内容正文:
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第2课时 等比数列的性质及应用
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课程标准
1.掌握等比数列的性质.
2.能利用等比数列的性质解决相关问题.
3.体会等比数列与指数函数的关系.
学法解读
1.掌握等比数列的性质,并能够应用该知识进行灵活运算.(逻辑推理、数学运算)
2.熟练掌握等比数列与等差数列的综合应用.(逻辑推理、数学运算)
)*+,%-.+
等比数列与指数函数的关系
等比数列{an}的通项公式
an = a1q
n -1 ,还可以整理为an
= ,当q >0且q≠1
时,等比数列{an}的第n项an是
指数函数f(x)= a1q·q
x(x∈R)当
x = n时的函数值,即an = f(n)
(如图所示).因此等比数列{an}的图象是函数
f(x)= a1q·q
x(x∈R)图象上的一群孤立的点.
想一想:通项公式为an = kqn(kq≠0)的数
列{an}是等比数列吗?
提示:an +1 = k·qn +1,所以an +1an =
kqn +1
kqn
= q(q
≠0),所以数列{an}为等比数列,公比为q,首
项为kq.
事实上,数列{an}是等比数列的充要条件
是an = kqn(kq≠0).
练一练: (已知2,3 )2 (, 5,
3 )16 是等比数列
{an}图象上的两点,则an = .
等比数列的单调性
已知等比数列{an}的首项为a1,公比为
q,则
(1)当a1 > 0,
q{ > 1 或 时,等比数列
{an}为递增数列;
(2)当a1 > 0,
0 < q{ < 1或 时,等比数
列{an}为递减数列;
(3)当q = 1时,等比数列{an}为常数列
(这个常数列中各项均不等于0);
(4)当q < 0时,等比数列{an}为摆动数列
(它所有的奇数项同号,所有的偶数项也同号,
但是奇数项与偶数项异号).
等比数列的性质
1.等比数列的项之间的关系
(1)两项关系
通项公式的推广:
an = am·qn -m (m,n∈N).
(2)多项关系
项的运算性质
若m + n = p + q(m,n,p,q∈N),
则am·an = ap·aq .
特别地,若m + n = 2p(m,n,p∈N),
则am·an = a2p .
2.等比数列的项的对称性
有穷等比数列中,与首末两项“等距离”的
两项之积等于首末两项的积(
若有中间项则等
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于中间项的平方),即a1·an = a2·an -1 =
ak·an - k +1 = a2n + 12 (n为正奇数).
3.等比数列的运算的性质
(1)若{an}是公比为q的等比数列,则
①{c·an}(c是非零常数)是公比为q 的
等比数列;
②{| an |}是公比为| q | 的等比数列.
(2)若{an},{bn}分别是公比为q1,q2的等
比数列,则数列{an·bn}是公比为q1·q2 的
等比数列.
练一练:已知{an}是等比数列,若a2 = 2,
a3a5 = 16,则a6 = (B )
A. 6 B. 8
C. ± 6 D.
± 8
/012%345
题型探究
题型一 等比数列的单调性
1.在等比数列{an}中,已知a1 > 0,8a2 - a5
= 0,则数列{an}为 (A )
A.递增数列 B.递减数列
C.常数列 D.无法确定单调性
[规律方法] 由等比数列的通项公式可
知,公比影响数列各项的符号:一般地,q > 0时,
等比数列各项的符号相同;q < 0时,等比数列各
项的符号正负交替.
对点训练? 在等比数列{an}中,如果
公比为q,且q < 1,那么等比数列{an}是(D )
A.递增数列 B.递减数列
C.常数列 D.无法确定单调性
题型二 等比数列的性质
2.已知{an}为等比数列.
(1)若{an}满足a2a4 = 12,求a1a
2
3a5;
(2)若an > 0,a5a7 + 2a6a8 + a6a10 = 49,求
a6 + a8;
(3)若an > 0,a5a6 = 9,求log3a1 + log3a2 +
…+ log3a10的值.
[尝试作答
]
[规律方法] 灵活应用性质,能极大地提
高我们的计算速度,当然本题也可采用基本
量法.
对点训练? (1)在等比数列{an}中,
已知a7a12 = 5,则a8a9a10a11 = 25 ;
(2)数列{an}为等比数列,且a1a9 = 64,a3
+ a7 = 20,则a11 = 1或64 ;
(3)若等比数列{an}的各项均为正数,且
a10a11 + a9a12 = 2e
5,则ln a1 + ln a2 +…+ ln a20
= 50 .
题型三 等比数列性质的应用
3.设{an}是等比数列,公比为q,则下列数
列:①{anan +1};②{an + an +1};③{an +1 - an};
④{a2n};⑤ 1a{ }n ;⑥{an + 3}中,一定是等比数列
的有 (A )
A. 3个 B. 4个
C. 5个 D. 6个
[规律方法] 由等比数列构造新的等比数
列,一定要检验新的数列中的项是否为0.
对点训练? 设{an}是各项为正数的无
穷数列,Ai是长、宽分别为ai,ai +1的矩形的面积
(i = 1,2,…),则{An}为等比数列的充要条件为
(D )
A.{an}是等比数列
B. a1,a3,…,a2n -1,…或a2,a4,…,a2n,…是
等比数列
C. a1,a3,…,a2n -1,…和a2,a4,…,a2n,…均
是等比数列
D. a1,a3,…,a2n -1,…和a2,a4,…,a2n,…均
是等比数列,
且公比相同
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题型四 等比数列的实际应用
4.朱载癱(1536—1611),明太祖九世孙,音
乐家、数学家、天文历算家,在他多达百万
字的著述中以《乐律全书》最为著名,在西方人
眼中他是大百科全书式的学者王子.他对文艺
的最大贡献是创建了“十二平均律”,此理论被
广泛应用在世界各国的键盘乐器上,包括钢琴,
故朱载癱被誉为“钢琴理论的鼻祖”.“十二平均
律”是指一个八度有13个音,相邻两个音之间
的频率之比相等,且最后一个音频率是最初那
个音频率的2倍,设第二个音的频率为f2,第八
个音的频率为f8,则f8f2等于 (A )
A.槡2 B. 3槡2 C. 4槡2 D. 6槡2
[分析] 建立等比数列模型运用等比数
列的性质求解.
[规律方法] 关于等比数列在应用问题中
的应用
首先根据题意判断是否是等比数列模型,
其次分析等比数列的首项、公比、项数,最后利
用等比数列的通项公式计算解题.
对点训练? (1)计算机的价格不断降
低,若每台计算机的价格每年降低13,现在价格
为8 100元的计算机3年后的价格可降低为
(C )
A. 300元 B. 900元
C. 2 400元 D. 3 600元
(2)某公司为激励创新,计划逐年加大研发
资金投入.若该公司2016年全年投入研发资金
130万元,在此基础上,每年投入的研发资金比
上一年增长12%,则该公司全年投入的研发资
金开始超过200万元的年份是 (C )
(参考数据:lg 1. 12≈0. 05,lg 1. 3≈0. 11,lg 2
≈0.30)
A. 2018年 B. 2019年
C. 2020年 D. 2021年
易错警示
忽略等比数列中的项的符号致错
5.在等比数列{an}中,a3a4a6a7 = 81,则
a1a9的值为 (A )
A. 9 B. - 9
C. ± 9 D. 18
[错解] ∵ a3a7 = a4a6 = a1a9,
∴ (a1a9)2 = 81,∴ a1a9 = ± 9,故选C.
[误区警示] 本题易忽略在等比数列中,
奇数项(或偶数项)符号相同这一条件,而得到
a1a9 = ± 9.
[正解
]
6789%:;<
1.已知{an}是等比数列,a2 = 2,a5 = 14,则公比
q = (D )
A. - 12 B. - 2 C. 2 D.
1
2
2.对任意等比数列{an},下列说法一定正确的
是 (D )
A. a1,a3,a9成等比数列
B. a2,a3,a6成等比数列
C. a2,a4,a8成等比数列
D. a3,a6,a9成等比数列
3.在等比数列{an}中,an < an +1,且a2a11 = 6,
a4 + a9 = 5,则a6a11等于 (B )
A. 6 B. 23 C. -
1
6 D.
3
2
4.(2023·全国乙卷理科)已知a{ }n 为等比数
列,a2a4a5 = a3a6,a9a10 = - 8,则a7 = - 2 .
5.已知三个数成等比数列,它们的积为27,它们
的平方和为91,求这三个数.
请同学们认真完成练案[8
]
! )
∴ q = 12 ,∴ a1 =
42
1
2 - ( )12
4 = 96.
令G是a5,a7的等比中项,则应有G2 = a5a7 = a1q4·a1q6 =
a21q
10 = 962 × ( )12
10
= 9,
∴ a5,a7的等比中项是± 3.
课堂检测·固双基
1. A 由x,3x + 3,6x + 6成等比数列得,
(3x + 3)2 = x(6x + 6),
解得x1 = - 3或x2 = - 1(不合题意,舍去),
第2项为- 6,
第3项为- 12,公比为- 12- 6 = 2,
故数列的第4项为- 24.
2. D 由a5a2 = q
3 = 127,得q =
1
3 ,故a1a4 =
a2
q·
a5
q =
1
3 .
3. B 由等比数列的性质可得,
b2 =(- 1)×(- 9)= ac,∴ b2 = ac = 9,
又b与首项- 1同号,
∴ b = - 3.
4. 4 由an =a1qn -1,得13 =
9
8 × ( )23
n -1
,即( )23
n -1
= 827,故n =4.
5.(1)∵ a1 = - 1,an = 3an - 1 - 2n + 3,
∴ a2 = 3a1 - 2 × 2 + 3 = - 4,∴ a3 = 3a2 - 2 × 3 + 3 = - 15.
an +1 -(n +1)
an -n
=
3an -2(n +1)+3 -(n +1)
an -n
=
3an - 3n
an - n
= 3(n = 1,2,3,…).
又a1 - 1 = - 2,∴ {an - n}是以- 2为首项,以3为公比的等
比数列.
(2)由(1)知an - n = - 2·3n - 1,故an = n - 2·3n - 1 .
第2课时 等比数列的性质及应用
必备知识·探新知
知识点1:a1qn - 1 a1q·q
n
练一练:
3
2n - 1
设an = a·bn(ab≠0),则a2 = ab2 = 32 ,a5 = ab
5 =
3
16,解得a = 6,b =
1
2 ,∴ an = 6 × ( )12
n
= 3
2n - 1
.
知识点2:(1) a1 < 0,
0 < q{ < 1 (2) a1 < 0,q{ > 1 (3)常数列
知识点3:1.(1)qn - m (2)ap·aq a2p
2. an - 1 an - k + 1
3.(1)①q ② | q | (2)q1·q2
练一练:
B 由等比数列的性质若m + n = p + q,则aman = apaq,
可得a2a6 = a3a5 = 16,代入计算得a6 = 8.
故选B.
关键能力·攻重难
例1:A 由8a2 - a5 = 0,可知a5a2 = q
3 = 8,
解得q = 2.
又a1 > 0,所以数列{an}为递增数列.
对点训练1:D 如等比数列{(- 1)n}的公比为- 1,为摆动
数列,不具有单调性;等比数列( )12{ }
n
的公比为12 ,是递减数
列;等比数列- ( )12{ }
n
的公比为12 ,是递增数列.
例2:(1)在等比数列{an}中,∵ a2a4 = 12 ,
∴ a23 = a1a5 = a2a4 =
1
2 ,
∴ a1a
2
3a5 =
1
4 .
(2)由等比中项的性质,得a26 + 2a6a8 + a28 = 49,
即(a6 + a8)2 = 49,
∵ an > 0,∴ a6 + a8 = 7.
(3)由等比数列的性质知a5a6 = a1a10 = a2a9 = a3a8 = a4a7
= 9,
∴ log3a1 + log3a2 +…+ log3a10 = log3(a1a2…a10)
= log3[(a1a10)(a2a9)(a3a8)(a4a7)(a5a6)]
= log39
5 = 10.
对点训练2:(1)25 方法一:∵ a7a12 = a8a11 = a9a10 = 5,
∴ a8a9a10a11 = 5
2 = 25.
方法二:由已知得a1q6·a1q11 = a21q17 = 5,
∴ a8a9a10a11 = a1q
7·a1q8·a1q9·a1q10 = a41·q34 =(a21·
q17)2 = 25.
(2)1或64 ∵ a1a9 = a3a7 = 64,∴ a3,a7 是方程x2 - 20x +
64 = 0的两根.
解得a3 = 4,
a7{ = 16或
a3 = 16,
a7 = 4{ .
①若a3 = 4,a7 = 16,则由a7 = a3q4得,q4 = 4,
∴ a11 = a7q
4 = 16 × 4 = 64.
②若a7 = 4,a3 = 16,则由a7 = a3q4得,q4 = 14 ,
∴ a11 = a7q
4 = 4 × 14 = 1.故a11 = 64,或a11 = 1.
(3)50 由a10a11 + a9a12 = 2e5,可得a10a11 = e5 .
令S = ln a1 + ln a2 +…+ ln a20,则2S =(ln a1 + ln a20)+
(ln a2 + ln a19)+…+(ln a20 + ln a1)= 20ln(a1a20)= 20ln(a10
a11)= 20ln e5 = 100,
所以S = 50.
例3:A ①{anan + 1}是首项为a1a2,公比为q2的等比数列.
②当q≠ - 1时,{an + an + 1}是等比数列,但当q = - 1时,
{an + an + 1}不是等比数列;
③当q≠1时,{an + 1 - an}是等比数列,但当q = 1时,{an + 1
- an}不是等比数列;
④根据性质3知{a2n}是首项为a21,公比为q2的等比数列;
⑤根据性质3知1a{ }n 是首项为1a1,公比为
1
q的等比数列;
⑥仅当q = 1且an≠ - 3时,{an + 3}是常数列,是等比数
列,但当q≠1或q = 1,
an{ = - 3时,{an + 3}不是等比数列.
对点训练3:D ∵ Ai = aiai + 1,若{An}为等比数列,则An + 1An =
an + 1an + 2
anan + 1
=
an + 2
an
为常数,即A2A1 =
a3
a1
,A3A2 =
a4
a2
,…,
∴ a1,a3,a5,…,a2n - 1,…和a2,a4,…,a2n,…成等比数列,且
公比相等.反之,若奇数项和偶数项分别成等比数列,且公比相
等,设为q,则An + 1An =
an + 2
an
= q,从而{An}为等比数列.
例4:A 依题意13个音的频率成等比数列,记为{an},
设
—126—
公比为q,则a13 = a1q12,
且a13 = 2a1,所以q = 2
1
12,
所以f8f2 = q
6 =(2 112)6 槡= 2.
对点训练4:(1)C 一年后的价格为:8 100 × 1 -( )13 =
5 400;
两年后的价格为:5 400 × 1 -( )13 = 3 600;
三年后的价格为:3 600 × 1 -( )13 = 2 400.
(2)C 由已知可得130 ×(1 + 12%)n - 1≥200,
即1. 12n - 1≥200130,
∴ (n -1)lg 1.12≥lg 200130,
∴ n -1≥lg 2 - lg 1.3lg 1.12 ≈3.8.
∴ n≥5.故选C.
例5:A 因为{an}为等比数列,所以a3a7 = a4a6 = a1a9 .
所以(a1a9)2 = 81,即a1a9 = ± 9.
因为在等比数列{an}中,奇数项(或偶数项)的符号相同,
所以a1,a9同号,所以a1a9 = 9,答案为A.
课堂检测·固双基
1. D 由题意可得q3 = a5a2 =
1
8 ,
故可得q = 12 .
故选D.
2. D 记{an}的首项为a1,公比为q(q≠0),则a23 = a21q4,a1a9 =
a21q
8,a2·a6 = a21q6,当q≠ ± 1时,A,B均不正确;a24 = a21q6,
a2·a8 = a21q8,当q≠ ± 1时,C不正确;a26 = a21q10,a3·a9 =
a21q
10,故D正确.
3. B ∵ a2a11 = a4a9,∴ a4a9 = 6,
又a4 + a9 = 5,且an < an + 1,∴ a4 = 2,a9 = 3,
又a6a11 =
a4
a9
= 23 ,故选B.
4. - 2 设a{ }n 的公比为q(q≠0),则a2a4a5 = a3a6 = a2q·a5q,
显然an≠0,
则a4 = q2,即a1q3 = q2,则a1q = 1,因为a9a10 = - 8,则a1q8·
a1q
9 = - 8,
则q15 =(q5)3 = - 8 =(- 2)3,则q3 = - 2,则a7 = a1q·q5 = q5
= - 2.
5.方法一:设三个数依次为a,aq,aq2,
由题意得a·aq·aq
2 = 27,
a2 + a2q2 + a2q4 = 91{ ,
∴
(aq)3 = 27,
a2(1 + q2 + q4)= 91{ ,即aq = 3,a2(1 + q2 + q4)= 91{ ,
∴ q
2
1 + q2 + q4
= 991,
∴ 9q4 - 82q2 + 9 = 0,解得q2 = 9或q2 = 19 ,
∴ q = ± 3或q = ± 13 ,
若q = 3,则a = 1;若q = - 3,则a = - 1;
若q = 13 ,则a = 9;若q = -
1
3 ,则a = - 9.
故这三个数为:1,3,9或- 1,3,- 9或9,3,1或- 9,3,- 1.
方法二:设这三个数分别为aq ,a,aq.
由题意,得
a
q·a·aq =27,
a2
q2
+ a2 + a2q2 =91{ ,
∴
a =3,
a (2 1q2 +1 + q )2 =91{ ,
∴ 9q4 - 82q2 + 9 = 0,
即得q2 = 19或q
2 = 9.
∴ q = ± 3或q = ± 13 ,
故这三个数为:1,3,9或- 1,3,- 9或9,3,1或- 9,3,- 1.
4. 3. 2 等比数列的前n项和公式
第1课时 等比数列的前n项和公式
必备知识·探新知
知识点1:na1 a1(1 - q
n)
1 - q
a1 - anq
1 - q
练一练:
B 由题意知Sn = a1 1 - q( )
n
1 - q =
1 - 2n
1 - 2 = 31,得n = 5,
故选B.
知识点2:a11 - q
练一练:
- 3 ∵点(n,Sn)在函数y = 3x + 1 + m的图象上,∴ Sn =
3n + 1 + m = 3 × 3n + m.又Sn = - Aqn + A,比较可知m = - 3.
知识点3:D 因为等比数列{an}的前n项和Sn 满足S5 =
10,S10 = 40,
所以S5,S10 - S5,S15 - S10,S20 - S15依然成等比数列,
则S5 (S15 - S10) = (S10 - S5)2,即10 (S15 - 40) =
(40 - 10)2,解得S15 = 130,
则S5(S20 - S15)=(S10 - S5)(S15 - S10),即10(S20 - 130)=
30 × 90,解得S20 = 400,
故选D.
关键能力·攻重难
例1:(1)显然q≠1,∴由Sn =
8 - 14 q
1 - q =
63
4 ,得q =
1
2 .
又an = a1qn - 1,即8 × ( )12
n - 1
= 14 ,∴ n = 6.
(2)方法一:由S6≠2S3知q≠1.
由题意得
a1(1 - q3)
1 - q =
7
2 ,①
a1(1 - q6)
1 - q =
63
2 ,{ ②
② ÷①,得1 + q3 = 9,∴ q3 = 8,即q = 2.
将q = 2代入①得a1 = 12 ,
∴ an = a1q
n - 1 = 12 × 2
n - 1 = 2n - 2,Sn = a1(1 - q
n)
1 - q =
2n - 1 - 12 .
方法二:由S3 = a1 + a2 + a3,S6 = S3 + a4 + a5 + a6 = S3
+
—127—