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.
第2课时 等比数列前n项和的性质
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合作探究 素养形成
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探究点一 等比数列前n项和的性质
[基础梳理]
1.等比数列前n项和Sn与函数的关系
指数式
常数
互为相反数
孤立的点
当公比q≠1时,等比数列的前n项和公式是Sn=,它可以变形为Sn=-·qn+.设A=.上式可写成Sn=-Aqn+A.由此可见,q≠1的等比数列的前n项和Sn是由关于n的一个__________与一个__________的和构成的,而指数式的系数与常数项_______________.当q≠1时,数列S1,S2,S3,…,Sn,…的图象是函数y=-Aqx+A图象上的一些__________.
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等比
qn
q
等比数列
an
2.等比数列前n项和的性质
(1)若数列{an}为等比数列,Sn为前n项和,则Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…,仍构成__________数列,公比为__________(q≠-1).
(2)数列{an}是公比为q的等比数列,若项数为2n(n∈N+),则=__________.
(3)若某数列{an}的前n项和公式为Sn=an-1(a≠0,a≠1),则{an}为__________.
(4)在数列{an}中,若其前n项和为Sn,则Sn=Sn-1+__________(n≥2).
(5)若数列前n项和公式为Sn=-Aqn+A(A≠0,q≠0且q≠1,n∈N+),则{an}为等比数列.
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思考:
对任意等比数列{an},Sn,S2n-Sn,S3n-S2n成等比数列,成立吗?
提示:当q=-1时,n为偶数时,Sn=0,那么Sn,S2n-Sn,S3n-S2n不成等比数列.
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[互动探究]
[典例1] 已知数列{an}是等比数列,Sn为其前n项和,若a1+a2+a3=4,a4+a5+a6=8,则S12等于( )
A.40 B.60
C.32 D.50
解析:选B.由等比数列的性质可知,数列S3,S6-S3,S9-S6,S12-S9是等比数列,即数列4,8,S9-S6,S12-S9是等比数列,因此S12=4+8+16+32=60,故选B.
B
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[典例2] 在各项均为正数的等比数列{an}中,若S10=10,S20=30,求S30.
解:法一:设等比数列{an}的公比为q,显然q≠1.
由已知条件可列出方程组
两式作商得1+q10=3,∴q10=2,
∴S30==(1+q10+q20)=10×(1+2+4)=70.
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法二:由性质Sm+n=Sn+qn·Sm得,
S20=S10+q10S10,即30=10+10q10,
∴q10=2,
∴S30=S20+q20S10=30+40=70.
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法三:运用性质=(q≠±1).
由已知条件S10=10,S20=30,易得q≠±1,
∴=,
即=.∴q10=2.
又=,解得S30=70.
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法四:运用性质Sk,S2k-Sk,S3k-S2k,S4k-S3k,…成等比数列.
∵S10,S20-S10,S30-S20成等比数列,
而S10=10,S20=30,
∴(S20-S10)2=S10·(S30-S20),
即(30-10)2=10×(S30-30),∴S30=70.
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方法·技巧
解决有关等比数列前n项和的问题,要合理运用其性质,并注意运用:
(1)分类讨论思想:①利用等比数列前n项和公式时要分公比q=1和q≠1两种情况讨论;②研究等比数列的单调性时应进行讨论:当a1>0,q>1或a1<0,0<q<1时为递增数列;当a1<0,q>1或a1>0,0<q<1时为递减数列;当q<0时为摆动数列;当q=1时为常数列.
(2)函数思想:等比数列的通项an=a1qn-1=·qn(q>0且q≠1)常和指数函数相联系;等比数列前n项和Sn=(qn-1)(q≠1),设A=,则Sn=A(qn-1)与指数函数相联系.
(3)整体思想:应用等比数列前n项和公式时,常把qn,当成整体求解.
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B
[变式训练]
1.设Sn是等比数列{an}的前n项和,若=3,则=( )
A.2 B.
C. D.1或2
解析:选B.设S2=k,则S4=3k,由数列{an