内容正文:
第六章 数列
第3节 等比数列及其前n项和
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核心知识库:重难考点总结,梳理必背知识、归纳重点
考点1 等比数列的概念 ★★★☆☆
考点2 等比数列的通项公式及前n项和公式 ★★★☆☆
考点3 等比数列的性质 ★★★☆☆
(星级越高,重要程度越高)
限时【变式【变式训练】】挑战场:感知真题,检验成果,考点追溯
【知识梳理】
1.等比数列的概念★★★☆☆
(1)定义:如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的比都等于同一个常数,那么这个数列叫做等比数列,这个常数叫做等比数列的公比,通常用字母q表示(显然q≠0).
数学语言表达式:=q(n≥2,q为非零常数).
(2)等比中项:如果在a与b中间插入一个数G,使a,G,b成等比数列,那么G叫做a与b的等比中项,则G2=ab.
2.等比数列的通项公式及前n项和公式★★★☆☆
(1)若等比数列{an}的首项为a1,公比是q,则其通项公式为an=a1qn-1;
通项公式的推广:an=amqn-m.
(2)等比数列的前n项和公式:当q=1时,Sn=na1;当q≠1时,Sn==.
3.等比数列的性质★★★☆☆
已知{an}是等比数列,Sn是数列{an}的前n项和.
(1)若k+l=m+n(k,l,m,n∈N*),则有ak·al=am·an.
(2)相隔等距离的项组成的数列仍是等比数列,即ak,ak+m,ak+2m,…仍是等比数列,公比为qm.
(3)当q≠-1,或q=-1且n为奇数时,Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…仍成等比数列,其公比为qn.
(4)当q>1,a1>0或0<q<1,a1<0时,{an}是递增数列;当q>1,a1<0或0<q<1,a1>0时,{an}是递减数列.
【考法归纳】
1.若数列{an},{bn}(项数相同)是等比数列,则数列{c·an}(c≠0),{|an|},{},,{an·bn},也是等比数列.
2.数列{an}是等比数列,Sn是其前n项和.
(1)若a1·a2·…·an=Tn,则Tn,,,…成等比数列.
(2)若数列{an}的项数为2n,则=q;若项数为2n+1,则=q,或=q.
3.由an+1=qan,q≠0,并不能立即断言{an}为等比数列,还要验证a1≠0.
4.等比数列{an}的前n项和Sn,可以写成Sn=Aqn-A(A≠0,q≠1,0).
5.三个数成等比数列,通常设为,x,xq;四个符号相同的数成等比数列,通常设为,,xq,xq3.
【教材回归】概念思考辨析+教材经典改编
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)等比数列的公比q是一个常数,它可以是任意实数.( )
(2)三个数a,b,c成等比数列的充要条件是b2=ac.( )
(3)数列{an}的通项公式是an=an,则其前n项和为Sn=.( )
(4)数列{an}为等比数列,则S4,S8-S4,S12-S8成等比数列.( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)×
【解析】(1)在等比数列中,q≠0.
(2)若a=0,b=0,c=0满足b2=ac,但a,b,c不成等比数列.
(3)当a=1时,Sn=na.
(4)若a1=1,q=-1,则S4=0,S8-S4=0,S12-S8=0,不成等比数列.
2.(北师大选修二P29【典例】5(2)改编)等比数列1,,,…,前10项的和为 .
【答案】
【解析】S10==.
3.(人教A选修二P37T3改编)在等比数列{an}中,已知a2=6,6a1+a3=30,则an= .
【答案】3·2n-1或2·3n-1
【解析】设数列{an}的公比为q,
由题意得
解得或
故an=3·2n-1或an=2·3n-1.
4.(人教B选修三P37T5拓展)已知等比数列{an}满足a4+a6=10,a2·a8=2,则+= .
【答案】5
【解析】+====5.
【考向核心题型】
考点一 等比数列基本量的求解
【典例】1 (1)(多选)(2025·河南部分名校联考)设等比数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2n+1+a(a为常数),则( )
A.a=-1
B.数列{an}的公比为2
C.an=2n
D.S9=1 023
【答案】BC
【解析】因为Sn=2n+1+a,
所以a1=4+a,
a2=S2-S1=4,a3=S3-S2=8.
因为{an}是等比数列,所以=a1a3,
即42=8(4+a),解得a=-2,则A错误;
数列{an}的公比q==2,则B正确;
因为a1=2,公比q=2,所以an=a1qn-1=2n,则C正确;
因为a=-2,所以Sn=2n+1-2,
所以S9=210-2=1 022,则D错误.
(2)(多选)(2025·长沙模拟)在《增删算法统宗》中有这样一则故事:“三百七十八里关,初行健步不为难;次日脚痛减一半,如此六日过其关.”则下列说法正确的是( )
A.此人第二天走了九十六里路
B.此人第三天走的路程占全程的
C.此人第一天走的路程比后五天走的路程多六里
D.此人后三天共走了四十二里路
【答案】ACD
【解析】设此人第n天走an里路,
则数列{an}是首项为a1,公比为的等比数列,
因为S6=378,所以S6==378,
解得a1=192.
对于A,由于a2=192×=96,所以此人第二天走了九十六里路,所以A正确;
对于B,由于a3=192×=48,>,
所以B不正确;
对于C,由于378-192=186,192-186=6,
所以此人第一天走的路程比后五天走的路程多六里,所以C正确;
对于D,a4+a5+a6=378-192-96-48=42,
所以此人后三天共走了四十二里路,
所以D正确.
(3)(2025·淄博模拟)已知等比数列{an}共有2n+1项,a1=1,所有奇数项的和为85,所有偶数项的和为42,则公比q= .
【答案】2
【解析】依题意,知a1+a3+a5+…+a2n+1=85,
即a2q+a4q+…+a2nq=84,
而a2+a4+…+a2n=42,所以q=2.
【思维建模】
1.等比数列中有五个量a1,n,q,an,Sn,一般可以“知三求二”,通过列方程(组)便可迎刃而解.
2.等比数列的前n项和公式涉及对公比q的分类讨论,当q=1时,{an}的前n项和Sn=na1;当q≠1时,{an}的前n项和Sn==.
【变式训练】1 (2024·全国甲卷)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,且2Sn=3an+1-3.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求数列{Sn}的前n项和.
【解析】(1)因为2Sn=3an+1-3,
所以2Sn+1=3an+2-3,
两式相减可得2an+1=3an+2-3an+1,
即an+2=an+1,
所以等比数列{an}的公比为.
因为2S1=3a2-3=5a1-3,
所以a1=1,故an=.
(2)因为2Sn=3an+1-3,
所以Sn=(an+1-1)=,
设数列{Sn}的前n项和为Tn,
则Tn=×-n
=×-n-.
考点二 等比数列的判定与证明
【典例】2 (2025·1月八省联考节选)已知数列{an}中,a1=3,an+1=.
(1)证明:数列为等比数列;
(2)求{an}的通项公式.
(1)【证明】因为an+1=,
所以==+,
所以=·+,
所以1-=1-,
即1-=-·+=,
所以=,
又因为1-=1-=,
所以数列是以为首项,为公比的等比数列.
(2)【解析】由(1)知,1-=·=,
所以=1-=,
所以an=.
【思维建模】等比数列的三种常用判定方法
(1)定义法:若=q(q为非零常数,n∈N*)或=q(q为非零常数且n≥2,n∈N*),则{an}是等比数列.
(2)等比中项法:若数列{an}中,an≠0且=an·an+2(n∈N*),则{an}是等比数列.
(3)前n项和公式法:若数列{an}的前n项和Sn=k·qn-k(k为常数且k≠0,q≠0,1),则{an}是等比数列.
【变式训练】2 (2025·郑州模拟)已知数列{an}的各项均为正数,记Sn为{an}的前n项和,从下面①②③三个条件中选取两个作为已知条件,证明另外一个成立.①数列{an}是等比数列;②数列{Sn+a1}是等比数列;③a2=2a1.
注:若选择不同的组合分别解答,按第一个解答计分.
【证明】选①②作条件证明③.
因为数列{an},{Sn+a1}是等比数列,
所以(S2+a1)2=(S1+a1)(S3+a1),
即(2a1+a2)2=2a1(2a1+a2+a3),
故4+4a1a2+=4+2a1a2+2,
所以=2a1a2.
又因为a2≠0,所以a2=2a1.
选①③作条件证明②.
因为a2=2a1,{an}是等比数列,
所以数列{an}的公比q=2,
所以Sn==a1(2n-1),
即Sn+a1=a12n,
因为=2,Sn+a1≠0,
所以{Sn+a1}是等比数列.
选②③作条件证明①.
因为数列{Sn+a1}是等比数列,且a2=2a1,
所以===2,
则数列{Sn+a1}是以2a1为首项,2为公比的等比数列,
所以Sn+a1=2a1·2n-1=a1·2n,
Sn=a1·2n-a1,
所以an=Sn-Sn-1=a1·2n-a1-(a1·2n-1-a1)=a1·2n-1(n≥2),
当n=1时,a1=a1,也符合上式,
所以数列{an}是以a1为首项,2为公比的等比数列.
考点三 等比数列的性质及应用
角度1 项的性质
【典例】3 (2025·重庆七校诊断)已知{an}是等差数列,{bn}是等比数列,若a2+a4+a6=4π,b2b4b6=3,则tan=( )
A.- B.-
C. D.
【答案】A
【解析】因为{an}是等差数列,
所以a2+a4+a6=3a4=4π,
故a4=,
则a1+a7=2a4=.
因为{bn}是等比数列,所以b2b4b6==3,
故b4=,则b2b6==3,
所以tan=tan=-.
角度2 和的性质
【典例】4 (2025·大连调研)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,若=,则=( )
A.8 B.9
C.16 D.17
【答案】A
【解析】设S4=x(x≠0),则S8=4x.
因为{an}为等比数列,所以S4,S8-S4,S12-S8,S16-S12仍成等比数列.
易知==3,
所以
则故==8.
角度3 等比数列的最值
【典例】5 (多选)设等比数列{an}的公比为q,其前n项和为Sn,前n项积为Tn,并满足条件a1>1,
a2 025a2 026>1,<0,下列结论正确的是( )
A.S2 025<S2 026
B.a2 025a2 027-1<0
C.T2 026是数列{Tn}中的最大值
D.数列{Tn}无最大值
【答案】AB
【解析】当q<0时,a2 025a2 026=q<0,不成立;
当q≥1时,∵a1>1,∴a2 025>1,a2 026>1,则<0不成立;
故0<q<1,且a2 025>1,0<a2 026<1,
故S2 026>S2 025,A正确;
a2 025a2 027-1=-1<0,故B正确;
T2 025是数列{Tn}中的最大值,C,D错误.
【思维建模】
1.等比数列的性质可以分为三类:一是通项公式的变形,二是等比中项的变形,三是前n项和公式的变形.根据题目条件,认真分析,发现具体的变化特征即可找出解决问题的突破口.
2.涉及等比数列的单调性与最值的问题,一般要考虑公比与首项的符号对其的影响.
【变式训练】3 (1)(2025·蚌埠质检)已知各项均为正数的等比数列{an}中,若a5=9,则log3a4+log3a6=( )
A.2 B.3
C.4 D.9
【答案】C
【解析】因为{an}是等比数列,
所以=a4a6,所以a4a6=81,
所以log3a4+log3a6=log381=log334=4.
(2)(多选)(2025·南京、盐城调研)已知{an}是等比数列,Sn是其前n项和,满足a3=2a1+a2,则下列说法中正确的有( )
A.若{an}是正项数列,则{an}是递增数列
B.Sn,S2n-Sn,S3n-S2n一定是等比数列
C.若存在M>0,使|an|≤M对n∈N*都成立,则{|an|}是等差数列
D.若存在M>0,使|an|≤M对n∈N*都成立,则{Sn}是等差数列
【答案】AC
【解析】A中,设数列{an}的公比为q,
则有a1q2=2a1+a1q,
故q2=q+2,解得q=-1或q=2,
若{an}是正项数列,则a1>0,q>0,故q=2,
故{an}是递增数列,A正确;
B中,当q=-1且n为偶数时,Sn,S2n-Sn,S3n-S2n均为0,不符合题意,B错误;
C中,若q=2,则{|an|}为递增数列,此时不存在M>0,使|an|≤M对n∈N*都成立,
若q=-1,此时|an|=|a1|,故存在M=|a1|,使得|an|≤M对n∈N*都成立,
此时{|an|}为常数列,也为公差为0的等差数列,C正确;
D中,由C选项可知,q=-1,故当n为偶数时,Sn=0,
当n为奇数时,Sn=a1≠0,显然{Sn}不是等差数列,D错误.
(3)已知数列{an}是等比数列,若a2=1,a5=,则a1a2+a2a3+…+anan+1(n∈N*)的最小值为 .
【答案】2
【解析】由已知得数列{an}的公比满足q3==,解得q=,
∴a1=2,a2=1,a3=,
故数列{anan+1}是首项为2,公比为=的等比数列,
∴a1a2+a2a3+…+anan+1=
=∈.
故最小值为2.
【限时训练】(限时:60分钟)
一、单选题
1.(2025·青岛检测)等比数列{an}中,a2=1,a5=8,则a7=( )
A.32 B.24
C.20 D.16
【答案】A
【解析】设公比为q,
由题意得则a1=,q=2.
所以a7=×26=32.
2.(2025·惠州模拟)设正项等比数列{an}的公比为q,若a2,3a1,a3成等差数列,则q=( )
A. B.2
C. D.3
【答案】B
【解析】因为a2,3a1,a3成等差数列,
所以6a1=a2+a3,
所以6a1=a1q+a1q2,
则q2+q-6=0,
解得q=2或q=-3(舍去),
所以q=2.
3.(2025·西安模拟)已知{an}是等比数列,a3a5=8a4,且a2,a6是方程x2-34x+m=0的两根,则m=( )
A.8 B.-8
C.64 D.-64
【答案】C
【解析】因为{an}是等比数列,
所以a3a5=,a2a6=,
又a3a5=8a4,所以a4=8,
又a2,a6是方程x2-34x+m=0的两根,
所以m=a2a6==64.
4.(2025·湖南九校联考)已知{an}是等比数列,Sn是其前n项和.若a3-a1=3,S4=5S2,则a2的值为( )
A.2 B.4
C.±2 D.±4
【答案】C
【解析】设公比为q,
由a3-a1=3,得q≠1.
∵S4=5S2,∴=5×,
整理得1+q2=5,∴q=±2,
又∵a3-a1=a1q2-a1=3,
∴a1=1,∴a2=a1q=±2.
5.(2025·北京海淀区模拟)已知数列{an}是等比数列,{bn}是等差数列,a1=1,若b1,2a2,3a3,2b3为常数列,则a4b2=( )
A.0 B.8
C. D.
【答案】C
【解析】设{an}的公比为q,
则a2=q,a3=q2,则2q=3q2,
解得q=或q=0(舍),
则an=,
又b1=2b3=,
则{bn}的公差为-,
所以bn=-(n-1)=-n,
所以a4b2=.
6.(2025·成都诊断)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,且数列{ka3k-1}(k=1,2,3)是等差数列,则=( )
A.1或 B.2或
C.2或 D.或
【答案】C
【解析】设等比数列{an}的公比为q,
由a2,2a5,3a8成等差数列可得4a5=a2+3a8,
即4a1q4=a1q+3a1q7,
化简得3q6-4q3+1=0,解得q3=或q3=1,
当q3=1时,==1+q3=2,
当q3=时,==1+q3=.
7.(2025·天津模拟)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,且an+1=Sn+1,则数列{}的前n项和为( )
A. B.
C.4n-1 D.2n-1
【答案】A
【解析】因为an+1=Sn+1,
所以当n≥2时,an=Sn-1+1,
两式相减,得an+1=2an.
因为数列{an}是等比数列,
所以a2=2a1.
由a2=S1+1=a1+1,
解得a1=1,所以数列{an}是首项为1,公比为2的等比数列,
所以an=2n-1,即=(2n-1)2=4n-1,
所以数列{}是首项为1,公比为4的等比数列,
所以数列{}的前n项和为=.
8.(2025·石家庄质测)等比数列{an}的前n项和为Sn,若a1=2,数列{Sn+2-Sn}(n∈N*)不是等比数列,则S2 026=( )
A.0 B.2
C.2 026 D.4 052
【答案】A
【解析】设等比数列{an}的公比为q,
则Sn+2-Sn=an+1+an+2=an+1(1+q),
若q=-1,则Sn+2-Sn=an+1(1+q)=0,
此时,数列{Sn+2-Sn}(n∈N*)不是等比数列,符合题意;
若q≠-1,则对任意的n∈N*,有an≠0,
==q,
此时,数列{Sn+2-Sn}(n∈N*)是等比数列,不符合题意.
综上所述,q=-1,
所以S2 026===0.
二、多选题
9.已知{an}是各项均为正数的等比数列,其前n项和为Sn,且{Sn}是等差数列,则下列结论正确的是( )
A.{an+Sn}是等差数列 B.{an·Sn}是等比数列
C.{}是等差数列 D.是等比数列
【答案】ACD
【解析】由{Sn}是等差数列,可得2(a1+a2)=a1+a1+a2+a3,∴a2=a3,
∵{an}是各项均为正数的等比数列,
∴a2=a2q,可得q=1.
∴an=a1>0,∴an+Sn=(n+1)a1,
∴数列{an+Sn}是等差数列,因此A正确;
∵=,∴{}是常数列,为等差数列,因此C正确;
∵=a1>0,∴是等比数列,因此D正确;
∵anSn=n,∴{an·Sn}不是等比数列,因此B不正确.
10.(2025·北京昌平区模拟)已知等比数列{an}的各项均为正数,a1=20,2a6+a5-a4=0,数列{an}的前n项积为Tn,则( )
A.数列{an}单调递增 B.数列{an}单调递减
C.Tn的最大值为T5 D.Tn的最小值为T5
【答案】BC
【解析】设等比数列{an}的公比为q,
因为2a6+a5-a4=0,
所以2a4q2+a4q-a4=0.
因为a4>0,所以2q2+q-1=0,
解得q=或q=-1(舍去).
所以数列{an}单调递减,A错误,B正确.
因为数列{an}单调递减,且各项均为正数,
所以数列{an}的前n项积Tn有最大值,无最小值,D错误.
若Tn取最大值,则即
又n∈N*,所以n=5,
即Tn的最大值为T5,C正确.
11.(2025·合肥质检)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,S8=3S4.若∀n∈N*,=q(q是非零常数),则( )
A.数列是等比数列
B.数列{Sn+1-Sn}是等比数列
C.a2 025=2506
D.S2 026-S2 025=2506
【答案】BC
【解析】由题意知{an}是公比为q的等比数列,
若q=1,则S8=8a1≠3S4=12a1,所以q≠1,
又a1=1,所以Sn=,
所以====q+,不是定值,
故不是等比数列,故A错误;
因为Sn+1-Sn=-==qn,
所以==q,是定值,
故{Sn+1-Sn}是等比数列,故B正确;
因为==1+q4=3,
所以q4=2,所以a2 025=a1·q2 024=(q4)506=2506,故C正确;
S2 026-S2 025=(S2-S1)·q2 024=a2·q2 024=q2 025≠2506,故D错误.
三、填空题
12.(2025·武汉调研)写出一个同时满足下列条件①②的等比数列{an}的通项公式an= .
①anan+1<0;②|an|<|an+1|.
【答案】(-2)n(答案不唯一)
【解析】设等比数列{an}的公比为q,
由anan+1<0,可知q<0,
又|an|<|an+1|,所以|q|>1,
所以q<-1,所以q可取-2,
设a1=-2,
则an=-2·(-2)n-1=(-2)n(答案不唯一).
13.(2025·河南部分学校联考)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且a7=-1,2S4=7a2.若将a2,a3,a4,a5去掉一项后,剩下三项依次为等比数列{bn}的前三项,则b4= .
【答案】
【解析】设等差数列{an}的公差为d,
因为a7=-1,2S4=7a2,
可得解得
所以an=-n+6,
所以a2=4,a3=3,a4=2,a5=1,
去掉a3后,剩下三项依次为等比数列,
即b1=4,b2=2,b3=1,
所以数列{bn}是首项为4,公比为的等比数列,所以b4=4×=.
14.(2025·景德镇调研)在等比数列{an}中,a2=2,a4a6-16a5=0.若bn= 且{bn}的前n项和为Sn,则满足S2n>360的最小正整数n的值为 .
【答案】6
【解析】{an}是等比数列,设其公比为q(q≠0),
由a4a6-16a5=0可得-16a5=0,
故a5=16,则q3==8,即q=2,
故an=a2qn-2=2n-1,
所以S2n=1+4+16+…+4n-1-2×n=-2n=-2n-.
由于n≥2时,bn+bn+1>0,
故S2n随着n的增大而增大,
而S10=-2×5-=331<360,
S12=-2×6-=1 353>360,
故满足S2n>360的最小正整数n的值为6.
四、解答题
15.Sn为等比数列{an}的前n项和,已知a4=9a2,S3=13,且公比q>0.
(1)求an及Sn;
(2)是否存在常数λ,使得数列{Sn+λ}是等比数列?若存在,求λ的值;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)易知q≠1,由题意可得
解得a1=1,q=3,
∴an=3n-1,Sn==.
(2)假设存在常数λ,使得数列{Sn+λ}是等比数列,
∵S1+λ=λ+1,S2+λ=λ+4,S3+λ=λ+13,
∴(λ+4)2=(λ+1)(λ+13),
解得λ=,
此时Sn+=×3n,
则==3,
故存在常数λ=,使得数列{Sn+}是以为首项,3为公比的等比数列.
16.已知公比不为1的等比数列{an}满足a1+a3=5,且a1,a3,a2构成等差数列.
(1)求{an}的通项公式;
(2)记Sn为{an}的前n项和,求使Sk>成立的最大正整数k的值.
【解析】(1)设公比为q,由题意得a1+a2=2a3,
∴a1(1+q-2q2)=0,
又∵a1≠0,∴q=-或q=1(舍去),
∵a1+a3=5,
∴a1(1+q2)=5,
∴a1=4,∴an=4·.
(2)Sn==.
∵Sk>,∴>,
∴<-,
显然,k为奇数,
即>>=,
解得k≤3,
所以满足条件的最大正整数k的值为3.
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第六章 数列
第3节 等比数列及其前n项和
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核心知识库:重难考点总结,梳理必背知识、归纳重点
考点1 等比数列的概念 ★★★☆☆
考点2 等比数列的通项公式及前n项和公式 ★★★☆☆
考点3 等比数列的性质 ★★★☆☆
(星级越高,重要程度越高)
限时【变式【变式训练】】挑战场:感知真题,检验成果,考点追溯
【知识梳理】
1.等比数列的概念★★★☆☆
(1)定义:如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的比都等于同一个常数,那么这个数列叫做等比数列,这个常数叫做等比数列的公比,通常用字母q表示(显然q≠0).
数学语言表达式:=q(n≥2,q为非零常数).
(2)等比中项:如果在a与b中间插入一个数G,使a,G,b成等比数列,那么G叫做a与b的等比中项,则G2=ab.
2.等比数列的通项公式及前n项和公式★★★☆☆
(1)若等比数列{an}的首项为a1,公比是q,则其通项公式为an=a1qn-1;
通项公式的推广:an=amqn-m.
(2)等比数列的前n项和公式:当q=1时,Sn=na1;当q≠1时,Sn==.
3.等比数列的性质★★★☆☆
已知{an}是等比数列,Sn是数列{an}的前n项和.
(1)若k+l=m+n(k,l,m,n∈N*),则有ak·al=am·an.
(2)相隔等距离的项组成的数列仍是等比数列,即ak,ak+m,ak+2m,…仍是等比数列,公比为qm.
(3)当q≠-1,或q=-1且n为奇数时,Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…仍成等比数列,其公比为qn.
(4)当q>1,a1>0或0<q<1,a1<0时,{an}是递增数列;当q>1,a1<0或0<q<1,a1>0时,{an}是递减数列.
【考法归纳】
1.若数列{an},{bn}(项数相同)是等比数列,则数列{c·an}(c≠0),{|an|},{},,{an·bn},也是等比数列.
2.数列{an}是等比数列,Sn是其前n项和.
(1)若a1·a2·…·an=Tn,则Tn,,,…成等比数列.
(2)若数列{an}的项数为2n,则=q;若项数为2n+1,则=q,或=q.
3.由an+1=qan,q≠0,并不能立即断言{an}为等比数列,还要验证a1≠0.
4.等比数列{an}的前n项和Sn,可以写成Sn=Aqn-A(A≠0,q≠1,0).
5.三个数成等比数列,通常设为,x,xq;四个符号相同的数成等比数列,通常设为,,xq,xq3.
【教材回归】概念思考辨析+教材经典改编
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)等比数列的公比q是一个常数,它可以是任意实数.( )
(2)三个数a,b,c成等比数列的充要条件是b2=ac.( )
(3)数列{an}的通项公式是an=an,则其前n项和为Sn=.( )
(4)数列{an}为等比数列,则S4,S8-S4,S12-S8成等比数列.( )
2.(北师大选修二P29【典例】5(2)改编)等比数列1,,,…,前10项的和为 .
3.(人教A选修二P37T3改编)在等比数列{an}中,已知a2=6,6a1+a3=30,则an= .
4.(人教B选修三P37T5拓展)已知等比数列{an}满足a4+a6=10,a2·a8=2,则+= .
【考向核心题型】
考点一 等比数列基本量的求解
【典例】1 (1)(多选)(2025·河南部分名校联考)设等比数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2n+1+a(a为常数),则( )
A.a=-1
B.数列{an}的公比为2
C.an=2n
D.S9=1 023
(2)(多选)(2025·长沙模拟)在《增删算法统宗》中有这样一则故事:“三百七十八里关,初行健步不为难;次日脚痛减一半,如此六日过其关.”则下列说法正确的是( )
A.此人第二天走了九十六里路
B.此人第三天走的路程占全程的
C.此人第一天走的路程比后五天走的路程多六里
D.此人后三天共走了四十二里路
(3)(2025·淄博模拟)已知等比数列{an}共有2n+1项,a1=1,所有奇数项的和为85,所有偶数项的和为42,则公比q= .
【变式训练】1 (2024·全国甲卷)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,且2Sn=3an+1-3.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求数列{Sn}的前n项和.
考点二 等比数列的判定与证明
【典例】2 (2025·1月八省联考节选)已知数列{an}中,a1=3,an+1=.
(1)证明:数列为等比数列;
(2)求{an}的通项公式.
【变式训练】2 (2025·郑州模拟)已知数列{an}的各项均为正数,记Sn为{an}的前n项和,从下面①②③三个条件中选取两个作为已知条件,证明另外一个成立.①数列{an}是等比数列;②数列{Sn+a1}是等比数列;③a2=2a1.
注:若选择不同的组合分别解答,按第一个解答计分.
考点三 等比数列的性质及应用
角度1 项的性质
【典例】3 (2025·重庆七校诊断)已知{an}是等差数列,{bn}是等比数列,若a2+a4+a6=4π,b2b4b6=3,则tan=( )
A.- B.-
C. D.
角度2 和的性质
【典例】4 (2025·大连调研)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,若=,则=( )
A.8 B.9
C.16 D.17
角度3 等比数列的最值
【典例】5 (多选)设等比数列{an}的公比为q,其前n项和为Sn,前n项积为Tn,并满足条件a1>1,
a2 025a2 026>1,<0,下列结论正确的是( )
A.S2 025<S2 026
B.a2 025a2 027-1<0
C.T2 026是数列{Tn}中的最大值
D.数列{Tn}无最大值
【变式训练】3 (1)(2025·蚌埠质检)已知各项均为正数的等比数列{an}中,若a5=9,则log3a4+log3a6=( )
A.2 B.3
C.4 D.9
(2)(多选)(2025·南京、盐城调研)已知{an}是等比数列,Sn是其前n项和,满足a3=2a1+a2,则下列说法中正确的有( )
A.若{an}是正项数列,则{an}是递增数列
B.Sn,S2n-Sn,S3n-S2n一定是等比数列
C.若存在M>0,使|an|≤M对n∈N*都成立,则{|an|}是等差数列
D.若存在M>0,使|an|≤M对n∈N*都成立,则{Sn}是等差数列
(3)已知数列{an}是等比数列,若a2=1,a5=,则a1a2+a2a3+…+anan+1(n∈N*)的最小值为 .
【限时训练】(限时:60分钟)
一、单选题
1.(2025·青岛检测)等比数列{an}中,a2=1,a5=8,则a7=( )
A.32 B.24
C.20 D.16
2.(2025·惠州模拟)设正项等比数列{an}的公比为q,若a2,3a1,a3成等差数列,则q=( )
A. B.2
C. D.3
3.(2025·西安模拟)已知{an}是等比数列,a3a5=8a4,且a2,a6是方程x2-34x+m=0的两根,则m=( )
A.8 B.-8
C.64 D.-64
4.(2025·湖南九校联考)已知{an}是等比数列,Sn是其前n项和.若a3-a1=3,S4=5S2,则a2的值为( )
A.2 B.4
C.±2 D.±4
5.(2025·北京海淀区模拟)已知数列{an}是等比数列,{bn}是等差数列,a1=1,若b1,2a2,3a3,2b3为常数列,则a4b2=( )
A.0 B.8
C. D.
6.(2025·成都诊断)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,且数列{ka3k-1}(k=1,2,3)是等差数列,则=( )
A.1或 B.2或
C.2或 D.或
7.(2025·天津模拟)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,且an+1=Sn+1,则数列{}的前n项和为( )
A. B.
C.4n-1 D.2n-1
8.(2025·石家庄质测)等比数列{an}的前n项和为Sn,若a1=2,数列{Sn+2-Sn}(n∈N*)不是等比数列,则S2 026=( )
A.0 B.2
C.2 026 D.4 052
二、多选题
9.已知{an}是各项均为正数的等比数列,其前n项和为Sn,且{Sn}是等差数列,则下列结论正确的是( )
A.{an+Sn}是等差数列 B.{an·Sn}是等比数列
C.{}是等差数列 D.是等比数列
10.(2025·北京昌平区模拟)已知等比数列{an}的各项均为正数,a1=20,2a6+a5-a4=0,数列{an}的前n项积为Tn,则( )
A.数列{an}单调递增 B.数列{an}单调递减
C.Tn的最大值为T5 D.Tn的最小值为T5
11.(2025·合肥质检)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,S8=3S4.若∀n∈N*,=q(q是非零常数),则( )
A.数列是等比数列
B.数列{Sn+1-Sn}是等比数列
C.a2 025=2506
D.S2 026-S2 025=2506
三、填空题
12.(2025·武汉调研)写出一个同时满足下列条件①②的等比数列{an}的通项公式an= .
①anan+1<0;②|an|<|an+1|.
13.(2025·河南部分学校联考)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且a7=-1,2S4=7a2.若将a2,a3,a4,a5去掉一项后,剩下三项依次为等比数列{bn}的前三项,则b4= .
14.(2025·景德镇调研)在等比数列{an}中,a2=2,a4a6-16a5=0.若bn= 且{bn}的前n项和为Sn,则满足S2n>360的最小正整数n的值为 .
四、解答题
15.Sn为等比数列{an}的前n项和,已知a4=9a2,S3=13,且公比q>0.
(1)求an及Sn;
(2)是否存在常数λ,使得数列{Sn+λ}是等比数列?若存在,求λ的值;若不存在,请说明理由.
16.已知公比不为1的等比数列{an}满足a1+a3=5,且a1,a3,a2构成等差数列.
(1)求{an}的通项公式;
(2)记Sn为{an}的前n项和,求使Sk>成立的最大正整数k的值.
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