内容正文:
32 等比数列的前n项和
第1课时 等比数列的前n项和
课程标准 素养解读
1.掌握等比数列的前n项和公式及其应用.
2.能运用等比数列的前n项和公式解决一些简
单的实际问题.
1.在推导等比数列前n项和公式的过程中达成逻辑推理、
数学抽象的核心素养.
2.在运用等比数列前n项和公式的过程中提升逻辑推理和
数学运算的核心素养.
[情境引入]
国际象棋起源于古代印
度.相传国王要奖赏国际象棋
的发明者,问他想要什么.发
明者说:“请在棋盘的第1个
格子里放上1颗麦粒,第2个
格子里放上2颗麦粒,第3个
格子里放上4颗麦粒,依次类推,每个格子里放的麦
粒都是前一个格子里放的麦粒数的2倍,直到第64
个格子.请给我足够的麦粒以实现上述要求.”国王觉
得这个要求不高,就欣然同意了.假定千粒麦粒的质
量为40克,据查,2016———2017年度世界年度小麦
产量约为7.5亿吨,根据以上数据,判断国王是否能
实现他的诺言.
[知识梳理]
[知识点一] 等比数列的前n项和公式
已知量 首项、公比与项数 首项、公比与末项
求和
公式
Sn=
na1,q=1
a1(1-qn)
1-q
ì
î
í
ïï
ï
q≠1且q≠0
Sn=
na1,q=1,
a1-anq
1-q
,q≠1且q≠0
ì
î
í
ïï
ï
1.类比等差数列前n项和是关于n 的二次
型函数,如何从函数的角度理解等比数列前n项
和Sn?
[知识点二] 错位相减法
对首项为a1,公比为q(q≠0)的等比数列{an},
设Sn=a1+a1q+a1q2++a1qn-1①,
则qSn=a1q+a1q2++a1qn-1+a1qn②,
①-②得(1-q)Sn=a1-a1qn.
当q≠1时,Sn=
a1(1-qn)
1-q .
又 因 为 an =a1qn-1,所 以 上 式 还 可 以 写 成 Sn =
a1-anq
1-q .
当q=1时,Sn=na1.
2.等比数列的前n项和公式的推导还有其
他的方法吗?
[预习自测]
1.判断下列说法是否正确(正确的打“√”,错误的打
“×”)
(1)求等比数列{an}的前n项和时,可直接套用公
式Sn=
a1(1-qn)
1-q
来求. ( )
(2)首项为a的数列既是等差数列又是等比数列,
则其前n项和为Sn=na. ( )
(3)若某数列的前n项和公式为Sn=-aqn+a(a≠
0,q≠0且q≠1,n∈N+),则此数列一定是等比数
列. ( )
62
数学(BS)选择性必修第二册
(4)若Sn 为等比数列的前n 项和,则S3,S6,S9 成
等比数列. ( )
2.等比数列{an}中,公比q=-2,S5=44,则a1 的值
为 ( )
A.4 B.-4
C.2 D.-2
3.我国古代数学名著«算法统宗»中有如下问题:“远
望巍巍塔七层,红光点点倍加增,共灯三百八十一,
请问尖头几盏灯?”意思是:一座7层塔共挂了381
盏灯,且相邻两层中的下一层灯数是上一层灯数的
2倍,则塔的顶层共有灯 ( )
A.1盏 B.3盏
C.5盏 D.9盏
4.已知数列{an}为等比数列,且前n项和为Sn,S3=
3,S6=27,则公比q= .
利用等比数列前n项和公式计算基本量
[例1] 在等比数列{an}中,
(1)S2=30,S3=155,求Sn;
(2)a1+a3=10,a4+a6=
5
4
,求S5;
(3)a1+an=66,a2an-1=128,Sn=126,求q.
1.在等比数列 {an}的五个量a1,q,an,n,Sn 中,已
知其中的三个量,通过列方程组,就能求出另外
两个量,这是方程思想与整体思想在数列中的
具体应用.
2.在解决与前n项和有关的问题时,首先要对公
比q=1或q≠1进行判断,若两种情况都有可
能,则要分类讨论.
[变式训练]
1.在等比数列{an}中.
(1)若a1= 2,an=16 2,Sn=11 2,求n和q;
(2)已知S4=1,S8=17,求an.
等比数列前n项和的性质
[例2] (1)等比数列{an}的前n项和为Sn,S2=7,
S6=91,则S4 为 ( )
A.28 B.32
C.21 D.28或-21
(2)等比数列{an}中,公比q=3,S80=32,则a2+a4
+a6++a80=
1.等比数列前n项和的性质
(1)等比数列{an}中,若项数为2n,则
S偶
S奇 =q
;若项
数为2n+1,则
S奇 -a1
S偶 =q.
(2)若等比数列{an}的前n项和为Sn,则Sn,S2n
-Sn,S3n-S2n成等比数列(其中Sn,S2n-
Sn,S3n-S2n均不为0).
(3)若一个非常数列{an}的前n项和Sn=Aqn-A
(A≠0,q≠0,n∈N+),则数列{an}为等比数
列,即Sn=Aqn-A(A≠0,q≠0,q≠1,n∈
N+)⇔数列{an}为等比数列.
2.结合等比数列前n项和的性质解题
(1)牢记并熟练运用等比数列及其前n项和性质
是基础.
(2)运用方程思想、整体化思想是解题的关键.
[变式训练]
2.(1)已 知 等 比 数 列 {an}的 公 比 q= -
1
3
,则
a1+a3+a5+a7
a2+a4+a6+a8
等于 ( )
A.-3 B.-13
C.3 D.13
72
第一章 数 列
(2)设等比数列{an}的前n项和为Sn,若
S6
S3
=3,则
S9
S6
= ( )
A.2 B.73
C.83 D.3
(3)一个项数为偶数的等比数列{an},全部各项之
和为偶数项之和的4倍,前3项之积为64,求数列
的通项公式.
等比数列前n项和公式的实际应用
[例3] 某商场2022年销售计算机5000台,如果平
均每年的销售量比上一年的销售量增加10%,那
么从 2022 年 起,大 约 几 年 可 使 总 销 售 量 达 到
30000台? (lg16≈02,lg11≈004)
[思路点拨] 将问题转化为首项为5000、公比为
11的等比数列前n项和问题.
解答数列应用题的步骤
对于一个实际问题,首先要弄清题目中所含
的数量关系,考察是否可通过建立数列模型来解
决,是否可以转化为等比数列的问题,基本思路理
清晰后再着手解题.要注意:
(1)认真审题,弄清题意,将实际问题转化为适当
的数学模型.
(2)合理设元,建立等比数列模型,依据其性质及
方程思想求出未知元素,并依据结论作出合理
解释.
(3)实际问题解答完成后一定要有结论.
[变式训练]
3.衡量病毒传播能力的一个重要指标叫做传播指数
R0.它指的是,在自然情况下(没有外力介入,同时
所有人都没有免疫),一个感染某种传染病的人,会
把疾病传染给多少人的平均数.它的简单计算公式
是:R0=1+确诊病例增长率×系列间隔,其中系列
间隔是指在一个传播链中两例连续病例的间隔时
间(单位:天).根据统计,某种传染病确诊病例的平
均增长率为25%,两例连续病例的间隔时间的平
均数为4天,根据以上数据计算,若甲得这种传染
病,则经过6轮传播后由甲引起的得病的总人数约
为 ( )
A.30 B.62
C.64 D.126
[当堂达标]
1.等比数列1,x,x2,x3,的前n项和Sn 等于
( )
A.1-x
n
1-x
B.1-x
n-1
1-x
C.
1-xn
1-x
,x≠1且x≠0
n,x=1
{
D.
1-xn-1
1-x
,x≠1且x≠0
n,x=1
{
2.(多选)已知各项均为正数且单调递减的等比数列
{an}满足a3,
3
2a4
,2a5 成等差数列,其前n项和为
Sn,且S5=31,则 ( )
A.an=
1
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
n-5
B.an=2n+1
C.Sn=32-
1
2n-5
D.Sn=2n+4-16
3.某住宅小区计划植树不少于100棵,若第一天植树
2棵,以后每天植树的棵数是前一天的2倍,则需
要的最少天数n(n∈N+)等于 .
4.设等比数列{an}前n项和为Sn,已知a2=6,6a1+
a3=30,求an,Sn.
学习至此,请完成配套训练
82
数学(BS)选择性必修第二册
数学(BS)·选择性必修第二册
当堂达标
a1+a1g2=10,
1=8,
1.AC[当数列{an}为1,1,1,l,…时,数列{an一a4+1》不是等
(2)法一:由题意知
1从而
比数列:当k=0时,数列{an》不是等比数列,而an}和
{四}一定是等比数列.]
S5-
(1-g3)31
1-g
2
2.D[因为a1=2>0,公比q=-
<0,所以数列{an}是摆
法二:由a十ag2=a:十a,得g-令从而g-子
动数列.]
又a1+ag=a1(1十g2)=10,所以a1=8,从而S5
3.解析:由题意知(m十1)2=(m一1)(2m十2),解得m=3.
a-9)_31
21
答案:3
1-
4.解:(1),a1a2ag=a2=216,.a2=6,∴a1a3=36.
(3)因为a2aw-1=a1aw=128,所以a1,aw是方程x2-66.x
+128=0的两极。
又,a1+a3=21-a2=15,
a1,ag是方程x2-15.x+36=0的两根
从而1=2,
或
a=2,
又5n=a1二09=126,所以
1-9
解之得x1=3,2=12,
law=64,{a1=64
当41=3时,g-2=2a,=3X21:
为2或2
a
变式训练
当=12时,=12×()
1.解:0)由S=14,得112=2-16②4g=-2
1-g
1一9
(2)a4as=a3g·a5g=a3a5g=18q=72,
又由aw=a1g-1.得16反=2(-2)”1..n=5.
g=4,∴q=士2
(2)若q=1,则S8=2S4,不合题意,.q≠1,
3.2等比数列的前n项和
第1课时等比数列的前n项和
5,=a02=15-02=1,
1-g
1-q
课前预习学案
两式相除得}二9-17-十g,g=2或g=-2,a1=
知识梳理
1-g
[思考]
1,[提示]可把等比数列前n项和S,理解为关于n的指数型
函数
a,-×21线4,=-吉×(-20
[思考]
[例2](1)[解析]:{an}为等比数列,.S,S-S2,S
2提示]根据等比数列的定义,有号-品一出-一。
一S也为等比数列,即7,S4一7,91一S成等比数列,
.(S-7)2=7(91-S),解得S1=28或S1=-21.
=g,再由合比定理,
S,=a1+a2+ag+a4=a山+a2+a1f+a29q2=(a1+
则得a十a十十a=g,即
=g,进而可求Sw:
a2)(1+q2)=S2(1+g2)>S2,∴.S1=28.
a1十a2十ag十…十a-1
S-an
[答案]A
预习自测
(2)[解析]设S,=a2十a!十a6+…十a0,S2=a1十a3十
1.(1)×(2)√(3)/(4)×
2A[由5-二2-4,得a=4,
45十十a9.则=9=3,即S1=3S2
1-(-2)
3.B[设塔的项层的灯数为a1·七层塔的总灯数为S,公比为
又S1+5=5w=32,号S1=32,解得S1=24,即a+
9,别由题意知S,=381,9=2S,-1一2-410-22
a4十a6十…十a80=24,
1-9
1-2
[答案]24
=381,解得1=3.所以塔的顶层共有灯3盏.]
变式训练
4解析g-Ss_273-8,所以g=2
2.(1)A[,a2十a4十a6+ag=a1q+aag十a59+a7q=q(a
3
答案:2
+a+as十a士a十as士=L=-3.]
"a2+a4十ag十agq
课堂互动学案
(2)B[由等比数列的性质:S3,S6一S3,S一S6仍成等
[例1[解]①由题意知1+q)=30,
比数列,于是,由S6=3S3,可推出Sg一S6=4S3,Sg=
(a1(1+q+g2)=155,
解得∫1=5,
1a1=180.
(3)解:设数列{an}的首项为a1,公比为q,所有奇数项、偶
5
(g=5
9=-6
数项之和分别记作S香,S偶,由题意可知,S+十S=
4S偏,即S香=3S.因为数列{am}的项数为偶数,所以有q
从而S=X5+1-5或
10x-(]
·86·
参考答案
又因为a1·a1g·a1g2=64,所以a·g3=64,即a1=12,
(2)Sm=a1十a2十aa+…十a
故所求道项公式为a,=12×(侣)
2(-)+-(房)]+…+[-(后)门
[例3][解]根据题意,每年比上一年销售量增加10%,
所以,从2022年起,每年销售量组成一个等比数列{an},
=引-()]=-+()
其中a1=5000,g=1+10%-=1.1,Sm=30000.
变式训练
由等比数列前m项和公式得5000-1.1=3000,
1-1.1
1解:.=2+4+66十+(2+2)
整理得1.1"=1.6,两边取对数,得nlg1.1=lg1.6,
所以n一提品品-5(年.载大约5年可使落特售量
=2+4+6+…+20)+(+++动)
达到30000台,
n(2+2+
2
变式训练
1-2
3.D[由题意得:R0=1+25%×4=2,所以经过6轮传播
[例][解](1)设数列{am}的公差为d,则a1十a2十ag
后由甲引起的得病的总人数约为:2十22十23+2+2+
=3a1+3d=12.
25_21-29=126.]
1-2
义a1=2,得d=2,∴am=2
当堂达标
(2)由bn=am·3"=2n·3",得
1.C[当x=1时,S=:当≠1且x≠0时S,-二子]
Sw=2×3+4×32+…+(2n-2)·3"-1+2m·3",①
3S4=2X32+4×33+…+(21-2)·3+21·3"+1.②
3
2.AC[由ag,2a2a5成等差数列,得3a=a+2a.设
①-②得-2Sw=2(3+32+33+…+3")-21·3+1=3
(3"-1)-21·3w+1,
a,的公比为9:则2可2-3十1=0,解得g=2或g=
5-30与39)+·3+1.
2
(舍去),
变式训练
所以59
=31,解得a1=16.所以数列{am》的
2.解:(1)设{am}的公比为g,由题设得2a1=a2十a3,即2a
1一2
=anq+ag2,
所以g2+g-2=0,解得g=1(舍去)或q=-2.故{an}的
道项公式为,=16×())-()
S.-
公比为一2.
(2)记Sn为{an}的前n项和.
由(门)及题设可得w=(一2)”1,
1一2
所以Sm=1+2×(-2)+…十n×(-2)4-1,
3.解析:设每天植树的棵数组成的数列为{am,由题意可知
-2S.=-2+2×(-2)2+…+(n-1)×(-2)"-1+n×
它是等比数列,且首项为2,公比为2,所以由题意可得
(-2)"
22≥10,序2≥51,西2=32,=64∈N,所
所以3Sw=1+(-2)十(-2)2+…+(-2)"1-×(
以≥6.
2)=1-(-2
3
-n×(-2)"
答案:6
_(3n+1)(-2)"
4.解:设等比数列《aw》的公比为q,由题意得
所以5,=日
9
a19=6,
解得1=3支=2
[例3][解](1)因为a1十3a2十…+(21-1)an=21,
(6a1+a1g2=30,
g=2,q=3.
所以当n≥2时,a1十3a2十…+(21-3)am-1=2(n-1).
当a1=3,q=2时,an=3×2"1,
2
S。-31-2)
两式相减得(21-1)a,=2,故a=2m气(n≥2》,
1-2
=32”-1):
又由题设可得a=2,满足上式,所以{an}的通项公式为
当a1=2,q=3时,an=2X3”1
Sn=21-3)
an-2n-1
=3"-1.
1-3
第2课时数列求和
2设载到{}的箭n项和为S,
2
课堂互动学案
由1)知2n干-(21+D(2-下-2m21十中
[例1][解](1)am=a1+(a2一a)+(a3-az)+…+(aw
aw-1)
=1+号+()+…+(合)=2引-(合)门
2n
2+7-2m+1
·87·