高考数学理科一轮复习等比数列及其前n项和学案含答案.docx
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高考数学理科一轮复习等比数列及其前n项和学案含答案
高考数学(理科)一轮复习等比数列及其前n项和学案含答案
学案30 等比数列及其前n项和
导学目标:
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3了解等比数列与指数函数的关系4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.自主梳理
1.等比数列的定义
如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的比等于同一常数(不为零),那么这个数列叫做等比数列,这个常数叫做等比数列的________,通常用字母________表示(q≠0).
2.等比数列的通项公式
设等比数列{an}的首项为a1,公比为q,则它的通项an=______________
3.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.
4.等比数列的常用性质
(1)通项公式的推广:
an=a•________(n,∈N*).
(2)若{an}为等比数列,且+l=+n(,l,,n∈N*),则__________________________.
(3)若{an},{bn}(项数相同)是等比数列,则{λan}(λ≠0),1an,{a2n},{an•bn},anbn仍是等比数列.
(4)单调性:
a1>0,q>1或a1<00<q<1⇔{an}是________数列;a1>0,0<q<1或a1<0q>1⇔{an}是________数列;q=1⇔{an}是____数列;q<0⇔{an}是________数列.
.等比数列的前n项和公式
等比数列{an}的公比为q(q≠0),其前n项和为Sn,当q=1时,Sn=na1;
当q≠1时,Sn=a11-qn1-q=a1qn-1q-1=a1qnq-1-a1q-1
6.等比数列前n项和的性质
公比不为-1的等比数列{an}的前n项和为Sn,则Sn,S2n-Sn,S3n-S2n仍成等比数列,其公比为______.
自我检测
1.“b=a”是“a、b、成等比数列”的( )
A.充分不必要条
B.必要不充分条
.充要条
D.既不充分也不必要条
2.若数列{an}的前n项和Sn=3n-a,数列{an}为等比数列,则实数a的值是( )
A.3B.1.0D.-1
3.(2011•温州月考)设f(n)=2+24+27+…+23n+1(n∈N*),则f(n)等于( )
A27(8n-1)B27(8n+1-1)
27(8n+2-1)D27(8n+3-1)
4.(2011•湖南长郡中学月考)已知等比数列{an}的前三项依次为a-2,a+2,a+8,则an等于( )
A.8•32nB.8•23n
.8•32n-1D.8•23n-1
.设{an}是公比为q的等比数列,|q|>1,令bn=an+1(n=1,2,…),若数列{bn}有连续四项在集合{-3,-23,19,37,82}中,则6q=________探究点一 等比数列的基本量运算
例1 已知正项等比数列{an}中,a1a+2a2a6+a3a7=100,a2a4-2a3a+a4a6=36,求数列{an}的通项an和前n项和Sn
变式迁移1 在等比数列{an}中,a1+an=66,a2•an-1=128,Sn=126,求n和q
探究点二 等比数列的判定
例2 (2011•岳阳月考)已知数列{an}的首项a1=,前n项和为Sn,且Sn+1=2Sn+n+,n∈N*
(1)证明数列{an+1}是等比数列;
(2)求{an}的通项公式以及Sn
变式迁移2 设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1+2a2+3a3+…+nan=(n-1)Sn+2n(n∈N*).
(1)求a2,a3的值;
(2)求证:
数列{Sn+2}是等比数列.
探究点三 等比数列性质的应用
例3 (2011•湛江月考)在等比数列{an}中,a1+a2+a3+a4+a=8,且1a1+1a2+1a3+1a4+1a=2,求a3
变式迁移3
(1)已知等比数列{an}中,有a3a11=4a7,数列{bn}是等差数列,且b7=a7,求b+b9的值;
(2)在等比数列{an}中,若a1a2a3a4=1,a13a14a1a16=8,求a41a42a43a44
分类讨论思想与整体思想的应用
例 (12分)设首项为正数的等比数列{an}的前n项和为80,它的前2n项和为660,且前n项中数值最大的项为4,求此数列的第2n项.
【答题模板】
解 设数列{an}的公比为q,
若q=1,则Sn=na1,S2n=2na1=2Sn
∵S2n=660≠2Sn=160,∴q≠1,[2分]
由题意得a11-qn1-q=80, ①a11-q2n1-q=660②[4分]
将①整体代入②得80(1+qn)=660,
∴qn=81[6分]
将qn=81代入①得a1(1-81)=80(1-q),
∴a1=q-1,由a1>0,得q>1,
∴数列{an}为递增数列.[8分]
∴an=a1qn-1=a1q•qn=81•a1q=4
∴a1q=23[10分]
与a1=q-1联立可得a1=2,q=3,
∴a2n=2×32n-1(n∈N*).[12分]
【突破思维障碍】
(1)分类讨论的思想:
①利用等比数列前n项和公式时要分公比q=1和q≠1两种情况讨论;②研究等比数列的单调性时应进行讨论:
当a1>0,q>1或a1<0,0<q<1时为递增数列;当a1<0,q>1或a1>0,0<q<1时为递减数列;当q<0时为摆动数列;当q=1时为常数列.
(2)函数的思想:
等比数列的通项公式an=a1qn-1=a1q•qn(q>0且q≠1)常和指数函数相联系.(3)整体思想:
应用等比数列前n项和时,常把qn,a11-q当成整体求解.
本题条前n项中数值最大的项为4的利用是解决本题的关键,同时将qn和a11-qn1-q的值整体代入求解,简化了运算,体现了整体代换的思想,在解决有关数列求和的题目时应灵活运用.1.等比数列的通项公式、前n项公式分别为an=a1qn-1,Sn=na1, q=1,a11-qn1-q,q≠1
2.等比数列的判定方法:
(1)定义法:
即证明an+1an=q(q≠0,n∈N*)(q是与n值无关的常数).
(2)中项法:
证明一个数列满足a2n+1=an•an+2(n∈N*且an•an+1•an+2≠0).
3.等比数列的性质:
(1)an=a•qn-(n,∈N*);
(2)若{an}为等比数列,且+l=+n(,l,,n∈N*),则a•al=a•an;
(3)设公比不为-1的等比数列{an}的前n项和为Sn,则Sn,S2n-Sn,S3n-S2n仍成等比数列,其公比为qn
4.在利用等比数列前n项和公式时,一定要对公比q=1或q≠1作出判断;计算过程中要注意整体代入的思想方法.
.等差数列与等比数列的关系是:
(1)若一个数列既是等差数列,又是等比数列,则此数列是非零常数列;
(2)若{an}是等比数列,且an>0,则{lgan}构成等差数列.(满分:
7分)
一、选择题(每小题分,共2分)
1.(2010•辽宁)设{an}是由正数组成的等比数列,Sn为其前n项和.已知a2a4=1,S3=7,则S等于( )
A12B314334D172
2.(2010•浙江)设Sn为等比数列{an}的前n项和,8a2+a=0,则SS2等于( )
A.-11B.-8.D.11
3.在各项都为正数的等比数列{an}中,a1=3,前三项的和S3=21,则a3+a4+a等于( )
A.33B.72.84D.189
4.等比数列{an}前n项的积为Tn,若a3a6a18是一个确定的常数,那么数列T10,T13,T17,T2中也是常数的项是( )
A.T10B.T13.T17D.T2
.(2011•佛模拟)记等比数列{an}的前n项和为Sn,若S3=2,S6=18,则S10S等于( )
A.-3B..-31D.33
题号1234
答案
二、填空题(每小题4分,共12分)
6.设{an}是公比为正数的等比数列,若a1=1,a=16,则数列{an}前7项的和为________.
7.(2011•平顶月考)在等比数列{an}中,公比q=2,前99项的和S99=30,则a3+a6+a9+…+a99=________
8.(2010•福建)在等比数列{an}中,若公比q=4,且前3项之和等于21,则该数列的通项公式an=________
三、解答题(共38分)
9.(12分)(2010•陕西)已知{an}是公差不为零的等差数列,a1=1,且a1,a3,a9成等比数列.
(1)求数列{an}的通项;
(2)求数列{2an}的前n项和Sn
10.(12分)(2011•廊坊模拟)已知数列{lg2(an-1)}为等差数列,且a1=3,a2=
(1)求证:
数列{an-1}是等比数列;
(2)求1a2-a1+1a3-a2+…+1an+1-an的值.
11.(14分)已知等差数列{an}的首项a1=1,公差d>0,且第2项、第项、第14项分别是等比数列{bn}的第2项、第3项、第4项.
(1)求数列{an}与{bn}的通项公式;
(2)设数列{n}对n∈N*均有1b1+2b2+…+nbn=an+1成立,求1+2+3+…+2010
答案自主梳理
1.公比 q 2a1•qn-1 4
(1)qn-
(2)a•al=a•an
(4)递增 递减 常 摆动 6qn
自我检测
1.D 2B 3B 4 -9
堂活动区
例1 解题导引
(1)在等比数列的通项公式和前n项和公式中共有a1,an,q,n,Sn五个量,知道其中任意三个量,都可以求出其余两个量.解题时,将已知条转化为基本量间的关系,然后利用方程组的思想求解;
(2)本例可将所有项都用a1和q表示,转化为关于a1和q的方程组求解;也可利用等比数列的性质转化,两种方法目的都是消元转化.
解 方法一 由已知得:
a21q4+2a21q6+a21q8=100,a21q4-2a21q6+a21q8=36①②
①-②,得4a21q6=64,∴a21q6=16③
代入①,得16q2+2×16+16q2=100
解得q2=4或q2=14
又数列{an}为正项数列,∴q=2或12
当q=2时,可得a1=12,
∴an=12×2n-1=2n-2,
Sn=12(1-2n)1-2=2n-1-12;
当q=12时,可得a1=32
∴an=32×12n-1=26-n
Sn=321-12n1-12=64-26-n
方法二 ∵a1a=a2a4=a23,a2a6=a3a,a3a7=a4a6=a2,
由a1a+2a2a6+a3a7=100,a2a4-2a3a+a4a6=36,
可得a23+2a3a+a2=100,a23-2a3a+a2=36,
即(a3+a)2=100,(a3-a)2=36
∴a3+a=10,a3-a=±6解得a3=8,a=2,或a3=2,a=8
当a3=8,a=2时,q2=aa3=28=14
∵q>0,∴q=12,由a3=a1q2=8,
得a1=32,∴an=32×12n-1=26-n
Sn=32-26-n×121-12=64-26-n
当a3=2,a=8时,q2=82=4,且q>0,
∴q=2
由a3=a1q2,得a1=24=12
∴an=12×2n-1=2n-2
Sn=12(2n-1)2-1=2n-1-12
变式迁移1 解 由题意得
a2•an-1=a1•an=128,a1+an=66,
解得a1=64,an=2或a1=2,an=64
若a1=64,an=2,则Sn=a1-anq1-q=64-2q1-q=126,
解得q=12,此时,an=2=64•12n-1,
∴n=6
若a1=2,an=64,则Sn=2-64q1-q=126,∴q=2
∴an=64=2•2n-1∴n=6
综上n=6,q=2或12
例2 解题导引
(1)证明数列是等比数列的两个基本方法:
①an+1an=q(q为与n值无关的常数)(n∈N*).
②a2n+1=anan+2(an≠0,n∈N*).
(2)证明数列不是等比数列,可以通过具体的三个连续项不成等比数列证明,也可用反证法.
(1)证明 由已知Sn+1=2Sn+n+,n∈N*,
可得n≥2时,Sn=2Sn-1+n+4,
两式相减得Sn+1-Sn=2(Sn-Sn-1)+1,
即an+1=2an+1,从而an+1+1=2(an+1),
当n=1时,S2=2S1+1+,
所以a2+a1=2a1+6,
又a1=,所以a2=11,
从而a2+1=2(a1+1),
故总有an+1+1=2(an+1),n∈N*,
又a1=,a1+1≠0,从而an+1+1an+1=2,
即数列{an+1}是首项为6,公比为2的等比数列.
(2)解 由
(1)得an+1=6•2n-1,
所以an=6•2n-1-1,
于是Sn=6•(1-2n)1-2-n=6•2n-n-6
变式迁移2
(1)解 ∵a1+2a2+3a3+…+nan=(n-1)Sn+2n(n∈N*),∴当n=1时,a1=2×1=2;
当n=2时,a1+2a2=(a1+a2)+4,∴a2=4;
当n=3时,a1+2a2+3a3=2(a1+a2+a3)+6,
∴a3=8
(2)证明 ∵a1+2a2+3a3+…+nan
=(n-1)Sn+2n(n∈N*),①
∴当n≥2时,a1+2a2+3a3+…+(n-1)an-1
=(n-2)Sn-1+2(n-1).②
①-②得nan=(n-1)Sn-(n-2)Sn-1+2=n(Sn-Sn-1)-Sn+2Sn-1+2=nan-Sn+2Sn-1+2
∴-Sn+2Sn-1+2=0,即Sn=2Sn-1+2,
∴Sn+2=2(Sn-1+2).
∵S1+2=4≠0,∴Sn-1+2≠0,
∴Sn+2Sn-1+2=2,
故{Sn+2}是以4为首项,2为公比的等比数列.
例3 解题导引 在解决等比数列的有关问题时,要注意挖掘隐含条,利用性质,特别是性质“若+n=p+q,则a•an=ap•aq”,可以减少运算量,提高解题速度.
解 由已知得
1a1+1a2+1a3+1a4+1a
=a1+aa1a+a2+a4a2a4+a3a23
=a1+a2+a3+a4+aa23=8a23=2,
∴a23=4,∴a3=±2若a3=-2,设数列的公比为q,
则-2q2+-2q-2-2q-2q2=8,
即1q2+1q+1+q+q2
=1q+122+q+122+12=-4
此式显然不成立,经验证,a3=2符合题意,故a3=2
变式迁移3 解
(1)∵a3a11=a27=4a7,
∵a7≠0,∴a7=4,∴b7=4,
∵{bn}为等差数列,∴b+b9=2b7=8
(2)a1a2a3a4=a1•a1q•a1q2•a1q3=a41q6=1①
a13a14a1a16=a1q12•a1q13•a1q14•a1q1
=a41•q4=8②
②÷①:
a41•q4a41•q6=q48=8ͤq16=2,
又a41a42a43a44=a1q40•a1q41•a1q42•a1q43
=a41•q166=a41•q6•q160=(a41•q6)•(q16)10
=1•210=1024
后练习区
1.B [∵{an}是由正数组成的等比数列,且a2a4=1,
∴设{an}的公比为q,则q>0,且a23=1,即a3=1
∵S3=7,∴a1+a2+a3=1q2+1q+1=7,即6q2-q-1=0
故q=12或q=-13(舍去),∴a1=1q2=4
∴S=4(1-12)1-12=8(1-12)=314]
2.A [由8a2+a=0,得8a1q+a1q4=0,所以q=-2,则SS2=a1(1+2)a1(1-22)=-11]
3. [由题可设等比数列的公比为q,
则3(1-q3)1-q=21ͤ1+q+q2=7ͤq2+q-6=0
ͤ(q+3)(q-2)=0,
根据题意可知q>0,故q=2
所以a3+a4+a=q2S3=4×21=84]
4. [a3a6a18=a31q2++17=(a1q8)3=a39,即a9为定值,所以下标和为9的倍数的积为定值,可知T17为定值.]
.D [因为等比数列{an}中有S3=2,S6=18,
即S6S3=a1(1-q6)1-qa1(1-q3)1-q=1+q3=182=9,
故q=2,从而S10S=a1(1-q10)1-qa1(1-q)1-q
=1+q=1+2=33]
6.127
解析 ∵公比q4=aa1=16,且q>0,∴q=2,
∴S7=1-271-2=127
71207
解析 ∵S99=30,即a1(299-1)=30,
∵数列a3,a6,a9,…,a99也成等比数列且公比为8,
∴a3+a6+a9+…+a99=4a1(1-833)1-8
=4a1(299-1)7=47×30=1207
8.4n-1
解析 ∵等比数列{an}的前3项之和为21,公比q=4,
不妨设首项为a1,则a1+a1q+a1q2=a1(1+4+16)=21a1=21,∴a1=1,∴an=1×4n-1=4n-1
9.解
(1)由题设知公差d≠0,
由a1=1,a1,a3,a9成等比数列,
得1+2d1=1+8d1+2d,…………………………………………………………………………(4分)
解得d=1或d=0(舍去).
故{an}的通项an=1+(n-1)×1=n……………………………………………………(7分)
(2)由
(1)知2an=2n,由等比数列前n项和公式,
得Sn=2+22+23+…+2n=2(1-2n)1-2
=2n+1-2………………………………………………………………………………(12分)
10.
(1)证明 设lg2(an-1)-lg2(an-1-1)=d(n≥2),因为a1=3,a2=,所以d=lg2(a2-1)-lg2(a1-1)=lg24-lg22=1,…………………………………………………………(3分)
所以lg2(an-1)=n,所以an-1=2n,
所以an-1an-1-1=2(n≥2),所以{an-1}是以2为首项,2为公比的等比数列.………(6分)
(2)解 由
(1)可得an-1=(a1-1)•2n-1,
所以an=2n+1,…………………………………………………………………………(8分)
所以1a2-a1+1a3-a2+…+1an+1-an
=122-2+123-22+…+12n+1-2n
=12+122+…+12n=1-12n………………………………………………………………(12分)
11.解
(1)由已知有a2=1+d,a=1+4d,a14=1+13d,
∴(1+4d)2=(1+d)(1+13d).
解得d=2(d=0舍).……………………………………………………………………(2分)
∴an=1+(n-1)•2=2n-1………………………………………………………………(3分)
又b2=a2=3,b3=a=9,
∴数列{bn}的公比为3,
∴bn=3•3n-2=3n-1………………………………………………………………………(6分)
(2)由1b1+2b2+…+nbn=an+1得
当n≥2时,1b1+2b2+…+n-1bn-1=an
两式相减得:
当n≥2时,nbn=an+1-an=2……………………………………………(9分)
∴n=2bn=2•3n-1(n≥2).
又当n=1时,1b1=a2,∴1=3
∴n=3 (n=1)2•3n-1(n≥2)……………………………………………………………(11分)
∴1+2+3+…+2010
=3+6-2×320101-3=3+(-3+32010)=32010…………………………………………(14分)