内容正文:
高中数学 选择性必修 第三册 B版
课时达标检测(十) 等比数列
前n项和的概念
课时达标检测(十) 等比数列前n项和的概念
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基础达标
一、单项选择题
1.设首项为1,公比为eq \f(2,3)的等比数列{an}的前n项和为Sn,则( )
A.Sn=2an-1
B.Sn=3an-2
C.Sn=4-3an
D.Sn=3-2an
解析 在等比数列{an}中,Sn=eq \f(a1-anq,1-q)=eq \f(1-an×\f(2,3),1-\f(2,3))=3-2an。
答案 D
答案与解析
2.等比数列{an}中,a1=2,a2=1,则S100等于( )
A.4-2100
B.4+2100
C.4-2-98
D.4-2-100
解析 q=eq \f(a2,a1)=eq \f(1,2)。S100=eq \f(a11-q100,1-q)=eq \f(2×\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))100)),1-\f(1,2))=4×(1-2-100)=4-
2-98。
答案 C
答案与解析
3.在等比数列{an}中,已知a1=3,an=48,Sn=93,则n的值为( )
A.4
B.5
C.6
D.7
解析 显然q≠1,由Sn=eq \f(a1-anq,1-q),得93=eq \f(3-48q,1-q),解得q=2。由an=a1qn-1,得48=3×2n-1,解得n=5。故选B。
答案 B
答案与解析
4.若等比数列{an}的前n项和为Sn,且eq \f(S4,S2)=5,则eq \f(S8,S4)=( )
A.5
B.16
C.17
D.25
解析 设数列的公比为q,当公比q=1时,eq \f(S4,S2)=2≠5,故公比不为1,当公比q≠1时,eq \f(S4,S2)=eq \f(\f(a11-q4,1-q),\f(a11-q2,1-q))=1+q2=5,所以q2=4,所以eq \f(S8,S4)=eq \f(\f(a11-q8,1-q),\f(a11-q4,1-q))=1+q4=17。故选C。
答案 C
答案与解析
5.已知数列{an}的前n项和公式为Sn=an-1(a是不为零的常数),则数列{an}( )
A.一定是等差数列
B.一定是等比数列
C.或者是等差数列,或者是等比数列
D.既非等差数列,也非等比数列
解析 由Sn=an-1,知当a=1时,Sn=0。此时数列{an}为等差数列(an=0)。当a≠1时,数列{an}为等比数列。
答案 C
答案与解析
6.记Sn为等比数列{an}的前n项和。若a5-a3=12,a6-a4=24,则eq \f(Sn,an)=( )
A.2n-1
B.2-21-n
C.2-2n-1
D.21-n-1
解析 设等比数列的公比为q,由a5-a3=12,a6-a4=24,可得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a1q4-a1q2=12,,a1q5-a1q3=24))⇒eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(q=2,,a1=1,))所以an=a1qn-1=2n-1,Sn=eq \f(a11-qn,1-q)=eq \f(1-2n,1-2)=2n-1,因此eq \f(Sn,an)=eq \f(2n-1,2n-1)=2-21-n。故选B。
答案 B
答案与解析
二、多项选择题
7.在等比数列{an}中,a1=2,S3=6,则公比q的值为( )
A.1
B.-1
C.2
D.-2
解析 由题意,得若q=1,则S3=3a1=6,符合题意。若q≠1,则由等比数列的前n项和公式,得S3=eq \f(a11-q3,1-q)=eq \f(21-q3,1-q)=6,解得q=-2(q=1舍去)。综上所述,q=1,或q=-2。故选AD。
答案 AD
答案与解析
8.在公比q为整数的等比数列{an}中,Sn是数列{an}的前n项和,若a1·a4=32,a2+a3=12,则下列说法正确的是( )
A.q=2
B.数列{Sn+2}是等比数列
C.S8=510
D.数列{lgan}是公差为2的等差数列
解析 因为数列{an}为等比数列,又a1·a4=32,所以a2·a3=32,又a2+a3=12,所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a2=4,,a3=8,,q=2))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a2=8,,a3=4,,q=\f(1,2),))又公比q为整数,则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a2=4,,a3=8,,q=2,))即an=2n,Sn=eq \f(2×1-2n,1-2)=2n+1-2。对于A,由上可得q=2,即A正确;对于B,Sn+2=2n+1,eq \f(Sn+1+2,Sn+2)=eq \f(2n+2,2n+1)=2,则数列{Sn+2}是等比数列,即B正确;
答案与解析
对于C,S8=29-2=510,即C正确;对于D,lgan+1-lgan=lgeq \f(2n+1,2n)=lg2,即数列{lgan}是公差为lg2的等差数列,即D错误,所以说法正确的是ABC。故选ABC。
答案 ABC
三、填空题
9.等比数列{an}的前n项和为Sn,已知S1,2S2,3S3成等差数列,则{an}的公比为________。
解析 由已知4S2=S1+3S3,即4(a1+a2)=a1+3(a1+a2+a3).所以a2=3a3,所以{an}的公比q=eq \f(a3,a2)=eq \f(1,3)。
答案 eq \f(1,3)
答案与解析
10.设等比数列{an}的前n项和为Sn,若a1=1,S6=4S3,则a4=________。
解析 因为S6=4S3,所以q≠1,所以eq \f(a11-q6,1-q)=eq \f(4·a11-q3,1-q),所以q3=3,所以a4=a1·q3=1×3=3。
答案 3
答案与解析
11.数列a1,a2-a1,a3-a2,…,an-an-1,…是首项为1,公比为2的等比数列,那么an=________,a4=________。
解析 an-an-1=a1 qn-1=2n-1,即
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a2-a1=2,,a3-a2=22,,…,an-an-1=2n-1。))各式相加得an-a1=2+22+…+2n-1=2n-2,故an=a1+2n-2=2n-1。a4=24-1=15。
答案 2n-1 15
答案与解析
四、解答题
12.在等比数列{an}中,公比为q,前n项和为Sn。
(1)S3=eq \f(7,2),S6=eq \f(63,2),求an,Sn;
(2)a1+an=66,a2an-1=128,Sn=126,求n和q。
解 解法一:由S6≠2S3知q≠1,
由题意得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(a11-q3,1-q)=\f(7,2) ①,,\f(a11-q6,1-q)=\f(63,2) ②,))
②÷①,得1+q3=9,所以q3=8,即q=2。代入①得a1=eq \f(1,2),
所以an=a1qn-1=eq \f(1,2)×2n-1=2n-2,
Sn=eq \f(a11-qn,1-q)=2n-1-eq \f(1,2)。
解法二:因为S3=a1+a2+a3,
S6=S3+a4+a5+a6=S3+q3(a1+a2+a3)=
S3+q3S3=(1+q3)S3,
所以1+q3=eq \f(S6,S3)=9,
所以q3=8,即q=2,
代入S3=eq \f(a11-q3,1-q)=eq \f(7,2)得a1=eq \f(1,2),
所以an=a1qn-1=eq \f(1,2)×2n-1=2n-2,
Sn=eq \f(a11-qn,1-q)=2n-1-eq \f(1,2)。
(2)因为a2an-1=a1an,所以a1an=128。
解方程组eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a1an=128,,a1+an=66,))得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a1=64,,an=2))①或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a1=2,,an=64))②。
将①代入Sn=eq \f(a1-anq,1-q)=126,可得q=eq \f(1,2),
由an=a1qn-1,可得n=6。
将②代入Sn=eq \f(a1-anq,1-q)=126,可得q=2,
由an=a1qn-1,可得n=6。
综上可得,n=6,q=2或q=eq \f(1,2)。
13.设数列{an}满足a1+3a2+32a3+…+3n-1an=eq \f(n,3),n∈N+。
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=eq \f(n,an),求数列{bn}的前n项和Sn。
解 (1)因为a1+3a2+32a3+…+3n-1an=eq \f(n,3),所以a1+3a2+32a3+…+3n-2an-1=eq \f(n-1,3)(n≥2),
两式相减得3n-1an=eq \f(n,3)-eq \f(n-1,3)=eq \f(1,3)(n≥2),
所以an=eq \f(1,3n)(n≥2)。
验证当n=1时,a1=eq \f(1,3)也满足上式,
故an=eq \f(1,3n)(n∈N+)。
(2)因为bn=eq \f(n,an)=n·3n,
所以Sn=1×3+2×32+3×33+…+n·3n ①,
①×3得3Sn=1×32+2×33+3×34+…+n·3n+1 ②,
由①-②,得-2Sn=3+32+33+…+3n-n·3n+1,
即-2Sn=eq \f(3-3n+1,1-3)-n·3n+1,
所以Sn=eq \f(2n-1,4)·3n+1+eq \f(3,4)(n∈N+)。
素养提升
14.已知数列{an}满足3an+1+an=0,a2=-eq \f(4,3),则{an}的前10项和等于( )
A.-6×(1-3-10)
B.eq \f(1,9)×(1-3-10)
C.3×(1-3-10)
D.3×(1+3-10)
解析 因为3an+1+an=0,所以eq \f(an+1,an)=-eq \f(1,3),所以数列{an}是以-eq \f(1,3)为公比的等比数列。因为a2=-eq \f(4,3),所以a1=4,所以S10=eq \f(4\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,3)))10)),1+\f(1,3))=3×(1-3-10)。故选C。
答案 C
答案与解析
15.求和:Sn=x+2x2+3x3+…+nxn (x≠0)。
解 当x=1时,Sn=1+2+3+…+n=eq \f(nn+1,2);
当x≠1时,Sn=x+2x2+3x3+…+nxn,
xSn=x2+2x3+3x4+…+(n-1)xn+nxn+1,
所以(1-x)Sn=x+x2+x3+…+xn-nxn+1=eq \f(x1-xn,1-x)-nxn+1,
所以Sn=eq \f(x1-xn,1-x2)-eq \f(nxn+1,1-x)。综上可得,
Sn=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(nn+1,2),x=1,,\f(x1-xn,1-x2)-\f(nxn+1,1-x),x≠1且x≠0。))
$$