内容正文:
第二课时 等比数列的性质
1
1.理解等比中项的含义,并利用它解决一些问题(数学抽象、数学运算).
2.掌握等比数列的实际应用问题(数学建模、数学运算).
课标要求
基础落实
01
典例研析
02
课时作业
03
目录
3
01
PART
基础落实
基础落实
目 录
1915年,波兰数学家谢尔宾斯基(W. Sierpinski)创造了一个美妙的
“艺术品”,被人们称为谢尔宾斯基三角形,如图所示.如果我们来看一
看图中那些白色三角形的个数,并把它们按面积大小,从小到大依次排列
起来,可以得到一列数:1,3,9,27,81,……
【问题】 你能看出这个数列有什么特殊的性质吗?
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知识点一 等比中项
如果在a与b之间插入一个数G,使a,G,b成 ,称G为
a,b的等比中项,此时,G2= .
提醒:理解等比中项应注意2点:①G是a与b的等比中项,G=
± ,即等比中项有两个,且互为相反数;②当G2=ab时,G不一定
是a与b的等比中项.例如02=5×0,但0,0,5不是等比数列.
等比数列
ab
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【想一想】
任何两个非零实数都有等比中项吗?
提示:不一定,当两个实数同号时才有等比中项,异号时不存在等比
中项.
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知识点二 等比数列的性质
1. 等比数列“下标和”的性质
(1)如果m+n=k+l(m,n,k,l∈N+),则有
;
(2)如果m+n=2k(m,n,k∈N+),则有am·an= ;
(3)若m,n,p(m,n,p∈N+)成等差数列,则am,an,ap成等比
数列;
(4)等比数列的项的对称性:在有穷等比数列中,与首末两项“等距
离”的两项之积等于首末两项的积,即a1·an=a2·an-1=ak·an-k+1=….
am·an=
ak·al
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2. 等比数列的“子数列”性质
对于无穷等比数列{an},若将其前k项去掉,剩余各项仍为等比数列,首
项为ak+1,公比为q;若取出所有的k的倍数项,组成的数列为等比数列,
首项为ak,公比为qk.
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3. 等比数列的“运算”性质
(1)若{an}是等比数列,公比为q,则数列{λan}(λ≠0),{ },
{ },{|an|}都是等比数列,且公比分别是q, ,q2,|q|;
(2)若{an},{bn}是项数相同的等比数列,公比分别是p和q,那么
{anbn}与{ }也都是等比数列,公比分别为pq和 .
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【想一想】
如何推导an=am·qn-m(m,n∈N+)?
提示:由 = =qn-m,∴an=am·qn-m.
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1. 判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)知道等比数列的某一项和公比,可以计算等比数列的任意一项.
( √ )
(2)若{an}为等比数列,且m+n=p(m,n,p∈N+),则am·an=
ap. ( × )
(3)若{an},{bn}都是等比数列,则{an+bn}是等比数列. ( × )
(4)若数列{an}的奇数项和偶数项分别成等比数列,且公比相同,则
{an}是等比数列. ( × )
√
×
×
×
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2. 已知等比数列{an}中,a1=1,a3= ,则a5=( )
A. ± B. -
C. D. ±
解析: 根据等比数列的性质可知a1a5= ⇒a5= = .
√
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3. 〔多选〕若数列{an}是等比数列,则下面四个数列中也一定是等比数列
的有( )
A. {can}(c为常数) B. {an+an+1}
C. {an·an+1} D.
解析: 当c=0时,can=0,{can}不是等比数列,故A错;当an=
(-1)n时,an+an+1=0,{an+an+1}不是等比数列,故B错;设{an}的
公比为q,则 = =q2, =( )3=q3,故{anan+1}和
{ }都是等比数列,故C、D正确.
√
√
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02
PART
典例研析
典例研析
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题型一|等比中项的应用
【例1】 如果-1,a,b,c,-9成等比数列,那么b= ,ac
= .
解析:因为b是-1,-9的等比中项,所以b2=9,b=±3.又等比数列奇
数项符号相同,得b<0,故b=-3,而b又是a,c的等比中项,故b2=
ac,即ac=9.
-3
9
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通性通法
1. 由等比中项的定义可知 = ⇒G2=ab⇒G=± ,所以只有a,b
同号时,a,b的等比中项有两个,异号时,没有等比中项.
2. 在一个等比数列中,从第二项起,每一项(有穷数列的末项除外)都是
它的前一项和后一项的等比中项.
3. a,G,b成等比数列⇔G2=ab(ab>0).
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【跟踪训练】
在等比数列{an}中,a1=-16,a4=8,则a7=( )
A. -4 B. ±4
C. -2 D. ±2
解析: 因为a4是a1与a7的等比中项,所以 =a1a7,即64=-16a7,
故a7=-4.
√
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题型二|等比数列的性质
【例2】 已知{an}为等比数列:
(1)若an>0,a2a4+2a3a5+a4a6=25,求a3+a5;
解: a2a4+2a3a5+a4a6= +2a3a5+
=(a3+a5)2=25,
∵an>0,∴a3+a5>0,∴a3+a5=5.
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(2)若an>0,a5a6=9,求log3a1+log3a2+…+log3a10的值.
解: 根据等比数列的性质,得
a5a6=a1a10=a2a9=a3a8=a4a7=9,
∴a1a2…a9a10=(a5a6)5=95,
∴log3a1+log3a2+…+log3a10
=log3(a1a2…a9a10)
=log395=10.
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【母题探究】
1. (变条件、变设问)在本例(1)中,添加条件a1a7=4,求an.
解:由等比数列的性质得a1a7=a3a5=4,又由本例(1)知a3+a5=5,解
得a3=1,a5=4或a3=4,a5=1,
若a3=1,a5=4,则q=2,an=2n-3;
若a3=4,a5=1,则q= ,an=25-n.
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2. (变条件)把本例(2)的条件改为“公比为3,a1a2a3…a30=3300”,
求log3a1+log3a2+…+log3a10的值.
解:a1a2a3…a30=(a1a2a3…a10)·q100(a1a2a3…a10)·q200
(a1a2a3…a10)=q300(a1a2a3…a10)3=3300,
即a1a2a3…a10=1,
则log3a1+log3a2+…+log3a10=log3(a1a2…a10)=log31=0.
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通性通法
巧用等比数列的性质解题
(1)解答等比数列问题的基本方法——基本量法
①基本思路:运用方程思想列出基本量a1和q的方程组,解出a1和q,然
后利用通项公式求解;
②优缺点:适用面广,入手简单,思路清晰,但有时运算稍繁.
(2)利用等比数列的性质解题
①基本思路:充分发挥项的“下标”的指导作用,分析等比数列项与项之
间的关系,选择恰当的性质解题;
②优缺点:简便快捷,但是适用面窄,有一定的思维含量.
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【跟踪训练】
1. 在等比数列{an}中,an>0,且a1a10=27,则log3a2+log3a9=( )
A. 9 B. 6
C. 3 D. 2
解析: 因为a2a9=a1a10=27,所以log3a2+log3a9=log3(a2a9)=
log327=3.故选C.
√
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2. 公差不为零的等差数列{an}中,2a3- +2a11=0,数列{bn}是等比数
列,且b7=a7,则b6b8= .
解析:由a3+a11=2a7,且2a3- +2a11=0,得4a7- =0得a7=4
(a7=0不合题意,舍去),所以b6b8= = =16.
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题型三|等比数列的实际应用
【例3】 我国古代某数学著作中有一题:“今有牛、马、羊食人苗,苗
主责之粟五斗.羊主曰:‘我羊食半马.’马主曰:‘我马食半牛.’今欲
衰偿之,问:各出几何?”其意:今有牛、马、羊吃了别人的禾苗,禾苗
主人要求赔偿五斗粟,羊主人说:“我羊所吃的禾苗只有马的一半”,马
主人说:“我马所吃的禾苗只有牛的一半”,打算按此比例偿还,问牛、
马、羊的主人各应赔偿多少粟?在这个问题中,牛主人比羊主人多赔偿的
粟为( B )
A. 斗 B. 斗 C. 斗 D. 斗
B
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解析: 由题意,羊、马、牛的主人需赔偿的粟依次构成等比数列{an},
且公比q=2.因为一共赔偿五斗粟,所以a1+a2+a3=5,即a1+a1q+
a1q2=5,7a1=5,所以a1= .因为a3=4a1= ,所以a3-a1= ,即牛
主人比羊主人多赔偿 斗粟.故选B.
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通性通法
数列实际应用题常与现实生活和生产实际中的具体事件相联系,建立
数学模型是解决这类问题的核心,常用的方法有:(1)构造等差、等比
数列的模型,然后用数列的通项公式或求和公式求解;(2)通过归纳得
到结论,再用数列知识求解.
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【跟踪训练】
画一个边长为2厘米的正方形,再以这个正方形的对角线为边画第2个正方
形,以第2个正方形的对角线为边画第3个正方形,这样一共画了10个正方
形,则第10个正方形的面积等于 平方厘米.
解析:这10个正方形的边长构成以2为首项, 为公比的等比数列{an}
(1≤n≤10,n∈N+),则第10个正方形的面积S= =( )2=211
=2 048.
2 048
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1. 在等比数列{an}中,若a3=8,a6=64,则公比q为( )
A. 2 B. 3 C. 4 D. 8
解析: 由a6=a3q3,得q3=8,所以q=2.
√
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2. 在等比数列{an}中,a4=6,a8=18,则a12=( )
A. 24 B. 30
C. 54 D. 108
解析: 由 =a4a12得a12= =54.
√
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3. 已知a是1,2的等差中项,b是-1,-16的等比中项,则ab=
( )
A. 6 B. -6
C. ±6 D. ±12
解析: ∵a= = ,b2=(-1)×(-16)=16,b=±4,∴ab
=±6.
√
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4. 在《九章算术》中“衰分”是按比例递减分配的意思.今共有粮98石,
甲、乙、丙按序衰分,乙分得28石,则衰分比例为 .
解析:设衰分比例为q,则甲、乙、丙各分得 ,28,28q石,∴ +28
+28q=98,∴q=2或 .又0<q<1,∴q= .
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5. 在等比数列{an}中,已知a4+a7=2,a5a6=-8,求a1+a10.
解:因为数列{an}为等比数列,
所以a5a6=a4a7=-8.
联立 可解得 或
当 时,q3=- ,故a1+a10= +a7q3=-7;
当 时,q3=-2,故a1+a10=-7.
所以a1+a10=-7.
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03
PART
课时作业
课时作业
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1. “m=4”是“m为2与8的等比中项”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: 若m是两个正数2和8的等比中项,则m=± =±4.故m
=4是m=±4的充分不必要条件,即“m=4”是“m为2与8的等比中
项”的充分不必要条件,故选A.
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2. 在等比数列{an}中,a2,a18是方程x2+6x+4=0的两根,则a4a16+a10
=( )
A. 6 B. 2
C. 2或6 D. -2
解析: 由题知a2+a18=-6,a2·a18=4,所以a2<0,a18<0,故a10<
0,所以a10=- =-2,因此a4·a16+a10= +a10=2,故选B.
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3. 在正项等比数列{an}中,a2a7=4,则log2a1+log2a2+…+log2a8=
( )
A. 2 B. 4 C. 6 D. 8
解析: 原式=log2(a1a2a3…a8)=log2(a2a7)4=4log24=8.
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4. 十二平均律是我国明代音乐理论家和数学家朱载堉发明的.十二平均律
的数学意义是:在1和2之间插入11个数,使包含1和2的这13个数依次成递
增的等比数列,则插入的第8个数为( )
A. B.
C. D.
解析: 由题意,设这13个数构成的等比数列的公比为q,则2=
1×q12,即q= ,则插入的第8个数为1×q8=1×( )8= =
,故选B.
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5. 〔多选〕已知等比数列{an},则下面式子对任意正整数k都成立的是
( )
A. ak·ak+1>0
B. ak·ak+2>0
C. ak·ak+1·ak+2>0
D. ak·ak+1·ak+2·ak+3>0
解析: 对于A,当q<0时,ak·ak+1<0,A不一定成立;对于B,
ak·ak+2=(akq)2>0,B成立;对于C,ak·ak+1·ak+2=(ak+1)3>0不一
定成立,C不一定成立;对于D,ak·ak+1·ak+2·ak+3=(ak+1·ak+2)2>0一
定成立,故选B、D.
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6. 〔多选〕已知等比数列{an}中,a1=1,公比q=-2,则( )
A. 数列{2an+an+1}是等比数列
B. 数列{an+1-an}是等比数列
C. 数列{anan+1}是等比数列
D. 数列{log2|an|}是递减数列
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解析: ∵等比数列{an}中,a1=1,公比q=-2,∴an=1×(-2)
n-1=(-2)n-1.由此可得2an+an+1=2·(-2)n-1+(-2)n=0,故A
错误;an+1-an=(-2)n-(-2)n-1=-3·(-2)n-1,故数列{an+1
-an}是等比数列,故B正确;anan+1=(-2)n-1(-2)n=(-2)2n-
1,故数列{anan+1}是等比数列,故C正确;log2|an|=log22n-1=n-1,
故数列{log2|an|}是递增数列,故D错误.故选B、C.
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7. 等比数列{an}中,a1=1,a9=9,则a5= .
解析:由 =a1·a9,∴ =9,∴a5=±3.而a1,a9均为正值,故a5也为
正值,∴a5=3.
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8. 如图,已知△ABC的面积为4,连接△ABC三边的中点构成第二个三角
形,再连接第二个三角形三边中点构成第三个三角形,以此类推,第2 025
个三角形的面积为 .
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解析:观察题图知,后一个三角形的面积是前一个的 ,设第n个三角形的
面积为an,则数列{an}是首项为a1=4,公比为 的等比数列,所以an=
4×( )n-1=( )n-2,所以第2 025个三角形的面积为a2 025=( )2 023
= .
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9. 在数列{an}中,a2= ,a3= ,且bn=nan+1,若{bn}是等比数列,
则数列{bn}的公比是 ,an= .
解析:因为在数列{an}中,a2= ,a3= ,且数列{bn}是等比数列,b2=
2a2+1=3+1=4,b3=3a3+1=7+1=8,所以数列{bn}是首项为2,公
比为2的等比数列,所以bn=nan+1=2n,解得an= .
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10. 正项数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=a,2Sn=anan+1.
(1)若{an}是等差数列,求{an}的通项公式;
解: 当n=1时,2S1=2a1=a1a2,又a1>0,则a2=2.
当n≥2时,2an=2Sn-2Sn-1=anan+1-an-1an,即an+1-an-1=2,
因为{an}是等差数列,设{an}的公差为d,所以an+1-an-1=2d=2,解
得d=1,
则a1=a=2-1=1,故{an}的通项公式为an=n.
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(2)是否存在实数a,使得{an}是等比数列?若存在,求出a的值;若不
存在,请说明理由.
解: 假设存在实数a,使得{an}是等比数列.
由(1)可知,a3=a1+2=2+a,a4=a2+2=4.
因为{an}是等比数列,所以a2a3=a1a4,
即2(2+a)=4a,解得a=2,
此时 = =1, = =2,不符合题意,则假设错误.故不存在实数a,
使得{an}是等比数列.
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11. 已知等比数列{an}满足an>0,n=1,2,…,且a5·a2n-5=22n
(n≥3),则当n≥1时,log2a1+log2a3+…+log2a2n-1=( )
A. n(2n-1) B. (n+1)2
C. n2 D. (n-1)2
解析: 法一 由a5·a2n-5=22n得a1q4·a1q2n-6= q2n-2=22n,所以
(a1qn-1)2=(2n)2.又an>0,所以a1qn-1=2n.故log2a1+log2a3+…+
log2a2n-1=log2(a1a3…a2n-1)=log2( q2+4+…+2n-2)=log2[ qn(n-
1)]=log2(a1qn-1)n=log2(2n)n=n2.
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法二 由等比中项的性质,得a5·a2n-5=(an)2=22n,注意到an>0,所
以an=2n.利用特殊值法,如令n=2,则log2a1+log2a3=log2(2·23)=
log224=4.只有C选项符合.
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12. 〔多选〕设{an}(n∈N+)是各项均为正数的等比数列,q是其公
比,Kn是其前n项的积,且K5<K6,K6=K7>K8,则下列选项中成立的
是( )
A. 0<q<1
B. a7=1
C. K9>K5
D. K6与K7均为Kn的最大值
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数学·选择性必修第二册(BSD)
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解析: 根据题意,分析选项.对于B,若K6=K7,则a7= =1,B
正确;对于A,由K5<K6可得,a6= >1,则q= ∈(0,1),故A正
确;对于C,由{an}是各项均为正数的等比数列且q∈(0,1)可得数列
单调递减,则有K9<K5,故C错误;对于D,结合K5<K6,K6=K7>K8,
可得D正确.故选A、B、D.
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13. 已知数列{an}为等比数列,数列{bn}为等差数列,若a2a7a12=3 ,
b1+b7+b13=6π,则tan = .
解析:由等比数列性质知a2a7a12= =3 ,解得a7= ,又数列{bn}
为等差数列,b1+b7+b13=3b7=6π,解得b7=2π,又b2+b12=2b7=
4π,a3a11= =3,所以tan =tan =tan = .
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14. 2022年,某县甲、乙两个林场森林木材的存量分别为16a和25a,甲林
场木材存量每年比上年递增25%,而乙林场木材存量每年比上年递减20
%.
(1)哪一年两林场木材的总存量相等?
解: 由题意可得16a(1+25%)n-1=25a(1-20%)n-1,解得n
=2.
故到2023年两林场木材的总存量相等.
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(2)问两林场木材的总量到2026年能否翻一番?
解: 令n=5,
则a5=16a +25a <2(16a+25a),
故到2026年不能翻一番.
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15. 若数列{an}满足an+1=3an+2,则称数列{an}为“梦想数列”,已知
正项数列 为“梦想数列”,且b1=2,则b4=( )
A. B. C. D.
解析: 若 为“梦想数列”,则有 -1=3 +2,即
-1= -1,即 = ,且b1=2,所以数列{bn}为以2为首项,以
为公比的等比数列.则b4=2× = .故选B.
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16. 在等比数列{an}(n∈N+)中,a1>1,公比q>0.设bn=log2an,且
b1+b3+b5=6,b1b3b5=0.
(1)求证:数列{bn}是等差数列;
解: 证明:(1)因为bn=log2an,
所以bn+1-bn=log2an+1-log2an
=log2 =log2q(q>0)为常数,
所以数列{bn}为等差数列且公差d=log2q.
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(2)求{bn}的前n项和Sn及{an}的通项an.
解: 因为b1+b3+b5=6,
所以(b1+b5)+b3=2b3+b3=3b3=6,即b3=2.
又因为a1>1,所以b1=log2a1>0,
又因为b1·b3·b5=0,
所以b5=0,
即 即 解得
因此Sn=4n+ ×(-1)= .
又因为d=log2q=-1,所以q= ,b1=log2a1=4,
即a1=16,所以an=25-n(n∈N+).
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