内容正文:
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[素养目标] 1.理解等比数列前n项和公式的推导过程. 2.掌握等比数列前n项和的公式,运用前n项和公式解决等比数列问题. 3.培养数学运算、逻辑推理的学科素养.
3.2 等比数列的前n项和
第1课时 等比数列的前n项和
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合作探究 素养形成
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探究点一 等比数列的前n项和
[基础梳理]
等比数列的前n项和公式
已知量 首项、公比和项数 首项、末项和公比
公式
Sn=______________________
Sn=______________________
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提示:不一定,当q=1时不成立.
(2)数列{an}的通项公式为an=an,其前n项和如何求?
思考:
(1)对于等比数列的前n项和Sn==一定成立吗?
提示:当a=1时,Sn=na;
当a≠1时,Sn=.
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[互动探究]
角度1 求等比数列的前n项和
[典例1] 求下列等比数列前8项的和:
(1),,,…;
(2)a1=27,a9=,q<0.
解:(1)因为a1=,q=,
所以S8==.
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(2)由a1=27,a9=,可得=27·q8.
又由q<0,可得q=-,
所以S8====.
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熟记公式,关键是求出首项与公比,利用公式运算即可,特别注意q=1时公式的运用.
方法·技巧
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角度2 等比数列前n项和的基本计算
[典例2] 在等比数列{an}中,
(1)若a1=1,a5=16,且q>0,求S7;
(2)若Sn=189,q=2,an=96,求a1和n;
(3)若a3=,S3=,求a1和公比q.
解:(1) ∵{an}为等比数列且a1=1,a5=16,
∴a5=a1q4,∴16=q4,
∴q=2,q=-2(舍去),
∴S7===127.
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(2)法一:由Sn=,an=a1qn-1,
以及已知条件得
∴a1·2n=192,∴2n=.
∴189=a1(2n-1)=a1(-1),∴a1=3.
又∵2n-1==32,∴n=6.
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法二:由公式Sn=及条件得
189=,解得a1=3,又由an=a1·qn-1,
得96=3·2n-1,解得n=6.
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(3)①当q≠1时,S3==,
又a3=a1·q2=,∴a1(1+q+q2)=,
即(1+q+q2)=,
解得q=-(q=1舍去),∴a1=6.
②当q=1时,S3=3a1,∴a1=.
综上得或
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方法·技巧
Sn==(q≠1)为等比数列的求和公式,其中涉及a1,an,Sn,n,q五个量,通常已知其中三个,即可求另外两个,方法是解方程组,这也是等比数列的基本问题.当已知首项a1、公比q及项数n时,用公式Sn=;当已知首项a1、末项an及公比q时,用公式Sn=.另外在这两个公式中强调公比q≠1,若公比q=1,则数列为非零常数列.因此在进行等比数列的前n项求和计算时需要对公比q是否为1进行讨论.分类讨论思想是这一章中的一个重要思想,也是高考的重要考点.
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[变式训练]
1.等比数列{an}的各项均为实数,其前n项和为Sn,已知S3=,S6=,则a8=________.
解析:设{an}的首项为a1,公比为q,
则
解得所以a8=×27=25=32.
答案:32
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2.设Sn是等比数列{an}的前n项和,且满足3S9=7S6,mS6=nS3,则=________.
解析:设等比数列{an}的公比为q,
若q=1,则3S9=27a1,7S6=42a1,3S9=7S6,则a1=0,显然不成立,故q≠1.
因为3S9=7S6,mS6=nS3,所以3×=7×,m=n,
所以3(1+q3+q6)=7(1+q3),解得q3=2或-.所以=1+q3=3或.
答案:3或
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3.求数列{(-1)n+2}的前100项的和.
解:法一:a1=(-1)3=-1,q=-1.
∴S100==0.
法二:数列{(-1)n+2}为-1,1,-1,1,…,
∴S100=50×(-1+1)=0.
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4.在14与之间插入n个数,组成所有项的和为的等比数列,求此数列的项数.
解:设此数列的公比为q(易知q≠1),
则
解得故此数列共有5项.
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5.等比数列{an}中,a1=1,a5=4a3.
(1)求{an}的通项公式;