
一、知識梳理
1.等比數(shù)列的概念
(1)定義:如果數(shù)列{an}從第2項(xiàng)起,每一項(xiàng)與它的前一項(xiàng)之比都等于同一個(gè)常數(shù)q,即eq \f(an+1,an)=q恒成立,則稱{an}為等比數(shù)列,其中q稱為等比數(shù)列的公比.
數(shù)學(xué)語言表達(dá)式:eq \f(an,an-1)=q(n≥2,q為非零常數(shù)).
(2)等比中項(xiàng):如果x,G,y是等比數(shù)列,則稱G為x與y的等比中項(xiàng),且G2=xy.
2.等比數(shù)列的通項(xiàng)公式及前n項(xiàng)和公式
(1)若等比數(shù)列{an}的首項(xiàng)為a1,公比是q,則其通項(xiàng)公式為an=a1qn-1;
通項(xiàng)公式的推廣:an=amqn-m.
(2)等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式:當(dāng)q=1時(shí),Sn=na1;當(dāng)q≠1時(shí),Sn=eq \f(a1(1-qn), 1-q )=eq \f(a1-anq,1-q).
3.等比數(shù)列的性質(zhì)
已知{an}是等比數(shù)列,Sn是數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和.
(1)若正整數(shù)s,t,p,q滿足s+t=p+q,則as·at=apaq,特別地,如果2s=p+q,則aeq \\al(2,s)=ap·aq.
(2)相隔等距離的項(xiàng)組成的數(shù)列仍是等比數(shù)列,即ak,ak+m,ak+2m,…仍是等比數(shù)列,公比為qm.
(3)當(dāng)q≠-1,或q=-1且n為奇數(shù)時(shí),Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…仍成等比數(shù)列,其公比為qn.
考點(diǎn)和典型例題
1、等比數(shù)列基本量的運(yùn)算
【典例1-1】(2022·江西·上饒市第一中學(xué)模擬預(yù)測(文))在正項(xiàng)等比數(shù)列中,,且,則( )
A.1024B.960C.768D.512
【典例1-2】(2022·山東日照·三模)在公差不為0的等差數(shù)列中,成公比為3的等比數(shù)列,則( )
A.14B.34C.41D.86
【典例1-3】(2022·安徽·合肥一中模擬預(yù)測(文))等比數(shù)列的前n項(xiàng)和為,已知,,成等差數(shù)列,則的公比為( )
A.B.C.3D.
【典例1-4】(2022·新疆喀什·高三期末(理))70周年國慶閱兵活動向全世界展示了我軍威武文明之師的良好形象,展示了科技強(qiáng)軍的偉大成就以及維護(hù)世界和平的堅(jiān)定決心,在閱兵活動的訓(xùn)練工作中,不僅使用了北斗導(dǎo)航、電子沙盤、仿真系統(tǒng)、激光測距機(jī)、邁速表和高清攝像頭等新技術(shù)裝備,還通過管理中心對每天產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析,有效保證了閱兵活動的順利進(jìn)行,假如訓(xùn)練過程中第一天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量為a,其后每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量都是前一天的倍,那么訓(xùn)練n天產(chǎn)生的總數(shù)據(jù)量為( )
A.B.C.D.
【典例1-5】(2022·安徽·合肥市第六中學(xué)模擬預(yù)測(文))已知正項(xiàng)等比數(shù)列滿足,則的最小值為( )
A.16B.24C.32D.8
【典例1-6】(2022·北京·人大附中模擬預(yù)測)如圖是標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)遠(yuǎn)視力表的一部分.最左邊一列“五分記錄”為標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)視力記錄,這組數(shù)據(jù)從上至下為等差數(shù)列,公差為;最右邊一列“小數(shù)記錄”為國際標(biāo)準(zhǔn)視力記錄的近似值,這組數(shù)據(jù)從上至下為等比數(shù)列,公比為.已知標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)視力對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)視力準(zhǔn)確值為,則標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)視力對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)視力精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位約為( )
(參考數(shù)據(jù):)
A.B.C.D.
2、等比數(shù)列的判定與證明
【典例2-1】(2022·湖北省仙桃中學(xué)模擬預(yù)測)(多選)已知為數(shù)列的前項(xiàng)之和,且滿足 ,則下列說法正確的是( )
A. 為等差數(shù)列B.若 為等差數(shù)列,則公差為2
C.可能為等比數(shù)列D.的最小值為0,最大值為20
【典例2-2】(2022·湖南·雅禮中學(xué)二模)(多選)著名的“河內(nèi)塔”問題中,地面直立著三根柱子,在1號柱上從上至下?從小到大套著n個(gè)中心帶孔的圓盤.將一個(gè)柱子最上方的一個(gè)圓盤移動到另一個(gè)柱子,且保持每個(gè)柱子上較大的圓盤總在較小的圓盤下面,視為一次操作.設(shè)將n個(gè)圓盤全部從1號柱子移動到3號柱子的最少操作數(shù)為,則( )
A.B.
C.D.
【典例2-3】(2022·江蘇泰州·模擬預(yù)測)(多選)若正整數(shù)m.n只有1為公約數(shù),則稱m,n互質(zhì),對于正整數(shù)k,(k)是不大于k的正整數(shù)中與k互質(zhì)的數(shù)的個(gè)數(shù),函數(shù)(k)以其首名研究者歐拉命名,稱為歐拉函數(shù),例如:,,,.已知?dú)W拉函數(shù)是積性函數(shù),即如果m,n互質(zhì),那么,例如:,則( )
A.
B.?dāng)?shù)列是等比數(shù)列
C.?dāng)?shù)列不是遞增數(shù)列
D.?dāng)?shù)列的前n項(xiàng)和小于
【典例2-4】(2022·浙江·鎮(zhèn)海中學(xué)模擬預(yù)測)已知數(shù)列的前n項(xiàng)和滿足.?dāng)?shù)列滿足,.
(1)求證:數(shù)列為等比數(shù)列,并求數(shù)列的通項(xiàng)公式;
(2)求證:.
【典例2-5】(2022·廣東·深圳市光明區(qū)高級中學(xué)模擬預(yù)測)已知各項(xiàng)都為正數(shù)的數(shù)列滿足, .
(1)若,求證:是等比數(shù)列;
(2)求數(shù)列的前項(xiàng)和.
3、等比數(shù)列的性質(zhì)及應(yīng)用
【典例3-1】(2022·湖南·邵陽市第二中學(xué)模擬預(yù)測)已知正項(xiàng)等比數(shù)列滿足,若存在、,使得,則的最小值為( )
A.B.C.D.
【典例3-2】(2022·湖南·長郡中學(xué)模擬預(yù)測)設(shè)等比數(shù)列滿足,則的最大值為( )
A.64B.128C.256D.512
【典例3-3】(2022·河南省??h第一中學(xué)模擬預(yù)測(理))已知正項(xiàng)等比數(shù)列的前n項(xiàng)和為,且滿足,則公比q=( )
A.B.2C.D.3
【典例3-4】(2022·海南海口·二模)已知數(shù)列的各項(xiàng)均為正整數(shù)且互不相等,記為的前n項(xiàng)和,從下面①②③中選取兩個(gè)作為條件,證明另外一個(gè)成立.
①數(shù)列是等比數(shù)列;②數(shù)列是等比數(shù)列;③.
注:如選擇不同的組合分別解答,則按第一個(gè)解答計(jì)分.
【典例3-5】(2022·湖北省仙桃中學(xué)模擬預(yù)測)已知數(shù)列為等比數(shù)列,且
(1)求的通項(xiàng)公式;
(2)若 ,的前項(xiàng)和為 ,求滿足的最小正整數(shù)
第19講 等比數(shù)列及其求和
學(xué)校____________ 姓名____________ 班級____________
一、知識梳理
1.等比數(shù)列的概念
(1)定義:如果數(shù)列{an}從第2項(xiàng)起,每一項(xiàng)與它的前一項(xiàng)之比都等于同一個(gè)常數(shù)q,即eq \f(an+1,an)=q恒成立,則稱{an}為等比數(shù)列,其中q稱為等比數(shù)列的公比.
數(shù)學(xué)語言表達(dá)式:eq \f(an,an-1)=q(n≥2,q為非零常數(shù)).
(2)等比中項(xiàng):如果x,G,y是等比數(shù)列,則稱G為x與y的等比中項(xiàng),且G2=xy.
2.等比數(shù)列的通項(xiàng)公式及前n項(xiàng)和公式
(1)若等比數(shù)列{an}的首項(xiàng)為a1,公比是q,則其通項(xiàng)公式為an=a1qn-1;
通項(xiàng)公式的推廣:an=amqn-m.
(2)等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式:當(dāng)q=1時(shí),Sn=na1;當(dāng)q≠1時(shí),Sn=eq \f(a1(1-qn), 1-q )=eq \f(a1-anq,1-q).
3.等比數(shù)列的性質(zhì)
已知{an}是等比數(shù)列,Sn是數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和.
(1)若正整數(shù)s,t,p,q滿足s+t=p+q,則as·at=apaq,特別地,如果2s=p+q,則aeq \\al(2,s)=ap·aq.
(2)相隔等距離的項(xiàng)組成的數(shù)列仍是等比數(shù)列,即ak,ak+m,ak+2m,…仍是等比數(shù)列,公比為qm.
(3)當(dāng)q≠-1,或q=-1且n為奇數(shù)時(shí),Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…仍成等比數(shù)列,其公比為qn.
考點(diǎn)和典型例題
1、等比數(shù)列基本量的運(yùn)算
【典例1-1】(2022·江西·上饒市第一中學(xué)模擬預(yù)測(文))在正項(xiàng)等比數(shù)列中,,且,則( )
A.1024B.960C.768D.512
【答案】A
【詳解】
解:依題意設(shè)公比為,且、,由,則,即,所以,
因?yàn)?,所以,所以,所以,所以?br>故選:A
【典例1-2】(2022·山東日照·三模)在公差不為0的等差數(shù)列中,成公比為3的等比數(shù)列,則( )
A.14B.34C.41D.86
【答案】C
【詳解】
因?yàn)槌晒葹?的等比數(shù)列,可得,所以
又因?yàn)閿?shù)列為等差數(shù)列,所以公差,
所以,
所以,解得.
故選:C.
【典例1-3】(2022·安徽·合肥一中模擬預(yù)測(文))等比數(shù)列的前n項(xiàng)和為,已知,,成等差數(shù)列,則的公比為( )
A.B.C.3D.
【答案】D
【詳解】
設(shè)等比數(shù)列的公比為,
因?yàn)?,,成等差?shù)列,所以,
所以,
化為:,解得.
故選:D
【典例1-4】(2022·新疆喀什·高三期末(理))70周年國慶閱兵活動向全世界展示了我軍威武文明之師的良好形象,展示了科技強(qiáng)軍的偉大成就以及維護(hù)世界和平的堅(jiān)定決心,在閱兵活動的訓(xùn)練工作中,不僅使用了北斗導(dǎo)航、電子沙盤、仿真系統(tǒng)、激光測距機(jī)、邁速表和高清攝像頭等新技術(shù)裝備,還通過管理中心對每天產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析,有效保證了閱兵活動的順利進(jìn)行,假如訓(xùn)練過程中第一天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量為a,其后每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量都是前一天的倍,那么訓(xùn)練n天產(chǎn)生的總數(shù)據(jù)量為( )
A.B.C.D.
【答案】D
【詳解】
根據(jù)題意可知每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是以為首項(xiàng),()為公比的等比數(shù)列,
所以訓(xùn)練n天產(chǎn)生的總數(shù)據(jù)量為,
故選:D
【典例1-5】(2022·安徽·合肥市第六中學(xué)模擬預(yù)測(文))已知正項(xiàng)等比數(shù)列滿足,則的最小值為( )
A.16B.24C.32D.8
【答案】C
【詳解】
等比數(shù)列滿足,且公比,則,,,,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號成立.
故選:C.
【典例1-6】(2022·北京·人大附中模擬預(yù)測)如圖是標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)遠(yuǎn)視力表的一部分.最左邊一列“五分記錄”為標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)視力記錄,這組數(shù)據(jù)從上至下為等差數(shù)列,公差為;最右邊一列“小數(shù)記錄”為國際標(biāo)準(zhǔn)視力記錄的近似值,這組數(shù)據(jù)從上至下為等比數(shù)列,公比為.已知標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)視力對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)視力準(zhǔn)確值為,則標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)視力對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)視力精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位約為( )
(參考數(shù)據(jù):)
A.B.C.D.
【答案】D
【詳解】
依題意,以標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)視力為左邊數(shù)據(jù)組的等差數(shù)列的首項(xiàng),其公差為-0.1,標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)視力為該數(shù)列第3項(xiàng),
標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)視力對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)視力值1.0為右邊數(shù)據(jù)組的等比數(shù)列的首項(xiàng),其公比為,
因此,標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)視力對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)視力值為該等比數(shù)列的第3項(xiàng),其大小為.
故選:D
2、等比數(shù)列的判定與證明
【典例2-1】(2022·湖北省仙桃中學(xué)模擬預(yù)測)(多選)已知為數(shù)列的前項(xiàng)之和,且滿足 ,則下列說法正確的是( )
A. 為等差數(shù)列B.若 為等差數(shù)列,則公差為2
C.可能為等比數(shù)列D.的最小值為0,最大值為20
【答案】BCD
【詳解】
當(dāng)時(shí),,解得或,當(dāng)時(shí),,,
整理得,當(dāng)時(shí),若,可得,若,,
可得數(shù)列為等比數(shù)列,;當(dāng)時(shí),可得,數(shù)列為等差數(shù)列,
若,可得,若,可得;故A錯誤;B正確;C正確;當(dāng)時(shí),;
當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;故D正確.
故選:BCD.
【典例2-2】(2022·湖南·雅禮中學(xué)二模)(多選)著名的“河內(nèi)塔”問題中,地面直立著三根柱子,在1號柱上從上至下?從小到大套著n個(gè)中心帶孔的圓盤.將一個(gè)柱子最上方的一個(gè)圓盤移動到另一個(gè)柱子,且保持每個(gè)柱子上較大的圓盤總在較小的圓盤下面,視為一次操作.設(shè)將n個(gè)圓盤全部從1號柱子移動到3號柱子的最少操作數(shù)為,則( )
A.B.
C.D.
【答案】AD
【詳解】
將圓盤從小到大編為號圓盤,則將第號圓盤移動到3號柱時(shí),需先將第號圓盤移動到2號柱,需次操作;
將第號圓盤移動到3號柱需1次操作;
再將號圓需移動到3號柱需次操作,
故,,又,
∴是以2為首項(xiàng),2為公比的等比數(shù)列,
∴,即,
∴.
故選:AD.
【典例2-3】(2022·江蘇泰州·模擬預(yù)測)(多選)若正整數(shù)m.n只有1為公約數(shù),則稱m,n互質(zhì),對于正整數(shù)k,(k)是不大于k的正整數(shù)中與k互質(zhì)的數(shù)的個(gè)數(shù),函數(shù)(k)以其首名研究者歐拉命名,稱為歐拉函數(shù),例如:,,,.已知?dú)W拉函數(shù)是積性函數(shù),即如果m,n互質(zhì),那么,例如:,則( )
A.
B.?dāng)?shù)列是等比數(shù)列
C.?dāng)?shù)列不是遞增數(shù)列
D.?dāng)?shù)列的前n項(xiàng)和小于
【答案】ABD
【詳解】
,A對;
∵2為質(zhì)數(shù),∴在不超過的正整數(shù)中,所有偶數(shù)的個(gè)數(shù)為,
∴為等比數(shù)列,B對;
∵與互質(zhì)的數(shù)為
共有個(gè),∴
又∵=,∴一定是單調(diào)增數(shù)列,C錯;
,的前n項(xiàng)和為
,D對.
故選:ABD.
【典例2-4】(2022·浙江·鎮(zhèn)海中學(xué)模擬預(yù)測)已知數(shù)列的前n項(xiàng)和滿足.?dāng)?shù)列滿足,.
(1)求證:數(shù)列為等比數(shù)列,并求數(shù)列的通項(xiàng)公式;
(2)求證:.
【解析】(1)
當(dāng)時(shí),;
當(dāng)時(shí),,
所以,整理得.
所以,又,故.
所以,即為等比數(shù)列.所以
(2)
由題意得,所以與同號,
又因?yàn)?,所以,即,即?br>所以數(shù)列為遞增數(shù)列,所以,
即,累加得.
令,,所以,
兩式相減得:,
所以,所以,所以.
【典例2-5】(2022·廣東·深圳市光明區(qū)高級中學(xué)模擬預(yù)測)已知各項(xiàng)都為正數(shù)的數(shù)列滿足, .
(1)若,求證:是等比數(shù)列;
(2)求數(shù)列的前項(xiàng)和.
【解析】(1)
因?yàn)?br> 所以,
因?yàn)樗?
所以
所以
所以是首項(xiàng)和公比均為的等比數(shù)列.
(2)
由(1)易得:
因?yàn)樗?
所以
3、等比數(shù)列的性質(zhì)及應(yīng)用
【典例3-1】(2022·湖南·邵陽市第二中學(xué)模擬預(yù)測)已知正項(xiàng)等比數(shù)列滿足,若存在、,使得,則的最小值為( )
A.B.C.D.
【答案】D
【詳解】
設(shè)等比數(shù)列的公比為,則,由可得,解得,
因?yàn)?,則,,可得,
由已知、,所以,
,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號成立,
因此,的最小值為.
故選:D.
【典例3-2】(2022·湖南·長郡中學(xué)模擬預(yù)測)設(shè)等比數(shù)列滿足,則的最大值為( )
A.64B.128C.256D.512
【答案】A
【詳解】
由,得.
又,得.故.
由,得,得,且.故當(dāng)或4時(shí),取得最大值,即.
故選:A.
【典例3-3】(2022·河南省??h第一中學(xué)模擬預(yù)測(理))已知正項(xiàng)等比數(shù)列的前n項(xiàng)和為,且滿足,則公比q=( )
A.B.2C.D.3
【答案】D
【詳解】
由,則,所以,即,
解得q=3或q=-1(舍去).
故選:D.
【典例3-4】(2022·海南海口·二模)已知數(shù)列的各項(xiàng)均為正整數(shù)且互不相等,記為的前n項(xiàng)和,從下面①②③中選取兩個(gè)作為條件,證明另外一個(gè)成立.
①數(shù)列是等比數(shù)列;②數(shù)列是等比數(shù)列;③.
注:如選擇不同的組合分別解答,則按第一個(gè)解答計(jì)分.
【解析】
選擇①②為條件,③為結(jié)論.
證明過程如下:設(shè)等比數(shù)列的公比為q,由題意知且.
則,,,
因?yàn)槭堑缺葦?shù)列,所以,
即,展開整理得,
所以,即.
選擇①③為條件,②為結(jié)論,
證明過程如下:設(shè)的公比為q,由題意知且.
因?yàn)?,即,因?yàn)椋裕?br>所以,所以.
因?yàn)?,?br>所以是首項(xiàng)為,公比為的等比數(shù)列.
選擇②③為條件,①為結(jié)論,
證明過程如下:設(shè)的公比為,由題意知且.
則,所以,
又因?yàn)?,且,所以.所以?br>當(dāng)時(shí),,
所以,
所以是首項(xiàng)為,公比為的等比數(shù)列.
【典例3-5】(2022·湖北省仙桃中學(xué)模擬預(yù)測)已知數(shù)列為等比數(shù)列,且
(1)求的通項(xiàng)公式;
(2)若 ,的前項(xiàng)和為 ,求滿足的最小正整數(shù)
【答案】(1)(2)5
【解析】(1)
設(shè)等比數(shù)列首項(xiàng)為,公比為q,
則,解之得,則等比數(shù)列的通項(xiàng)公式
(2)
由,可得
則的前項(xiàng)和
由,可得
令,則
由,可得
由,可得
則有在單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增
又, ,
則,
即由不等式,可得
則滿足的最小正整數(shù)為5
這是一份(人教A版2019必修第一冊)高考數(shù)學(xué)(精講精練)必備 第24講 空間向量及其應(yīng)用(講義+解析),共27頁。試卷主要包含了知識梳理等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份(人教A版2019必修第一冊)高考數(shù)學(xué)(精講精練)必備 第24講 空間向量及其應(yīng)用(講義+解析),共27頁。試卷主要包含了知識梳理等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份(人教A版2019必修第一冊)高考數(shù)學(xué)(精講精練)必備 第19練 等比數(shù)列及其求和(原卷版+解析),共14頁。試卷主要包含了單選題,多選題,填空題,解答題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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