9.3 等比数列(2)学案

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名称 9.3 等比数列(2)学案
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资源类型 教案
版本资源 湘教版
科目 数学
更新时间 2019-11-16 11:15:15

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文档简介

9.3 等比数列(二)
[学习目标] 1.灵活应用等比数列的定义及通项公式.2.熟悉等比数列的有关性质.3.系统了解判断是否成等比数列的方法.
[知识链接]
在等差数列{an}中,通项公式可推广为am=an+(m-n)d,并且若m+n=p+q,则an+am=ap+aq(n,m,p,q∈N*),特别地,若m+n=2p,则an+am=2ap.那么,在等比数列中又有哪些类似的性质?
[预习导引]
1.等比数列的第二通项公式
等比数列的通项公式为:an=a1qn-1,
推广形式为:an=am·qn-m(n,m∈N*).
2.等比数列的性质
(1)如果m+n=k+l,则有am·an=ak·al,
(2)如果m+n=2k时,am·an=a.
(3)若m,n,p成等差数列,am,an,ap成等比数列.
(4)在等比数列{an}中,每隔k项(k∈N*)取出一项,按原来的顺序排列,所得的新数列仍为等比数列.
(5)如果{an},{bn}均为等比数列,且公比分别为q1,q2,那么数列,{an·bn},,{|an|}仍是等比数列,且公比分别为,q1q2,,|q1|.
(6)等比数列的项的对称性:在有穷等比数列中,与首末两项“等距离”的两项之积等于首末两项的积,即a1·an=a2·an-1=ak·an-k+1=….
要点一 等比数列性质的应用
例1 已知数列{an}为等比数列.
(1)若an>0,且a2a4+2a3a5+a4a6=36,求a3+a5的值;
(2)若前三项的和为168,a2-a5=42,求a5,a7的等比中项.
解 (1)∵a2a4+2a3a5+a4a6=36,∴a+2a3a5+a=36,
∴(a3+a5)2=36,又an>0,∴a3+a5=6.
(2)设该等比数列的公比为q,首项为a1,
∵a2-a5=42,∴q≠1.
由已知,得
∴
∵1-q3=(1-q)(1+q+q2).
由②除以①,得q(1-q)=,
∴q=.∴a1==96.
若G是a5,a7的等比中项,
则应有G2=a5·a7=a1q4·a1q6=aq10=962×()10=9.
∴a5,a7的等比中项是±3.
规律方法 在等比数列的有关运算中,常常涉及次数较高的指数运算.若按常规解法,往往是建立a1,q的方程组,这样解起来很麻烦,通过本例可以看出:结合等比数列的性质进行整体变换,会起到化繁为简的效果.
跟踪演练1 在等比数列{an}中,a6·a15+a9·a12=30,则前20项的积等于________.
答案 1510
解析 ∵数列{an}成等比数列,∴a6·a15=a9·a12=15,
∴a1·a2·a3·a4·…·a20=(a1·a20)10=(a6·a15)10=1510.
要点二 灵活设项求解等比数列
例2 有四个数,其中前三个数成等差数列,后三个数成等比数列,并且第一个数与第四个数的和是16,第二个数与第三个数的和是12,求这四个数.
解 方法一 设四个数依次为a-d,a,a+d,,
由条件得
解得或
所以,当a=4,d=4时,所求四个数为0,4,8,16;
当a=9,d=-6时,所求四个数为15,9,3,1.
故所求四个数为0,4,8,16或15,9,3,1.
方法二 设四个数依次为-a,,a,aq(a≠0,q≠0),
由条件得解得或
当a=8,q=2时,所求四个数为0,4,8,16;
当a=3,q=时,所求四个数为15,9,3,1.
故所求四个数为0,4,8,16或15,9,3,1.
规律方法 合理地设出所求数中的三个,根据题意得出另一个是解决这类问题的关键,一般地,三个数成等比数列,可设为,a,aq;三个数成等差数列,可设为a-d,a,a+d.
跟踪演练2 三个数成等比数列,其积为512,如果第一个数与第三个数各减去2,则新的三个数成等差数列,求这三个数.
解 设三个数依次为,a,aq,
∵·a·aq=512,∴a=8.
∵+(aq-2)=2a,
∴2q2-5q+2=0,∴q=2或q=,
∴这三个数为4,8,16或16,8,4.
要点三 等比数列的实际应用
例3 某市2010年新建住房400万平方米,其中250万平方米是中低价房,预计今年后的若干年内,该市每年新建住房面积平均比上一年增长8%.另外,每年新建住房中,中低价房的面积比上一年增加50万平方米,那么到哪一年底
(1)该市历年所建中低价房的累计面积(以2010年为累计的第一年)将首次不少于4 750万平方米?
(2)当年建造的中低价房的面积占该年建造住房面积的比例首次大于85%.
解 (1)设中低价房面积构成数列{an},由题意可知,{an}是等差数列,其中a1=250,d=50,
则Sn=250n+×50=25n2+225n;
令25n2+225n≥4 750,即n2+9n-190≥0,
解得n≤-19或n≥10,而n是正整数.
∴n≥10.
故到2019年年底,该市历年所建中低价房的累计面积将首次不少于4 750万平方米.
(2)设新建住房面积构成数列{bn},
由题意可知,{bn}是等比数列,
其中b1=400,q=1.08,则bn=400×(1.08)n-1,
由题意可知an>0.85bn,
即250+(n-1)×50>400×(1.08)n-1×0.85满足上述不等式的最小正整数n=6.
故到2015年年底,当年建造的中低价房的面积占该年建造住房面积的比例首次大于85%.
规律方法 本题将实际问题抽象出一个数列问题,解决数列应用题的关键是读懂题意,建立数学模型,弄清问题的哪一部分是数列问题,是哪种数列.在求解过程中应注意首项的确立,时间的推算.不要在运算中出现问题.
跟踪演练3 始于2007年初的美国金融危机,至2008年中期,已经演变为全球金融危机.受此拖累,国际原油价格从2008年7月每桶最高的147美元开始大幅下跌,9月跌至每桶97美元.你能求出7月到9月平均每月下降的百分比吗?若按此计算,到什么时间跌至谷底(即每桶34美元)?
解 设每月平均下降的百分比为x,则每月的价格构成了等比数列{an},记:a1=147(7月份价格),
则8月份价格:a2=a1(1-x)=147(1-x);
9月份价格:a3=a2(1-x)=147(1-x)2.
∴147(1-x)2=97,解得x≈18.8%.
∴an=147·(1-18.8%)n-1,
又∵a7>34,a8<34,
所以从2008年7月算起第8个月,也就是2009年2月国际原油价格将跌至34美元每桶.
要点四 等差数列与等比数列的综合应用
例4 设数列{an}的前n项和Sn=n2,数列{bn}满足bn=(m∈N*).
(1)若b1,b2,b8成等比数列,试求m的值;
(2)是否存在m,使得数列{bn}中存在某项bt满足b1,b4,bt(t∈N*,t≥5)成等差数列?若存在,请指出符合题意的m的个数;若不存在,请说明理由.
解 当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-(n-1)2=2n-1.
当n=1时,a1=S1=1;符合上式.
∴数列{an}的通项公式为an=2n-1.
(1)由bn=(m∈N*)知
b1=,b2=,b8=,
∴b1,b2,b8成等比数列,
∴2=×,
解之得:m=9或m=0(舍去).
故m=9.
(2)若存在m,使b1,b4,bt成等差数列,
则2b4=b1+bt,
∴×2=+,
∴t===7+,
由于m、t∈N*且t≥5.
令m-5=36,18,12,9,6,4,3,2,1,
即m=41,23,17,14,11,9,8,7,6时,t均为大于5的整数.
∴存在符合题意的m值,且共有9个数.
规律方法 (1)在等差数列与等比数列的综合问题中,特别要注意它们的区别,避免用错公式.(2)方程思想的应用往往是解题的关键.
跟踪演练4 已知{an}是首项为19,公差为-2的等差数列,Sn为{an}的前n项和.
(1)求通项an及Sn;
(2)设{bn-an}是首项为1,公比为3的等比数列,求数列{bn}的通项公式.
解 (1)因为{an}是首项为19,公差为-2的等差数列,所以an=19-2(n-1)=-2n+21,
即an=-2n+21;
Sn=19n+×(-2)=-n2+20n,
即Sn=-n2+20n.
(2)因为{bn-an}是首项为1,公比为3的等比数列,所以bn-an=3n-1,
即bn=3n-1+an=3n-1-2n+21.
1.在等比数列{an}中,a2=8,a5=64,则公比q为(  )
A.2 B.3 C.4 D. 8
答案 A
解析 由a5=a2q3,得q3=8,所以q=2.
2.在等比数列{an }中,an>0,且a1·a10=27,log3a2+log3a9等于(  )
A.9 B.6 C.3 D.2
答案 C
解析 因为a2a9=a1a10=27,log3a2+log3a9=log327=3.
3.在1与2之间插入6个正数,使这8个数成等比数列,则插入的6个数的积为________.
答案 8
解析 设这8个数组成的等比数列为{an},则a1=1,a8=2.
插入的6个数的积为a2a3a4a5a6a7=(a2a7)·(a3a6)·(a4a5)=(a1a8)3=23=8.
4.已知an=2n+3n,判断数列{an}是否是等比数列?
解 不是等比数列.
∵a1=21+31=5,a2=22+32=13,a3=23+33=35,
∴a1a3≠a,
∴数列{an}不是等比数列.
1.判断一个数列是否是等比数列的常用方法有:
(1)定义法;(2)等比中项法; (3)通项公式法.
2.等比数列的单调性
(1)当q>1,a1>0或0(2)当q>1,a1<0或00时,等比数列{an}是递减数列.
(3)当q=1时,等比数列{an}是常数列.
(4)当q<0时,等比数列{an}是摆动数列.
3.巧用等比数列的性质,减少计算量,这一点在解题中也非常重要.
一、基础达标
1.在等比数列{an}中,a4=4,则a2·a6等于(  )
A.4 B. 8
C. 16 D. 32
答案 C
解析 由于a=a2·a6,所以a2·a6=16.
2.已知各项均为正数的等比数列{an}中,lg(a3a8a13)=6,则a1·a15的值为(  )
A.100 B.-100
C.10 000 D.-10 000
答案 C
解析 ∵lg(a3a8a13)=lg a=6,
∴a=106?a8=102=100.
又a1a15=a=10 000.
3.在正项等比数列{an}中,an+1A. B. C. D.
答案 D
解析 设公比为q,则由等比数列{an}各项为正数且an+1由a2·a8=6,得a=6.
∴a5=,a4+a6=+q=5.
解得q=,∴==2=.
4.已知公差不为0的等差数列的第2,3,6项依次构成一个等比数列,则该等比数列的公比q为(  )
A. B.3 C.± D.±3
答案 B
解析 设等差数列为{an},公差为d,d≠0.
则a=a2·a6,∴(a1+2d)2=(a1+d)(a1+5d),
化简得d2=-2a1d,∵d≠0,∴d=-2a1,
∴a2=-a1,a3=-3a1,∴q==3.
5.设数列{an}为公比q>1的等比数列,若a4,a5是方程4x2-8x+3=0的两根,则a6+a7=________.
答案 18
解析 由题意得a4=,a5=,∴q==3.
∴a6+a7=(a4+a5)q2=×32=18.
6.已知等差数列{an}的公差为2,若a1,a3,a4成等比数列,则a2=________.
答案 -6
解析 由题意知,a3=a1+4,a4=a1+6.
∵a1,a3,a4成等比数列,
∴a=a1a4,∴(a1+4)2=(a1+6)a1,
解得a1=-8,∴a2=-6.
7.已知数列{an}成等比数列.
(1)若a2=4,a5=-,求数列{an}的通项公式;
(2)若a3a4a5=8,求a2a3a4a5a6的值.
解 (1)由a5=a2q3,得-=4·q3,
所以q=-.an=a2qn-2=4n-2.
(2)由a3a5=a,得a3a4a5=a=8.解得a4=2.
又因为a2a6=a3a5=a,所以a2a3a4a5a6=a=25=32.
二、能力提升
8.已知各项均为正数的等比数列{an}中,a1a2a3=5,a7a8a9=10,则a4a5a6等于(  )
A.5 B.7
C.6 D.4
答案 A
解析 ∵a1a2a3=a=5,∴a2=,
又∵a7a8a9=a=10,∴a8=,
∴a=a2a8=,
∵数列{an}各项均为正数,
∴a5=50,
∴a4a5a6=a=(50)3=5.
9.已知等比数列{an}中,各项都是正数,且a1,a3,2a2成等差数列,则等于(  )
A.1+ B.1- C.3+2 D.3-2
答案 C
解析 设等比数列{an}的公比为q,
∵a1,a3,2a2成等差数列,
∴a3=a1+2a2,
∴a1q2=a1+2a1q,
∴q2-2q-1=0,
∴q=1±.
∵an>0,∴q>0,q=1+.
∴=q2=(1+)2=3+2.
10.已知等比数列{an}中,有a3a11=4a7,数列{bn}是等差数列,且b7=a7,则b5+b9=________.
答案 8
解析 由等比数列的性质得a3a11=a,
∴a=4a7.∵a7≠0,∴a7=4.
∴b7=a7=4.
再由等差数列的性质知b5+b9=2b7=8.
11.等差数列{an}的前n项和为Sn,已知S3=a,且S1,S2,S4成等比数列,求{an}的通项公式.
解 设{an}的公差为d.由S3=a,得3a2=a,故a2=0或a2=3.
由S1,S2,S4成等比数列,得S=S1S4.又S1=a2-d,
S2=2a2-d,S4=4a2+2d,
故(2a2-d)2=(a2-d)(4a2+2d).
若a2=0,则d2=-2d2,
所以d=0,此时Sn=0,不合题意;
若a2=3,则(6-d)2=(3-d)(12+2d),
解得d=0或d=2.
因此{an}的通项公式为an=3或an=2n-1.
12.在正项等比数列{an}中,a1a5-2a3a5+a3a7=36,a2a4+2a2a6+a4a6=100,求数列{an}的通项公式.
解 ∵a1a5=a,a3a7=a,
∴由条件,得a-2a3a5+a=36,
同理得a+2a3a5+a=100,
∴即
解得或
分别解得或
∴an=×2n-1=2n-2或an=32×()n-1=26-n.
三、探究与创新
13.互不相等的3个数之积为-8,这3个数适当排列后可以组成等比数列,也可组成等差数列,求这3个数组成的等比数列.
解 设这3个数分别为,a,aq,则a3=-8,即a=-2.
(1)若-2为-和-2q的等差中项,则+2q=4,
∴q2-2q+1=0,解得q=1,与已知矛盾,舍去;
(2)若-2q为-和-2的等差中项,则+1=2q,
∴2q2-q-1=0,解得q=-或q=1(与已知矛盾,舍去),
∴此时这3个数为4,-2,1;
(3)若-为-2q与-2的等差中项,则q+1=,
∴q2+q-2=0,解得q=-2或q=1(与已知矛盾,舍去),
∴此时这3个数为1,-2,4.
综上,这3个数为-2,1,4,
故这3个数组成的等比数列为4,-2,1或1,-2,4.