等比数列及其前n项和考点与题型归纳

余年寄山水
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2021年02月09日 22:44
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trip-

2021年2月9日发(作者:还珠格格续)



等比数列及其前


n


项 和考点与题型归纳



一、基础知识



1


.等比数列的有关概念


< p>
(1)


定义:


如果一个数列从第

< br>2


项起,


每一项与它的前一项的比等于同一常数


(


不为零


)


,


那么这个数列就叫做等比数列.


这个常数叫做等比数列的公比,


通常用字母


q


表示,


定 义的


表达式为


a


n

+


1


=


q


.



a


n


(2 )


等比中项:如果


a


,


G


,


b


成等比数列,那么


G


叫做


a


与


b


的等比中项.即


G


是


a


与


b


的等 比中项


⇔


a


,


G


,


b


成等比数列

⇒


G


2


=


ab


.






















只有当两个数同号且不为


0


时,才有等比中项,且等比中项有两个


.



2


.等比数列的有关公式


< p>
(1)


通项公式:


a


n< /p>


=


a


1


q


-




n

< p>
-


1


.



na


1


,


q

< br>=


1


,




(2)


前


n


项和公式:


S


n


=

< br>


a


1


1


-


q


n


a


1


-


a


n


q


=


,


q


≠1.



1


-


q



1


-


q


3


.等比数列与指数型函数的关系





当


q


>0


且


q


≠1


时,


a


n


=


·


q


可以看成函数


y


=


cq


,


其是 一个不为


0


的常数与指数函数


的乘积, 因此数列


{


a


n


}


各项所对应的点都在函数


y


=


cq


的图象上;



x


a


1


q


n< /p>


x


a


1


1


-


q


n


a

< p>
1


n


a


1


对于非常数列的等比数列


{


a


n


}


的前


n


项 和


S


n


=


=-


q


+


,若设


a


=


1


-


q


1


-


q


1


-


q


a


1


1


-


q


,则


S


n


=-


aq


+


a


(


a

≠0,


q


≠0,


q


≠1).由此可知,数列


{


S


n


}


的图象是函数


y

< br>=-


aq


+


n

< br>x


a


图象上一系列孤立的点.



对于常数列的等比数列,即


q


=


1


时,因为


a


1


≠0,所以


S


n


=


na


1


.


由此 可知,数列


{


S


n

}


的


图象是函数


y


=


a


1


x

图象上一系列孤立的点.



二、常用结论汇总——规律多一点



设 数列


{


a


n


}


是等比数列,


S


n

是其前


n


项和.



·



(1)


通 项公式的推广:


a


n


=


a


m


·


q


(2)


若


m

+


n


=


p


+


q


,则


a


m


a


n


=


a


p


a


q


;若


2


s


=


p

< p>
+


r


,则


a


p


a


r


=

< br>a


s


,其中


m

< br>,


n


,


p


,


q


,


s


,


r


∈


2


n


-


m


(


n


,


m


∈


N


)


.



*




N


.



(3)


a


k


,


a


k


+


m


,


a


k


+


2


m


,…仍是等比数列,公比为


q

(


k


,


m


∈


N


)


.


< /p>


(4)


若数列


{


a


n


}


,


{< /p>


b


n


}


是两个项 数相同的等比数列,


则数列


{


ba


n


}


,


{


pa


n


·


qb


n


}


和



等比数列.



(5)


若数列


{


a


n


}


的项数为


2


n


,则



pa


n


< /p>



也是


qb


n< /p>




m


*


*


S


偶


S

< p>
奇


-


a


1


=


q


;若项数为


2

< p>
n


+


1


,则


=


q


.


< br>S


奇


S


偶


考点一



等比数列的基本运算



[


典例


]


( 2018·全国卷Ⅲ


)


等比数列


{


a


n


}


中,


a


1


=


1

< p>
,


a


5


=


4


a


3


.


%



(1)

求


{


a


n


}


的通项公式;



(2)


记


S


n


为

< br>{


a


n


}


的前


n


项和.若


S

< br>m


=


63


,求

< br>m


.




[


解


]


(1 )


设


{


a


n< /p>


}


的公比为


q


, 由题设得


a


n


=


q


4


2


n


-


1


.



由已知 得


q


=


4


q< /p>


,解得


q


=


0(


舍去


)


或


q< /p>


=-


2


或


q


=


2.



故


a


n


=


(

< p>
-


2)


n


-


1


或


a


n

< br>=


2


n


-


1


n


-


1


.



n


(2)


若


a


n


=


(


-


2)


1


-


-


2


,则


S


n


=


3


m


.



由


S

< br>m


=


63


,得

< br>(


-


2)


=-

< br>188


,此方程没有正整数解.



]



若


a


n


=


2


n


-


1


1


-


2


n


,则


S


n


=


=


2

-


1.



1


-


2


m


n


由


S


m


=


63< /p>


,得


2


=


64< /p>


,解得


m


=


6.



综上,


m


=


6.




[


题组训练


]



5


1


.已知等比数列

< br>{


a


n


}


单调递减,若


a


3


=


1


,


a


2

+


a


4


=


,则


a


1


=


(



)



2


A


.


2












~



B


.


4



D


.


2


2




5


2


解析: 选


B


由题意,设等比数列


{


a


n


}


的公比为


q


,


q


>0


,则


a


3


=

< p>
a


2


a


4


=


1


,又


a

< br>2


+


a


4


=


,


2


1


1


1


a


2


2


且


{


a


n


}


单调递减,所以


a


2


=


2


,


a


4


=


,则


q


=


,


q


=

< p>
,所以


a


1


=

< p>
=


4.



2


4


2


q


2

< br>.(2019·长春质检


)


已知等比数列


{


a


n


}

的各项均为正数,其前


n


项和为


S


n


,若


a


2< /p>


=


2


,




S


6


-


S


4


=


6


a


4


,则


a

< p>
5


=


(



)



A


.


4


C


.


16



解析:


选


C


设公比为


q


(


q


>0)


,


S


6


-


S


4


=


a


5


+


a


6


=


6


a


4


,


因为


a


2

< p>
=


2


,


所以


2


q


+


2

< br>q


=


12


q

,


即


q


+


q


-


6


=


0< /p>


,所以


q


=


2< /p>


,则


a


5


=2× 2


=


16.



7


3


.


(2017·江苏高考


)


等比数列


{


a


n


}


的各项均为实数,


其前


n


项和为


S

n


.


已知


S


3


=


,


S


6


=


4


63


,则


a


8


=


___ _____.



4


解析:设等比数列< /p>


{


a


n


}


的公比为


q


,则由


S


6


≠2


S


3< /p>


,得


q


≠1,



~


B


.


10



D


.


32



3


4


2


2


3





则



a


S


=




6


a

< br>1


1


-


q


3


7


S


3


=


=


,


1


-


q


4


1


1


-


q


1


-


q


6


63


=


,


4



q

=


2


,




解得



1


a


1


=


,



4





1


7


7


则


a


8


=


a

< br>1


q


=


×2

=


32.



4


答案:


32





考点二



等比数列的判定与证明





[


典例


]


已知数列


{


a


n


}


的前


n


项 和为


S


n


,


a


1


=


1


,


S


n


+


1


=


4


a


n


+


2(


n


∈


N


)


,


若

b


n


=


a


n


+


1


-


2< /p>


a


n


,


求证:< /p>


{


b


n


}


是等比数列.



^



[


证明


]


因 为


a


n


+


2< /p>


=


S


n


+


2


-


S


n

< p>
+


1


=


4


a


n


+


1

+


2


-


4


a


n


-


2


=< /p>


4


a


n


+


1


-


4


a

< p>
n


,



所以


*


b


n


+

< br>1


a


n


+


2


-


2


a


n


+


1


4


a


n


+


1


-


4


a


n


-


2


a


n


+

< br>1


2


a


n


+


1


-


4


a


n


=


=


=


=


2.



b


n


a


n


+

< p>
1


-


2


a


n


a


n


+

1


-


2


a


n


a


n


+


1< /p>


-


2


a


n


因为


S


2


=


a


1


+


a


2


=


4


a

< br>1


+


2


,所以

< br>a


2


=


5.


所以


b


1


=


a


2


-


2


a


1


=


3.< /p>



所以数列


{


b


n


}


是首项为


3


,公比为


2


的等比数列.

< p>




[


解题技法


]



.



1


.掌握 等比数列的


4


种常用判定方法





定义法



中项公式法



通项公式法



前


n


项和公式法



< br>2


.等比数列判定与证明的


2


点 注意




~



(1)


等比数列的证明经常利用定义法和等比中项法,通项公式 法、前


n


项和公式法经常


在选择题、填 空题中用来判断数列是否为等比数列.



(2)


证明一个数列


{


a


n


}


不是等比数列,


只需要说明前三项满足


a


2


≠


a

< p>
1


·


a


3


,


或者是存在一


个正整数


m< /p>


,使得


a


m


+< /p>


1


≠


a


m


·


a


m


+

< p>
2


即可.




[


题组训练


]



1


.数列


{


a


n


}


的前


n< /p>


项和为


S


n


=< /p>


2


a


n


-


2


,证明:


{


a


n


+


1


-


2


a


n


}


是等比数列.



证明:因为


a


1


=


S


1,


2


a


1


=


S


1


+


2


,



所以


a

< p>
1


=


2


,由


a


1


+


a

< br>2


=


2


a


2


-


4


得


a


2


=


6.


< /p>


由于


S


n


=


2


a


n


-


2


,


故


S


n


+


1


=

< br>2


a


n


+


1


-


2


2


a


n


+


2


,



|




2


2


n


n


n


+


1


,

< br>后式减去前式得


a


n


+


1


=


2


a


n


+


1


-

< br>2


a


n


-


2


,


即


a


n


+


1


=


n


n


所以


a


n


+


2


-


2

< p>
a


n


+


1


=


2


a


n

+


1


+


2


n


+


1


-


2( 2


a


n


+


2< /p>


)


=


2(


a


n


+


1


-


2


a


n


)


,



n


又

< br>a


2


-


2


a


1


=


6


- 2×2=


2


,



所以数列


{


a


n

+


1


-


2


a


n


}


是首项为


2


、公比为


2


的等比数列.



2


.(2019·西宁月考

< br>)


已知在正项数列


{


a


n


}


中,


a

< p>
1


=


2


,点


A


n


(


a

< br>n


,


a


n


+


1


)


在双曲线

y


-


2


x


2


=


1


上.


在 数列


{


b


n


}


中,


点


(


b< /p>


n


,


T


n


)


在直线


y


=-


x


+


1


上,


其中


T


n


是数列


{


b


n


}


的前


n


项和.



(1)


求数列


{


a< /p>


n


}


的通项公式;



(2)


求证:数列


{


b


n


}


是等比数列.



解:


(1)


由已知 点


A


n


在


y< /p>


-


x


=


1


上知,


a


n


+


1


-


a


n

< p>
=


1.



>


1


2


2


2

< br>


∴数列


{


a

< br>n


}


是一个以


2


为首项,


1


为公差的等差数列.




∴


a


n


=


a


1


+


(


n


-


1)


d


=


2


+

< p>
n


-


1


=


n


+


1.


< br>1


(2)


证明:∵点


(


b


n


,


T


n


)


在直线


y


=-


x


+


1


上,



2




1


∴


T


n


=-


b


n


+


1.


①



2


1


∴


T


n


-


1


=-


b


n


-


1

+


1(


n


≥2).②



2


①②两式相减,得


< /p>


b


n


=-


b


n


+


b


n


-


1


(


n


≥2).



}


1

< p>
2


1


2



3


1


1


∴

b


n


=


b


n


-


1


,∴


b


n


=


b


n


-


1


.



2


2


3


1


2


由①,令


n


=

< p>
1


,得


b


1


=-


b


1


+


1


,∴


b


1

< br>=


.



2


3



2


1


∴数列


{


b


n


}


是以


为首项,


为公比的等比数列.



3


3



考点三



等比数列的性质



考法


(


一


)


等比数列项的性质



[


典例


]


( 1)(2019·洛阳联考


)


在等比数列


{


a


n


}


中 ,


a


3


,


a< /p>


15


是方程


x


+


6


x


+


2


=


0


的根,


则


2


a


2


a


16


的值为


(



)



a


9


2


+


2


A


.-










2



B


.-


2



}




D


.-


2


或


2



(2) (2018·河南四校联考


)


在等比数列


{


a


n


}


中 ,


a


n


>0


,


a


1


+


a


2


+…+


a


8


=


4


,


a


1


a


2


…


a


8


=


16


,


1


1


1

则


+


+…+


的值为


(



)


< br>a


1


a


2


a


8


A


.


2



C


.


8


B


.


4



D


.


16



2


[


解析


]


(1)


设等比数列


{

< br>a


n


}


的公比为


q


,因为


a


3


,


a


15


是方程


x


+


6


x

< br>+


2


=


0


的根,所以


a


2


a

< br>16


a


2


9

a


3


·


a


15


=


a


=


2


,


a


3


+


a


15


=-


6


,


所以


a


3


<0


,


a


15


<0


,


则


a


9


=-


2


,

< p>
所以


=


=


a


9


=-


2


,


故


a


9


a

9


2


9


选


B.



1


1


1


a


8


+


a


1


a


7


+


a


2


a


4


+


a


5


(2)


由分数的性质得到


+


+…+


=


+


+…+


.


因为


a


8


a


1


=


a


7


a


2


=


a


1


a


2


a


8


a


8


a


1

< br>a


7


a


2


a


4


a


5




a


1


+


a


2


+…+


a


8


4


4


a


3


a


6


=


a


4


a


5

< br>,所以原式=


=


,又


a


1


a


2


…


a


8


=


16


=


(


a


4

a


5


)


,


a


n


>0


,∴


a


4


a


5


=< /p>


2


,∴


a


4


a


5


a


4


a


5


1


a


1


a


2


1

< br>1


+


+…+


=

< br>2.


故选


A.



a


8


[


答案

< br>]


(1)B


(2)A



。




考法


(


二


)


等比数列前


n


项和的性质



[


典例


]


各项均为正数的等比数列


{


a


n


}


的前


n


项和为


S


n


,若


S


n


=


2


,


S


3


n


=


14


,则


S


4


n


等于


(



)



A


.


80



C


.


26


D


.


16



B


.


30



[


解析


]


由 题意知公比大于


0


,由等比数列性质知


S


n


,


S


2< /p>


n


-


S


n


,


S


3


n

< p>
-


S


2


n


,


S


4


n

-


S


3


n


,…仍


为等比数列.



设


S


2


n


=

< br>x


,则


2


,

x


-


2,14


-

< br>x


成等比数列.



|



由


(


x


-


2)


=2×( 14-


x


)


,



解得


x


=


6< /p>


或


x


=-


4(< /p>


舍去


)


.



∴


S


n


,


S


2


n


-


S


n


,


S

< br>3


n


-


S


2


n


,


S


4


n


-


S


3


n


,…是首项为


2


,公比为


2


的等比数列.


< p>
又∵


S


3


n


=


14


,∴


S


4


n


=


14


+2×2


=


30.



[


答案


]


B




[


解题技法


]



应用等比数列性质解题时的


2


个关注点




(1)


在 解决等比数列的有关问题时,要注意挖掘隐含条件,利用性质,特别是性质“若


3


2


.


m


+

< p>
n


=


p


+


q


,则


a


m

< br>·


a


n


=


a


p


·


a


q


”,可以减少运算量,提高解题速度.



(2)


在应用相应性质解题时,要注意性质成立的前提条件,有时需要进行适当变形. 此


外,解题时注意设而不求思想的运用.



[


题组训练


]



1


.(2019·郑州第二次质量预测


)


已知等比数列


{


a

< br>n


}


中,


a

2


a


5


a


8


=-


8


,


S


3


=


a


2


+


3


a


1


,则


a


1


=

< p>
(



)




2


C


.-



9




1


B


.-



2


1


D


.-



9

trip-


trip-


trip-


trip-


trip-


trip-


trip-


trip-