综合考查,难度中等
[必备知识]
1.等比数列的概念
(1)一般地,如果数列{an}从第2项起,每一项与它的前一项之比都等于同一个常数q,即=q恒成立,则称{an}为等比数列,其中q称为等比数列的公比.
(2)如果x,G,y是等比数列,那么称G为x与y的等比中项,其中G=±.
2. 等比数列的通项公式及前n项和公式
(1)若等比数列{an}的首项为a1,公比是q,则其通项公式为an= a1qn-1 ;
通项公式的推广:an=amqn-m.
(2)等比数列的前n项和公式:当q=1时,Sn=na1;当q≠1时,Sn= =.
推广:当q≠0,1时,{an}是等比数列⇔Sn=Aqn-A(A为常数且A≠0).
3.等比数列的性质
已知{an}是等比数列,Sn是数列{an}的前n项和.
(1)若s+t=p+q,则asat= apaq ,其中s,t,p,q∈N+,特别地,若2s=p+q,则apaq=a,其中p,s,q∈N+.
(2)等比数列{an}的单调性
当q>1,a1>0或0<q<1,a1<0时,数列{an}是 递增 数列;
当q>1,a1<0或0<q<1,a1>0时,数列{an}是 递减 数列;
当q=1时,数列{an}是 常数列 .
(3)相隔等距离的项组成的数列仍是等比数列,即ak,ak+m,ak+2m,…仍是等比数列,公比为 qm (k,m∈N+).
(4)当q≠-1,或q=-1且n为奇数时,Sn,S2n-Sn,S3n-S2n仍成等比数列,其公比为 qn .
等比数列的主要性质
设数列{an}是首项为a1,公比是q的等比数列,Sn是其前n项和.
1.若数列{an},{bn}是两个项数相同的等比数列,则数列{ban},{pan·qbn}和(其中b,p,q是非零常数)也是等比数列.
2.Sm+n=Sn+qnSm=Sm+qmSn.
3.若a1·a2·…·an=Tn,则Tn,,,…成等比数列.
4.若数列{an}的项数为2n,则=q;若项数为2n+1,则=q.
5.等比数列{an}的单调性
当或时,{an}为递增数列,当或时,{an}为递减数列.
[自主诊断]
◆[思考辨析]
判断下列说法是否正确,正确的在它后面的括号里打“√”,错误的打“×”.
(1)若一个数列从第2项起每一项与它的前一项的比都是常数,则这个数列是等比数列.( )
(2)三个数a,b,c成等比数列的充要条件是b2=ac.( )
(3)满足an+1=qan(n∈N+,q为常数)的数列{an}为等比数列.( )
(4)如果{an}为等比数列,bn=a2n-1+a2n,则数列{bn}也是等比数列.( )
(5)如果数列{an}为等比数列,则数列{ln an}是等差数列.( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
◆[小题查验]
1.(2022·全国乙卷,8)已知等比数列{an}的前3项和为168,a2-a5=42,则a6=( )
A.14 B.12
C.6 D.3
解析:D [设等比数列{an}首项为a1,公比为q,由题意,即,
即,解得q=,a1=96,所以a6=a1q5=3,故选D.]
2.我国古代数学名著《算法统宗》中有如下问题:“远望巍巍塔七层,红光点点倍加增,共灯三百八十一,请问尖头几盏灯?”意思是:一座7层塔共挂了381盏灯,且相邻两层中的下一层灯数是上一层灯数的2倍,则塔的顶层共有灯( )
A.1盏 B.3盏
C.5盏 D.9盏
解析:B [设顶层灯数为a1,q=2 ,S7==381,解得a1=3.]
3.已知{an}为等比数列,a4+a7=2,a5a6=-8,则a1+a10等于( )
A.7 B.5
C.-5 D.-7
解析:D [法一:由题意得
∴或∴a1+a10=a1(1+q9)=-7.
法二:由解得或
∴或
∴a1+a10=a1(1+q9)=-7.]
4.在9与243中间插入两个数,使它们同这两个数成等比数列,则这两