3.2 第1课时等比数列的前n项和(练案)-【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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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 作业-同步练
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 433 KB
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:

练案[9] 第一章  数列 § 3  [3. 2  第1课时  等比数列的前n项和] A组·基础自测 一、选择题 1.已知等比数列{an}中,a1 = 2,S3 = 6,则公比q 等于 (C ) A. - 2 B. 1 C. - 2或1 D. - 1或- 2 2.记Sn为等比数列{an}的前n项和.若S2 = 4, S4 = 6,则S6 = (A ) A. 7 B. 8 C. 9 D. 10 3.已知等比数列{an}的前n项和Sn = 2n +1 + 2m (m∈R),则2ma2 + a4 = (A ) A. - 110 B. 1 10 C. - 1 20 D. 1 20 4.“太极生两仪,两仪生四象,四象生八卦”最先 出自《易经》,太极是可以无限二分的,“分阴 分阳,迭用柔刚”,经过三次二分形成八卦,六 次二分形成六十四卦.设经过n次二分形成 an卦,则a3 + a4 + a5 + a6 = (A ) A. 120 B. 122 C. 124 D. 128 5.(多选)已知数列{an}的前n项和为Sn,下列 说法正确的是 (B ) A.若Sn =(n + 1)2,则{an}是等差数列 B.若Sn = 2n - 1,则{an}是等比数列 C.若{an}是等差数列,则S2n -1 =(2n - 1)an D.若{an}是等比数列,则Sn,S2n - Sn,S3 n - S2n 成等比数列 二、填空题 6.设Sn 为等比数列{an}的前n项和,且Sn = 3n +1 - A,则A = 3        . 7.设Sn为公比q≠1的等比数列{an}的前n项 和,且3a1,2a2,a3 成等差数列,则q = 3    , S4 S2 = 10      . 8.已知等比数列{an}共有2n项,其和为- 240, 且奇数项的和比偶数项的和大80,则公比q = 2        . 三、解答题 9.设等比数列{an}的前n项和为Sn. (1)若公比q = 2,an = 96,Sn = 189,求n; (2)若S3S2 = 32,求公比q. 10.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,a1 = - 1,b1 = 1,a2 + b2 = 2. (1)若a3 + b3 = 5,求{bn}的通项公式; (2)若T3 = 21,求S3                                                               . —094— B组·能力提升 一、选择题 1.等比数列{an}中,a1a2a3 =1,a4 =4,则a2 + a4 + a6 +…+ a2n = (B ) A. 2n - 1 B. 4 n - 1 3 C. 1 -(- 4) n 3 D. 1 -(- 2)n 3 2.设{an}是等比数列,Sn是{an}的前n项和,对 任意正整数n,有an + 2an +1 + an +2 = 0,又a1 = 2,则S101的值为 (A ) A. 2 B. 200 C. - 2 D. 0 3.数列{an}中,a1 = 2,am + n = aman,若ak +1 + ak +2 +…+ ak +10 = 215 - 25,则k = (C ) A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 二、填空题 4.设Sn为等比数列{an}的前n项和.若a1 = 13, a24 = a6,则S5 =         . 5.一个球从256米的高处自由落下,每次着地 后又跳回到原来高度的一半,当它第6次着 地时,共经过的路程是752    米. 三、解答题 6.已知{an}是公差为3的等差数列,数列{bn} 满足b1 = 1,b2 = 13,anbn +1 + bn +1 = nbn. (1)求{an}的通项公式; (2)求{bn}的前n项和. C组·创新拓展 (多选)将数列{2n - 1}中的各项依次按第一 个括号1个数,第二个括号2个数,第三个括 号4个数,第四个括号8个数,第五个括号16 个数,…,进行排列,(1),(3,5),(7,9,11, 13),(15,17,19,21,23,25,27,29),…,则以 下结论中正确的是 (B ) A.第10个括号内的第一个数为1 025 B. 2 023在第10个括号内 C.前10个括号内一共有1 025个数 D.第10个括号内的数字之和S∈(219,220                                                                       ) —095— 3. D  由题意可知1是方程之一根,若1是方程x2 - 5x + m = 0 的根则m = 4,另一根为4,设x3,x4 是方程x2 - 10x + n = 0的 根,则x3 + x4 = 10,这四个数的排列顺序只能为1,x3,4,x4,公 比为2,x3 = 2,x4 = 8,n = 16,mn = 1 4 ;若1是方程x 2 - 10x + n = 0的根,另一根为9,则n = 9,设x2 - 5x + m = 0之两根为x1, x2则x1 + x2 = 5,无论什么顺序均不合题意. 4. 4  ∵ am - 1am + 1 - 2am = 0, 由等比数列的性质可得,a2m - 2am = 0, ∵ am≠0,∴ am = 2. ∵ T2m - 1 = a1a2·…·a2m - 1 =(a1a2m - 1)·(a2a2m - 2)·…·am = a2m - 2m am = a 2m - 1 m = 2 2m - 1 = 128, ∴ 2m - 1 = 7,∴ m = 4. 5. 4  ∵ a2·a4 = 4 = a23,且a3 > 0,∴ a3 = 2. 又a1 + a2 + a3 = 2q2 + 2 q + 2 = 14, ∴ 1q = - 3(舍去)或 1 q = 2,即q = 1 2 ,a1 = 8. 又an = a1qn - 1 = 8 × ( )12 n - 1 = ( )12 n - 4 , ∴ an·an + 1·an + 2 = ( )12 3n - 9 > 19 ,即2 3n - 9 < 9, ∴ n的最大值为4. 6.(1)因为a1a3 + 2a2a4 + a3a5 = 25,由等比数列的基本性质得 a22 + 2a2a4 + a 2 4 = 25,所以(a2 + a4)2 = 25,因为a3 = 2,q∈(0, 1),则对任意的n∈N +得an > 0所以a2 + a4 = 5, 由已知 a3 = a1q 2 = 2 a2 + a4 = a1q(1 + q2)= 5 0 < q { < 1 ,解得 a1 = 8 q ={ 12 , 因此an = a1qn - 1 = 8 × ( )12 n - 1 = 24 - n . (2)bn = log2an = log224 - n = 4 - n,则bn + 1 - bn =[4 -(n + 1)] -(4 - n)= - 1, 数列{bn}为等差数列,得 Sn = n(b1 + bn) 2 = n(3 + 4 - n) 2 = 7n - n2 2 , 所以Snn = 7n - n2 2 n = 7 - n 2 , 则Sn + 1n + 1 - Sn n = 7 -(n + 1) 2 - 7 - n 2 = - 1 2 , 所以Sn{ }n 为等差数列,S11 + S22 +…+ Snn = n S1 1 + Sn( )n 2 = n 3 + 7 - n( )2 2 = 13n - n2 4 = - 1 4 n - 13( )2 2 + 16916 .由n∈N +,可 得n = 6或7时,S11 + S2 2 +…+ Sn n取得最大值. C组·创新拓展 ABC  由于等比数列{an}的各项均为正数,且a6 + a7 > a6a7 + 1,所以(a6 - 1)(a7 - 1)< 0,所以a6,a7 中,一个大于1,另 一个小于1,又a1 > 1,所以a6 > 1,a7 < 1,所以0 < q < 1,因为 a6a7 > 1,所以T12 =(a6a7)6 > 1,T13 = a137 < 1. 练案[9] A组·基础自测 1. C  由已知,S3 = a1(1 + q + q2)= 2(1 + q + q2)= 6, 即q2 + q - 2 = 0,解得q = - 2或1. 2. A  根据题意得q≠ - 1,由等比数列的性质可得,S2,S4 - S2, S6 - S4成等比数列, 所以(S4 - S2)2 = S2(S6 - S4),解得S6 = 7. 3. A  当n = 1时,a1 = 22 + 2m(m∈R), 当n≥2时,an = Sn - Sn - 1 = 2n + 1 + 2m -(2n + 2m)= 2n, 因为数列{an}为等比数列, 所以a1 = 22 + 2m = 2,得m = - 1, 所以2ma2 + a4 = - 2 22 + 24 = - 110 . 4. A  由已知{an}是首项为2,公比为2的等比数列,则a3 + a4 + a5 + a6 = 8 + 16 + 32 + 64 = 120. 5. BC  当Sn =(n + 1)2 时,a1 = S1 = 4;an = Sn - Sn - 1 =(n + 1)2 - n2 = 2n + 1(n≥2),a1 = 4不满足上式,所以数列{an}不是 等差数列,选项A错误;当Sn = 2n - 1时,a1 = S1 = 1,an = Sn - Sn - 1 = 2 n - 1 -(2n - 1 - 1)= 2n - 1,且a1 = 1满足上式,所以此时 数列{an}是等比数列,选项B正确;根据等差数列的性质可 知:S2n - 1 = 2n - 12 (a1 + a2n - 1)= 2n - 1 2 ·(2an)=(2n - 1)an; 所以选项C正确;当an =(- 1)n时,{an}是等比数列,而S2 = - 1 + 1 = 0,S4 - S2 = 0,S6 - S4 = 0,不能构成等比数列,选项D 错误. 6. 3  ∵ Sn为等比数列{an}的前n项和,且Sn = 3n + 1 - A,∴ a1 = S1 = 3 2 - A = 9 - A,a2 = S2 - S1 =(33 - A)-(9 - A)= 18,a3 = S3 - S2 =(34 - A)-(33 - A)= 54. ∵ a1,a2,a3成等比数列,∴ a22 = a1a3, ∴ 182 =(9 - A)× 54,解得A = 3. 故答案为3. 7. 3  10  设等比数列{an}的通项公式an = a1qn - 1 .因为3a1, 2a2,a3成等差数列,所以2 × 2a2 = 3a1 + a3,即4a1q = 3a1 + a1q 2 .又因为等比数列中a1≠0,则4q = 3 + q2,解得q = 1或q = 3.又因为q≠1,所以q = 3.所以S4S2 = a1(1 - q4) 1 - q a1(1 - q2) 1 - q = 1 - q 4 1 - q2 = 1 + q2 = 1 + 32 = 10. 8. 2  设奇数项的和为S奇,偶数项的和为S偶, 由题意得 S奇+ S偶= - 240 S奇- S偶= 80 q = S偶 S { 奇 , 解得q = 2. 9.(1)由题意得, an = a1·2n - 1 = 96, Sn = a1(1 - 2n) 1 - 2 = a1(2 n - 1)= 189{ , 解得n = 6. (2)由题意得S3S2 = a1 + a2 + a3 a1 + a2 = a1(1 + q + q2) a1(1 + q) = 3 2 , 又a1≠0,解得q = 1或q = - 12 . 10.设{an}的公差为d,{bn}的公比为q, 则an = - 1 +(n - 1)·d,bn = qn - 1 . 由a2 + b2 = 2得d + q = 3.① (1)由a3 + b3 = 5得2d + q2 = 6.② 联立①和②解得d = 3,q{ = 0 (舍去), d = 1,q = 2{ . 因此{bn}的通项公式为bn = 2n - 1 . (2)由b1 = 1,T3 = 21得q2 + q - 20 = 0. 解得q = - 5或q = 4                                                                      . —161— 当q = - 5时,由①得d = 8,则S3 = 21. 当q = 4时,由①得d = - 1,则S3 = - 6. B组·能力提升 1. B  ∵ a1a2a3 = 1,∴ a32 = 1,∴ a2 = 1,又∵ a4 = 4,∴ q2 = 4. ∴ a2 + a4 + a6 +…+ a2n = a2(1 - q 2n) 1 - q2 = 1 - 4 n 1 - 4 = 4n - 1 3 . 2. A  设公比为q,∵ an + 2an + 1 + an + 2 = 0,∴ a1 + 2a2 + a3 = 0, ∴ a1 + 2a1q + a1q 2 = 0,∴ q2 + 2q + 1 = 0,∴ q = - 1, 又∵ a1 = 2, ∴ S101 = a1(1 - q101) 1 - q = 2[1 -(- 1)101] 1 + 1 = 2. 3. C  因为am + n = am·an,a1 = 2, 令m = 1,可得an + 1 = ana1 = 2an, 所以数列{an}是首项为2,公比为2的等比数列, 则an = 2·2n - 1 = 2n, 所以ak + 1 + ak + 2 +…+ ak + 10 = ak + 1·(1 - 2 10) 1 - 2 = 2 k + 1·(1 - 210) 1 - 2 = 2 k + 1(210 - 1)= 25(210 - 1), 所以2k + 1 = 25,则k + 1 = 5,解得k = 4. 4. 1213   由a 2 4 = a6得(a1q3)2 = a1q5,整理得q = 1a1 = 3. ∴ S5 = 1 3 ×(1 - 3 5) 1 - 3 = 121 3 . 5. 752  设小球每次着地后跳回的高度构成数列{an},则数列 {an}为等比数列, a1 = 128,q = 12 ,S5 = 128 × 1 - ( )12[ ] 5 1 - 12 = 248, 共经过的路程为256 + 2S5 = 752(米). 6.(1)由已知,a1b2 + b2 = b1,b1 = 1,b2 = 13 , 得a1 = 2. 所以数列{an}是首项为2,公差为3的等差数列. 通项公式为an = 3n - 1. (2)由(1)和anbn + 1 + bn + 1 = nbn,得bn + 1 = bn3 ,因此数列{bn} 是首项为1,公比为13的等比数列.记{bn}的前n项和为Sn, 则Sn = 1 - ( )13 n 1 - 13 = 32 - 1 2 × 3n - 1 . C组·创新拓展 BD  由题意可得,第n个括号内有2n - 1个数,由题意得,前9 个括号内共有1 + 2 + 22 +…+ 28 = 1 - 2 9 1 - 2 = 2 9 - 1 = 511个数, 所以第10个括号内的第一个数为数列{2n - 1}的第512项, 所以第10个括号内的第一个数为2 × 512 - 1 = 1 023,所以A 错误;前10个括号内共有1 + 2 + 22 +…+ 29 = 1 - 2 10 1 - 2 = 2 10 - 1 = 1 023个数,所以C错误;令2n - 1 = 2 023,得n = 1 012,所 以2 023为数列{2n - 1}的第1 012项,由A,C选项的分析可 得2 023在第10个括号内,所以B正确;因为第10个括号内 的第一个数为2 × 512 - 1 = 1 023,最后一个数为2 × 1 023 - 1 =2 045,所以第10个括号内的数字之和为S =2 9(1 023 +2 045) 2 =29 ×1 534∈(219,220),所以D正确. 练案[10] A组·基础自测 1. B  S2 024 =(- 1 + 2)+(- 3 + 4)+…+(- 2 021 + 2 022)+ (- 2 023 + 2 024)= 1 012. 2. B  依题意,从第2个正方形开始,以后每个正方形边长都是 前一个正方形边长的槡22 ,而所有正方形都相似,则从第2个正 方形开始,每个正方形面积都是前一个正方形面积的12 , 因此,将各正方形面积依次排成一列可得等比数列{an},其首 项a1 = 1,公比q = 12 , 所以S5 = 1 - ( )12 5 1 - 12 = 3116 . 3. A  由题意得,2a4 = a1 + a3 - a1, 所以q = a4a3 = 1 2 . 因为Sk = a1 1 - ( )12[ ] k 1 - 12 > 3116a1,a1 < 0,解得k < 5, 又因为k∈N +,所以kmax = 4. 4. D  ∵ an = 2n - 1 2n = 1 - 1 2n , ∴ Sn = 1 -( )12 + 1 -( )14 + 1 -( )18 +…+ 1 - 12( )n = n - 12 + 1 4 + 1 8 +…+ 1 2( )n = n - 1 2 1 - 1 2( )n 1 - 12 = n - 1 + 1 2n , 令n - 1 + 1 2n = 32164 = 5 + 1 64,∴ n = 6. 5. BD  由a6 = 8a3,可得q3a3 = 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S6S3 = 1 - 2 6 1 - 23 = 9,故B正确;假设S3,S6,S9 成等比数列,可得S26 = S9 × S3,即(1 - 26)2 =(1 - 23)(1 - 29),不成立,显然S3,S6, S9不成等比数列,故C错误;由{an}是公比为q的等比数列, 可得Sn = a1 - anq1 - q = 2an - a1 2 - 1 = 2an - a1,所以Sn = 2an - a1,故 D正确. 6. 4 - n + 2 2n - 1   设Sn = 22 + 4 22 + 6 23 +…+ 2n 2n ① 1 2 Sn = 2 22 + 4 23 + 6 24 +…+ 2n 2n + 1 ② ① -②得 1 -( )12 Sn = 22 + 222 + 223 + 224 +…+ 22n - 2n2n + 1 = 2 - 12n - 1 - 2n 2n + 1 . ∴ Sn = 4 - n + 2 2n - 1 . 7. 19  ∵各项都为正数的等比数列{an},a8·a12 + 5a10 = 14, ∴ a210 + 5a10 - 14 = 0, a10 > 0{ , 解得a10 = 2                                                                      , —162—

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