内容正文:
课时梯级训练(10) 等比数列的前n项和公式
1.已知等比数列{an}的前n项和为Sn,且S3=2,S6-S3=4,则S9-S6=( )
A.8 B.4 C.2 D.1
A 解析:∵(S6-S3)2=S3(S9-S6),∴S9-S6=8.
2.已知数列{an}的通项公式是an=2n,Sn是数列{an}的前n项和,则S10等于( )
A.10 B.210
C.210-2 D.211-2
D 解析:∵==2,∴数列{an}是公比为2的等比数列,且a1=2.∴S10==211-2.
3.各项均为正数的等比数列{an}的前n项和为Sn,且-a1,a2,a3成等差数列.若a1=1,则S4=( )
A.或15 B.或-15
C.15 D.
C 解析:设等比数列的公比为q,由题意可知q>0.
因为-a1,a2,a3成等差数列且a1=1,
所以-a1+a1q2=a1q,
所以-1+q2=q,解得q=2或q=-(舍去),
所以S4===15.
4.已知数列{an}是公比为3的等比数列,其前n项和Sn=3n+k(n∈N*),则实数k为( )
A.0 B.1 C.-1 D.2
C 解析:由数列{an}的前n项和Sn=3n+k(n∈N*),当n=1时,a1=S1=3+k;当n≥2时,an=Sn-Sn-1=3n+k-(3n-1+k)=2×3n-1.因为数列{an}是公比为3的等比数列,所以a1=2×31-1=3+k,解得k=-1.
5.已知数列{an}是以b为首项,a为公比的等比数列.设Sn是其前n项和,则对于任意的正整数n,点(Sn,Sn+1)在( )
A.直线y=ax-b上 B.直线y=ax+b上
C.直线y=bx+a上 D.以上答案都不对
B 解析:当a=1时,Sn=nb,所以Sn+1=(n+1)b,即Sn+1=nb+b=Sn+b,
所以点(Sn,Sn+1)在直线y=ax+b上.
当a≠1时,Sn=,所以Sn+1=,
所以aSn+b=+==Sn+1,
所以点(Sn,Sn+1)在直线y=ax+b上.
综上,点(Sn,Sn+1)在直线y=ax+b上.故选B.
6.已知等比数列的公比为2,且前5项和为1,那么S10=____________.
答案:33 解析:根据等比数列的性质得=q5,∴=25,∴S10=33.
7.记Sn为等比数列{an}的前n项和,若a1=1,S3=,则S4=____________.
答案: 解析:设等比数列的公比为q,则an=a1qn-1=qn-1.∵a1=1,S3=,∴a1+a2+a3=1+q+q2=,即4q2+4q+1=0,∴q=-,∴S4==.
8.已知等比数列{an}的公比为q,且有1-q=3a1,试用Sn表示{an}的前n项和.
解:当q=1时,∵3a1=1-q=0,
∴a1=0,与{an}是等比数列矛盾,
∴q≠1,即=.
又∵等比数列的前n项和公式为
Sn==-·qn+,
∴Sn=-qn+.
9.在等比数列{an}中,a2-a1=2,且2a2为3a1和a3的等差中项,求数列{an}的首项、公比及前n项和Sn.
解:设数列{an}的公比为q(q≠0).
由已知可得
所以
解②得q=3或q=1.
由于a1(q-1)=2,因此q=1不合题意,应舍去.
故公比q=3,首项a1=1.
所以数列{an}的前n项和
Sn===(n∈N*).
10.(2023·天津卷)已知{an}为等比数列,Sn为数列{an}的前n项和,an+1=2Sn+2,则a4的值为( )
A.3 B.18 C.54 D.152
C 解析:由题意可得:当n=1时,a2=2a1+2,即a1q=2a1+2,①
当n=2时,a3=2(a1+a2)+2,即a1q2=2(a1+a1q)+2,②
联立①②可得a1=2,q=3,则a4=a1q3=54.
11.(多选)已知等比数列{an}的公比为q,前n项和为Sn,且满足a6=8a3,则( )
A.{an}为单调递增数列
B.=9
C.S3 ,S6,S9成等比数列
D.Sn=2an-a1
BD 解析:由a6=8a3,可得a3q3=8a3,则q=2.当首项a1<0时,可得{an}为单调递减数列,故A错误;由==9,故B正确;假设S3,S6,S9成等比数列,可得S=S9×S3,即(1-26)2=(1-23)(1-29),显然不成立,所以S3,S6,S9不成等比数列,故C错误;由{an}是公比为2的等比数列,可得Sn===2an-a1,故D正确.
12.设等比数列{an}的前n项和为Sn,已知=3,则2a2-a4=________.
答案:0 解析:设{an}的首项为a1,公比为q(q≠1),∴=3×.∴q2=2.∴2a2-a4=2a2-a2q2=2a2-2a2=0.
13.(2024·河池高二月考)已知等比数列{an}的公比q=,且a1+a3+a5+…+a99=90,则a1+a2+a3+…+a100=________.
答案:120 解析:因为在等比数列中,若项数为2n,则=q,
所以a1+a2+a3+…+a100=(a1+a3+a5+…+a99)+(a2+a4+a6+…+a100)=(a1+a3+a5+…+a99)+(a1+a3+a5+…+a99)=90+×90=120.
14.(2024·济南高二期中)已知等差数列{an}的前四项和为10,且a2,a3,a7成等比数列.
(1)求通项公式an;
(2)设bn=2an,求数列{bn}的前n项和Sn.
解:(1)设等差数列{an}的公差为d,则4a1+d=10,即2a1+3d=5.
又a2,a3,a7成等比数列,所以a=a2a7,即(a1+2d)2=(a1+d)(a1+6d),
整理得2d2+3a1d=0,得d=0或d=-a1.
若d=0,则a1=,an=a1+(n-1)d=,
若d=-a1,则2a1-a1=5,得a1=-2,d=3,an=3n-5.
综上所述,an=或an=3n-5.
(2)若an=,则bn=2=4,Sn=4n;
若an=3n-5,则bn=23n-5=,Sn=·=.
15.已知数列{an},其前n项和为Sn,且满足Sn=2-an,数列{a}的前n项和为Tn.若S+λTn>0对n∈N*恒成立,求实数λ的取值范围.
解:显然an≠0,n∈N*.当n=1时,a1=S1=2-a1,得a1=1.
当n≥2时,由Sn=2-an,得Sn-1=2-an-1.
两式相减,得=,
所以数列{an}是以1为首项,为公比的等比数列.
因为=,所以=.
又a=1,所以{a}是以1为首项,为公比的等比数列.
所以Sn==2[1-()n],
Tn==[1-()n].
由S+λTn>0,得3(2n-1)+λ(2n+1)>0,
所以-λ<==3-,
所以-λ<3-=3-2=1,所以λ>-1.
综上,实数λ的取值范围是(-1,+∞).
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