内容正文:
第3节 等比数列
高考总复习
2027
课标解读 1.理解等比数列的概念和通项公式的意义.2.探索并掌握等比数列的前n项和公式,理解等比数列的通项公式与前n项和公式的关系.3.能在具体的问题情境中,发现数列的等比关系,并解决相应的问题.4.体会等比数列与指数函数的关系.
强基础•固本增分
研考点•精准突破
目录索引
强基础•固本增分
自主诊断
1.(人教B版选择性必修第三册5.3.1节练习A组第3题改编)实数4和9的等比中项为( )
A.6.5 B.6 C.-6 D.±6
D
解析 实数4和9的等比中项为±=±6.故选D.
2.(人教B版选择性必修第三册5.3.2节练习A组第3题改编)已知等比数列{an}中,a3=6,S3=18,则公比q的值等于( )
A.1 B.-
C.1或- D.-1或
C
解析 因为S3=18,所以a3+a2+a1=18,依题意有6+=18,解得q=1或q=-.故选C.
3.(人教A版选择性必修第二册第34页4.3.1节练习第1(1)题改编)在9与243中间插入2个数,使这4个数成等比数列,则这2个数为 .
27,81
解析 设该数列的公比为q,由题意知,243=9·q3,q3=27,∴q=3.∴插入的2个数分别为9×3=27,27×3=81.
4.(人教A版选择性必修第二册第37页4.3.2节练习第4题改编)已知三个数成等比数列,它们的和等于14,积等于64,则这个等比数列的公比q等
于 .
2或
解析 由a1a2a3=64,得=64,所以a2=4.由a1+a2+a3=14,得+a2+a2q=14,所以+1+q=,所以2q2-5q+2=0,解得q=2或q=.
知识梳理
1.等比数列的概念
(1)等比数列:一般地,如果一个数列从第 项起,每一项与它的前一项的比都等于 ,那么这个数列叫做等比数列,这个常数叫做等比数列的 ,公比常用字母q表示(显然q≠0),定义的表达式为=q(n∈N*,n≥2)或=q(n∈N*).
(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,此时,G2= .
2
同一个常数
公比
ab
微点拨 1.若一个数列是常数列,则此数列一定是等差数列,但不一定是等比数列,如:0,0,0,….
2.在等比数列中,从第二项起,每一项(有穷等比数列的末项除外)都是它前一项与后一项的等比中项,即an+1an-1=(n∈N*,n≥2).
微思考 任意两个实数都有等比中项吗?
提示 不是.只有同号的两个非零实数才有等比中项,且等比中项有两个,它们互为相反数.
2.等比数列的有关公式
(1)通项公式:an= (n∈N*).
(2)前n项和公式:Sn=或Sn=
误区警示 在运用等比数列的前n项和公式时,必须注意对q=1与q≠1进行分类讨论,防止因忽略q=1这一特殊情形而导致解题失误.
微点拨 等比数列单调性与a1,q的关系:
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;
当q=1时,{an}是常数列;当q<0时,{an}是摆动数列.
a1qn-1
3.等比数列的性质
(1)等比数列通项公式的推广:an=amqn-m(n,m∈N*).
(2)若数列{an}为等比数列,且m+n=p+q,则aman=apaq(m,n,p,q∈N*).
特别地,若m+n=2t,则aman=(m,n,t∈N*).
(3)若数列{an}是等比数列,公比为q,则ak,ak+m,ak+2m,…(k,m∈N*)是公比为qm的等比数列.
(4)如果等比数列{an}的前n项和为Sn,那么(S2n-Sn)2=Sn(S3n-S2n),如果公比
q≠-1或虽q=-1但n为奇数时,Sn,S2n-Sn,S3n-S2n成等比数列.
不能认为在任何等比数列中,都有Sn,S2n-Sn,S3n-S2n成等比数列
(5)当等比数列{an}的项数为偶数时,偶数项和与奇数项和之比等于公比q,即=q.
研考点•精准突破
考点一 等比数列基本量的运算
例1 (1)(多选题)(2025·全国2,9)记Sn为等比数列{an}的前n项和,q为{an}的公比,q>0.若S3=7,a3=1,则( )
A.q= B.a5= C.S5=8 D.an+Sn=8
AD
解析 由S3=7,a3=1,得S2=6,即a1(1+q)=6①,又a1q2=1②,①÷②,得=6,即6q2-q-1=0,解得q=-(舍去)或q=,所以a1=4,A正确.a5=a3q2=1×,B错误.S5=,C错误.Sn==2(4-an)=8-an,所以Sn+an=8.D正确.故选AD.
考点一
考点二
考点三
(2)(2023·全国甲,理5)设等比数列{an}的各项均为正数,前n项和为Sn,若a1=1,S5=5S3-4,则S4=( )
A. B. C.15 D.30
C
解析 设等比数列{an}的公比为q,易知q>0且q≠1.由题意,得-4,
又a1=1,所以-4,解得q=2或q=-2(舍去),所以S4==15.故选C.
考点一
考点二
考点三
(3)(2025·全国1,13)若一个等比数列的各项均为正数,且前4项的和等于4,前8项的和等于68,则这个数列的公比等于 .
2
解析 (方法1)设该等比数列为{an},Sn是其前n项和,则S4=4,S8=68.
设{an}的公比为q(q>0),当q=1时,S4=4a1=4,即a1=1,则S8=8a1=8≠68,显然不成立,舍去;
当q≠1时,则S4==4,S8==68,两式相除得,
即=17,则1+q4=17,
所以q=2,所以该等比数列的公比为2.
考点一
考点二
考点三
(方法2)设该等比数列为{an},Sn是其前n项和,则S4=4,S8=68,设{an}的公比为q(q>0),
所以S4=a1+a2+a3+a4=4,S8=a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7+a8
=a1+a2+a3+a4+a1q4+a2q4+a3q4+a4q4=(a1+a2+a3+a4)(1+q4)=68,
所以4(1+q4)=68,则1+q4=17,
所以q=2,所以该等比数列的公比为2.
(方法3)设该等比数列为{an},Sn是其前n项和,则S4=4,S8=68,设{an}的公比为q(q>0),
因为S8-S4=a5+a6+a7+a8=(a1+a2+a3+a4)q4=68-4=64,又S4=a1+a2+a3+a4=4,
所以=q4==16,
所以q=2,所以该等比数列的公比为2.
考点一
考点二
考点三
教考链接
(人教A版选择性必修第二册第36页例8)已知等比数列的首项为-1,前n项和为Sn,若,求公比.
解 设等比数列的公比为q,若q=1,则=2,不合题意,因此q≠1.
所以由,
化简得1+q5=,
因此q5=-,故q=-.
考点一
考点二
考点三
规律方法 解决等比数列基本量运算的思想方法
(1)方程思想:等比数列的基本量为首项a1和公比q,通常利用已知条件及通项公式或前n项和公式列方程(组)求解,等比数列中包含a1,q,n,an,Sn五个量,可“知三求二”.
(2)整体思想:当所给条件只有一个时,可将已知和所求都用a1,q表示,寻求两者间的联系,整体代换即可求解.
(3)分类讨论思想:若题目中公比q未知,则运用等比数列前n项和公式时要对q分q=1和q≠1两种情况进行讨论.
考点一
考点二
考点三
[对点训练1](1)(2026·河北石家庄模拟)已知等比数列{an}中,a1+a2+a4=6, a4+a5+a7=-,则a1=( )
A.-16 B.16 C.12 D.-12
B
解析 设等比数列{an}的公比为q,则由已知得q3==-,于是
q=-.又由a1+a2+a4=6得a1(1+q+q3)=6,所以a1(1-)=6,解得a1=16.故选B.
考点一
考点二
考点三
(2)(2025·河北秦皇岛一模)设等比数列{an}的前n项和为Sn,若S12=2S6,则=( )
A.1 B.-1 C.±1 D.32
C
解析 当q=1时,S12=12a1,2S6=12a1,所以S12=2S6,符合题意;当q≠1时,由S12=2S6得=2×,解得q6=1,解得q=-1(q=1舍去).综上所述,q=±1,于是=q5=±1.故选C.
考点一
考点二
考点三
考点二 等比数列的判定与证明
例2 (2026·河北唐山模拟)已知数列{an}的首项a1=1,an+an+1=4×3n.
(1)求证:{an-3n}是等比数列;
(2)求数列{an}的前n项和Sn.
考点一
考点二
考点三
(1)证明 因为an+an+1=4×3n,所以an+1=4×3n-an,
于是an+1-3n+1=4×3n-an-3n+1=4×3n-an-3×3n=3n-an=-(an-3n),
即=-1,
因此{an-3n}是公比为-1的等比数列.
(2)解 由于a1=1,所以a1-3=1-3=-2,因此{an-3n}是首项为-2,公比为-1的等比数列,
于是an-3n=-2×(-1)n-1=2×(-1)n,所以an=3n+2×(-1)n.
所以Sn=31+32+…+3n+2×[(-1)1+(-1)2+…+(-1)n]=+2×+(-1)n.
考点一
考点二
考点三
规律方法
考点一
考点二
考点三
[对点训练2](2025·河南濮阳模拟)记数列{an}的前n项和为Sn,已知an+Sn=2n+.
(1)求证:数列{an-2}是等比数列;
(2)求数列{an}的通项公式及Sn.
考点一
考点二
考点三
(1)证明 因为an+Sn=2n+①,所以当n=1时,a1=.
当n≥2时,得an-1+Sn-1=2(n-1)+②,
①-②得an-an-1+an=2,即an=1+an-1.
又a1-2=≠0,
所以,
故数列{an-2}是首项为,公比为的等比数列.
考点一
考点二
考点三
(2)解 由(1)得an-2=×()n-1=()n+1,所以an=()n+1+2.
Sn=()2+()3+()4+…+()n+1+2n=+2n=-()n+1+2n,
故Sn=-()n+1+2n.
考点一
考点二
考点三
考点三 等比数列的性质
考向1 等比数列项的性质
例3 (1)(2026·安徽宣城模拟)在等比数列{an}中,a3,a5是方程x2-15x+9=0的两个实数根,则a1a7-a4=( )
A.12或18 B.6或12 C.6 D.12
B
解析 因为a3,a5是方程x2-15x+9=0的两个实数根,所以a3a5=9.又在等比数列{an}中,有a1a7=a3a5=9=,所以a4=±3,于是a1a7-a4=9-3=6或a1a7-a4 =9+3=12.故选B.
考点一
考点二
考点三
(2)(2023·全国乙,理15)已知{an}为等比数列,a2a4a5=a3a6,a9a10=-8,则a7= .
-2
解析 (方法1)设等比数列{an}的公比为q,
则由a2a4a5=a3a6,a9a10=-8,
得可得
所以a7=a1q6=a1q·q5=-2.
(方法2)设{an}的公比为q.由a2a4a5=a3a6,可得a2=1.又因为a9a10=a2q7·a2q8=-8,即q15=-8,得q5=-2,则a7=a2·q5=-2.
考点一
考点二
考点三
考向2 等比数列前n项和的性质
例4 (1)(2023·新高考Ⅱ,8)记Sn为等比数列{an}的前n项和,若S4=-5, S6=21S2,则S8=( )
A.120 B.85
C.-85 D.-120
C
考点一
考点二
考点三
解析 (方法1)若q=1,则S6=6a1,S2=2a1,不满足S6=21S2,所以q≠1.若q=-1,则S4=0≠-5,所以q≠-1.由S6=21S2得=21,所以1-q6=
(1-q2)(1+q2+q4)=21(1-q2),则q4+q2-20=0,解得q2=4或q2=-5(舍去).由已知S4==-5,则S8==-85.故选C.
(方法2)因为S4=-5,所以q≠-1,从而S2,S4-S2,S6-S4,S8-S6成等比数列,所以有
(-5-S2)2=S2(21S2+5),解得S2=-1或S2=.当S2=-1时,S2,S4-S2,S6-S4,S8-S6,即为
-1,-4,-16,S8+21,易知S8+21=-64,即S8=-85;当S2=时, S4=a1+a2+a3+a4=(a1+a2)·(1+q2)=(1+q2)S2>0,与S4=-5矛盾,舍去.故选C.
考点一
考点二
考点三
(2)(2026·辽宁大连模拟)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,若Sn=3×2n+1+λ,则实数λ= .
-6
解析 (方法1)因为Sn=3×2n+1+λ,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=3×2n+1+λ-(3×2n+λ) =3·2n,可得=2,当n=1时,a1=S1=3×22+λ.
因为数列{an}为等比数列,
所以=2,解得λ=-6.
(方法2)设数列的公比为q,当q=1时,Sn=na1=3×2n+1+λ不可能恒相等,
所以q≠1,则Sn=qn=6·2n+λ,所以λ=-6.
考点一
考点二
考点三
(3)(2025·福建福州期中)若等比数列{an}共有奇数项,其首项为1,其偶数项和为170,奇数项和为341,则这个数列的公比为 ,项数为 .
2
9
解析 设等比数列{an}的公比为q,因为{an}是等比数列且共有奇数项,
所以S奇=a1+qS偶,
由已知得341=1+170q,解得q=2.
设这个数列共有2n+1项,则S2n+1==341+170=511,解得n=4,
所以这个等比数列的项数为9.
考点一
考点二
考点三
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