内容正文:
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[素养目标] 1.通过生活实例,理解等比数列的概念,探索并掌握等比数列的通项公式. 2.在具体问题中判断等比关系,并能解决有关问题. 3.培养数学抽象、数学运算的学科素养.
§3 等比数列
3.1 等比数列的概念及其通项公式
第1课时 等比数列的概念
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合作探究 素养形成
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探究点一 等比数列的判断与证明
[基础梳理]
等比数列
比值
公比
文字语言
一般地,如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的__________都是同一个常数,那么这个数列就叫作等比数列,这个常数叫作等比数列的__________,公比通常用字母q表示(q≠0)
数学符号
在数列{an}中,如果=q(n≥2,n∈N+)(或=q(n∈N+))(q≠0)成立,则称数列{an}为等比数列,常数q称为等比数列的公比.
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思考:
(1)等比数列的前一项与后一项的比是同一常数吗?是公比吗?
提示:是同一个常数,但它不是公比.
(2)等比数列中的项或公比可以为0吗?
提示:q≠0且数列中的任何一项都不可以为0.
(3)数列a、a、a、a、…既是等差数列又是等比数列吗?
提示:当a≠0时,既是等差数列又是等比数列;当a=0时,只是等差数列.
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[互动探究]
角度1 利用定义证明等比数列
[典例1] 判断下列数列是否为等比数列.
(1)1,3,32,33,…,3n-1,…;
(2)-1,1,2,4,8,…;
(3)a,a2,a3,…,an,….
解:(1)记数列为{an},显然a1=1,a2=3,…,an=3n-1,…
∵==3(n≥2,n∈N+),
∴数列为等比数列,且公比为3.
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(2)记数列为{an},显然a1=-1,a2=1,a3=2,…,
∵=-1≠=2,∴此数列不是等比数列.
(3)当a=0时,数列为0,0,0,…是常数列,不是等比数列;
当a≠0时,数列为a,a2,a3,a4,…,an,…显然此数列为等比数列,且公比为a.
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角度2 已知Sn与an的关系,证明等比数列
[典例2] 已知数列的前n项和为Sn=2n+a,试判断{an}是否是等比数列.
解:an=Sn-Sn-1=2n+a-2n-1-a=2n-1(n≥2).当n≥2时==2;
当n=1时,==.
故当a=-1时,数列{an}成等比数列,其首项为1,公比为2;当a≠-1时,数列{an}不是等比数列.
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方法·技巧
判断一个数列{an}是等比数列的基本方法是定义法:若数列{an}满足=q(q为常数且不为零)或=q(n≥2,q为常数且不为零),则数列{an}是等比数列.
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[题组训练]
1.已知数列{an}满足a1=1,nan+1=2(n+1)an.设bn=.
(1)求b1,b2,b3;
(2)判断数列{bn}是否为等比数列,并说明理由.
解:(1)由已知条件可得an+1=an.
将n=1代入得,a2=4a1,而a1=1,所以a2=4.
将n=2代入得,a3=3a2,所以a3=12.
从而b1=1,b2=2,b3=4.
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(2){bn}是首项为1,公比为2的等比数列.
由条件可得=,即bn+1=2bn,
又b1=1,所以{bn}是首项为1,公比为2的等比数列.
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2.已知数列{an}的前n项和Sn=2an+1,求证{an}是等比数列.
证明:∵Sn=2an+1,
∴Sn+1=2an+1+1.
∴an+1=Sn+1-Sn
=(2an+1+1)-(2an+1)
=2an+1-2an,∴an+1=2an,
又∵S1=2a1+1=a1,
∴a1=-1≠0.
又由an+1=2an知an≠0,
∴=2,
∴{an}是等比数列.
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探究点二 等比数列的通项公式及应用
[基础梳理]
等比数列的递推公式与通项公式
已知等比数列{an}的首项为a1,公比为q(q≠0),则
(2)通项公式:an=__________.
a1qn-1
(1)递推公式:=q(n≥2);
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思考:
等比数列的通项公式an=a1qn-1与指数函数f(x)=ax(a>0,a≠0)有什么联系?
提示:an=a1·qn-1=·qn,当q>0且q≠1时,等比数列{an}的第n项an是指数型函数g(x)=·qx=f(x)(x∈R)在x=n时的值,即an=g(n),数列{an}图象上的点(n,an)都在指数函数g(x)的图象上