等比数列前n项合

萌到你眼炸
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2021年02月10日 15:27
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-

2021年2月10日发(作者:宛然如梦)


等比数列前


n


项和和




1


.


理解并 掌握等比数列前


n


项和公式及其推导过程.


2


.能够应用前


n


项和公式解决等比数列的有关问题.



3

< p>
.进一步提高解方程


(



)


的能力,以及整体代换思想的应用能力


.



等比数列前


n


项和公式



知识点



基本内容




基本



公式



等比数列前


n


项和公式











q





S


=








































q


n




根据


q


是否 为


1



有两种形式


基本



方法



推导等比数

列前


n


项和


的方法



错位相减法:


解决由等比数列与等差数列对应项的积


组成的数列求和问题



两边乘公比,错位


相减




3


.等比数列前

n


项和的公式是如何推导的?




提示:设


S


n



a


1



a< /p>


2



a


3





a

< p>
n




则把①式两边同乘 以


q


得:


qS


n



a


1


q< /p>



a


2


q



a


3


q

< p>




a


n



1


q


a


n


q



a


2



a< /p>


3



a


4





a

< p>
n



a


n



1



①-②得


(1



q


)


S


n


a


1



a


n



1


a


1



a


n



1


a


1



q


n


∴当


q

< p>
≠1


时,


S


n

< p>



.


1



q


1


< br>q


又当


q


1


时,∵


a


1


a


2





a


n


,∴


S


n



na< /p>


1


.



1


.应用等比数列前


n


项和公式时应注意什么 事项?



提示:在应用等比数列求和公式时,应分


q



1


< br>q


≠1


两种情况分别求解;若


q


≠1


,要说明


为什么

< br>q


≠1.




类型一




等 比数列前


n


项和公式的基本运算



[



1


]



在等比数列


{


a


n


}


中,



(1)


S


2



30



S


3



155


,求


S


n




(2)



S


n


< p>
189



q


< p>
2



a


n



96


,求


a


1



n


.


[


分析


]


< /p>


(1


)



(2)


可利用等比数列的求和公式列方程组求解.


< br>


a


1



[



]



( 1)


由题意知




a


1



q



30




q



q


2



155








1



a


1



5



解得

< p>




5



q



5


q


=-


.





a



180



6





5


1 0 80×[1




6

1



5


从而


S


n



4


× 5


n


1



4< /p>



S


n



11



a


1


(2)



S


n




q


n


1



q


n

< br>]


.


a


1


2




189




1



2



a


n< /p>



a


1


·


q


n


1


以及已知条件 得





2< /p>


n


1




96



a


1


·


n





192



a


1


·


2


n



192


,即


2< /p>


n



a




1


192



189



a


1


(2


n



1)



a


1


(

< p>
a



1)




1


96




a


1


3,2


n


1


3



32


,∴

n



6.


[


点评


]


< /p>


在等比数列


{


a


n


}


的五个量


a


1



q



a


n



n



S


n


中,


a


1



q


是最基本的元 素,当条件与


结论间的联系不明显时,均可以用


a


1



q


列方程组求解.




1


变式训练


1



(1)


等比数列


{

a


n


}


中,


q


=-



S


5



11


,则


a


1



a


5< /p>


分别为


(




)


2


A


.< /p>


14,1











B



16


,-


1


C



16,1



















D



14< /p>


,-


1



(2 )


设等比数列


{


a

n


}


的公比


q

<1


,前


n


项和为


S


n


,已知


a


3



2


S


4



5


S


2


,求


{


a


n


}


的通项公式.



1


a


1


[1




2


解析:


(1)


S


5



1


1




2


1


a


5



a


1


·


q


4



16×(



2


)

< p>
4



1.


a

< p>
1


(2)


由题设知


a


1


≠0



S


n



2


5

< p>
]



11



a


1



16





q

n


(


q


<1)



1



q


a


q



2< /p>






1




a

< p>
1




q


4


a


1


q


2







1



q



1



q


由②得


1



q


4



5(1



q


2


)




(


q


2



4)(


q


2



1)



0.


(


q



2)(


q



2)(

< p>
q



1)(


q

< p>


1)



0




因为


q


<1


,解得


q


=-

< p>
1



q


=-


2.





q


=-


1


时,代入①得


a


1



2





通项公式


a


n



2×(



1)


n


1




1



q


=-


2


时,代入①得


a


1



2




1



通项公式


a


n


< p>
2


×(



2)

< p>
n


1


.


综上,当


q


=-


1


时,


a


n



2×(



1)


n


1


.



1


< p>


q


=-


2


时,


a


n



2


×(



2)


n


1


.


答案:


(1)C



(2)


见解析




类型二



错位相减法求和



< br>[



2


]



设数列


{


a


n


}


满足


a


1



2



a< /p>


n



1



a


n




2


2


n


1


.


(1)


求数列


{


a


n


}


的通项公式;



(2)



b


n



na


n< /p>


,求数列


{


b


n


}


的前


n


项和


S


n


.


[


分析


]


< /p>


(1)


利用叠加法求


a

< br>n




(2)

< br>利用错位相减法求


S


n


.



[



]



(1)


由已知得,当


n

≥1


时,



a

n



1



[(


a


n



1



a


n


)



(


a


n



a


n



1


)



< br>+


(


a


2



a


1


)]



a


1



-< /p>




3(2


2< /p>


n


1



2


2


n


3


< p>



2)



2





2


2(


n


1)


1


.



a

< br>1



2





所以数列


{

a


n


}


的通项公式为


a


n



2

< br>2


n


1


.


(2)



b

n



na


n



n


·


2


2


n


1





S


n




2




2


3



< p>
2


5





n


·


2

2


n


1


.
















从而< /p>


2


2


·


S


n




2


3




2

< p>
5




2


7




< br>n


·


2


2


n


1


.








①-②得





(1



2


2


)


S


n



2



2


3



2


5





2


2

< br>n


1



n


·


2


2


n


1


.


1



即< /p>


S


n



9


[(3


n



1)2< /p>


2


n


1



2]




[


点评


]


< /p>


所谓错位相减法是指在求和式子的左右两边同乘等比数列的公比,然后错位相减,


使其转化为等比数列求和问题.此种方法一般应用于形如数列


{


a


n


b


n


}


的求和,其中数列


{


a< /p>


n


}


是等差数列,数列

< br>{


b


n


}


是等比数列.



1


2


3


n


变式训练


2



求和


S


n




2


3





n


.


a


a


a


a


解:分


a



1



a


≠1< /p>


两种情况.



n


n




a


=< /p>


1


时,


S


n



1



2



3





n



2

< br>1


2


3


n



a


≠1


时,


S


n



a



a


2



a


3





a


n




1


上式两边同乘以


a


,得< /p>





n



1


1


1

< p>
2


n


S







2


3


n





n


a< /p>


n


a


a


a


a


1


1


1

< p>
1


1


n


两式相减,得


(1



a


)


S


n



a

< p>


a


2





a


n


n



1




a


a


a< /p>


n




S


n



a


n

< p>
综上所述,得



n




S




a




n



n


a


< br>a



2


.

n



2


a


n



a


n


,< /p>


a



1




n


a


< p>
a



2



a


≠1.




类型三




等 比数列前


n


项和公式在实际中的应用



[



3]


< /p>


已知某地今年年初拥有居民住房的总面积为


a

(


单位:


m


2

)



其中有部分旧住房需要拆


除.


当地有关部门决定每年以当年年初住房面积的


10%

< p>
建设新住房,


同时也拆除面积为


b


(



位:


m

< br>2


)


的旧住房.



(1)


分别写出第一年末和第二年末的实际住房面积的表达式;



(2)


如果第五年末该地的住房面积正好比今年年 初的住房面积增加了


30%


,则每年拆除的旧

< br>住房面积


b


是多少?


(


计算时取


1.1


5


=< /p>


1.6)



[


分析


]


< /p>


本题以实际问题为载体,融函数建模、数列的知识于一体,主要考查学生阅读资料


提取信息以及用所学知识解决实际问题的能力.



[



]



设第


n


年末实际住房面积为


a


n


(


n


N


*


)




(1)


由题意,则


a


1



1.1


a



b


(m

< br>2


)




a


2



1.1


a


1



b



1.1(1.1


a


< br>b


)



b



1.21


a


2.1


b


(m


2

< br>)


(2)


a


3



1.1


a


2



b



1.1(1.1


2


a



1.1


b



b


)

< p>


b



1.1

< p>
3


a



1.1

< p>
2


b



1.1

< p>
b



b



a


4



1.1


a


3



b


1.1(1.1


3


a

< p>


1.1


2


b

< p>


1.1


b


< p>
b


)



b




1.1


4


a



1.1


3


b



1.1


2


b



1.1


b



b



a

5



1.1


a

4



b



1.1(1.1


4


a



1.1


3


b



1.1


2


b



1.1


b



b


)



b



1.1


5


a


1.1


4


b


1.1


3


b


1.1


2


b


1.1


b


b



b



1.6


a




1.1


5



1.6

a



6


b



1



1.1


a


a


由题意


1.6


a



6


b



1.3


a


,解得


b



20


,所以每年拆除的旧住房面 积为


20


m


2


.


变式训练


3


水土流失是我国西部大开发中最突出的生态问题.


已知西部某地区有耕地

< p>
3 000


万亩需要退耕还林,国家确定


2000


年在该地区退耕还林的土地面积为


300


万亩,以后每年


退耕还林的土地面积比上一年递增


20%


.


那么从


2000


年起,


到哪一年该地区基本解决退耕还


林问题?


(


计算时取


log


1.2


3



6)


解:设 该地区从


2000


年起每年退耕还林的面积组成一个数列


{


a


n


}

< p>
,由题意,得


a


n



1



a


n


(1



20%)





{


a


n


}


是首项为


a


1



300


,公比为


1.2


的等比数列.




{


a


n

}


的前


n


项和为

< br>S


n


,则


S

n



3 000.


< p>


1.2



1

< p>
n



3 000.


∴< /p>


1.2


n



3< /p>


,解得


n



lo g


1.2


3



6.


故到


2005


年该地区基本解决 退耕还林问题.




易错点:忽略


q


的取值范围而导致出错



[


错题展示


]



已知等比数列


{


a

n


}


中,


a


1



2



S


3



6


,求< /p>


a


3



q


.



[


错解


]


< /p>


由等比数列的前


n


项和公式,

< p>


a


1



S


3



q


3



1



q



q


3< /p>



6




1



q


解得


q


=-


2.


此时,< /p>


a


3



a


1


q


2


< p>
2×(



2)


2



8




综上所述,


q


=-


2



a


3


< p>
8.


[


错因分析


]



在上面的求解过程中,没有讨论公比


q


是否为


1


,就直接使用了等比数列的前


a


1


n


项和公式


S


n




q


n


,从而有可能出现漏解情况.



1



q


[


正解


]



< p>
q



1


,则


S


3



3

< br>a


1



6


,符合题意.



此时,


q

< p>


1



a


3



a


1


2.



q

≠1


,则由等比数列的前


n


项和公 式,



a


1



S


3




q


3



1



q



q


3



6


< br>


1



q


解得


q



1(


舍去


)



q


=-


2.


此时,


a

< br>3



a


1


q


2



2×(



2)


2



8.


综上所述,


q



1



a


3


2



q


=-


2



a


3



8.


[


反思


]


< /p>


在使用等比数列的前


n


项和公式解题时, 要注意对公比


q


是否为


1


进行讨论.当


q


a


1



1


时,


S


n



na


1

< p>
;当


q


≠1


时,


S


n




q


n


.


1



q



1


.在等比数列的通项公式及前


n


项和公式中共有


a


1



a


n



n



q



S


n


五个量,知道其中任意


三个量,都可求出其余 两个量.




2


.在应用公式求和时,应注意到公式的使用条件为


q


≠1


,而当


q



1


时应按常数列求和,即


a


1


S


n



na

< br>1



由非常数列的等比数列的前


n


项和


S


n




q


n


a


1


n


a


1


=-


q



< p>
可以看出,


1



q


1



q


1

< p>


q


式子的组成是由一个指数式与一个常数的和构 成的,而指数式的系数与常数项互为相反数,


由此可以根据前


n


项和公式判断等比数列,


即非常数列的等比数列是


S


n



aq


n



a


(

a


≠0



q


≠1



n



N


*


)


的等价条件.

< br>


3


.在含字母参数的等比数列求和时,应分

< p>
q



1



q


≠1


两种情况进行讨论.




1


.等比数列


{


a


n


}


的 公比


q



2


, 首项


a


1



2


,则


S


n


等于


(




) < /p>


A



n


2



n











B



n


2



n




C



2


n


1

< br>-


2

















D



2


n



1


解析:< /p>


S


n



C




2


n




2


n


1



2.


1



2


2



在等比数列


{


a


n


}


中,


公比


q


是整数,


a


1



a


4



18



a


2



a


3



12



则此数列的前


8


项和为


(




)


A



514


















B



513


C



512


















D



510




a


1



a


1


q


3



18



< p>
1


解析:由题意,得



解 得


q



2


,< /p>


q



1


2


2


2



q

< p>
3


=-


1



q


2



q

< br>3


不合题意,舍去.





a


1


q

< p>


a


1


q



12



< br>∴


q



2



a


1



2 .


a


1



S


8




1


S


4


3


.设等比数 列


{


a


n


}< /p>


的公比


q



,前


n


项和为


S


n


,则



________.


2


a


4



q


S


4


a

< br>1


解析:


a


< br>=



q


a


1


q


3


4


4



q


8



1



q



2


8



510.


1



2


1



q




q


q


3


4

< br>1


1



2


4


1


1



2


2



15.


3


答案:


15



4



已知等 比数列


{


a


n


}


中,


a


n


> 0



n



1, 2,3





a


2



2


,< /p>


a


4



8



则前


5


项和


S


5


的值为


____ ____




1



2


5


解析:易求得


q



2


a


1



1.



S


5




31.


1



2


答案:


31


5

.求


S


n



x



2


x


2



3


x


3





nx


n


(


x


≠0)




n


n

< p>


解:当


x


< p>
1


时,


S


n



1



2

< br>+


3





n



2






x


≠1


时,


xS


n< /p>



x


2



2


x


3


< p>
3


x


4





(


n


1)


x


n



nx


n


1






(1



x


)


S


n



x



x


2



x


3




< br>x


n



nx

n


1


.


x



(1



x


)


S


n



∴< /p>


S


n



n





S

< p>





n



x


n



nx


n


1


.


1



x


n



1


-< /p>


(


n



1)


x


n



1]




2


[

< p>
nx


x



x


n



2


x

< br>-


x



x




n



x


n



x


n



1



2


[


nx











等比数 列前


n


项和的性质




1


.


理解等 比数列前


n


项和的性质,会运用性质解题.


2


.能用等比数列的知识解决一些综合性问题

< p>
.



1


.等比数列前< /p>


n


项和的性质



性质一:若某数列前


n


项和公式为


S< /p>


n



a


n



1(


a


≠0



a


≠±1



n



N


*

< p>
)


,则


{


a


n


}


成等比数列.



性质二:若数列


{


a


n


}


是公比为


q


的等比数列,则




S


n



m


< br>S


n









.


②在等比数列中,若项数为


2


n


(


n



N


*


)


,则



S


n



S


2


n


S


n



S


3


n



S< /p>


2


n









数列.




2


.等比数列前


n

项和公式的函数观点



(1)


当公 比


q


≠1


时,等比数列的前

< p>
n


项和公式可写成


S


n< /p>





















的形式 ,数列


{


S


n


}


对应的点


(


n



S


n


)


是 指数型函数


y















图象上


的一些离散的点.


< p>
(2)


当公比


q



1


时,因为


a


1


≠0


,所以


S


n< /p>








n


的正比 例函数,数列


{


S


n

< br>}


对应的点


(


n



S


n


)

是正比例函数









图象上的一些离散的点.



1


.若一个数列是等比数列,它的前


n


项和写成< /p>


S


n



Aq


n



B


(


q


≠1)


,则


A



B


有何关系?


< /p>


提示:


A



B< /p>



0




a


1



S

< p>
n




q


n


a


1


a

1


n




·


q


,则常数项与


q

< br>n


的系数互为相反数.



1



q


1



q


1



q


S






.


S


奇< /p>


2


.前


n


项和的 性质:



S


n



S


2


n


-< /p>


S


n



S


3


n



S

< p>
2


n


成等比数列



,有什么条件吗?



提示:

< br>当


q


=-


1


n


为偶数时,


上述性质不成立.


原因是:


S


n



0



S


2< /p>


n



S


n



0



S

< p>
3


n



S


2


n



0


所以不能构成等比数列.



3< /p>


.性质:


S


m



n



S


n



q


n


S


m


如何推导?



提示:


S


m



n



S


n



a


n



1



a


n


< br>2





a


n



m




S


n



q


n


(


a


1



a


2





a

< br>m


)



S

n



q


n


·


S


m


.



类型一




等 比数列前


n


项和性质的应用



[



1]


< /p>


等比数列


{


a


n


}


中,


S


2< /p>



7



S


6



91


,则


S


4



(

< p>



)


A



28













B



32


C



35






















D



49


[


解析


]


< /p>


方法一:∵


S


2



7



S


6< /p>



91


,易知


q


≠1




< /p>





S


2



7


< p>





a


1



S


6



91





a


1



q



7






q


6



91

< p>


1



q



q


2


q


4



91.



a


1




q



q


1



q

-


-


-


-


-


-


-


-