3.2 第2课时等比数列习题课(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第二册同步学习指导(北师大版2019)

2025-02-27
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教辅
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学北师大版选择性必修 第二册
年级 高二
章节 3.2 等比数列的前n项和
类型 学案
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 1.00 MB
发布时间 2025-02-27
更新时间 2025-02-27
作者 河北万卷文化有限公司
品牌系列 成才之路·高中新教材同步学习指导
审核时间 2025-02-27
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来源 学科网

内容正文:

# # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : # 易错警示     忽略对公比q的讨论致误 5.已知等比数列{an}中,a1 = 2,S3 = 6,求a3 和q. [错解]  由等比数列的前n项和公式得S3 = a1(1 - q3) 1 - q = 2(1 - q3) 1 - q = 6, ∴ (1 - q)(1 + q + q 2) 1 - q = 3, ∴ 1 + q + q2 = 3,∴ q2 + q - 2 = 0. ∴ q = - 2或q = 1(舍去)∴ a3 = a1q2 = 2 × (-2)2 =8. [误区警示]  错解中由于没讨论公比q是 否为1,就直接使用了等比数列的前n项和公式Sn = a1(1 - qn) 1 - q ,从而导致漏解.     [正解                          ] 6789%:;< 1.在等比数列{an}中,若a1 = 1,a4 = 18,则该数 列的前10项和S10 = (B ) A. 2 - 1 28 B. 2 - 1 29 C. 2 - 1 210 D. 2 - 1 211 2.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,等比数 列{bn}的前n项和为Tn,且a1 = b1 = 1,b4 = 2a4 = 8,则S3 + T5 = (C ) A. 13 B. 25 C. 37 D. 41 3.已知在等比数列{an}中,a1 = 3,an = 96,Sn = 189,则n的值为 (C ) A. 4 B. 5 C. 6 D. 7 4.等比数列{an}的前n项和Sn = 2n - 1,则通项 an = 2 n -1  . 请同学们认真完成练案[9                  ] 第2课时  等比数列习题课 !"#$%&'( 学习目标 1.掌握等比数列前n项和的性质的应用. 2.掌握等差数列与等比数列的综合应用. 3.会用错位相减法求数列的和. 核心素养 1.通过学习等比数列的通项公式、前n项和公式、性质及其应用,提升数学运算素养。 2.借助利用等比数列的前n项和公式解决实际问题,培养数学建模素养. !$! ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # )*+,%-.+ 等比数列Sn与an的关系     Sn 与an 的关系可以由Sn = a1 - anq1 - q 得到, 一般已知a1,q即可得到二者之间的关系,也可 以通过特殊项验证判断. 练一练: 数列{an}的前n项和为Sn,若Sn = 3n +1 + 3 - m,且{an}是等比数列,则m = (D ) A. 0 B. 3 C. 4 D. 6 分组转化法求和     若数列{cn}的通项公式为cn = an ± bn,且 {an},{bn}为等差或等比数列,可采用分组求和 法求数列{cn}的前n项和. 练一练: 数列{an}满足a1 = 0,a2 = 1,an = 2 + an -2,n≥3,n为奇数, 2 × an -2,n≥3,n为偶数{ ,则数列{an}的前20 项和为 (D ) A. 1 110 B. 1 111 C. 1 112 D. 1 113 错位相减法求和     一般地,如果数列{an}是等差数列,{bn}是 等比数列,求数列{an·bn}的前n项和时,可采 用错位相减法. 练一练: 计算1 × 12 + 2 × 1 22 + 3 × 1 23 +…+ 9 × 1 29                                   . /012%345 题型探究 题型一 等比数列an与Sn的关系 1.(1)已知正项等比数列{an}的前n项和 为Sn,a1 = 1,且- a3,a2,a4 成等差数列,则 Sn与an的关系是 (A ) A. Sn = 2an - 1 B. Sn = 2an + 1 C. Sn = 4an - 3 D. Sn = 4an - 1 (2)数列{an}的前n项和为Sn,对任意正整 数n,an +1 = 3Sn,则下列关于{an}的论断中正确 的是 (B ) A.一定是等差数列 B.可能是等差数列,但不会是等比数列 C.一定是等比数列 D.可能是等比数列,但不会是等差数列     [规律方法]  关于等比数列Sn与an的关系 (1)Sn与an 的关系可以由Sn = a1 - anq1 - q 得 到,一般已知a1,q即可得到二者之间的关系,也 可以通过特殊项验证判断. (2)Sn - Sn -1 = an(n≥2)是Sn与an之间的 内在联系,既可以推出项an -1,an,an +1之间的关 系,也可得到Sn -1,Sn,Sn +1之间的关系,体现了 Sn与an关系的本质. 对点训练? 已知数列{an}的前n项和 为Sn,且Sn = 2an + 1,求Sn                             . !$" # # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : # 题型二 分组转化求和 2.已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn +1 = Sn + an + 1,        .请在①a4 + a7 = 13; ②a1,a3,a7成等比数列;③S10 = 65,这三个条件 中任选一个补充在题干中,并解答下列问题. (1)求数列{an}的通项公式; (2)若数列{bn - an}是公比为2的等比数 列,b1 = 3,求数列{bn}的前n项和Tn.     [尝试作答          ]     [规律方法]  分组求和法的适用条件 如果一个数列{cn}可写成cn = an ± bn的形 式,其中数列{an},{bn}分别是等差数列,等比 数列或可转化为能够求和的数列,可以采用分 组求和法. 对点训练? 各项均为正数的等比数列 {an},a1 = 1,a2a4 = 16,数列{bn}的前n项和为 Sn,且Sn = 3n 2 + n 2 (n∈N +). (1)求数列{an},{bn}的通项公式; (2)若cn = an + bn,求数列{cn}的前n项 和Tn. 题型三 错位相减法求和 3.设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1 = 1,an +1 = n + 2n Sn(n∈N ). (1)证明:数列Sn{ }n 是等比数列; (2)求数列S{ }n 的前n项和Tn.     [尝试作答         ]     [规律方法]  错位相减法的适用条件与注 意事项 (1)适用条件:求数列{an·bn}的前n项 和,其中数列{an}是等差数列,{bn}是等比 数列; (2)步骤:在和式两边同乘等比数列{bn}的 公比,然后作差计算; (3)注意:①两式相减时,要特别注意最后 一项的符号,②利用等比数列前n项和公式对 相减后的和式求和时,要注意项数. 对点训练? 已知等差数列{an}满足a3 = 6,前7项和为S7 = 49. (1)求{an}的通项公式; (2)设数列{bn}满足bn =(an - 3)·3n,求 {bn}的前n项和Tn                                                                        . !$# ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # 易错警示     对于通项中含字母的数列求和,忽略对字 母进行分类讨论而致误 4.求数列1,a,a2,…的前n项和Sn. [错解]  Sn = 1 + a + a2 +…+ an -1 = 1 - a n 1 - a = a n - 1 a - 1 . [误区警示]  错误的原因在于忽略了对a 的取值进行分类讨论.     [正解                     ] 6789%:;< 1.等比数列{an}的公比为q,前n项和为Sn,设 甲:q > 0,乙:{Sn}是递增数列,则 (B ) A.甲是乙的充分条件但不是必要条件 B.甲是乙的必要条件但不是充分条件 C.甲是乙的充要条件 D.甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件 2.若等差数列{an}的首项为1,公差为1,等比 数列{bn}的首项为- 1,公比为- 2,则数列 {an + bn}的前8项和为 (C ) A. - 49 B. - 219 C. 121 D. 291 3.已知数列{an}为等差数列,且2a1,2,2a6成等 比数列,则{an}前6项的和为 (C ) A. 15 B. 212 C. 6 D. 3 4.已知f(x)= x + 2x2 + 3x3 +…+ nxn,则f 1( )2 =         . 请同学们认真完成练案[10                 ] § 4  数列在日常经济生活中的应用 !"#$%&'( 学习目标 1.掌握单利、复利的概念. 2.掌握零存整取、定期自动转存、分期付款等三种模型及应用. 核心素养 1.通过对单利、复利、零存整取、定期自动转存、分期付款等概念的学习,培养数学抽象素养. 2.借助数列的应用,培养数学建模素养. )*+,%-.+ 银行存款计息方式     (1)单利:单利的计算是仅在原有本金  上 计算利息,对本金所产生的利息不再计算利息, 其公式为 利息=本金×利率×存期. 以符号P代表本金,n代表存期,r代表利 率,S代表本金与利息和(简称本利和),则有 S = P(1 + nr)         . !$$ 所以S3 +T5 =3a1 +3d + b1(1 - q 5) 1 - q =3 +3 + 1 -25 1 -2 =37. 3. C  由an = a1qn - 1,得96 = 3qn - 1,∴ qn - 1 = 32 = 25 . 令n = 6,q = 2,这时S6 = 3(1 - 2 6) 1 - 2 = 189,符合题意,故选C. 4. 2n - 1   当n = 1时,a1 = 1, 当n≥2时,an = Sn - Sn - 1 =(2n - 1)-(2n - 1 - 1)= 2n - 1, 又a1 = 1也适合上式, 所以an = 2n - 1 . 第2课时  等比数列习题课 必备知识·探新知     知识点1 练一练: D  分析:利用an = Sn - Sn - 1算出通项,再结合该数列为等 比数列可求m. 解:因为Sn = 3n + 1 + 3 - m, 故an = 12 - m,n = 12·3n,n≥{ 2 , 因为{an}为等比数列,故a3a2 = a2 a1 即2·3 3 2·32 = 2·32 12 - m,故m = 6, 此时an = 6,n = 12·3n,n≥{ 2即an = 2·3n,anan - 1 = 3即{an}为等 比数列. 故选D. 知识点2 练一练: D  分析:由数列的递推关系知奇数项构成等差数列,偶数 项构成等比数列,由此可分组求和. 解:因为n≥3且n为奇数时an = 2 + an - 2, 所以所有奇数项构成a1 = 0为首项,2为公差的等差数列, 又因为n≥4且n为偶数时,an = 2an - 2,即所有偶数项构成 a2 = 1为首项,2为公比的等比数列, 所以a1 + a2 + a3 +…+ a20 =(a1 + a3 + . . . + a19)+(a2 + a4 + . . . + a20) =(0 + 18)× 102 + 1 - 210 1 - 2 = 90 + 1 023 = 1 113. 故选D. 知识点3 练一练: 分析:利用乘公比错位相减法,求数列n × 12{ }n 的前9项和 即可. 解析:S = 1 × 12 + 2 × 1 22 + 3 × 1 23 +…+ 9 × 1 29 ①, 1 2 S = 1 × 1 22 + 2 × 1 23 + 3 × 1 24 +…+ 9 × 1 210 ②, ① -②得:12 S = 1 2 + 1 22 + 1 23 +…+ 1 29 - 9 × 1 210 = 1 2 1 - 1 2( )9 1 - 12 - 9 × 1 210 = 1 - 1 29 - 9 × 1 210 = 1 - 11 210 = 1 0131 024, 所以S = 1 013512 . 关键能力·攻重难     例1:(1)A  设等比数列的公比为q(q > 0), 由a1 = 1,且- a3,a2,a4成等差数列, 得2a2 = a4 - a3,即2q = q3 - q2,得q = 2. 所以Sn = 1 - an × 21 - 2 ,则Sn = 2an - 1. (2)B  an + 1 = 3Sn,an = 3Sn - 1,故an + 1 - an = 3an,即an + 1 = 4an(n≥2),而n = 1时,a2 = 3S1 = 3a1,可知该数列不是等比数 列.当an = 0时,数列{an}为等差数列.故本题正确答案为B.     对点训练1:∵ Sn = 2an + 1① ∴ Sn - 1 = 2an - 1 + 1(n≥2)② ① -②得an = 2an - 2an - 1, ∴ an = 2an - 1, ∴ an an - 1 = 2(n≥2) 又a1 = S1 = 2a1 + 1, ∴ a1 = - 1, ∴数列{an}是首项为- 1,公比为2的等比数列, ∴ Sn = -(1 - 2n) 1 - 2 = 1 - 2 n .     例2:(1)因为Sn + 1 - Sn = an + 1, 所以,由题意得an + 1 = an + 1,即an + 1 - an = 1,所以数列 {an}是等差数列,公差为1. 选①,a4 + a7 = 13,则a1 + 3 + a1 + 6 = 13,解得a1 = 2,所以 an = 2 +(n - 1)= n + 1; 选②,a1,a3,a7成等比数列, 则a23 = a1a7,所以(a1 + 2)2 = a1(a1 + 6),解得a1 = 2,所以 an = 2 +(n - 1)= n + 1; 选③,S10 = 10a1 + 10 × 92 × 1 = 65,解得a1 = 2, 所以an = 2 +(n - 1)= n + 1; (2)由题意得b1 - a1 = 1,bn - an = 2n - 1, 任选①②③:an = n + 1, 所以bn = 2n - 1 + n + 1,Tn =(1 + 2)+(2 + 3)+(22 + 4)+… +(2n - 1 + n + 1) =(1 + 2 +…+ 2n - 1)+[2 + 3 +…+(n + 1)]= 1 - 2 n 1 - 2 + n(2 + n + 1) 2 = 2 n + n 2 + 3n - 2 2 .     对点训练2:(1)设公比为q,∵ a1 = 1,a2a4 = 16, ∴ q4 = 16,∵ q > 0,∴ q = 2. ∴ an = 2 n - 1 . ∵ Sn = 3n2 + n 2 , ∴当n≥2时,bn = Sn - Sn - 1 = 3n 2 + n 2 - 3(n - 1)2 +(n - 1) 2 = 3n - 1. 当n = 1时,b1 = S1 = 2满足上式,∴ bn = 3n - 1. (2)cn = an + bn = 2n - 1 + 3n - 1. ∴ Tn = c1 + c2 +…+ cn =(20 + 21 +…+ 2n - 1)+[2 + 5 +…+(3n - 1)] = 1 - 2 n 1 - 2 + [2 +(3n - 1)]n 2 = 2 n - 1 + n(3n + 1)2 .     例3:(1)证明:由an + 1 = n + 2n Sn,an + 1 = Sn + 1 - Sn,得Sn + 1 - Sn = n + 2 n Sn, 整理得nSn + 1 = 2(n + 1)Sn, 所以Sn + 1n + 1 = 2· Sn n ,又 S1 1 = 1, 所以Sn{ }n 是首项为1,公比为2的等比数列                                                                       . —135— (2)由(1)得Snn = 2 n - 1, 所以Sn = n·2n - 1(n∈N). 所以Tn = 1 × 20 + 2 × 21 + 3 × 22 +…+ n·2n - 1,① 2Tn = 1 × 2 1 + 2 × 22 +…+(n - 1)·2n - 1 + n·2n,② 由② - ①得Tn = - (1 + 2 + 22 +…+ 2n - 1)+ n·2n = - 1 - 2 n 1 - 2 + n·2 n =(n - 1)·2n + 1.     对点训练3:(1)由S7 = 7 ×(a1 + a7)2 = 7a4 = 49,得a4 = 7, 因为a3 = 6,所以d = 1,所以a1 = 4,an = n + 3. (2)bn =(an - 3)·3n = n·3n, 所以Tn = 1 × 31 + 2 × 32 + 3 × 33 +…+ n × 3n…① 3Tn = 1 × 3 2 + 2 × 33 + 3 × 34 +…+ n × 3n + 1…② 由① - ②得:- 2Tn = 3 + 32 + 33 +…+ 3n - n × 3n + 1 = 3 - 3n + 1 1 - 3 - n × 3 n + 1, 所以Tn =(2n - 1)× 3 n + 1 + 3 4 .     例4:Sn = 1 + a + a2 +…+ an - 1, 当a = 1时,Sn = 1 + 1 +…+ 1 = n;当a≠1且a≠0时,Sn = 1 - an 1 - a = an - 1 a - 1 . 当a = 0时满足上式. ∴ Sn = n  (a = 1), an - 1 a - 1(a≠1){ . 课堂检测·固双基 1. B  由题,当数列为- 2,- 4,- 8,…时,满足q > 0,但是{Sn} 不是递增数列,所以甲不是乙的充分条件. 若{Sn}是递增数列,则必有an > 0成立,若q > 0不成立,则会 出现一正一负的情况,是矛盾的,则q > 0成立,所以甲是乙的 必要条件.故选B. 2. C  因为等差数列{an}的首项为1,公差为1,等比数列{bn}的 首项为- 1,公比为- 2,记等差数列{an}的前n项和为Sn,等 比数列{bn}的前n项和为Tn,则数列{an + bn}的前8项和为 S8 + T8 = 8 × 1 + 8 ×(8 - 1) 2 × 1 + - 1 ×[1 -(- 2)8] 1 + 2 = 121. 3. C  设数列{an}为公差为d的等差数列, 且2a1,2,2a6成等比数列, 可得4 = 2a1·2a6 = 2a1 + a6,可得a1 + a6 = 2, 即有{an}前6项的和为12 × 6(a1 + a6)= 6. 4. 2 - n + 2 2n   因为f( )12 = 12 + 2 × 122 + 3 × 123 +…+ n × 12n,① 所以12 f( )12 = 122 + 2 × 123 + 3 × 124 +…+ n × 12n + 1,② 由① -②得, 1 2 f( )12 = 12 + 122 + 123 +…+ 12n - n2n + 1 = 1 - 1 2n - n 2n + 1 , 所以f( )12 = 2 - 12n - 1 - n2n = 2 - n + 22n . § 4  数列在日常经济生活中的应用 必备知识·探新知     知识点1 (1)原有本金  P(1 + nr)  (2)各计息周期内  S =P(1 + r)n 想一想: (1)复利在第二次以后计算时,将上一次得到的利息也作为了 本金,而单利每一次的计算都是将开始的本金作为本金计息. (2)单利和复利分别以等差数列和等比数列作为模型,即 单利的实质是等差数列,复利的实质是等比数列. 练一练: D  设该工厂最初的产值为1,这两年的平均增长率为r,则 (1 + p%)(1 + q%)=(1 + r)2 . 于是r = (1 + p%)(1 + q%槡 )- 1. 知识点2 (1)本利和  nx + n(n + 1)r2 x  (2)P(1 + r) n   (3)复利 练一练: (1)√  (2)√  (3)×   (4)√ 关键能力·攻重难     例1:(1)每月存500元,3年后的利息为500(36 × 0. 36% + 35 × 0. 36% +…+ 2 × 0. 36% + 1 × 0. 36% )= 1 198. 8≈1 199 元,所以3年后的本息和为500 × 36 + 1 199 = 19 199元. (2)设王先生每月存入x元,则有 x 36 + 36 × 372 × 0. 36( )% = 20 000, x≈521元, 故王先生每月大约存521元.     对点训练1:实际取出的钱等于:本金+利息. 到12月最后一天取款时: 第1个月存款利息:100 × 12 × 0. 165%, 第2个月存款利息:100 × 11 × 0. 165%, … 第11个月存款利息:100 × 2 × 0. 165%, 第12个月存款利息:100 × 1 × 0. 165%, 所以S12 = 100 × 12 × 0. 165% + 100 × 11 × 0. 165% +…+ 100 × 2 × 0. 165% + 100 × 1 × 0. 165% = 100 × 0. 165%(1 + 2 + 3 +…+ 12) = 100 × 0. 165% × 12 × 132 = 12. 87. 所以实际取出100 × 12 + 12. 87 = 1 212. 87(元).     例2:方法一:设每年还款x万元,需10年还清,那么每年还 款情况如下: 第10年还款x万元,这次还款后欠款全部还清; 第9年还款x万元,过一年欠款全部还清时,所付款连同利 息之和为x(1 + 10%)万元; 第8年还款x万元,过2年欠款全部还清时,所付款连同利 息之和为x(1 + 10%)2万元; …… 第1年还款x万元,过9年欠款全部还清时,所付款连同利 息之和为x(1 + 10%)9万元. 依题意得: x + x(1 + 10%)+ x(1 + 10%)2 +…+ x(1 + 10%)9 = 20(1 + 10%)10, 解得x = 20 × 1. 1 10 × 0. 1 1. 110 - 1 ≈3. 255(万元). 即每年应还3. 255万元. 方法二:第1次还款x万元之后还欠银行 20(1 + 10%)- x = 20 × 1. 1 - x. 第2次还款x万元后还欠银行[20(1 + 10%)- x](1 + 10%)- x = 20 × 1. 12 - 1. 1x - x. …… 第10次还款x万元后,还欠银行 20 × 1. 110 - 1. 19x - 1. 18x -…- x, 依题意得,第10次还款后,欠款全部还清,故可得 20 × 1. 110 -(1. 19 + 1. 18 + 1…+ 1)x = 0, 解得x = 20 × 1. 1 10 × 0. 1 1. 110 - 1 ≈3. 255(万元), 即每年应还3. 255万元                                                                      . —136—

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3.2 第2课时等比数列习题课(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第二册同步学习指导(北师大版2019)
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