内容正文:
高中数学 选择性必修 第二册
赢在微点 轻松课堂 数学
第一章
数列
3.2 等比数列的前n项和
第1课时 等比数列的前n项和
§3 等比数列
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自主预习·明新知
3.2 第1课时 等比数列的前n项和
当堂检测·提素养
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一个人知道一则消息,他第一次对2个人说了,结果全城人中就有3个人知道了;这2个人又每人把消息告诉了2个人,结果全城人中就有7个人知道了。假如这样传播9次,全城中该有多少人知道了?
1.理解等比数列的前n项和公式并掌握公式推导思路;
2.会用等比数列的前n项和公式解决有关等比数列的一些简单问题。
1.等比数列前n项和公式
首项为a1,公比为q(q≠0)的等比数列{an}的前n项和公式为Sn=
2.错位相减法
(1)推导等比数列前n项和的方法叫错位相减法。
(2)该方法一般适用于求一个等差数列与一个等比数列对应项积的前n项和,即若{bn}是公差d≠0的等差数列,{cn}是公比q≠1的等比数列,求数列{bn·cn}的前n项和Sn时,可以用这种方法。
微提醒
在等比数列通项公式和前n项和公式中共出现了五个量:a1,n,q,an,Sn。知道其中任意三个,可求其余两个。
更要注意的是应用等比数列前n项和公式计算时,一定不要忽略q=1情况的讨论。
类型一 运用等比数列前n项和公式求基本量
【例1】 在等比数列{an}中,
(1)已知a1=-1,a4=64,求q和S4;
(2)已知a1=3,q=2,求a6,S6;
(3)已知a3=3,S3=9,求a1,q。
解 (1)因为a4=a1q3,所以64=-q3。所以q=-4,
所以S4===51。
(2)a6=a1q5=3×25=96。S6===189。
(3)由题意,得
令②÷①,得=3,所以2q2-q-1=0,所以q=1或q=-。
当q=1时,a1=3;当q=-时,a1=12。
在等比数列{an}中,首项a1与公比q是两个最基本的元素;有关等比数列的问题,均可化成关于a1,q的方程或方程组求解。解题过程中,要注意:
(1)选择适当的公式。
(2)利用等比数列的有关性质。
(3)注意在使用等比数列前n项和公式时,要考虑q是否等于1。
【变式训练】 (1)在等比数列{an}中,若a1+a3=10,a4+a6=,求a4和S5。
解 设公比为q,由通项公式及已知条件得
即
因为a1≠0,1+q2≠0,所以②÷①得,q3=,即q=,所以a1=8。
所以a4=a1q3=8×=1,S5===。
(2)求数列{(-1)n+2}的前100项的和。
解 解法一:a1=(-1)3=-1,q=-1。
所以S100==0。
解法二:数列{(-1)n+2}为-1,1,-1,1,…,
所以S100=50×(-1+1)=0。
类型二 错位相减法求和
【例2】 已知正项等差数列{an}的前n项和为Sn,若S3=12,且2a1,a2,a3+1成等比数列。
(1)求{an}的通项公式;
(2)记bn=的前n项和为Tn,求Tn。
解 (1)设正项等差数列{an}的公差为d,则d>0。
因为S3=12,即a1+a2+a3=12,所以3a2=12,所以a2=4。
又2a1,a2,a3+1成等比数列,
所以=2a1×(a3+1),
即42=2(4-d)×(4+d+1),
解得d=3或d=-4(舍去),所以a1=a2-d=1,
故数列{an}的通项公式为an=3n-2。
(2)bn===(3n-2)×,
所以Tn=1×+4×+7×+…+(3n-2)× ①,
1 ×得,Tn=1×+4×+7×+…+(3n-5)×+(3n-2)× ②。
1 -②得,Tn=+3×+3×+3×+…+3×-(3n-2)×=+3× -
(3n-2)×=-(3n-2)×,
所以Tn==。
一般地,如果数列{an}是等差数列,{bn}是等比数列,求数列{anbn}的前n项和时,可采用错位相减法。
【变式训练】 已知数列{an}的通项公式an=n·2n,求该数列的前n项和Sn。
解 因为Sn=1×21+2×22+3×23+…+n·2n,
2Sn=1×22+2×23+…+(n-1)·2n+n·2n+1,
所以-Sn=2+22+23+…+2n-n·2n+1,
所以Sn=n·2n+1-(2+22+23+…+2n)
=n·2n+1-
=n·2n+1-(2n+1-2)
=(n-1)·2n+1+2。
1.等比数列{an}的各项都是正数,若a1=81,a5=16,则它的前5项的和是
( )
A.179
B.211
C.243
D.275
解析 因为q4===,所以q=,所以S5===211。
答案 B
答案与解析
2.已知等比数列{an}的公比为2,前4项的和是1,则该数列前8项的和为
( )
A.15
B.17
C.19
D.21
解析 由题意得=1,解得a1=,所以该数列前8项的和为=17。
答案 B
答案与解析
3.数列{an}的前n项和Sn=3n+a,要使{an}是等比数列,则a的值为
( )
A.0
B.1
C.-1
D.2
解析an=要使{an}是等比数列,则3+a=2×31-1=2,
解得a=-1。
答案 C
答案与解析
4.在等比数列{an}中,若q=-2,S5=44,则a1的值为
( )
A.4
B.-4
C.2
D.-2
解析 公比q=-2≠1,则S5===11a1=44,a1=4。
答案 A
答案与解析
答案与解析
5.求数列an=(2n-1)·3n-1的前n项和Tn。
解 Tn=1·30+3·31+5·32+…+(2n-1)·3n-1,所以3Tn=1·31+3·32+…+(2n-3)·3n-1 +(2n-1)·3n,所以-2Tn=1+2·31+2·32+…+2·3n-1-(2n-1)·3n=-2+(2-2n)·3n,所以Tn=1-=(n-1)·3n+1。
$$