内容正文:
高中数学 选择性必修 第三册 B版
赢在微点 轻松课堂 数学
第五章
数列
5.3.1 等比数列
第2课时 等比数列的性质
5.3 等比数列
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合作探究·攻重难
自主预习·明新知
5.3.1 第2课时 等比数列的性质
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观察等比数列:2,4,8,16,32,64,128,256,…。
可以发现:162=8×32=4×64=2×128,即=a3a5=a2a6=a1a7。
观察项的角标满足什么关系?由此你能得到什么固定的结论吗?
1.掌握等比中项的概念并会应用;
2.灵活应用等比数列的通项公式推广形式及变形;
3.理解等比数列的有关性质,并能用相关性质简化计算。
知识点一、等比中项
如果x,G,y是等比数列,那么称G为x与y的 。根据等比中项与等比数列的定义可知eq \f(G,x)=eq \f(y,G),因此G2=xy。由此可知G=±eq \r(xy)。
等比中项
知识点二、等比数列的性质
(1)对称性:a1an=a2an-1=a3an-2=…=am·an-m+1(n>m且n,m∈N+);
(2)若正整数s,t,p,q满足s+t=p+q,则asat=apaq;
(3)若s,p,q成等差数列,则as,ap,aq成等比数列;
(4)在等比数列{an}中,连续取相邻k项的和(或积)构成公比为qk(或qk2)的等比数列;
(5) 如果{an},{bn}均为项数相同的等比数列,且公比分别为q1,q2,那么数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(1,an))),{anbn},eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(bn,an))),{|an|}仍是等比数列,且公比分别为eq \f(1,q1),q1q2,eq \f(q2,q1),|q1|。
常
知识点三、等比数列的单调性
q>1
0<q<1
q=1
q<0
a1>0
数列
数列
数列
数列摆动
a1<0
数列
数列
递增
递减
递减
递增
只有同号的两个数才有等比中项,等比中项有两个,它们互为相反数这一点与等差数列不同。
类型一 等比中项的应用
【例1】 在等比数列{an}中,a1=eq \f(1,8),q=2,则a4与a8的等比中项为( )
A.±eq \f(1,4)
B.4
C.±4
D.eq \f(1,4)
解析 a4=a1q3=eq \f(1,8)×23=1,a8=a1q7=eq \f(1,8)×27=16,a4与a8的等比中项为±eq \r(16),即±4。
答案 C
答案与解析
(2)已知b是a,c的等比中项,求证:ab+bc是a2+b2与b2+c2的等比中项。
证明 b是a,c的等比中项,则b2=ac,
又(a2+b2)(b2+c2)=a2b2+a2c2+b4+b2c2=a2b2+2a2c2+b2c2,
(ab+bc)2=a2b2+2ab2c+b2c2=a2b2+2a2c2+b2c2,
所以(ab+bc)2=(a2+b2)(b2+c2),
即ab+bc是a2+b2与b2+c2的等比中项。
由等比中项的定义可知:eq \f(G,x)=eq \f(y,G)⇒G2=xy⇒G=±eq \r(xy)。这表明只有同号的两项才有等比中项,并且这两项的等比中项有两个,它们互为相反数。反之,若G2=xy,则eq \f(G,x)=eq \f(y,G),即x,G,y成等比数列。所以x,G,y成等比数列⇔G2=xy(xy≠0)。
【变式训练】 在等差数列{an}中,公差d≠0,且a1,a3,a9成等比数列,则eq \f(a1+a3+a9,a2+a4+a10)等于多少?
解 由题意知a3是a1和a9的等比中项,所以aeq \o\al(2,3)=a1a9,
所以(a1+2d)2=a1(a1+8d),得a1=d,
所以eq \f(a1+a3+a9,a2+a4+a10)=eq \f(13d,16d)=eq \f(13,16)。
类型二 等比数列性质的应用
【例2】 已知数列{an}为等比数列。
(1)若an>0,且a2a4+2a3a5+a4a6=36,求a3+a5的值;
(2)若a1+a2+a3=7,a1a2a3=8,求数列{an}的通项公式。
解 (1)因为a2a4+2a3a5+a4a6=36,
所以aeq \o\al(2,3)+2a3a5+aeq \o\al(2,5)=36,
所以(a3+a5)2=36,又因为an>0,
所以a3+a5=6。
(2)因为aeq \o\al(2,2)=a1a3代入已知,得aeq \o\al(3,2)=8,
所以a2=2。
设前三项为eq \f(2,q),2,2q,则有eq \f(2,q)+2+2q=7。
整理,得2q2-5q+2=0,
所以q=2或q=eq \f(1,2)。
所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a1=1,,q=2))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a1=4,,q=\f(1,2)。))
所以an=2n-1或an=23-n。
在等比数列的有关运算中,常常涉及到次数较高的指数运算。若按常规解法,往往是建立a1,q的方程组,这样解起来很麻烦。通过本例可以看出:结合等比数列的性质进行整体变换,会起到化繁为简的效果。
【变式训练】 设各项均为正数的等比数列{an}满足a4a8=3a7,则log3(a1a2…a9)等于( )
A.38
B.39
C.9
D.7
解析 因为a4·a8=a5·a7=3a7且a7≠0,所以a5=3,所以log3(a1a2…a9)=log3aeq \o\al(9,5)=log339=9。
答案 C
答案与解析
类型三 等比数列未知量的设法
【例3】 (1)已知4个数成等比数列,其乘积为1,第2项与第3项之和为-eq \f(3,2),则此4个数分别为__________。
解析 设4个数依次为a,aq,aq2,aq3,则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a4q6=1,,aq1+q=-\f(3,2),))
解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=-\f(1,8),,q=-4,))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=8,,q=-\f(1,4),))所以这4个数分别为8,-2,eq \f(1,2),-eq \f(1,8)或-eq \f(1,8),eq \f(1,2),-2,8。
答案 8,-2,eq \f(1,2),-eq \f(1,8)或-eq \f(1,8),eq \f(1,2),-2,8
答案与解析
(2)已知3个数成等比数列,它们的积为27,它们的平方和为91,求这3个数。
解 由题意可以设这3个数分别为eq \f(a,q),a,aq,得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(a,q)·a·aq=27,,\f(a2,q2)+a2+a2q2=91,))
⇒eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=3,,a2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,q2)+1+q2))=91,))
所以9q4-82q2+9=0,
即得q2=9或q2=eq \f(1,9),
所以q=±3或q=±eq \f(1,3),故这3个数为 1,3,9或-1,3,-9或9,3,1或-9,3,-1。
巧设等差数列、等比数列的方法
(1)若3个数成等差数列,常设成a-d,a,a+d。若3个数成等比数列,常设成eq \f(a,q),a,aq或a,aq,aq2。
(2)若4个数成等比数列,可设为eq \f(a,q),a,aq,aq2。若4个正数成等比数列,可设为eq \f(a,q3),eq \f(a,q),aq,aq3。
【变式训练】 3个数成等比数列,其积为512,如果第1个数与第3个数各减去2,则这3个数成等差数列,求这3个数。
解 设3个数依次为eq \f(a,q),a,aq,
因为eq \f(a,q)·a·aq=512,所以a=8。
因为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,q)-2))+(aq-2)=2a,
所以2q2-5q+2=0,所以q=2或q=eq \f(1,2),
所以这3个数为4,8,16或16,8,4。
类型四 等差数列与等比数列的综合运用
【例4】 (1)已知等比数列{an}中,a3a11=4a7,数列{bn}是等差数列,且b7=a7,则b3+b11=( )
A.3
B.6
C.7
D.8
解析 因为{an}为等比数列,且a3a11=4a7,所以aeq \o\al(2,7)=4a7≠0,解得a7=4,数列{bn}是等差数列,则b3+b11=2b7=2a7=8。故选D。
答案 D
答案与解析
(2)在公比大于1的等比数列{an}中,a3=27,且a2,a3+18,a4成等差数列。 求数列{an}的通项公式。
解 设等比数列{an}的公比为q,则q>1,
因为a2、a3+18、a4成等差数列,所以2(a3+18)=a2+a4。
即2(27+18)=eq \f(27,q)+27q,整理得3q2-10q+3=0,解得q=eq \f(1,3)(舍去)或q=3。
故an=a3qn-3=27×3n-3=3n。
(1)在等差数列与等比数列的综合问题中,特别要注意它们的区别,避免用错公式。
(2)方程思想的应用往往是解题的关键。
【变式训练】 已知数列{an}是等差数列,且公差d>0,首项a1=1,且a3+1是a2+1与a4+2的等比中项。求数列{an}的通项公式。
解 由题意可知,a2=1+d,a3=1+2d,a4=1+3d,
因为a3+1是a2+1与a4+2的等比中项,
所以(a3+1)2=(a2+1)(a4+2),即(2+2d)2=(2+d)(3+3d),
化简得d2-d-2=0,解得d=-1或d=2,
又公差d>0,所以d=2。
故an=1+2(n-1)=2n-1。
1.已知等差数列{an}的公差为2,若a1,a3,a4成等比数列,则a7=( )
A.-4
B.-2
C.2
D.4
解析 因为等差数列{an}的公差为2,且a1,a3,a4成等比数列,所以aeq \o\al(2,3)=a1a4,则aeq \o\al(2,3)=(a3-4)(a3+2),解得a3=-4。所以a7=a3+(7-3)d=-4+4×2=4。
答案 D
答案与解析
2.(多选)eq \f(\r(6)+\r(2),4)与eq \f(\r(6)-\r(2),4)两数的等比中项可以是( )
A.eq \f(1,2)
B.-eq \f(1,2)
C.- eq \f(1,4)
D.eq \f(1,4)
解析 设等比中项为a,则a2=eq \f(\r(6)+\r(2),4)×eq \f(\r(6)-\r(2),4)=eq \f(1,4),所以a=-eq \f(1,2)或a=eq \f(1,2)。
答案 AB
答案与解析
3.在等比数列{an}中,已知a7·a12=5,则a8·a9·a10·a11等于( )
A.10
B.25
C.50
D.75
解析 运用等比数列的性质,可得a8·a11=a9·a10=a7·a12=5,所以a8·a9·a10·a11=25。
答案 B
答案与解析
4.若等比数列{an}的各项均为正数,且a10a11+a9a12=2e5,则lna1+lna2+…+lna20=________。
解析 因为{an}为等比数列,且a10a11+a9a12=2e5,所以a10a11+a9a12=2a10a11=2e5,所以a10a11=e5,所以lna1+lna2+…+lna20=ln(a1a2…a20)=ln(a10a11)10=ln(e5)10=lne50=50。
答案 50
答案与解析
$$