内容正文:
核心素养测评 (时间:45分钟 分值:80分)
三十九 等比数列
基础保分练
一、单选题
1.(5分)在等比数列{an}中,a1=1,a3=4,则a7=( )
A.-128 B.128
C.-64 D.64
【解析】选D.设等比数列{an}的公比为q,则q2==4,所以a7=a1q6=a1(q2)3=1×43=64.
2.(5分)(2025·武汉模拟)已知各项均为正数的等比数列{an}的前n项和为Sn,若a4=,S3-a1=,则S4=( )
A. B. C. D.
【解析】选D.设等比数列{an}的公比为q(q>0且q≠1),因为S3-a1=a2+a3=+=,a4=,所以q=,所以a1==1,S4=S3+a4=1++=.
3.(5分)“b2=ac”是“a,b,c成等比数列”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
【解析】选B.若a=b=c=0,满足b2=ac,但是a,b,c不成等比数列,所以充分性不成立,
若a,b,c成等比数列,则b2=ac,故必要性成立,
因此“b2=ac”是“a,b,c成等比数列”的必要不充分条件.
4.(5分)(2025·佛山模拟)已知各项均为正数的等比数列{an}的前n项和为Sn,a2a4=9,9S4=10S2,则a2+a4的值为( )
A.30 B.10 C.9 D.6
【解析】选B.设等比数列{an}的公比为q,
因为{an}是各项均为正数的等比数列,
则a1>0,q>0,
因为=a2a4=9,所以a3=3.
又因为9S4=10S2,
则9(a1+a2+a3+a4)=10(a1+a2),
可得9(a3+a4)=a1+a2,
所以=q2=,解得q=,
故a2+a4=+a3q=10.
5.(5分)(2025·南京模拟)数列{an}满足an+1=,a1=2,则数列{log2an}的前8项和为( )
A.63 B.127 C.255 D.256
【解析】选C.由an+1=,a1=2,得log2a1=1,
log2an+1=2log2an,
因此数列{log2an}是首项为1,公比为2的等比数列,数列{log2an}的前8项和为=255.
6.(5分)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,若S8+S24=140,且S24=13S8,则S16=( )
A.40 B.-30
C.30 D.-30或40
【解析】选A.因为S8+S24=140,且S24=13S8,
所以S8=10,S24=130,故q≠±1,
所以==+q8+1=13,即+q8-12=0,解得q8=3或q8=-4(舍去),
由等比数列性质可知,S8,S16-S8,S24-S16成等比数列,公比为q8=3,
所以S16-10=10×q8=30,解得S16=40.
二、多选题
7.(5分)(2025·沈阳模拟)已知等比数列{an}中,a3+a4=40,a3-a5=30,则( )
A.公比为 B.a2 023=16a2 025
C.当n≥6时,an< D.{an}的前10项积为1
【解析】选ABD.对于A项,设等比数列{an}的公比为q,
由,得,解得,故A正确;
对于B项,a2 025=a2 023q2=a2 023,则a2 023=16a2 025,故B正确;
对于C项,an=a3qn-3=211-2n,当n≥6时,11-2n≤-1,则an≤2-1=,故C错误;
对于D项,由a5a6=2×=1,可得{an}的前10项积为=1,故D正确.
8.(5分)(2025·济南模拟)已知Sn为数列{an}的前n项和,若Sn=3an+n,则( )
A.a1=
B.数列{an-1}为等比数列
C.an=1-()n
D.Sn=3-3·()n+n
【解析】选BCD.A:当n=1时,S1=3a1+1,解得a1=-,故A错误;
B:因为Sn=3an+n,当n≥2时,Sn-1=3an-1+n-1,
将两式相减可得an=3an-3an-1+1,
即an=an-1-,
则an-1=(an-1-1),因为a1=-,
所以a1-1=-,
所以数列{an-1}为首项为-,公比为的等比数列,故B正确;
C:由B可得an-1=-·()n-1=-()n,所以an=1-()n,故C正确;
D:Sn=3an+n=3-3·()n+n,故D正确.
三、填空题
9.(5分)(2025·永州模拟)已知等比数列{an},其前n项和为Sn,若a2=8,S3=28,则a3=4或16.
【解析】设等比数列的首项为a1,公比为q,由题意可知,解得或所以a3=a1q2=16或a3=4.
10.(5分)等比数列{an}的首项a1=-1,前n项和为Sn,若=,则公比q=-.
【解析】由=,a1=-1,
知公比q≠1,=-.
由等比数列前n项和的性质知S5,S10-S5,S15-S10成等比数列,且公比为q5,故q5=-,所以q=-.
四、解答题
11.(10分)在数列{an}中,已知a1=1,an+1=2an+2n-3.
(1)若bn=an+2n-1,证明:数列{bn}是等比数列.
【解析】(1)因为an+1=2an+2n-3,bn=an+2n-1,
所以===2.
又b1=a1+2-1=2,所以数列{bn}是以2为首项,2为公比的等比数列.
(2)求数列{an}的前n项和Sn.
【解析】(2)由(1)可知,bn=2n,则an=2n-2n+1,
Sn=21-1+22-3+…+2n-2n+1=21+22+…+2n-(1+3+…+2n-1)
=-=2n+1-n2-2.
12.(10分)(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;
【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3an+2=5an+1,所以等比数列{an}的公比q=,
又因为2S1=3a2-3=5a1-3,所以a1=1,an=.
(2)求数列{Sn}的前n项和.
【解析】(2)因为2Sn=3-3,所以Sn=(an+1-1)=[()n-1],
设数列{Sn}的前n项和为Tn,则Tn=×-n=×()n-n-.
创新提分练
13.(5分)数学中有许多美丽的错误,法国数学家费马通过观察计算曾提出猜想:形如Fn=+1(n=0,1,2,…)的数都是素数,这就是费马素数猜想.后来善于发现的欧拉算出第5个费马数不是素数,从而否定了这一猜想.现设an=mlog2(Fn-1)(n=1,2,3,…),m为常数,Sn表示数列{an}的前n项和,若S6=126,则a5=32.
【解析】因为Fn=+1,所以an=mlog2(Fn-1)=mlog2=m·2n,则S6=m(2+22+…+26)
=m=126m=126,所以m=1,则an=2n,所以a5=25=32.
14.(5分)(2025·南昌模拟)欧拉函数φ(n)(n∈N*)的函数值等于所有不超过正整数n,且与n互质的正整数的个数(公约数只有1的两个正整数称为互质整数),例如:φ(3)=2,φ(4)=2,则数列{}的前n项和为[1-()n].
【解析】由题意可知,小于2n的所有正奇数都与2n互质,共有2n-1个,所以φ(2n)=2n-1,
小于3n且大于0的所有与3n不互质的数是3的倍数,故与3n互质的数共有3n-3n-1=2×3n-1,
即φ(3n)=2×3n-1,
所以=×()n-1,
则其前n项和为S=×[()0+()1+…+()n-1]=×=[1-()n].
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