内容正文:
第一章 数列
§3 等比数列
3.1 等比数列的概念及其通项公式
第2课时 等比数列的性质及实际应用
知识对点练
40分钟综合练
目录
知识对点练
知识点一 等比数列的增减性
1.在等比数列{an}中,已知a1<0,8a6-a3=0,则数列{an}为( )
A.递增数列 B.递减数列
C.常数列 D.无法确定单调性
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2.设{an}是等比数列,则“a1<a2”是“数列{an}为递增数列”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
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知识点二 等比中项及灵活设项的应用
3.若1,x,y,z,16这五个数成等比数列,则y的值为( )
A.4 B.-4
C.±4 D.2
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5.有四个实数,前三个数成等比数列,且它们的乘积为216,后三个数成等差数列,且它们的和为12,求这四个数.
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7.一个等比数列中,前三项的积为2,最后三项的积为4,且所有项的积为64,则该数列有( )
A.10项 B.11项
C.12项 D.13项
解析:设该等比数列为{an},由已知a1a2a3=2,an-2an-1an=4及等比数列的性质,得(a1an)3=8,所以a1an=2.又a1a2a3…an=64=26=(a1an)6,所以该数列有12项.故选C.
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知识点四 等比数列的实际应用
9.一批设备价值a万元,由于使用磨损,每年比上一年价值降低b%,则n年后这批设备的价值为( )
A.na(1-b%) B.a(1-nb%)
C.a(1-b%)n D.a[1-(b%)n]
解析:依题意可知第一年后的价值为a(1-b%),第二年后的价值为a(1-b%)2,依此类推,形成首项为a(1-b%),公比为1-b%的等比数列,则可知n年后这批设备的价值为a(1-b%)n.故选C.
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10.一个蜂巢里有一只蜜蜂,第1天,它飞出去找回了2个伙伴;第2天,3只蜜蜂飞出去,各自找回了2个伙伴;……;如果这个找伙伴的过程继续下去,第6天所有的蜜蜂都归巢后,蜂巢中一共有______只蜜蜂.
解析:每天蜜蜂归巢后的数目组成一个等比数列{an},a1=3,q=3,所以第6天所有蜜蜂归巢后,蜜蜂总数为a6=36=729.
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一、选择题
1.等比数列{an}中,a2a4=16,a1+a5=17,则a3=( )
A.-4 B.2
C.4 D.±4
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3.等比数列{an}是递减数列,前n项积为Tn,若T13=4T9,则a8a15=( )
A.±2 B.±4
C.2 D.4
解析:∵T13=4T9,∴a1a2…a9a10a11a12a13=4a1a2…a9,∴a10a11a12a13=4,∵a10a13=a11a12=a8a15,∴(a8a15)2=4,∴a8a15=±2,又等比数列{an}是递减数列,∴{an}中各项同号,∴a8a15=2.故选C.
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4.数列{an}是等比数列,首项为a1,公比为q,则“a1(q-1)<0”是“数列{an}为递减数列”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
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5.[多选]各项均为正数的等比数列{an}的前n项积为Tn,若a1>1,公比q≠1,下列命题正确的是( )
A.若T5=T9,则必有T7是Tn中最小的项
B.若T5=T9,则必有T14=1
C.若T6>T7,则必有T7>T8
D.若T6>T7,则必有T5>T6
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二、填空题
6.已知数列{an}是等比数列,a2021=4,a2029=16,则a2025=_____.
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7.记等比数列{an}的前n项积为Tn(n∈N+),已知am-1am+1-2am=0,且T2m-1=128,则m=_____.
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三、解答题
9.在正项等比数列{an}中,a1a5-2a3a5+a3a7=36,a2a4+2a2a6+a4a6=100,求数列{an}的通项公式.
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10.如图所示,在边长为1的等边三角形A1B1C1中,连接各边中点得△A2B2C2,再连接△A2B2C2各边的中点得△A3B3C3,…,如此继续下去,试证明数列S△A1B1C1,S△A2B2C2,S△A3B3C3,…是等比数列.
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R
解析:由8a6-a3=0,可知eq \f(a6,a3)=q3=eq \f(1,8),解得q=eq \f(1,2).又a1<0,所以数列{an}为递增数列.
解析:设等比数列{an}的公比为q,则a1<a2,可得a1(q-1)>0,解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1>0,,q>1))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1<0,,q<1(q≠0).))此时数列{an}不一定是递增数列;若数列{an}为递增数列,可得a1<a2,所以“a1<a2”是“数列{an}为递增数列”的必要不充分条件.
解析:由于eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2=1×y,,y2=1×16))⇒y=4,故选A.
4.一个数分别加上20,50,100后得到的三个数成等比数列,则其公比为( )
A.eq \f(5,3)
B.eq \f(4,3)
C.eq \f(3,2)
D.eq \f(1,2)
解析:设这个数为x,则(50+x)2=(20+x)(100+x),解得x=25.所以这三个数分别为45,75,125,公比q为eq \f(75,45)=eq \f(5,3).
解:解法一:设前三个数分别为eq \f(a,q),a,aq,
则eq \f(a,q)·a·aq=216,所以a3=216.
所以a=6.
因此前三个数分别为eq \f(6,q),6,6q.
由题意知第4个数为12q-6.
所以6+6q+12q-6=12,解得q=eq \f(2,3).
故所求的四个数分别为9,6,4,2.
解法二:设后三个数分别为b-d,b,b+d,
则b-d+b+b+d=12,解得b=4,
所以后三个数分别为4-d,4,4+d.
由题意知第1个数为eq \f(1,4)(4-d)2,
所以eq \f(1,4)(4-d)2×(4-d)×4=216,解得d=-2.
故所求的四个数分别为9,6,4,2.
知识点三 等比数列性质的应用
6.在等比数列{an}中,a7a11=6,a4+a14=5,则eq \f(a20,a10)=( )
A.eq \f(2,3)
B.eq \f(3,2)
C.eq \f(2,3)或eq \f(3,2)
D.-eq \f(2,3)或-eq \f(3,2)
解析:在等比数列{an}中,a4a14=a7a11=6 ①,又a4+a14=5 ②,由①②组成方程组,得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a4=2,,a14=3))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a4=3,,a14=2.))∴eq \f(a20,a10)=eq \f(a14,a4)=eq \f(2,3)或eq \f(3,2).故选C.
8.在等比数列{an}中,a1=8,aeq \o\al(2,5)+16aeq \o\al(2,7)=8aeq \o\al(2,6),则a9的值为______.
解析:由题意得aeq \o\al(2,6)=a5a7,由aeq \o\al(2,5)+16aeq \o\al(2,7)=8aeq \o\al(2,6)可得aeq \o\al(2,5)+16aeq \o\al(2,7)=8a5a7,所以(a5-4a7)2=0,a5=4a7=4a5q2,解得q2=eq \f(1,4),所以a9=a1q8=8×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)))eq \s\up12(4)=eq \f(1,32).
解析:等比数列{an}中,a2a4=16,所以a1a5=16.又a1+a5=17,所以a1=1,a5=16或a1=16,a5=1.因为aeq \o\al(2,2)=a1a3,所以a3>0.因为aeq \o\al(2,3)=a1a5=16,所以a3=4.故选C.
解析:由题意知,十三个单音的频率构成首项为f,公比为eq \r(12,2)的等比数列,设该等比数列为{an},则a8=a1q7=eq \r(12,27)f.
2.“十二平均律”是通用的音律体系,明代朱载堉最早用数学方法计算出半音比例,为这个理论的发展做出了重要贡献.十二平均律将一个纯八度音程分成十二份,依次得到十三个单音,从第二个单音起,每一个单音的频率与它的前一个单音的频率的比都等于eq \r(12,2).若第一个单音的频率为f,则第八个单音的频率为( )
A.eq \r(3,2)f
B.eq \r(3,22)f
C.eq \r(12,25)f
D.eq \r(12,27)f
解析:由已知a1(q-1)<0,解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1>0,,q<1(q≠0)))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1<0,,q>1,))an=a1qn-1,此时数列{an}不一定是递减数列,所以“a1(q-1)<0”不是“数列{an}为递减数列”的充分条件;若数列{an}为递减数列,可得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1>0,,0<q<1))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1<0,,q>1,))所以a1(q-1)<0,所以“a1(q-1)<0”是“数列{an}为递减数列”的必要条件.所以“a1(q-1)<0”是“数列{an}为递减数列”的必要不充分条件.故选B.
解析:正项等比数列{an}的前n项积为Tn,a1>1,公比q≠1,当T5=T9时, a6a7a8a9=1,而a6a9=a7a8,则a7a8=1,即aeq \o\al(2,1)q13=1,而a1>1,有0<q<1,数列{an}递减,因此数列{an}前7项均大于1,从第8项起均小于1,必有T7是Tn中最大的项,A不正确;由A项知,T14=a1a14·a2a13·a3a12·a4a11·a5a10·a6a9·a7a8=(a7a8)7=1,B正确;当T6>T7时,a1q6=a7<1,而a1>1,则0<q<1,数列{an}递减,0<a8<a7<1,有T8=a8T7<T7,C正确;因为T6=a6T5,由C项知,0<q<1,数列{an}递减,而a6与1的大小关系不确定,D不正确.故选BC.
解析:因为数列{an}是等比数列,且a2021=4,a2029=16,则a2025是a2021,a2029的等比中项,且是同号的,所以a2025=eq \r(a2021a2029)=eq \r(4×16)=8.
解析:∵am-1am+1-2am=0,∴由等比数列的性质可得,aeq \o\al(2,m)-2am=0,∵am≠0,∴am=2.∵T2m-1=a1a2…a2m-1=(a1a2m-1)·(a2a2m-2)·…·am=aeq \o\al(2m-2,m)am=aeq \o\al(2m-1,m)=
22m-1=128,∴2m-1=7,∴m=4.
8.已知各项都为正数的等比数列{an}中,a2a4=4,a1+a2+a3=14,则a1=______,满足anan+1an+2>eq \f(1,9)的最大正整数n的值为______.
解析:∵a2a4=aeq \o\al(2,3)=4,且a3>0,∴a3=2.又a1+a2+a3=eq \f(2,q2)+eq \f(2,q)+2=14,∴eq \f(1,q)=-3(舍去)或eq \f(1,q)=2,即q=eq \f(1,2),a1=8.又an=a1qn-1=8×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(n-1)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(n-4),∴anan+1an+2=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(3n-9)>eq \f(1,9),即23n-9<9,∴n的最大值为4.
解:原式可化为eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1((a3-a5)2=36,,(a3+a5)2=100,))
∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a3+a5=10,,a3-a5=6))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a5+a3=10,,a5-a3=6.))
∴a3=8,a5=2,q=eq \f(1,2)或a5=8,a3=2,q=2.
∴当q=eq \f(1,2)时,a1=32,an=32×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(n-1)=26-n;
当q=2时,a1=eq \f(1,2),an=2n-2.
证明:由题意,得△AnBnCn(n=1,2,3,…)的边长AnBn是首项为1,
公比为eq \f(1,2)的等比数列,故AnBn=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(n-1).
因为△AnBnCn为等边三角形,所以S△AnBnCn=eq \f(\r(3),4)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq \s\up12(2n-2).
所以eq \f(S△An+1B n+1C n+1,S△AnBnCn)=eq \f(\f(\r(3),4)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(2n),\f(\r(3),4)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(2n-2))=eq \f(1,4).
因此数列S△A1B1C1,S△A2B2C2,S△A3B3C3,…是等比数列.
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