
最新考綱
考情考向分析
1.理解等比數(shù)列的概念,掌握等比數(shù)列的通項(xiàng)公式與前n項(xiàng)和公式.
2.能在具體的問題情境中識(shí)別數(shù)列的等比關(guān)系,并能用有關(guān)知識(shí)解決相應(yīng)的問題.
3.了解等比數(shù)列與指數(shù)函數(shù)的關(guān)系.
主要考查等比數(shù)列的基本運(yùn)算、基本性質(zhì),等比數(shù)列的證明也是考查的熱點(diǎn).本節(jié)內(nèi)容在高考中既可以以選擇題、填空題的形式進(jìn)行考查,也可以以解答題的形式進(jìn)行考查.解答題往往與等差數(shù)列、數(shù)列求和、不等式等問題綜合考查.屬于中低檔題.
1.等比數(shù)列的定義
一般地,如果一個(gè)數(shù)列從第2項(xiàng)起,每一項(xiàng)與它的前一項(xiàng)的比都等于同一常數(shù),那么這個(gè)數(shù)列叫做等比數(shù)列,這個(gè)常數(shù)叫做等比數(shù)列的公比,通常用字母q表示(q≠0).
2.等比數(shù)列的通項(xiàng)公式
設(shè)等比數(shù)列{an}的首項(xiàng)為a1,公比為q,則它的通項(xiàng)an=a1·qn-1.
3.等比中項(xiàng)
如果三個(gè)數(shù)x,G,y組成等比數(shù)列,則G叫做x和y的等比中項(xiàng).
4.等比數(shù)列的常用性質(zhì)
(1)通項(xiàng)公式的推廣:an=am·qn-m(n,m∈N+).
(2)若{an}為等比數(shù)列,且k+l=m+n(k,l,m,n∈N+),則ak·al=am·an.
(3)若{an},{bn}(項(xiàng)數(shù)相同)是等比數(shù)列,則{λan}(λ≠0),,{a},{an·bn},仍是等比數(shù)列.
(4)在等比數(shù)列{an}中,等距離取出若干項(xiàng)也構(gòu)成一個(gè)等比數(shù)列,即an,an+k,an+2k,an+3k,…為等比數(shù)列,公比為qk.
5.等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式
等比數(shù)列{an}的公比為q(q≠0),其前n項(xiàng)和為Sn,
當(dāng)q=1時(shí),Sn=na1;
當(dāng)q≠1時(shí),Sn==.
6.等比數(shù)列前n項(xiàng)和的性質(zhì)
公比不為-1的等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,則Sn,S2n-Sn,S3n-S2n仍成等比數(shù)列,其公比為qn.
概念方法微思考
1.將一個(gè)等比數(shù)列的各項(xiàng)取倒數(shù),所得的數(shù)列還是一個(gè)等比數(shù)列嗎?若是,這兩個(gè)等比數(shù)列的公比有何關(guān)系?
提示 仍然是一個(gè)等比數(shù)列,這兩個(gè)數(shù)列的公比互為倒數(shù).
2.任意兩個(gè)實(shí)數(shù)都有等比中項(xiàng)嗎?
提示 不是.只有同號(hào)的兩個(gè)非零實(shí)數(shù)才有等比中項(xiàng).
3.“b2=ac”是“a,b,c”成等比數(shù)列的什么條件?
提示 必要不充分條件.因?yàn)閎2=ac時(shí)不一定有a,b,c成等比數(shù)列,比如a=0,b=0,c=1.但a,b,c成等比數(shù)列一定有b2=ac.
題組一 思考辨析
1.判斷下列結(jié)論是否正確(請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)中打“√”或“×”)
(1)滿足an+1=qan(n∈N+,q為常數(shù))的數(shù)列{an}為等比數(shù)列.( × )
(2)如果數(shù)列{an}為等比數(shù)列,bn=a2n-1+a2n,則數(shù)列{bn}也是等比數(shù)列.( × )
(3)如果數(shù)列{an}為等比數(shù)列,則數(shù)列{ln an}是等差數(shù)列.( × )
(4)數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式是an=an,則其前n項(xiàng)和為Sn=.( × )
(5)數(shù)列{an}為等比數(shù)列,則S4,S8-S4,S12-S8成等比數(shù)列.( × )
題組二 教材改編
2.已知{an}是等比數(shù)列,a2=2,a5=,則公比q= .
答案
解析 由題意知q3==,∴q=.
3.公比不為1的等比數(shù)列{an}滿足a5a6+a4a7=18,若a1am=9,則m的值為( )
A.8 B.9 C.10 D.11
答案 C
解析 由題意得,2a5a6=18,a5a6=9,∴a1am=a5a6=9,∴m=10.
題組三 易錯(cuò)自糾
4.若1,a1,a2,4成等差數(shù)列,1,b1,b2,b3,4成等比數(shù)列,則的值為 .
答案?。?br />
解析 ∵1,a1,a2,4成等差數(shù)列,
∴3(a2-a1)=4-1,∴a2-a1=1.
又∵1,b1,b2,b3,4成等比數(shù)列,設(shè)其公比為q,
則b=1×4=4,且b2=1×q2>0,∴b2=2,
∴==-.
5.設(shè)Sn為等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和,8a2+a5=0,則= .
答案?。?1
解析 設(shè)等比數(shù)列{an}的公比為q,
∵8a2+a5=0,∴8a1q+a1q4=0.
∴q3+8=0,∴q=-2,
∴=·
===-11.
6.一種專門占據(jù)內(nèi)存的計(jì)算機(jī)病毒開機(jī)時(shí)占據(jù)內(nèi)存1 MB,然后每3秒自身復(fù)制一次,復(fù)制后所占內(nèi)存是原來的2倍,那么開機(jī) 秒,該病毒占據(jù)內(nèi)存8 GB.(1 GB=210 MB)
答案 39
解析 由題意可知,病毒每復(fù)制一次所占內(nèi)存的大小構(gòu)成一等比數(shù)列{an},且a1=2,q=2,∴an=2n,
則2n=8×210=213,∴n=13.
即病毒共復(fù)制了13次.
∴所需時(shí)間為13×3=39(秒).
題型一 等比數(shù)列基本量的運(yùn)算
1.(2019·沈陽模擬)已知等比數(shù)列{an}滿足a1=,a3a5=4(a4-1),則a2等于( )
A. B. C.1 D.2
答案 B
解析 設(shè)等比數(shù)列{an}的公比為q,
由題意知a3a5=4(a4-1)=a,
則a-4a4+4=0,解得a4=2,
又a1=,所以q3==8,
即q=2,所以a2=a1q=.
2.(2018·全國(guó)Ⅲ)等比數(shù)列{an}中,a1=1,a5=4a3.
(1)求{an}的通項(xiàng)公式;
(2)記Sn為{an}的前n項(xiàng)和,若Sm=63,求m.
解 (1)設(shè){an}的公比為q,由題設(shè)得an=qn-1.
由已知得q4=4q2,解得q=0(舍去),q=-2或q=2.
故an=(-2)n-1或an=2n-1(n∈N+).
(2)若an=(-2)n-1,則Sn=.
由Sm=63得(-2)m=-188,此方程沒有正整數(shù)解.
若an=2n-1,則Sn=2n-1.
由Sm=63得2m=64,解得m=6.
綜上,m=6.
思維升華 (1)等比數(shù)列的通項(xiàng)公式與前n項(xiàng)和公式共涉及五個(gè)量a1,an,q,n,Sn,已知其中三個(gè)就能求另外兩個(gè)(簡(jiǎn)稱“知三求二”).
(2)運(yùn)用等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式時(shí),注意對(duì)q=1和q≠1的分類討論.
題型二 等比數(shù)列的判定與證明
例1 已知數(shù)列{an}滿足對(duì)任意的正整數(shù)n,均有an+1=5an-2·3n,且a1=8.
(1)證明:數(shù)列{an-3n}為等比數(shù)列,并求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;
(2)記bn=,求數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Tn.
解 (1)因?yàn)閍n+1=5an-2·3n,
所以an+1-3n+1=5an-2·3n-3n+1=5(an-3n),
又a1=8,所以a1-3=5≠0,
所以數(shù)列{an-3n}是首項(xiàng)為5、公比為5的等比數(shù)列.
所以an-3n=5n,所以an=3n+5n.
(2)由(1)知,bn===1+n,
則數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和Tn=1+1+1+2+…+1+n=n+=+n-.
思維升華 判定一個(gè)數(shù)列為等比數(shù)列的常見方法:
(1)定義法:若=q(q是不為零的常數(shù)),則數(shù)列{an}是等比數(shù)列;
(2)等比中項(xiàng)法:若a=anan+2(n∈N+,an≠0),則數(shù)列{an}是等比數(shù)列;
(3)通項(xiàng)公式法:若an=Aqn(A,q是不為零的常數(shù)),則數(shù)列{an}是等比數(shù)列.
跟蹤訓(xùn)練1 (2018·黃山模擬)設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,已知a1=1,Sn+1=4an+2.
(1)設(shè)bn=an+1-2an,證明:數(shù)列{bn}是等比數(shù)列;
(2)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式.
(1)證明 由a1=1及Sn+1=4an+2,
有a1+a2=S2=4a1+2.
∴a2=5,∴b1=a2-2a1=3.
又
①-②,得an+1=4an-4an-1(n≥2),
∴an+1-2an=2(an-2an-1)(n≥2).
∵bn=an+1-2an,∴bn=2bn-1(n≥2),
故{bn}是首項(xiàng)b1=3,公比為2的等比數(shù)列.
(2)解 由(1)知bn=an+1-2an=3·2n-1,
∴-=,
故是首項(xiàng)為,公差為的等差數(shù)列.
∴=+(n-1)·=,
故an=(3n-1)·2n-2.
題型三 等比數(shù)列性質(zhì)的應(yīng)用
例2 (1)(2018·包頭質(zhì)檢)已知數(shù)列{an}是等比數(shù)列,若a2=1,a5=,則a1a2+a2a3+…+anan+1 (n∈N+)的最小值為( )
A. B.1 C.2 D.3
答案 C
解析 由已知得數(shù)列{an}的公比滿足q3==,
解得q=,∴a1=2,a3=,
故數(shù)列{anan+1}是以2為首項(xiàng),公比為=的等比數(shù)列,
∴a1a2+a2a3+…+anan+1=
=∈,故選C.
(2)(2018·大連模擬)設(shè)等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,S2=-1,S4=-5,則S6等于( )
A.-9 B.-21 C.-25 D.-63
答案 B
解析 因?yàn)镾2=-1≠0,所以q≠-1,由等比數(shù)列性質(zhì)得S2,S4-S2,S6-S4成等比數(shù)列,即-1×(S6+5)=(-5+1)2,所以S6=-21,故選B.
思維升華 等比數(shù)列常見性質(zhì)的應(yīng)用
等比數(shù)列性質(zhì)的應(yīng)用可以分為三類:
(1)通項(xiàng)公式的變形.
(2)等比中項(xiàng)的變形.
(3)前n項(xiàng)和公式的變形.根據(jù)題目條件,認(rèn)真分析,發(fā)現(xiàn)具體的變化特征即可找出解決問題的突破口.
跟蹤訓(xùn)練2 (1)等比數(shù)列{an}各項(xiàng)均為正數(shù),a3a8+a4a7=18,則a1+a2+…+a10= .
答案 20
解析 由a3a8+a4a7=18,得a4a7=9
所以a1+a2+…+a10
==5
=5=95=2log3310
=20.
(2)已知等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且=,則= (n≥2,且n∈N).
答案?。?br />
解析 很明顯等比數(shù)列的公比q≠1,
則由題意可得,===,
解得q=,
則====-.
等差數(shù)列與等比數(shù)列
關(guān)于等差(比)數(shù)列的基本運(yùn)算在高考試題中頻繁出現(xiàn),其實(shí)質(zhì)就是解方程或方程組,需要認(rèn)真計(jì)算,靈活處理已知條件.
例1 已知等差數(shù)列{an}的首項(xiàng)和公差均不為0,且滿足a2,a5,a7成等比數(shù)列,則的值為( )
A. B. C. D.
答案 A
解析 已知等差數(shù)列{an}的首項(xiàng)和公差均不為0,且滿足a2,a5,a7成等比數(shù)列,
∴a=a2a7,∴(a1+4d)2=(a1+d)(a1+6d),∴10d2=-a1d,∵d≠0,∴-10d=a1,∴===.
例2 已知{an}為等比數(shù)列,數(shù)列{bn}滿足b1=2,b2=5,且an(bn+1-bn)=an+1,則數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和為( )
A.3n+1 B.3n-1
C. D.
答案 C
解析 ∵b1=2,b2=5,且an(bn+1-bn)=an+1,
∴a1(b2-b1)=a2,即a2=3a1,
又?jǐn)?shù)列{an}為等比數(shù)列,
∴數(shù)列{an}的公比為q=3,
∴bn+1-bn==3,
∴數(shù)列{bn}是首項(xiàng)為2,公差為3的等差數(shù)列,
∴數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和為Sn=2n+×3=.故選C.
1.已知等比數(shù)列{an}滿足a1=1,a3a7=16,則該數(shù)列的公比為( )
A.± B.
C.±2 D.2
答案 A
解析 根據(jù)等比數(shù)列的性質(zhì)可得a3·a7=a=a·q8=q8=16=24,
所以q2=2,即q=±,故選A.
2.已知遞增的等比數(shù)列{an}中,a2=6,a1+1,a2+2,a3成等差數(shù)列,則該數(shù)列的前6項(xiàng)和S6等于( )
A.93 B.189 C. D.378
答案 B
解析 設(shè)數(shù)列{an}的公比為q,由題意可知,q>1,
且2=a1+1+a3,
即2×=+1+6q,
整理可得2q2-5q+2=0,
則q=2,則a1==3,
∴數(shù)列{an}的前6項(xiàng)和S6==189.
3.(2018·滿洲里質(zhì)檢)等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn=32n-1+r,則r的值為( )
A. B.-
C. D.-
答案 B
解析 當(dāng)n=1時(shí),a1=S1=3+r,
當(dāng)n≥2時(shí),an=Sn-Sn-1=32n-1-32n-3
=32n-3(32-1)=8·32n-3=8·32n-2·3-1
=·9n-1,
所以3+r=,即r=-,故選B.
4.已知等比數(shù)列{an}的公比為-2,且Sn為其前n項(xiàng)和,則等于( )
A.-5 B.-3 C.5 D.3
答案 C
解析 由題意可得,
==1+(-2)2=5.
5.古代數(shù)學(xué)著作《九章算術(shù)》有如下問題:“今有女子善織,日自倍,五日織五尺,問日織幾何?”意思是:“一女子善于織布,每天織的布都是前一天的2倍,已知她5天共織布5尺,問這女子每天分別織布多少?”根據(jù)上題的已知條件,若要使織布的總尺數(shù)不少于30,該女子所需的天數(shù)至少為( )
A.10 B.9 C.8 D.7
答案 C
解析 設(shè)該女子第一天織布x尺,
則=5,解得x=,
所以前n天織布的尺數(shù)為(2n-1),
由(2n-1)≥30,得2n≥187,解得n的最小值為8.
6.若正項(xiàng)等比數(shù)列{an}滿足anan+1=22n(n∈N+),則a6-a5的值是( )
A. B.-16
C.2 D.16
答案 D
解析 設(shè)正項(xiàng)等比數(shù)列{an}的公比為q>0,
∵anan+1=22n(n∈N+),
∴==4=q2,解得q=2,
∴a×2=22n,an>0,解得an=,
則a6-a5=-=16,故選D.
7.已知等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且a1=2 018,a2+a4=-2a3,則S2 019= .
答案 2 018
解析 ∵a2+a4=-2a3,
∴a2+a4+2a3=0,a2+2a2q+a2q2=0,
∴q2+2q+1=0,解得q=-1.
∵a1=2 018,
∴S2 019==
=2 018.
8.如圖所示,正方形上連接著等腰直角三角形,等腰直角三角形腰上再連接正方形,…,如此繼續(xù)下去得到一個(gè)樹形圖形,稱為“勾股樹”.若某勾股樹含有1 023個(gè)正方形,且其最大的正方形的邊長(zhǎng)為,則其最小正方形的邊長(zhǎng)為 .
答案
解析 由題意,得正方形的邊長(zhǎng)構(gòu)成以為首項(xiàng),以為公比的等比數(shù)列,現(xiàn)已知共得到
1 023個(gè)正方形,則有1+2+…+2n-1=1 023,∴n=10,∴最小正方形的邊長(zhǎng)為×9=.
9.已知各項(xiàng)均為正數(shù)的等比數(shù)列{an}滿足a1=,且a2a8=2a5+3,則a9= .
答案 18
解析 ∵a2a8=2a5+3,∴a=2a5+3,
解得a5=3(舍負(fù)),即a1q4=3,則q4=6,a9=a1q8=×36=18.
10.設(shè)等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,若a3a11=2a,且S4+S12=λS8,則λ= .
答案
解析 ∵a3a11=2a,∴a=2a,∴q4=2,
∵S4+S12=λS8,
∴+=,
1-q4+1-q12=λ(1-q8),
將q4=2代入計(jì)算可得λ=.
11.(2018·全國(guó)Ⅰ)已知數(shù)列{an}滿足a1=1,nan+1=2(n+1)an.設(shè)bn=.
(1)求b1,b2,b3;
(2)判斷數(shù)列{bn}是否為等比數(shù)列,并說明理由;
(3)求{an}的通項(xiàng)公式.
解 (1)由條件可得an+1=an,
將n=1代入得,a2=4a1,而a1=1,所以a2=4.
將n=2代入得,a3=3a2,所以a3=12.
從而b1=1,b2=2,b3=4.
(2){bn}是首項(xiàng)為1,公比為2的等比數(shù)列.
由條件可得=,即bn+1=2bn,
又b1=1,所以{bn}是首項(xiàng)為1,公比為2的等比數(shù)列.
(3)由(2)可得=2n-1,
所以an=n·2n-1.
12.已知數(shù)列{an}滿足a1=1,a2=2,an+2=,n∈N+.
(1)令bn=an+1-an,證明:{bn}是等比數(shù)列;
(2)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式.
(1)證明 b1=a2-a1=1.
當(dāng)n≥2時(shí),bn=an+1-an=-an
=-(an-an-1)=-bn-1,
∴{bn}是以1為首項(xiàng),-為公比的等比數(shù)列.
(2)解 由(1)知bn=an+1-an=n-1,
當(dāng)n≥2時(shí),
an=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1)
=1+1++…+n-2
=1+
=1+
=-n-1.
當(dāng)n=1時(shí),-×1-1=1=a1,
∴an=-n-1(n∈N+).
13.(2019·鄂爾多斯模擬)正項(xiàng)等比數(shù)列{an}中的a1,a4 037是函數(shù)f(x)=x3-4x2+6x-3的極值點(diǎn),則等于( )
A.1 B.2 C.-1 D.
答案 A
解析 因?yàn)閒′(x)=x2-8x+6,所以a1·a4 037=6,
所以a2 019=(舍負(fù)),=1.
14.已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn=2n+1-2,bn=log2(a·),數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和為Tn,則滿足Tn>1 024的最小n的值為 .
答案 9
解析 由數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn=2n+1-2,
則當(dāng)n≥2時(shí),an=Sn-Sn-1=2n+1-2-2n+2=2n,
a1=S1=2,滿足上式,
所以bn=log2(a·)=log2a+log2=2n+2n,
所以數(shù)列{bn}的前n和為Tn=+
=n(n+1)+2n+1-2,
當(dāng)n=9時(shí),T9=9×10+210-2=1 112>1 024,
當(dāng)n=8時(shí),T8=8×9+29-2=5821 024的最小n的值為9.
15.已知等比數(shù)列{an}的各項(xiàng)均為正數(shù)且公比大于1,前n項(xiàng)積為Tn,且a2a4=a3,則使得Tn>1的n的最小值為( )
A.4 B.5
C.6 D.7
答案 C
解析 ∵{an}是各項(xiàng)均為正數(shù)的等比數(shù)列,且a2a4=a3,∴a=a3,∴a3=1.又∵q>1,∴a13),∴Tn>Tn-1(n≥4,n∈N+),T1
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