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第四章
数列
4.3 等比数列
第1课时 等比数列的概念及通项公式
学习 目标 1. 理解等比数列的概念,探索并掌握等比数列的通项公式.
2. 掌握等比数列的通项公式和等比中项及其应用.
3. 会灵活设元求解等比数列问题.
新知初探 基础落实
一、 概念表述
1. 如果一个数列从第____项起,每一项与它的_____一项的_____都等于_________常数,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≠____).
2. 首项为a1,公比为q的等比数列{an}的通项公式为an=__________.
2
前
比
同一个
公比
q
0
a1qn-1
3. 推广:公比为q的等比数列{an}中任意一项都可以由该数列的某一项和公比表示,即an=amqn-m(m,n∈N*).
5. 如果在a与b中间插入一个数G,使a,G,b成___________,那么G叫做a,b的等比中项,此时三个数满足关系式_________.
等比数列
G2=ab
思考:当G2=ab时,G一定是a,b的等比中项吗?
二、 概念辨析:判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”.
(1) 等比数列的项不能为0,但公比可为0. ( )
(2) 常数列既是等差数列,又是等比数列. ( )
(3) 任何两个数都有等比中项. ( )
(4) 对于非常数列的等比数列,若q>1,则数列单调递增;若q<1,则数列单调递减. ( )
(5) 等比数列的所有奇数项同符号,所有偶数项同符号. ( )
×
×
×
×
√
典例精讲 能力初成
1
等比数列的概念
【解析】
A不符合等比数列的定义,故不是等比数列;B不一定是等比数列,当数列{an}只有3项时,数列{an}是等比数列,当数列{an}的项数超过3项时,不一定符合等比数列的定义;C不一定是等比数列,当常数列的各项都为0时,它不是等比数列,当常数列的各项不为0时,它是等比数列;D是等比数列.
探究
1
D
(教材P29例1补充)在等比数列{an}中:
(1) 若a2=18,a4=8,求a1与q的值;
2
等比数列的通项公式及应用
【解答】
设等比数列{an}的公比为q.
探究
2
(2) 若a5-a1=15,a4-a2=6,求a3的值.
【解答】
(教材P29例1补充)在等比数列{an}中:
2
(1) 从方程的观点看,等比数列的通项公式an=a1×qn-1中包含了四个量,知道其中的任意三个都可以求出剩下一个,即“知三求一”.
(2) 已知数列中的两项,求公比q,或已知一项、公比和其中一项的序号,求序号对应的项时,通常应用变形an=amqn-m.
在等比数列{an}中:
(1) 若an=625,n=4,q=5,求a1;
【解答】
变式
(2) 若a4=2,a7=8,求an;
【解答】
(3) 若a2+a5=18,a3+a6=9,若an=1,求n.
【解答】
在等比数列{an}中:
变式
在等比数列{an}中,a4=48,a8=3,则a4与a8的等比中项为 ( )
A. 12 B. -12
C. ±12 D. 30
3
等比中项
【解析】
记a4与a8的等比中项为G,则G2=a4a8=48×3=144,所以G=±12.
C
探究
3
(2) 在一个等比数列中,从第2项起,每一项(有穷数列的末项除外)都是它的前一项和后一项的等比中项.
(1) 方程x2-8x+9=0的两根的等比中项是 ( )
A. -4 B. -3和3
C. -4和4 D. 3
【解析】
由韦达定理可得方程x2-8x+9=0的两根之积为9,而9=(±3)2,故方程x2-8x+9=0的两根的等比中项是±3.
B
变式
【解析】
B
(教材P30例3)已知数列{an}共有5项,前三项成等比数列,后三项成等差数列,第3项等于80,第2项与第4项的和等于136,第1项与第5项的和等于132.求这个数列.
4
灵活设元求解等比数列问题
【解答】
探究
4
几个数成等比数列的设法:
若四个数成等比数列,将这四个数分别减去1,1,4,13后所得数成等差数列,求这四个数.
【解答】
变式
随堂内化 及时评价
【解析】
由等比数列的定义,知①②④是等比数列;当x=0时,③不是等比数列.
C
【解析】
B
【解析】
因为b2=(-1)×(-9)=9,且b与首项-1同号,所以b=-3.因为a,c必同号,所以ac=b2=9.
3. 如果-1,a,b,c,-9成等比数列,那么 ( )
A. b=3,ac=9 B. b=-3,ac=9
C. b=3,ac=-9 D. b=-3,ac=-9
B
【解析】
AB
【解析】
设公比为q,则a1q2=3,a1q9=384,所以q7=128,q=2,故a4=a3q=3×2=6.
5. 在等比数列{an}中,若a3=3,a10=384,则a4=____.
6
配套新练案
【解析】
D
【解析】
B
【解析】
D
4. 在等比数列{an} 中,若a3=12,a2+a4=30,则a10等于 ( )
A. 3×10-5 B. 3×29 C. 128 D. 3×2-5或3×29
D
【解析】
【解析】
由等比数列的定义知ABD都是等比数列.当a=0时,C不是等比数列.
ABD
6. 已知a是1,2的等差中项,b是-1,-16的等比中项,则ab可能等于 ( )
A. 6 B. -6
C. -12 D. 12
AB
【解析】
三、 填空题
7. 在等比数列{an}中,若a3=3,a10=384,则公比q=____,an=___________.
【解析】
由a3=a1q2=3,a10=a1q9=384,两式相除得q7=128,所以q=2,an=a1qn-1=a3qn-3=3×2n-3.
2
3×2n-3
8. 已知等比数列{an}是递增数列,若a5-a1=60,a4-a2=24,则公比q=______.
【解析】
9. 在160与5中间插入4个数,使它们同这两个数构成等比数列,则这4个数依次为_________________.
【解析】
80,40,20,10
四、 解答题
10. (1) 已知{an}为等比数列,且a5=8,a7=2,该数列的各项都为正数,求数列{an}的通项公式.
【解答】
【解答】
【解答】
【解析】
32
【解析】
1
【解答】
【解答】
(3) 是否存在常数p,使数列{an+1-pan}为等比数列?若存在,请求出常数p的值;若不存在,请说明理由.
【解答】
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学习 目标 1. 理解等比数列的概念,探索并掌握等比数列的通项公式. 2. 掌握等比数列的通项公式和等比中项及其应用. 3. 会灵活设元求解等比数列问题.
新知初探基础落实
一、 概念表述
1. 如果一个数列从第__2_项起,每一项与它的__前_一项的__比_都等于__同一个_常数,那么这个数列叫做等比数列,这个常数叫做等比数列的__公比_,通常用字母__q_表示(q≠__0_).
2. 首项为a1,公比为q的等比数列{an}的通项公式为an=__a1qn-1_.
3. 推广:公比为q的等比数列{an}中任意一项都可以由该数列的某一项和公比表示,即an=amqn-m(m,n∈N*).
4. 递推公式:=q(n∈N*且n>1)或=q(n∈N*).
5. 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,b的等比中项,此时三个数满足关系式__G2=ab_.
思考:当G2=ab时,G一定是a,b的等比中项吗?
二、 概念辨析:判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”.
(1) 等比数列的项不能为0,但公比可为0.( × )
(2) 常数列既是等差数列,又是等比数列.( × )
(3) 任何两个数都有等比中项.( × )
(4) 对于非常数列的等比数列,若q>1,则数列单调递增;若q<1,则数列单调递减.( × )
(5) 等比数列的所有奇数项同符号,所有偶数项同符号. ( √ )
典例精讲能力初成
探究1 等比数列的概念
例1 下列数列是等比数列的是( D )
A. 1,1,2,4,8,16,32,64
B. 在数列{an}中,已知=2,=2
C. 常数列a,a,…,a,…
D. 在数列{an}中,=q,其中n∈N*
【解析】A不符合等比数列的定义,故不是等比数列;B不一定是等比数列,当数列{an}只有3项时,数列{an}是等比数列,当数列{an}的项数超过3项时,不一定符合等比数列的定义;C不一定是等比数列,当常数列的各项都为0时,它不是等比数列,当常数列的各项不为0时,它是等比数列;D是等比数列.
判断一个数列是否为等比数列的方法是利用定义,即 =q(与n无关的常数,且不等于0).
探究2 等比数列的通项公式及应用
例2 (教材P29例1补充)在等比数列{an}中:
(1) 若a2=18,a4=8,求a1与q的值;
【解答】设等比数列{an}的公比为q.
(1)由得解得或
(2) 若a5-a1=15,a4-a2=6,求a3的值.
【解答】由得
即解得或所以a3=a1q2=±4.
(1) 从方程的观点看,等比数列的通项公式an=a1×qn-1中包含了四个量,知道其中的任意三个都可以求出剩下一个,即“知三求一”.
(2) 已知数列中的两项,求公比q,或已知一项、公比和其中一项的序号,求序号对应的项时,通常应用变形an=amqn-m.
变式 在等比数列{an}中:
(1) 若an=625,n=4,q=5,求a1;
【解答】a1===5.
(2) 若a4=2,a7=8,求an;
【解答】方法一:因为所以
由得q3=4,从而q=,而a1q3=2,于是a1==,所以an=a1qn-1=2.
方法二:因为a7=a4q3,所以q3=4,q=.所以an=a4qn-4=2·()n-4=2.
(3) 若a2+a5=18,a3+a6=9,若an=1,求n.
【解答】方法一:因为
由得q=,从而a1=32.又因为an=1,所以32×=1,即26-n=20,所以n=6.
方法二:因为a3+a6=q(a2+a5),所以q=.由a1q+a1q4=18,知a1=32.由an=a1qn-1=1,知n=6.
探究3 等比中项
例3 在等比数列{an}中,a4=48,a8=3,则a4与a8的等比中项为( C )
A. 12 B. -12
C. ±12 D. 30
【解析】记a4与a8的等比中项为G,则G2=a4a8=48×3=144,所以G=±12.
(1) 由等比中项的定义可知= G2=ab G=±,所以只有a,b同号时,a,b的等比中项有两个,异号时没有等比中项.
(2) 在一个等比数列中,从第2项起,每一项(有穷数列的末项除外)都是它的前一项和后一项的等比中项.
变式 (1) 方程x2-8x+9=0的两根的等比中项是( B )
A. -4 B. -3和3
C. -4和4 D. 3
【解析】由韦达定理可得方程x2-8x+9=0的两根之积为9,而9=(±3)2,故方程x2-8x+9=0的两根的等比中项是±3.
(2) 如果,,2成等比数列,那么x的值等于( B )
A. ±2 B. ±4
C. 2 D. 4
【解析】因为,,2成等比数列,所以=×2,解得x=±4.
探究4 灵活设元求解等比数列问题
例4 (教材P30例3)已知数列{an}共有5项,前三项成等比数列,后三项成等差数列,第3项等于80,第2项与第4项的和等于136,第1项与第5项的和等于132.求这个数列.
【解答】设前三项的公比为q,后三项的公差为d,则数列的各项依次为,,80,80+d,80+2d.于是得解方程组,得或所以这个数列是20,40,80,96,112或180,120,80,16,-48.
几个数成等比数列的设法:
(1) 三个数成等比数列,设为,a,aq;
(2) 四个符号相同的数成等比数列,设为,,aq,aq3; 四个数成等比数列,不能确定它们的符号相同时,可设为a,aq,aq2,aq3.
变式 若四个数成等比数列,将这四个数分别减去1,1,4,13后所得数成等差数列,求这四个数.
【解答】设所求四个数分别为a,aq,aq2,aq3,则a-1,aq-1,aq2-4,aq3-13成等差数列,所以解得所以这四个数分别为3,6,12,24.
随堂内化及时评价
1. 下列各组数成等比数列的是( C )
①1,-2,4,-8;②-,2,-2 ,4;③x,x2,x3,x4;④a-1,a-2,a-3,a-4.
A. ①② B. ①②③
C. ①②④ D. ①②③④
【解析】由等比数列的定义,知①②④是等比数列;当x=0时,③不是等比数列.
2. 在等比数列{an}中,若a2=6,a3=3,则a5等于( B )
A. B.
C. 1 D.
【解析】由解得故a5=a1q4=.
3. 如果-1,a,b,c,-9成等比数列,那么( B )
A. b=3,ac=9 B. b=-3,ac=9
C. b=3,ac=-9 D. b=-3,ac=-9
【解析】因为b2=(-1)×(-9)=9,且b与首项-1同号,所以b=-3.因为a,c必同号,所以ac=b2=9.
4. (多选)在等比数列{an}中,若a1=,q=2,则a4与a8的等比中项为( AB )
A. -4 B. 4
C. - D.
【解析】由题意得a=a4a8,因为a1=,q=2,所以a4与a8的等比中项为±a6=±4.
5. 在等比数列{an}中,若a3=3,a10=384,则a4=__6_.
【解析】设公比为q,则a1q2=3,a1q9=384,所以q7=128,q=2,故a4=a3q=3×2=6.
配套新练案
一、 单项选择题
1. 已知等比数列{an}的公比为正数,且a3a9=2a,a2=1,则a1等于( D )
A. B. 2
C. D.
【解析】设数列{an}的公比为q,则q>0.由已知得(a1q2)·(a1q8)=2(a1q4)2,即q2=2.又因为q>0,所以q=,所以a1===.
2. 在等比数列{an}中,若a1a2=2,a2a4=16,则公比q等于( B )
A. 3 B. 2
C. D. 2
【解析】在等比数列{an}中,a1a2=2,a2a4=16,所以=q3=8,则公比q=2.
3. 若1,a,3成等差数列,1,b,4成等比数列,则的值为( D )
A. ± B.
C. 1 D. ±1
【解析】因为1,a,3成等差数列,所以a==2.因为1,b,4成等比数列,所以b2=1×4,b=±2,所以==±1.
4. 在等比数列{an} 中,若a3=12,a2+a4=30,则a10等于( D )
A. 3×10-5 B. 3×29
C. 128 D. 3×2-5或3×29
【解析】设公比为q,则+12q=30,所以2q2-5q+2=0,所以q=2或q=,所以a10=a3q7=12×27或12×,即3×29或3×2-5.
二、 多项选择题
5. 下列各数列中,一定是等比数列的是( ABD )
A. -1,-2,-4,-8
B. 1,-,3,-3
C. a,a,a,a
D. ,,,
【解析】由等比数列的定义知ABD都是等比数列.当a=0时,C不是等比数列.
6. 已知a是1,2的等差中项,b是-1,-16的等比中项,则ab可能等于( AB )
A. 6 B. -6
C. -12 D. 12
【解析】因为a==,b2=(-1)×(-16)=16,所以b=±4,所以ab=±6.
三、 填空题
7. 在等比数列{an}中,若a3=3,a10=384,则公比q=__2_,an=__3×2n-3_.
【解析】由a3=a1q2=3,a10=a1q9=384,两式相除得q7=128,所以q=2,an=a1qn-1=a3qn-3=3×2n-3.
8. 已知等比数列{an}是递增数列,若a5-a1=60,a4-a2=24,则公比q=__2或_.
【解析】由已知得由得=,即=,解得q=或2.当q=2时,代入①得a1=4,{an}是递增数列;当q=时,代入①得a1=-64,{an}也是递增数列.
9. 在160与5中间插入4个数,使它们同这两个数构成等比数列,则这4个数依次为__80,40,20,10_.
【解析】设这6个数所成等比数列的公比为q,则5=160q5,所以q5=,所以q=,所以这4个数依次为80,40,20,10.
四、 解答题
10. (1) 已知{an}为等比数列,且a5=8,a7=2,该数列的各项都为正数,求数列{an}的通项公式.
【解答】由已知得解得因为an>0,所以所以an=128×=.
(2) 若等比数列{an}的首项a1=,末项an=,公比q=,求项数n.
【解答】由an=a1qn-1,得=×,即=,解得n=4.
11. 已知数列{an}满足a1=,且an+1=an+(n∈N*).
(1) 求证:数列是等比数列;
【解答】因为an+1=an+,所以an+1-=an+-=,所以=,所以数列是首项为,公比为的等比数列.
(2) 求数列{an}的通项公式.
【解答】由(1)知an-=×n-1,所以an=×n-1+.
12. 若数列a1,,,…,,…是首项为1,公比为-的等比数列,则a5=__32_.
【解析】由题意可得=(-)n-1(n≥2),所以=-,=(-)2,=(-)3,=(-)4,将上面的四个式子左右两边分别相乘,得=(-)1+2+3+4=32.又a1=1,所以a5=32.
13. 在等比数列中,a1=1,且4a1,2a2,a3成等差数列,则的最小值为__1_.
【解析】设等比数列的公比为q,由于4a1,2a2,a3成等差数列,所以4a2=4a1+a3,即4a1q=4a1+a1q2,即q2-4q+4=(q-2)2=0,解得q=2,所以an=2n-1.所以=,则÷=×===2-,当n=1时,2-=1;当n≥2时,2->1,所以=<<<<…,所以(n∈N*)的最小值为1.
14. 已知数列{an}的前n项和为Sn,Sn与an满足关系:Sn=2-an(n∈N*).
(1) 求an+1与an满足的关系式,并求a1的值.
【解答】因为Sn=2-an①,所以Sn+1=2-an+1②.由②-①得an+1=an-an+1,所以an+1=an,所以an+1=an.由题意知a1=S1=2-a1,所以a1=.
(2) 证明:数列是等比数列,并求{an}的通项公式.
【解答】由(1)知=,而=,所以数列是以为首项,为公比的等比数列,所以=·n-1=n,所以an=.
(3) 是否存在常数p,使数列{an+1-pan}为等比数列?若存在,请求出常数p的值;若不存在,请说明理由.
【解答】由(2)知an+1-pan=-=.若数列{an+1-pan}是等比数列,则1-2p=0,所以p=.当p=时,数列是等比数列.第1课时 等比数列的概念及通项公式
学习 目标 1. 理解等比数列的概念,探索并掌握等比数列的通项公式. 2. 掌握等比数列的通项公式和等比中项及其应用. 3. 会灵活设元求解等比数列问题.
新知初探基础落实
一、 概念表述
1. 如果一个数列从第__________项起,每一项与它的__________一项的__________都等于__________常数,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≠___________).
2. 首项为a1,公比为q的等比数列{an}的通项公式为an=____________.
3. 推广:公比为q的等比数列{an}中任意一项都可以由该数列的某一项和公比表示,即an=amqn-m(m,n∈N*).
4. 递推公式:=q(n∈N*且n>1)或=q(n∈N*).
5. 如果在a与b中间插入一个数G,使a,G,b成_____________,那么G叫做a,b的等比中项,此时三个数满足关系式___________.
思考:当G2=ab时,G一定是a,b的等比中项吗?
二、 概念辨析:判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”.
(1) 等比数列的项不能为0,但公比可为0.( )
(2) 常数列既是等差数列,又是等比数列.( )
(3) 任何两个数都有等比中项.( )
(4) 对于非常数列的等比数列,若q>1,则数列单调递增;若q<1,则数列单调递减.( )
(5) 等比数列的所有奇数项同符号,所有偶数项同符号. ( )
典例精讲能力初成
探究1 等比数列的概念
例1 下列数列是等比数列的是( )
A. 1,1,2,4,8,16,32,64
B. 在数列{an}中,已知=2,=2
C. 常数列a,a,…,a,…
D. 在数列{an}中,=q,其中n∈N*
判断一个数列是否为等比数列的方法是利用定义,即 =q(与n无关的常数,且不等于0).
探究2 等比数列的通项公式及应用
例2 (教材P29例1补充)在等比数列{an}中:
(1) 若a2=18,a4=8,求a1与q的值;
(1)由得解得或
(2) 若a5-a1=15,a4-a2=6,求a3的值.
(1) 从方程的观点看,等比数列的通项公式an=a1×qn-1中包含了四个量,知道其中的任意三个都可以求出剩下一个,即“知三求一”.
(2) 已知数列中的两项,求公比q,或已知一项、公比和其中一项的序号,求序号对应的项时,通常应用变形an=amqn-m.
变式 在等比数列{an}中:
(1) 若an=625,n=4,q=5,求a1;
(2) 若a4=2,a7=8,求an;
(3) 若a2+a5=18,a3+a6=9,若an=1,求n.
探究3 等比中项
例3 在等比数列{an}中,a4=48,a8=3,则a4与a8的等比中项为( )
A. 12 B. -12
C. ±12 D. 30
(1) 由等比中项的定义可知= G2=ab G=±,所以只有a,b同号时,a,b的等比中项有两个,异号时没有等比中项.
(2) 在一个等比数列中,从第2项起,每一项(有穷数列的末项除外)都是它的前一项和后一项的等比中项.
变式 (1) 方程x2-8x+9=0的两根的等比中项是( )
A. -4 B. -3和3
C. -4和4 D. 3
(2) 如果,,2成等比数列,那么x的值等于( )
A. ±2 B. ±4
C. 2 D. 4
探究4 灵活设元求解等比数列问题
例4 (教材P30例3)已知数列{an}共有5项,前三项成等比数列,后三项成等差数列,第3项等于80,第2项与第4项的和等于136,第1项与第5项的和等于132.求这个数列.
几个数成等比数列的设法:
(1) 三个数成等比数列,设为,a,aq;
(2) 四个符号相同的数成等比数列,设为,,aq,aq3; 四个数成等比数列,不能确定它们的符号相同时,可设为a,aq,aq2,aq3.
变式 若四个数成等比数列,将这四个数分别减去1,1,4,13后所得数成等差数列,求这四个数.
随堂内化及时评价
1. 下列各组数成等比数列的是( )
①1,-2,4,-8;②-,2,-2 ,4;③x,x2,x3,x4;④a-1,a-2,a-3,a-4.
A. ①② B. ①②③
C. ①②④ D. ①②③④
2. 在等比数列{an}中,若a2=6,a3=3,则a5等于( )
A. B.
C. 1 D.
3. 如果-1,a,b,c,-9成等比数列,那么( )
A. b=3,ac=9 B. b=-3,ac=9
C. b=3,ac=-9 D. b=-3,ac=-9
4. (多选)在等比数列{an}中,若a1=,q=2,则a4与a8的等比中项为( )
A. -4 B. 4
C. - D.
5. 在等比数列{an}中,若a3=3,a10=384,则a4=___________.
配套新练案
一、 单项选择题
1. 已知等比数列{an}的公比为正数,且a3a9=2a,a2=1,则a1等于( )
A. B. 2
C. D.
2. 在等比数列{an}中,若a1a2=2,a2a4=16,则公比q等于( )
A. 3 B. 2
C. D. 2
3. 若1,a,3成等差数列,1,b,4成等比数列,则的值为( )
A. ± B.
C. 1 D. ±1
4. 在等比数列{an} 中,若a3=12,a2+a4=30,则a10等于( )
A. 3×10-5 B. 3×29
C. 128 D. 3×2-5或3×29
二、 多项选择题
5. 下列各数列中,一定是等比数列的是( )
A. -1,-2,-4,-8
B. 1,-,3,-3
C. a,a,a,a
D. ,,,
6. 已知a是1,2的等差中项,b是-1,-16的等比中项,则ab可能等于( )
A. 6 B. -6
C. -12 D. 12
三、 填空题
7. 在等比数列{an}中,若a3=3,a10=384,则公比q=__________,an=__________.
8. 已知等比数列{an}是递增数列,若a5-a1=60,a4-a2=24,则公比q=__________.
9. 在160与5中间插入4个数,使它们同这两个数构成等比数列,则这4个数依次为_____________.
四、 解答题
10. (1) 已知{an}为等比数列,且a5=8,a7=2,该数列的各项都为正数,求数列{an}的通项公式.
(2) 若等比数列{an}的首项a1=,末项an=,公比q=,求项数n.
11. 已知数列{an}满足a1=,且an+1=an+(n∈N*).
(1) 求证:数列是等比数列;
(2) 求数列{an}的通项公式.
12. 若数列a1,,,…,,…是首项为1,公比为-的等比数列,则a5=__________.
13. 在等比数列中,a1=1,且4a1,2a2,a3成等差数列,则的最小值为__________.
14. 已知数列{an}的前n项和为Sn,Sn与an满足关系:Sn=2-an(n∈N*).
(1) 求an+1与an满足的关系式,并求a1的值.
(2) 证明:数列是等比数列,并求{an}的通项公式.
(3) 是否存在常数p,使数列{an+1-pan}为等比数列?若存在,请求出常数p的值;若不存在,请说明理由.