内容正文:
第一章 数列
第一章 数列
选择性必修第二册 数学
§3 等比数列
§3.1 等比数列
第1课时 等比数列的定义及通项公式
第一章 数列
选择性必修第二册 数学
目录
contents
Part
01
课 前 预 习
课 堂 互 动
Part
02
课时作业(七)
Part
03
第一章 数列
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课 前 预 习
第一章 数列
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二
前一项的比值
同一个
公比
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课时作业(七)
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第一章 数列
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第一章 数列
选择性必修第二册 数学
学习目标
素养要求
1.理解等比数列的定义,掌握等比数列的判断与证明方法.
2.会归纳等比数列的通项公式,会运用通项公式解决一些简单问题.
1.借助等比数列概念的学习,培养数学抽象的核心素养.
2.通过等比数列通项公式的求解与运用,提升逻辑推理、数学运算的核心素养.
[自主梳理]
知识点一 等比数列的定义
[问题] 观察下面几个数列:
(1)1, eq \f(1,2), eq \f(1,4), eq \f(1,8), eq \f(1,16),….
(2)1,-1,1,-1,1,….
(3) eq \f(1,2),-1,2,-4,8,….
上面几组数列是等差数列吗?如果要研究每个数列中相邻两项的关系,你会发现有怎样的共同特点?
答:都不是等差数列,不符合等差数列的定义;从第2项起,每一项与前一项的比都等于同一个非零常数.
►知识填空
等比数列的定义
如果一个数列从第 项起,每一项与它的 都是
常数,那么称这样的数列为等比数列,称这个常数为等比数列的 ,通常用字母q(q≠0)表示.
eq \a\vs4\al([点睛])
对等比数列定义的理解
(1)每一项与它的前一项的比值必须是同一个常数(因为同一个常数体现了等比数列的基本特征).
(2)等比数列中的任何一项均不能为零.
(3)等比数列的公比可以是正数、负数,但不能为零.
知识点二 等比数列的通项公式
[问题] 给出等比数列{an}:1,3,9,27,81,…,请根据下列两种思路探求其通项公式:
(1)根据等比数列的定义,{an}的递推公式可以如何表示?利用累乘法能否求得{an}的通项公式?
(2)根据等比数列的定义,能否将{an}的各项都用首项和公比表示出来?由此归纳{an}的通项公式.
答:(1){an}的递推公式是a1=1, eq \f(an,an-1)=3(n≥2),利用累乘法可得an=3n-1.
(2)由等比数列的定义: eq \f(a2,a1)=q,∴a2=a1q; eq \f(a3,a2)=q,a3=a2q=a1q2,…, eq \f(an,an-1)=q,an=an-1q=…=a1qn-1.
►知识填空
等比数列的通项公式
若首项为a1,公比为q,则等比数列{an}的通项公式为an= .
a1qn-1(a1≠0,q≠0)
[自主检验]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)如果一个数列的每一项与它的前一项的比是一个常数,那么这个数列是等比数列.( )
(2)若数列{an}的通项公式是an=cqn(c,q∈R,c≠0,q≠0),则{an}一定是等比数列.( )
(3)常数列a,a,a,a,…一定是等比数列.( )
(4)若数列通项公式为an= eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2,n=1,,3n,n≥2)),则{an}是等比数列.( )
提示::(1)× (2)√ (3)× (4)×
2.若等比数列的首项为4,末项为128,公比为2,则这个数列的项数为( )
A.4 B.8
C.6 D.32
解析:选C 由等比数列的通项公式得,128=4×2n-1,2n-1=32,所以n=6.
3.在等比数列{an}中,a3=2,a7=8,则a5=( )
A.4 B.-4
C.±4 D.5
解析:选A 设公比为q(q≠0且q≠1),
由题知 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a3=a1q2=2, ①,a7=a1q6=8, ②))
eq \f(②,①)得q4=4,故q2=2,
则a5=a3q2=2×2=4,故选A.
4.若{an}为等比数列,且3a4=a6-2a5,则公比是______.
解析:设公比为q,则3a1q3=a1q5-2a1q4.
因为a1q3≠0,所以q2-2q-3=0,
解得q=-1或q=3.
答案:-1或3
题型一 等比数列通项公式的应用
[例 1] 在等比数列{an}中,
(1)a4=2,a7=8,求an;
(2)a2+a5=18,a3+a6=9,an=1,求n.
解:设首项为a1,公比为q.
(1)法一:因为 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a4=a1q3,,a7=a1q6,))
所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a1q3=2, ①,a1q6=8. ②))
由 eq \f(②,①)得q3=4,从而q= eq \r(3,4),而a1q3=2,
于是a1= eq \f(2,q3)= eq \f(1,2),所以an=a1qn-1=2 eq \s\up6(\f(2n-5,3)).
法二:因为a7=a4q3,所以q3=4, q= eq \r(3,4).
所以an=a4qn-4=2·( eq \r(3,4))n-4=2 eq \s\up6(\f(2n-5,3)).
(2)因为 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a2+a5=a1q+a1q4=18, ③,a3+a6=a1q2+a1q5=9. ④))
由 eq \f(④,③)得q= eq \f(1,2),从而a1=32,又an=1,
所以32× eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(n-1)=1,即26-n=20,
所以n=6.
[反思感悟]
(1)等比数列通项公式的求法
①根据已知条件,建立关于a1,q的方程组,求出a1,q后再求an,这是常规方法.
②充分利用各项之间的关系,直接求出q后,再求a1,最后求an,这种方法带有一定的技巧性,能简化运算.
(2)等比数列的通项公式涉及4个量a1,an,n,q,知任意三个就可以求出另一个.
在等比数列{an}中,
(1)若a1=256,a9=1,求q和a12;
(2)若a3·a5=18,a4·a8=72,求q.
解:(1)因为a9=a1·q8,
所以256·q8=1,即q=± eq \f(1,2).
当q= eq \f(1,2)时,a12=a1·q11=256× eq \f(1,211)= eq \f(1,8);
当q=- eq \f(1,2)时,a12=a1·q11=256× eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)))
eq \s\up12(11)=- eq \f(1,8).
(2)a1·q2·a1·q4=18,即a eq \o\al(2,1)·q6=18.
又a1q3·a1q7=72,即a eq \o\al(2,1)·q10=72.
两式相除得q4= eq \f(72,18)=4,所以q=± eq \r(2).
题型二 等比数列的判定与证明
[例 2] 已知数列{an}的前n项和为Sn,Sn= eq \f(1,3)(an-1)(n∈N+).
(1)求a1,a2;
(2)求证:数列{an}是等比数列.
解:(1)由S1= eq \f(1,3)(a1-1),
得a1= eq \f(1,3)(a1-1),所以a1=- eq \f(1,2),
又S2= eq \f(1,3)(a2-1),即a1+a2= eq \f(1,3)(a2-1),得a2= eq \f(1,4).
(2)证明:当n≥2时,an=Sn-Sn-1
= eq \f(1,3)(an-1)- eq \f(1,3)(an-1-1),
得 eq \f(an,an-1)=- eq \f(1,2),又a1=- eq \f(1,2)≠0,
所以{an}是首项为- eq \f(1,2),公比为- eq \f(1,2)的等比数列.
[反思感悟]
判断一个数列是否是等比数列的常用方法
(1)定义法:若数列{an}满足 eq \f(an+1,an)=q(q为常数且不为零)或 eq \f(an,an-1)=q(n≥2,q为常数且不为零),则数列{an}是等比数列.
(2)通项公式法:若数列{an}的通项公式为an=a1qn-1(a1≠0,q≠0),则数列{an}是等比数列.
[提醒] 不管用哪种方法判定等比数列都要先强调某一项不等于零.
1.已知{an},{bn}都是等比数列,那么( )
A.{an+bn},{an·bn}都一定是等比数列
B.{an+bn}一定是等比数列,但{an·bn}不一定是等比数列
C.{an+bn}不一定是等比数列,但{an·bn}一定是等比数列
D.{an+bn},{an·bn}都不一定是等比数列
解析:选C {an+bn}不一定是等比数列,如an=1,bn=-1,
因为an+bn=0,所以{an+bn)不是等比数列.设{an},{bn}的公比分别为p,q,因为 eq \f(an+1bn+1,anbn)= eq \f(an+1,an)· eq \f(bn+1,bn)=pq≠0,所以{an·bn)一定是等比数列,故选C.
2.在数列{an}中,若a1=1,且an+1=2an+3(n∈N+).证明:数列{an+3}是等比数列.
证明:∵an+1=2an+3,
∴ eq \f(an+1+3,an+3)= eq \f(2an+3+3,an+3)= eq \f(2(an+3),an+3)=2.
又a1=1,∴a1+3≠0,
∴数列{an+3}是首项为a1+3=4,公比为2的等比数列.
[课堂小结]
1.等比数列的通项公式an=a1qn-1共涉及a1,q,n,an四个量,已知其中三个量可求得第四个量.
2.等比数列的判定或证明的主要方法是定义法,即 eq \f(an+1,an)=q(与n无关的常数q≠0).需强调的是需指出某项不等于零.
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