2021版新高考数学一轮教师用书:第6章 第3节 等比数列及其前n项和 Word版含答案

巡山小妖精
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2021年02月09日 23:12
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-

2021年2月9日发(作者:爱在雨过天晴时)


第三节



等比数列及其前


n


项和



[


考点要求


]



1.


理解等比数列的概念.


2.


掌握等比数列的通项公式与前


n


项和公式.< /p>


3.


能在具体的


问题情境中识别数列的等 比关系


,


并能用等比数列的有关知识解决相应的问题

< p>
.4.


了解等比数列与指数


函数的关系.




(


对应学生用书第


106


页


)



1


.


等比数列的有关概念



(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个常数


(


不为零


)


,那么这


a


n


+


1


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,


定义的数学表达式为


a


n


=


q


(


n


∈


N

< br>*


,


q


为非零常数


).


(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


,

< p>
b


成等比数列


⇒


G


2


=


ab


.



2


.


等比数列的有关 公式



(1)


通项公式:


a


n


=


a

< br>1


q


n


1


=


a


m


q


n


m


.


-


-< /p>


(2)


前


n


项和 公式:



1


),



na


1


(


q


=


n


S


n< /p>


=



a


1


(


1


-


q

< p>
)


a


1


-


a


n


q


=


(


q


≠


1


)


.


1


-< /p>


q



1


-


q


[


常用结论


]



等比数列的常用性质


< br>1


.


在等比数列


{


a


n


}


中

< br>,


若


m


+


n


=


p


+


q


=


2


k


(


m


,


n


,


p


,


q


,


k


∈


N


*

< br>)


,


则


a


m


·


a


n


=


a


p


·


a


q


=


a


2


k


.




1




a

< br>n



2




2


.


若数列


{


a


n


}


,


{


b


n


}(< /p>


项数相同


)


是等比数列

< br>,


则


{


λa

n


}(


λ


≠


0)


,


a


,


{


a


n


}


,< /p>


{


a


n


·


b


n


}


,

< p>


b



仍然是

< p>


n




n



等比数列.


< p>
3


.


等比数列


{


a


n


}


的前

< p>
n


项和为


S


n

< p>
,


则


S


n


,


S


2


n

-


S


n


,


S


3


n


-


S< /p>


2


n


仍成等比数列


,


其公比为


q


n

,


其中当


公比为-


1


时


,


n


为偶数时除外.




一、思考辨析


(


正确的打“√”,错误的打“×”


)


(1)


满足


a


n

+


1


=


qa


n


(


n


∈


N


*


,


q


为常数


)


的数列


{


a


n


}


为等比数列.

(




)


(2)


G


为


a


,


b


的等比中项


⇔

< br>G


2


=


ab

.(




)

(3)


若


{


a

n


}


为等比数列,


b


n


=


a


2

< br>n


-


1


+


a


2


n


,则数列

{


b


n


}


也是等比数列.


(




)


a


(


1< /p>


-


a


n


)


(4)


数列


{


a


n


}


的通项公式是


a


n


=


a


,则 其前


n


项和为


S


n


=


.(




)


1


-


a< /p>


n


(5)


数列


{


a


n


}


为等比 数列,则


S


4


,


S


8


-


S


4


,


S


12


-< /p>


S


8


成等比数列.


(




)


[


答案


]



(1)


×



(2)


×



(3)


×



(4)


×



(5)


×



二、教材改编



1

.在等比数列


{


a


n


}


中,


a


3


=


2


,


a

7


=


8


,则


a


5


等于


(




)


A


.


5





B


.±


5





C


.


4





D


.±


4



2


C



[


∵


a


5


=


a


3


a


7


=


2


×


8

< br>=


16


,


∴

a


5


=


±


4.


又


∵


a


5


=


a


3


q< /p>


2


>


0


,


∴


a


5


=

< p>
4.]


2


.等比数列


{


a


n


}


的前< /p>


n


项和为


S


n< /p>


,已知


S


3


=< /p>


a


2


+


10


a


1


,


a


5


=


9


,则

< p>
a


1


=


(




)


1

< br>1


1


1


A


.


3






B


.-


3






C


.


9






D


.-


9



a


5


C



[


∵


S


3


=


a


2


+


10


a


1


,


∴


a


1


+

a


2


+


a


3


=


a


2


+< /p>


10


a


1


,


∴


a


3


=


9


a


1


,


即公比


q


2


=


9


,


又


a

< br>5


=


a


1


q


4


,


∴


a


1


=


q


4


9


1


=


81


=


9


.


故选


C.]


3


.在数列


{


a


n


}


中,< /p>


a


1


=


2


,


a


n


+

< p>
1


=


2


a


n


,


S


n

为


{


a


n


}


的前


n


项和.若

S


n


=


126

,则


n


=


________


.



6


< p>
[


∵


a


1


=


2


,


a

n


+


1


=


2


a


n


,


< /p>


∴数列


{


a


n< /p>


}


是首项为


2


,


公比为


2


的等比数列.



2


(


1

-


2


n


)


又


∵


S


n


=< /p>


126


,


∴


=< /p>


126


,



1< /p>


-


2


解得


n


=


6.]


4


.< /p>


一种专门占据内存的计算机病毒开机时占据内存


1 MB


,


然后每


3


秒自身复制 一次,


复制后所


占内存是原来的


2


倍,那么开机


________


秒,该病毒 占据内存


8 GB(1 GB


=


2


10


MB).


39



[

< br>由题意可知


,


病毒每复制一次所占内存的大小构成一等比 数列


{


a


n


}


,



且


a


1


=


2


,


q


=


2


,


∴


a


n


=

< br>2


n


,



则


2


n


=


8


×


2


10


=< /p>


2


13


,


∴


n


=


13.


即病 毒共复制了


13


次.



∴所需时间为


13


×


3


=


39(


秒


).]



(


对应学生用书第

< br>106


页


)


考点


1



等比数列的基本运算





等比数列基本量运算的解题策略


< /p>


(1)


等比数列的通项公式与前


n


项和公式共涉及五个量


a


1

< br>,


a


n


,


q


,


n


,


S


n


,


已知其中三个就能求另

< p>
外两个


(


简称


“


知三求二


”


).


(2 )


运用等比数列的前


n


项和公式时


,


注意分


q


=


1


和


q


≠


1


两类分别讨论.




1.


设


S


n< /p>


为等比数列


{


a


n


}


的前


n


项 和,已知


3


S


3


=


a


4


-


2


,


3


S


2


=


a


3


-


2


,则公比


q


=


(




)


A


.


3






B


.


4






C


.


5






D


.


6



B



[


因为< /p>


3


S


3


=


a


4


-


2

< p>
,


3


S


2


=


a


3


-

2


,


所以两式相减


,


得


3(


S


3


-


S


2


)

=


(


a


4


-


2)


-


(


a


3


-


2)


,< /p>



即


3


a


3


=


a


4

< p>
-


a


3


,



a


4


得

a


4


=


4


a


3


,


所以


q


=


a


=


4.]


3


1


2


.


(2019·


全国卷


Ⅰ

)


记


S


n


为等比数列


{


a


n

}


的前


n


项和.若


a


1


=


3

,


a


2


4


=


a


6


,则


S


5


=


________


.



121


1



1


3


2


1


5


2



q



3


< /p>


[


设等比数列的公比为


q


,


由已知


a


1


=


3


,


a

4


=


a


6


,


所以



3



=


3


q


,


又


q


≠


0


,


所以


q


=

< p>
3


,


1


5


(


1


-


3

)


5


a


1


(


1


-


q


)< /p>


3


121


所以


S


5


=


=


=


3


.]


1


-


q


1


-


3


3


9


3


.等比数列


{


a


n


}


的各项均为实数,其前


n


项和为


S


n


,已知


a


3


=


2


,

S


3


=


2


,则


a


2


=


_ _______


.



3


-


3


或


2


[


法一:


(

直接法


)


∵


数列

< br>{


a


n


}


是等比数列


,



3

< br>9


∴当


q


=

1


时


,


a


1


=


a


2


=< /p>


a


3


=


2


,


显然


S


3


=


3


a


3


=


2


.


当


q


≠


1


时

,


由题意可知



a


1


(


1


-

q


3


)


9




1


-


q< /p>


=


2


,



2


3


a


< p>
1


q


=


,



2



1

解得


q


=-


2

或


q


=


1(


舍去


).


a


3

3


∴


a


2


=


q


=


2


×< /p>


(


-


2)


=-< /p>


3.


3


综上可知


a


2


=-


3


或


2


.


3


法 二:


(


优解法


)


由


a


3


=


2


得


a


1


+


a


2


=


3.


a


3


a


3


∴


q


2


+


q


=


3


,

< br>


即


2


q


2


-


q


-


1


=


0


,



1


∴


q


=-


2


或


q


=

< p>
1.


a


3


3

< p>
∴


a


2


=


q


=-


3


或

< br>2


.]


4


.

< br>(2018·


全国卷


Ⅲ


)


等比数列


{


a


n


}


中,


a


1


=


1


,


a

< p>
5


=


4


a


3


.


(1)


求


{


a


n


}

< br>的通项公式;



(2)


记


S


n


为


{

< p>
a


n


}


的前


n


项和,若


S


m

< p>
=


63


,求


m

< p>
.


[


解


]



(1)


设


{


a


n


}


的公比为


q< /p>


,


由题设得


a


n


=


q


n


-


1


.


由已知得


q


4


=


4


q


2


,



解得


q


=


0(


舍去


)


,


q


=-


2


或


q


=


2.


故


a


n


=


(


-


2)


n


-


1


或

a


n


=


2


n


-


1


(


n< /p>


∈


N


+


). < /p>


(2)


若


a


n< /p>


=


(


-


2)


n


-


1


1


-(-


2


)


n


,


则


S


n


=


.


3


由


S


m


=


63

< br>得


(


-


2)

m


=-


188


,

< br>


此方程没有正整数解.



若< /p>


a


n


=


2


n


-


1


,

< p>
则


S


n


=


2


n


-


1.


由


S


m


=

63


得


2


m


=


64


,


解得


m


=


6.


综上

,


m


=


6.



抓住基本量


a


1,

< br>q


,


借用方程思想求解是解答此类问题的关键

< p>
,


求解中要注意方法的择优.



考点


2



等比数列的判定与证明




判定一个数列为等比数列的常见方法



a


n


+


1


(1 )


定义法:若


a


=

q


(


q


是不为零的常数

< p>
)


,


则数列


{

< p>
a


n


}


是等比数列;



n


(2)


等比中 项法:若


a


2


n


+


1


=


a


n


a


n


+


2


(


n


∈


N


+


,


a


n


≠


0)


,


则数列

< p>
{


a


n


}


是等比数列;



(3)


通项公 式法:若


a


n


=


Aq


n


-


1


(


A


,


q


是不 为零的常数


)


,


则数列


{


a


n


}

是等比数列.



5


5


2



设数列


{


a


n


}


中,


a


1


=


1


,


a

< p>
2


=


3


,


a


n


+


2

=


3


a


n


+


1


-


3


a< /p>


n


,令


b


n


=


a


n


+


1


-


a


n


(


n


∈


N

< br>*


)


(1)


证明:数列


{


b


n


}

< p>
是等比数列;



(2)


求 数列


{


a


n


}


的通项公式.



5

2


[


解


]



(1)


∵


a


n


+


2


=


3


a


n


+


1


-


3


a


n


,



2


∴

< br>a


n


+


2


-


a


n


+


1


=


3


(


a


n


+


1


-


a


n


)


,


而


b


n


=

< br>a


n


+


1


-


a


n


,



2


2


∴


b


n


+


1


=


3


b


n


,


又


b


1


=

< br>a


2


-


a


1


=


3


,



2


2


∴


{


b


n


}


是首项为< /p>


3


,


公比为


3< /p>


的等比数列.


-


-


-


-


-


-


-


-