人教B版(2019)高中数学 选择性必修第三册 5.3.1 等比数列课件+学案含练习

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名称 人教B版(2019)高中数学 选择性必修第三册 5.3.1 等比数列课件+学案含练习
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文件大小 6.5MB
资源类型 教案
版本资源 人教B版(2019)
科目 数学
更新时间 2020-12-18 10:49:51

文档简介

(共32张PPT)
5.3 等比数列
5.3.1 等比数列
第一课时 等比数列的概念
课标要求
素养要求
1.通过生活中的实例,理解等比数列的概念和通项公式的意义.
2.体会等比数列与指数函数的关系.
从实例中理解等比数列的概念与通项公式,培养数学抽象素养与逻辑推理素养.
新识探究
我们古代数学名著《孙子算经》中有一个有趣的问题叫“出门望九堤”:“今有出门望九堤,堤有九木,木有九枝,枝有九巢,巢有九禽,禽有九雏,雏有九毛,毛有九色,问各有几何?”
问题1 你能写出“出门望九堤”问题构成的数列吗?
提示 构成数列:9,92,93,94,95,96,97,98.
问题2 根据数列相邻两项的关系,上述数列有什么特点?
提示 上述数列中,从第2项起,每一项与前一项的比都是9,这种数列称为等比数列.
2.等比数列的通项公式
(1)通项公式:an=______________.
(2)通项公式的推广:an=amqn-m(n,m∈N+).
它的前一项之比
同一个常数q
a1qn-1
(1)当公比q=1时,f(x)是常数函数,此时数列{an}是常______.
数列
拓展深化
[微判断]
1.常数列既是等差数列,又是等比数列.(
)
提示 如常数列0,0,0,…是等差数列,不是等比数列.
2.等比数列的首项不能为零,但公比可以为零.(
)
提示 等比数列中任一项都不为零,公比也不可能为零.
3.若一个数列从第二项起每一项与前一项的比为常数,则该数列为等比数列.(
)
提示 从第二项起每一项与前一项的比为同一个常数.
×
×
×
[微训练]
1.在等比数列{an}中,a1=8,a4=64,则a3等于(  )
A.16
B.16或-16
C.32
D.32或-32
解析 由a4=a1
q3,得q3=8,即q=2,所以a3=a1q2=8×4=32.
答案 C
2.若等比数列的首项为4,末项为128,公比为2,则这个数列的项数为(  )
A.4
B.6
C.5
D.32
解析 由等比数列的通项公式,得128=4×2n-1,2n-1=32,所以n=6.
答案 B
答案 11
[微思考]
1.如何判定一个数列是否为一个等比数列?
2.设等比数列{an}的首项为a1,公比为q,当a1与q分别满足什么条件时,{an}是递增数列,{an}是递减数列?
在数列③中,a若为0,则不是等比数列.
答案 ④
解析 由等比数列的定义,知①②④是等比数列,③中当x=0时,不是等比数列.
答案 C
由a1q+a1q4=18,知a1=32.由an=a1qn-1=1,知n=6.
当q=3时,an=2×3n-3.
规律方法 a1和q是等比数列的基本量,只要求出这两个基本量,其他量便可迎刃而解.此类问题求解的通法是根据条件,建立关于a1和q的方程(组),求出a1和q.
题型三 等比数列的判定
【例3】 已知数列{an}的前n项和Sn=2an+1,求证{an}是等比数列,并求出通项公式.
解 ∵Sn=2an+1,∴Sn+1=2an+1+1.
∴an+1=Sn+1-Sn=(2an+1+1)-(2an+1)=2an+1-2an.∴an+1=2an,
又∵S1=2a1+1=a1,∴a1=-1≠0.
又由an+1=2an知an≠0,
【训练3】 设数列{an}满足a1=1,an+2an-1+3=0(n≥2),试判断数列{an+1}是否是等比数列,并指出该数列的首项.
解 ∵an+2an-1+3=0(n≥2),
∴数列{an+1}是以-2为公比的等比数列.其首项为a1+1=2.
题型四 构造等比数列求通项
【例4】 已知数列{an}的前n项和为Sn,数列{bn}中,b1=a1,bn=an-an-1(n≥2),且an+Sn=n.
(1)设cn=an-1,求证:{cn}是等比数列;
(2)求数列{bn}的通项公式.
(1)证明 ∵an+Sn=n,①
∴an+1+Sn+1=n+1.②
②-①得an+1-an+an+1=1,
∴2an+1=an+1,∴2(an+1-1)=an-1,
3.等比数列的通项公式
(1)已知首项a1和公比q,可以确定一个等比数列.
(2)在公式an=a1qn-1中有an,a1,q,n四个量,已知其中任意三个量,可以求得第四个量.
二、素养训练
1.在等比数列{an}中,a2
021=8a2
018,则公比q的值为(  )
A.2
B.3
C.4
D.8
解析 ∵a2
021=a2
018q3=8a2
018,
答案 A
2.公比为2的等比数列{an}的各项都是正数,且a3a11=16,则a5=(  )
A.1
B.2
C.4
D.8
答案 A
3.(多选题)下列说法正确的有(  )
A.等比数列中的项不能为0
B.等比数列的公比的取值范围是R
C.若一个常数列是等比数列,则公比为1
D.22,42,62,82,…成等比数列
答案 AC
4.在等比数列{an}中,
(1)若a4=27,q=-3,求a7;
(2)若a2=18,a4=8,求a1和q.
解 (1)法一 由a4=a1q3,
得27=a1(-3)3,得a1=-1,
所以a7=a1q6=(-1)×(-3)6=-729.
法二 a7=a4q3=27×(-3)3=-729.第二课时 等比数列的性质
课标要求
素养要求
1.由等比数列的通项公式推导等比数列的性质,并会应用.2.掌握等比中项的概念并会应用.
在应用等比数列的性质中,发展学生的数学抽象素养、逻辑推理素养和数学运算素养.
新知探究
问题 在等差数列{an}中有这样的性质:若m+n=p+q,那么am+an=ap+aq,用上述情境中的数列验证,在等比数列中是否有类似的性质?
提示 在等比数列{an}中,若m+n=p+q,那么am·an=ap·aq.
1.等比中项
如果x,G,y是等比数列,则称G为x与y的等比中项,且G2=xy.
2.等比数列的性质
(1)如果{an}是等比数列,而且正整数s,t,p,q满足s+t=p+q,则as·at=apaq,特别地,如果2s=p+q,则a=ap·aq.
(2)若m,n,p(m,n,p∈N+)成等差数列,则am,an,ap成等比数列.
(3)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.
(4)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|.
(5)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=….
拓展深化
[微判断]
1.若a,b,c成等比数列,则a,c的等比中项一定是b.(×)
提示 a,c的等比中项应为±,即±b.
2.任何两个数都有等比中项.(×)
提示 两个同号的实数a,b,才有等比中项.
3.若{an},{bn}都是等比数列,则{an+bn}是等比数列.(×)
提示 反例:{an}为:1,-1,1,-1,…,{bn}为-1,1,-1,1,…,则{an+bn}为:0,0,0,0,…,显然不是等比数列.
4.若数列{an}的奇数项和偶数项分别成等比数列,且公比相同,则{an}是等比数列.(×)
提示 反例:1,3,2,6,4,12,…显然满足条件,但不是等比数列.
[微训练]
1.在等比数列{an}中,a4=4,则a2·a6等于(  )
A.4
B.8
C.16
D.
32
解析 由于a=a2·a6,所以a2·a6=16.
答案 C
2.在等比数列{an}中,已知a3=1,a5=4,a12=8,则a10=________.
解析 由a3a12=a5a10得1×8=4a10,解得a10=2.
答案 2
3.45和80的等比中项为________.
解析 设45和80的等比中项为G,则G2=45×80,
∴G=±60.
答案 -60或60
[微思考]
1.在等比数列{an}中,a5是a3与a7的等比中项,所以a5=±吗?
提示 等比数列中,a5是a3与a7的等比中项,则a=a3·a7,但a3,a5,a7都为等比数列的奇数项,故a5与a3,a7同号.
2.在等比数列{an}中,若am·an=ak·al,是否有m+n=k+l成立?
提示 不一定成立,如an=2,a1a2=a3a4,但1+2≠3+4.
3.若数列{an}是各项都是正数的等比数列,那么数列{lg
an}还是等比数列吗?
提示 是等差数列.
题型一 等比中项及应用
【例1】 已知a,-,b,-,c这五个数成等比数列,求a,b,c的值.
解 由题意知b2=(-)×(-)=()6,
∴b=±.当b=时,ab=(-)2,解得a=;
bc=(-)2=(-)10,解得c=()7.
同理,当b=-时,a=-,c=-()7.
综上所述,a,b,c的值分别为,,()7或-,-,-()7.
规律方法 (1)首项a1和公比q是构成等比数列的基本量,从基本量入手解决相关问题是研究等比数列的基本方法.
(2)解题时应注意同号的两个数的等比中项有两个,它们互为相反数,而异号的两个数没有等比中项.
【训练1】 (1)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
(2)在等比数列{an}中,a1=1,公比为2,则a2与a8的等比中项为________.
解析 (1)∵1,a,3成等差数列,∴a==2,
∵1,b,4成等比数列,∴b2=1×4,b=±2,
∴==±1.
(2)∵数列{an}是等比数列,而且a1=1,q=2,
∴a2=a1q=2,a8=a1q7=27=128,
设a2与a8的等比中项为M,
则M=±=±=±16.
答案 (1)D (2)±16
题型二 等比数列性质的应用
【例2】 已知{an}为等比数列.
(1)若an>0,a2a4+2a3a5+a4a6=25,求a3+a5;
(2)若an>0,a5a6=9,求log3a1+log3a2+…+log3a10的值.
解 (1)a2a4+2a3a5+a4a6=a+2a3a5+a
=(a3+a5)2=25,
∵an>0,∴a3+a5>0,∴a3+a5=5.
(2)根据等比数列的性质,得
a5a6=a1a10=a2a9=a3a8=a4a7=9,
∴a1a2…a9a10=(a5a6)5=95,
∴log3a1+log3a2+…+log3a10
=log3(a1a2…a9a10)
=log395=10.
【迁移1】 在例2(1)中,添加条件a1a7=4,求an.
解 由等比数列的性质得a1a7=a3a5=4,又由例2(1)知a3+a5=5,解得a3=1,a5=4或a3=4,a5=1,
若a3=1,a5=4,则q=2,an=2n-3;
若a3=4,a5=1,则q=,an=25-n.
【迁移2】 把例2(2)的条件改为“公比为3,a1a2a3…a30=3300,求log3a1+log3a2+…+log3a10的值.
解 a1a2a3…a30=(a1a2a3…a10)·q100(a1a2a3…a10)·q200(a1a2a3…a10)=q300(a1a2a3…a10)3=3300,
即a1a2a3…a10=1,则log3a1+log3a2+…+log3a10=log3(a1a2…a10)=log31=0.
规律方法 巧用等比数列的性质解题
(1)解答等比数列问题的基本方法——基本量法.
①基本思路:运用方程思想列出基本量a1和q的方程组,解出a1和q,然后利用通项公式求解;
②优缺点:适用面广,入手简单,思路清晰,但有时运算稍繁.
(2)利用等比数列的性质解题
①基本思路:充分发挥项的“下标”的指导作用,分析等比数列项与项之间的关系,选择恰当的性质解题;
②优缺点:简便快捷,但是适用面窄,有一定的思维含量.
【训练2】 (1)在递增等比数列{an}中,a1a9=64,a3+a7=20,求a11的值.
(2)已知数列{an}成等比数列.若a3a4a5=8,求a2a3a4a5a6的值.
解 (1)在等比数列{an}中,∵a1·a9=a3·a7,∴由已知可得a3·a7=64且a3+a7=20.
联立得或
∵{an}是递增等比数列,∴a7>a3.
∴取a3=4,a7=16,∴16=4q4,∴q4=4.
∴a11=a7·q4=16×4=64.
(2)由a3a5=a,得a3a4a5=a=8.解得a4=2.
又∵a2a6=a3a5=a,∴a2a3a4a5a6=a=25=32.
题型三 等差数列与等比数列的综合问题
角度1 对称设项求数列的项
【例3】 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 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.
法二 设四个数依次为-a,,a,aq(a≠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,根据题意再表示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.
【训练3】 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,则这三个数成等差数列,求这三个数.
解 设三个数依次为,a,aq,
∵·a·aq=512,∴a=8.
∵(-2)+(aq-2)=2a,
∴2q2-5q+2=0,∴q=2或q=,
∴这三个数为4,8,16或16,8,4.
角度2 等差、等比数列的综合应用
【例4】 设{an}是公比大于1的等比数列,已知a1+a2+a3=7,且a1+3,3a2,a3+4构成等差数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)令bn=ln
a3n+1,求数列{bn}的前n项和Tn.
解 (1)由已知得
解得a2=2.设数列{an}的公比为q.
由a2=2,可得a1=,a3=2q.
又a1+a2+a3=7,可知+2+2q=7,
即2q2-5q+2=0,解得q=2或q=.
由题意知q>1,所以q=2,所以a1=1.
故数列{an}的通项公式为an=2n-1.
(2)已知bn=ln
a3n+1,n=1,2,….
由(1)得a3n+1=23n,所以bn=ln
23n=3nln
2.
又bn+1-bn=3ln
2,所以{bn}是等差数列.
所以Tn=b1+b2+…+bn=
==ln
2.
故Tn=ln
2.
规律方法 应用等差、等比数列的定义解题永远是最基本的方法,(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破题的关键.
【训练4】 设{an}是公差d≠0的等差数列,且ak1,ak2,…,akn恰好构成等比数列,其中k1=1,k2=5,k3=17,求数列{kn}的通项.
解 由题意,得a1,a5,a17成等比数列,所以(a1+4d)2=a1(a1+16d).
又d≠0,所以a1=2d,所以ak1,ak2,ak3,…,akn的公比q====3.
在等差数列中,akn=a1+(kn-1)d=(kn+1)d.在等比数列中,akn=a1qn-1=a1·3n-1=2d·3n-1,所以(kn+1)·d=2d·3n-1,即kn=2·3n-1-1.
一、素养落地
1.在应用等比数列的性质中,提升数学抽象素养、逻辑推理素养和数学运算素养.
2.等比中项的理解
(1)当a,b同号时,a,b的等比中项有两个;当a,b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)都是它的前一项与后一项的等比中项.
(3)“a,G,b成等比数列”等价于“G2=ab”(a,b均不为0),可以用它来判断或证明三个数是否成等比数列.
3.应用等比数列的性质可减少计算量,应用基本量a1,q列出方程(组)求基本量是通性通法.
二、素养训练
1.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
解析 因为a2a9=a1a10=27,log3a2+log3a9=log327=3.
答案 C
2.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________.
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.
答案 8
3.在《九章算术》中“衰分”是按比例递减分配的意思.今共有粮98石,甲、乙、丙按序衰分,乙分得28石,则衰分比例为________.
解析 设衰分比例为q(0答案 
4.{an}是公差不为零的等差数列,且a7,a10,a15是等比数列{bn}的连续三项,若b1=3,则bn=________.
解析 {an}是公差不为零的等差数列,设首项为a1,公差为d.
∵a7,a10,a15是等比数列{bn}的连续三项,
∴(a1+9d)2=(a1+6d)·(a1+14d),
整理可得d=-a1.
设数列{bn}的公比为q,
则q===.∴bn=b1qn-1=3×()n-1.
答案 3×()n-1
基础达标
一、选择题
1.已知a,b,c∈R,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
解析 ∵b2=(-1)×(-9)=9且b与首项-1同号,
∴b=-3,且a,c必同号.∴ac=b2=9.
答案 B
2.已知a,b,c,d成等比数列,且曲线y=x2-2x+3的顶点是(b,c),则ad等于(  )
A.3
B.2
C.1
D.-2
解析 ∵y=(x-1)2+2,∴b=1,c=2.又∵a,b,c,d成等比数列,∴ad=bc=2.
答案 B
3.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
解析 ∵lg(a3a8a13)=lga=6,∴a=106?a8=102=100.又a1a15=a=10
000.
答案 C
4.《九章算术》“竹九节”问题:现有一根9节的竹子,自上而下各节的容积成等比数列,上面3节的容积之积为3,下面3节的容积之积为9,则第5节的容积为(  )
A.2
B.
C.3
D.
解析 法一 依题意可设,竹子自上而下各节的容积成等比数列{an},设其公比为q(q≠0),由上面3节的容积之积为3,下面3节的容积之积为9可知解得a1q=,q3=,所以第5节的容积为a1q4=a1q·q3=·=.故选D.
法二 依题意可设,竹子自上而下各节的容积成等比数列{an},由上面3节的容积之积为3,下面3节的容积之积为9可知a1a2a3=3,a7a8a9=9,由等比数列的性质可知a1a2a3a7a8a9=(a1a9)·(a2a8)·(a3a7)=a=27.所以a5=.故选D.
答案 D
5.两个公比均不为1的等比数列{an},{bn},其前n项的乘积分别为An,Bn.若=2,则=(  )
A.512
B.32
C.8
D.2
解析 因为A9=a1a2a3…a9=a,B9=b1b2b3…b9=b,所以==512.
答案 A
二、填空题
6.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=________.
解析 由题意得a4=,a5=,∴q==3,∴a6+a7=(a4+a5)q2=(+)×32=18.
答案 18
7.已知等差数列{an}的公差为2,若a1,a3,a4成等比数列,则a2=________.
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.
答案 -6
8.在等比数列{an}中,有a3a11=4a7,数列{bn}是等差数列,且b7=a7,则b5+b9=________.
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.
答案 8
三、解答题
9.在等比数列{an}中,已知a4+a7=2,a5a6=-8,求a1+a10.
解 因为数列{an}为等比数列,所以a5a6=a4a7=-8.
联立可解得或
当时,q3=-,
故a1+a10=+a7q3=-7;
当时,
q3=-2,同理,有a1+a10=-7.
所以a1+a10=-7.
10.已知{an}为等差数列,且a1+a3=8,a2+a4=12.
(1)求{an}的通项公式;
(2)记{an}的前n项和为Sn,若a1,ak,Sk+2成等比数列,求正整数k的值.
解 (1)设数列{an}的公差为d,由题意知
解得
所以an=a1+(n-1)d=2+2(n-1)=2n.
(2)由(1)可得Sn===n(1+n).
因为a1,ak,Sk+2成等比数列,所以a=a1Sk+2,从而(2k)2=2(k+2)(k+3),
即k2-5k-6=0,解得k=6或k=-1(舍去),因此k=6.
能力提升
11.在等比数列{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
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.
答案 C
12.在等比数列{an}(n∈N+)中,a1>1,公比q>0.设bn=log2an,且b1+b3+b5=6,b1b3b5=0.
(1)求证:数列{bn}是等差数列;
(2)求{bn}的前n项和Sn及{an}的通项an.
(1)证明 因为bn=log2an,
所以bn+1-bn=log2an+1-log2an=log2=log2q(q>0)为常数,
所以数列{bn}为等差数列且公差d=log2q.
(2)解 因为b1+b3+b5=6,
所以(b1+b5)+b3=2b3+b3=3b3=6,即b3=2.
又因为a1>1,
所以b1=log2a1>0,
又因为b1·b3·b5=0,所以b5=0,
即即解得
因此Sn=4n+(-1)=.
又因为d=log2q=-1,
所以q=,b1=log2a1=4,
即a1=16,所以an=25-n(n∈N+).
创新猜想
13.(多选题)对任意等比数列{an},下列说法一定正确的是(  )
A.a1,a3,a9成等比数列
B.a1a3,a5a7,a9a11成等比数列
C.a2,a4,a8成等比数列
D.a3,a6,a9成等比数列
解析 设等比数列{an}的公比为q,则下标成等差数列对应的项成等比数列,故A,C错误,D正确.而a1a3=a,a5a7=a,a9a11=a,且eq
\f(a,a)=eq
\f(a,a)=q8,故B正确.
答案 BD
14.(多空题)设等比数列{an}满足a1+a2=12,a1-a3=6,则an=________;a1a2…an的最大值为________.
解析 设等比数列{an}的公比为q(q≠0),由a1+a2=12,a1-a3=6,可得解得
∴an=8×=.
∴a1a2…an==.
令f(n)=n(n-7)=(n2-7n)=-,
∴当n=3或n=4时,f(n)有最小值,即f(n)min=-6,
∴a1a2…an的最大值为=64.
答案  64(共31张PPT)
第二课时 等比数列的性质
课标要求
素养要求
1.由等比数列的通项公式推导等比数列的性质,并会应用.
2.掌握等比中项的概念并会应用.
在应用等比数列的性质中,发展学生的数学抽象素养、逻辑推理素养和数学运算素养.
新识探究
问题 在等差数列{an}中有这样的性质:若m+n=p+q,那么am+an=ap+aq,用上述情境中的数列验证,在等比数列中是否有类似的性质?
提示 在等比数列{an}中,若m+n=p+q,那么am·an=ap·aq.
1.等比中项
如果x,G,y是等比数列,则称____________的等比中项,且____________.
G为x与y
G2=xy
拓展深化
[微判断]
1.若a,b,c成等比数列,则a,c的等比中项一定是b.(
)
2.任何两个数都有等比中项.(
)
提示 两个同号的实数a,b,才有等比中项.
3.若{an},{bn}都是等比数列,则{an+bn}是等比数列.(
)
提示 反例:{an}为:1,-1,1,-1,…,{bn}为-1,1,-1,1,…,则{an+bn}为:0,0,0,0,…,显然不是等比数列.
×
×
×
4.若数列{an}的奇数项和偶数项分别成等比数列,且公比相同,则{an}是等比数列.(
)
提示 反例:1,3,2,6,4,12,…显然满足条件,但不是等比数列.
×
[微训练]
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
2.在等比数列{an}中,已知a3=1,a5=4,a12=8,则a10=________.
解析 由a3a12=a5a10得1×8=4a10,解得a10=2.
答案 2
3.45和80的等比中项为________.
解析 设45和80的等比中项为G,则G2=45×80,
∴G=±60.
答案 -60或60
2.在等比数列{an}中,若am·an=ak·al,是否有m+n=k+l成立?
提示 不一定成立,如an=2,a1a2=a3a4,但1+2≠3+4.
3.若数列{an}是各项都是正数的等比数列,那么数列{lg
an}还是等比数列吗?
提示 是等差数列.
规律方法 (1)首项a1和公比q是构成等比数列的基本量,从基本量入手解决相关问题是研究等比数列的基本方法.
(2)解题时应注意同号的两个数的等比中项有两个,它们互为相反数,而异号的两个数没有等比中项.
答案 (1)D (2)±16
(2)∵数列{an}是等比数列,而且a1=1,q=2,∴a2=a1q=2,a8=a1q7=27=128,
设a2与a8的等比中项为M,
题型二 等比数列性质的应用
【例2】 已知{an}为等比数列.
(1)若an>0,a2a4+2a3a5+a4a6=25,求a3+a5;
(2)若an>0,a5a6=9,求log3a1+log3a2+…+log3a10的值.
∵an>0,∴a3+a5>0,∴a3+a5=5.
(2)根据等比数列的性质,得
a5a6=a1a10=a2a9=a3a8=a4a7=9,∴a1a2…a9a10=(a5a6)5=95,
∴log3a1+log3a2+…+log3a10=log3(a1a2…a9a10)
=log395=10.
【迁移1】 在例2(1)中,添加条件a1a7=4,求an.
解 由等比数列的性质得a1a7=a3a5=4,又由例2(1)知a3+a5=5,解得a3=1,a5=4或a3=4,a5=1,
若a3=1,a5=4,则q=2,an=2n-3;
【迁移2】 把例2(2)的条件改为“公比为3,a1a2a3…a30=3300,求log3a1+log3a2+…+log3a10的值.
解 a1a2a3…a30=(a1a2a3…a10)·q100(a1a2a3…a10)·q200(a1a2a3…a10)=q300(a1a2a3…a10)3=3300,
即a1a2a3…a10=1,则log3a1+log3a2+…+log3a10=log3(a1a2…a10)=log31=0.
规律方法 巧用等比数列的性质解题
(1)解答等比数列问题的基本方法——基本量法.
①基本思路:运用方程思想列出基本量a1和q的方程组,解出a1和q,然后利用通项公式求解;
②优缺点:适用面广,入手简单,思路清晰,但有时运算稍繁.
(2)利用等比数列的性质解题
①基本思路:充分发挥项的“下标”的指导作用,分析等比数列项与项之间的关系,选择恰当的性质解题;
②优缺点:简便快捷,但是适用面窄,有一定的思维含量.
【训练2】 (1)在递增等比数列{an}中,a1a9=64,a3+a7=20,求a11的值.
(2)已知数列{an}成等比数列.若a3a4a5=8,求a2a3a4a5a6的值.
解 (1)在等比数列{an}中,∵a1·a9=a3·a7,∴由已知可得a3·a7=64且a3+a7=20.
∵{an}是递增等比数列,∴a7>a3.
∴取a3=4,a7=16,∴16=4q4,∴q4=4.
∴a11=a7·q4=16×4=64.
题型三 等差数列与等比数列的综合问题
角度1 对称设项求数列的项
【例3】 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.
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.
当a=8,q=2时,所求四个数为0,4,8,16;
故所求四个数为0,4,8,16或15,9,3,1.
【训练3】 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,则这三个数成等差数列,求这三个数.
∴这三个数为4,8,16或16,8,4.
角度2 等差、等比数列的综合应用
【例4】 设{an}是公比大于1的等比数列,已知a1+a2+a3=7,且a1+3,3a2,a3+4构成等差数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)令bn=ln
a3n+1,求数列{bn}的前n项和Tn.
解得a2=2.设数列{an}的公比为q.
由题意知q>1,所以q=2,所以a1=1.
故数列{an}的通项公式为an=2n-1.
(2)已知bn=ln
a3n+1,n=1,2,….
由(1)得a3n+1=23n,所以bn=ln
23n=3nln
2.
又bn+1-bn=3ln
2,所以{bn}是等差数列.
规律方法 应用等差、等比数列的定义解题永远是最基本的方法,(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破题的关键.
【训练4】 设{an}是公差d≠0的等差数列,且ak1,ak2,…,akn恰好构成等比数列,其中k1=1,k2=5,k3=17,求数列{kn}的通项.
解 由题意,得a1,a5,a17成等比数列,所以(a1+4d)2=a1(a1+16d).
在等差数列中,akn=a1+(kn-1)d=(kn+1)d.在等比数列中,akn=a1qn-1=a1·3n-1=2d·3n-1,所以(kn+1)·d=2d·3n-1,即kn=2·3n-1-1.
一、素养落地
1.在应用等比数列的性质中,提升数学抽象素养、逻辑推理素养和数学运算素养.
2.等比中项的理解
(1)当a,b同号时,a,b的等比中项有两个;当a,b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)都是它的前一项与后一项的等比中项.
(3)“a,G,b成等比数列”等价于“G2=ab”(a,b均不为0),可以用它来判断或证明三个数是否成等比数列.
3.应用等比数列的性质可减少计算量,应用基本量a1,q列出方程(组)求基本量是通性通法.
二、素养训练
1.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
解析 因为a2a9=a1a10=27,log3a2+log3a9=log327=3.
答案 C
2.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________.
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.
答案 8
3.在《九章算术》中“衰分”是按比例递减分配的意思.今共有粮98石,甲、乙、丙按序衰分,乙分得28石,则衰分比例为________.
4.{an}是公差不为零的等差数列,且a7,a10,a15是等比数列{bn}的连续三项,若b1=3,则bn=________.
解析 {an}是公差不为零的等差数列,设首项为a1,公差为d.
∵a7,a10,a15是等比数列{bn}的连续三项,
∴(a1+9d)2=(a1+6d)·(a1+14d),
设数列{bn}的公比为q,5.3 等比数列
5.3.1 等比数列
第一课时 等比数列的概念
课标要求
素养要求
1.通过生活中的实例,理解等比数列的概念和通项公式的意义.2.体会等比数列与指数函数的关系.
从实例中理解等比数列的概念与通项公式,培养数学抽象素养与逻辑推理素养.
新知探究
我们古代数学名著《孙子算经》中有一个有趣的问题叫“出门望九堤”:“今有出门望九堤,堤有九木,木有九枝,枝有九巢,巢有九禽,禽有九雏,雏有九毛,毛有九色,问各有几何?”
问题1 你能写出“出门望九堤”问题构成的数列吗?
提示 构成数列:9,92,93,94,95,96,97,98.
问题2 根据数列相邻两项的关系,上述数列有什么特点?
提示 上述数列中,从第2项起,每一项与前一项的比都是9,这种数列称为等比数列.
1.等比数列的概念
如果数列{an}从第2项起,每一项与它的前一项之比都等于同一个常数q,即=q恒成立,则称{an}为等比数列,其中q称为等比数列的公比.
2.等比数列的通项公式
(1)通项公式:an=a1qn-1.
(2)通项公式的推广:an=amqn-m(n,m∈N+).
3.等比数列与指数函数的关系
等比数列的通项an=·qn,如果记f(x)=·qx,则an=f(n),而且
(1)当公比q=1时,f(x)是常数函数,此时数列{an}是常数列.
(2)当公比q≠1时,f(x)是与y=qx的乘积,此时f(x)的增减性既与a1有关,也与q有关.
拓展深化
[微判断]
1.常数列既是等差数列,又是等比数列.(×)
提示 如常数列0,0,0,…是等差数列,不是等比数列.
2.等比数列的首项不能为零,但公比可以为零.(×)
提示 等比数列中任一项都不为零,公比也不可能为零.
3.若一个数列从第二项起每一项与前一项的比为常数,则该数列为等比数列.(×)
提示 从第二项起每一项与前一项的比为同一个常数.
[微训练]
1.在等比数列{an}中,a1=8,a4=64,则a3等于(  )
A.16
B.16或-16
C.32
D.32或-32
解析 由a4=a1
q3,得q3=8,即q=2,所以a3=a1q2=8×4=32.
答案 C
2.若等比数列的首项为4,末项为128,公比为2,则这个数列的项数为(  )
A.4
B.6
C.5
D.32
解析 由等比数列的通项公式,得128=4×2n-1,2n-1=32,所以n=6.
答案 B
3.是等比数列4,4,2,…的第________项.
解析 an=4·,由=4·,
即2-3+=23-,得n=11.
答案 11
[微思考]
1.如何判定一个数列是否为一个等比数列?
提示 数列{an}是等比数列的充要条件是an=k·qn,其中k,q都是不为0的常数.用定义法,只需对任意n∈N+,=q成立即可.
2.设等比数列{an}的首项为a1,公比为q,当a1与q分别满足什么条件时,{an}是递增数列,{an}是递减数列?
提示 (1)或?{an}为递增数列,
(2)或?{an}为递减数列.
题型一 判断一个数列是否为等比数列
【例1】 (1)以下数列中是等比数列的有________.(填序号)
①数列1,2,6,18,…;
②数列{an}中,已知=2,=2;
③常数列a,a,a,…,a,…;
④数列{an}中,=q(q≠0),其中n∈N+.
解析 在数列①中,≠,∴①不是等比数列;
在数列②中,不一定满足=2;
在数列③中,a若为0,则不是等比数列.
答案 ④
规律方法 判断一个数列是否为等比数列可以利用定义=q(q≠0),n∈N+,而不能根据给出的前几项来判断,若给出的一个数列为常数列,则要考虑常数是否为零.
【训练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
解析 由等比数列的定义,知①②④是等比数列,③中当x=0时,不是等比数列.
答案 C
题型二 等比数列的通项公式及其应用
【例2】 在等比数列{an}中,
(1)a4=2,a7=8,求an;
(2)a2+a5=18,a3+a6=9,an=1,求n;
(3)a3=2,a2+a4=,求an.
解 (1)∵∴
由得q3=4,从而q=,而a1q3=2,
于是a1==,∴an=a1qn-1=2.
(2)法一 ∵
由得q=,从而a1=32,又an=1.
∴32×()n-1=1,即26-n=20,∴n=6.
法二 ∵a3+a6=q(a2+a5),∴q=.
由a1q+a1q4=18,知a1=32.由an=a1qn-1=1,知n=6.
(3)设等比数列{an}的公比为q,则q≠0.a2==,a4=a3q=2q,
∴+2q=,解得q=或q=3.
当q=时,a1=18,∴an=18×()n-1=2×33-n.
当q=3时,a1=,∴an=×3n-1=2×3n-3.
综上,当q=时,an=2×33-n;
当q=3时,an=2×3n-3.
规律方法 a1和q是等比数列的基本量,只要求出这两个基本量,其他量便可迎刃而解.此类问题求解的通法是根据条件,建立关于a1和q的方程(组),求出a1和q.
【训练2】 (1)若等比数列{an}的首项a1=,末项an=,公比q=,求项数n.
(2)在等比数列{an}中,已知a5-a1=15,a4-a2=6,求an.
解 (1)由an=a1·qn-1,得=()n-1,
即()n-1=()3,得n=4.
(2)因为
由得q=或q=2.
当q=时,a1=-16;当q=2时,a1=1.
∴an=-16·()n-1或an=2n-1.
题型三 等比数列的判定
【例3】 已知数列{an}的前n项和Sn=2an+1,求证{an}是等比数列,并求出通项公式.
解 ∵Sn=2an+1,∴Sn+1=2an+1+1.
∴an+1=Sn+1-Sn=(2an+1+1)-(2an+1)=2an+1-2an.∴an+1=2an,
又∵S1=2a1+1=a1,∴a1=-1≠0.
又由an+1=2an知an≠0,
∴=2,∴{an}是等比数列.∴an=-1×2n-1=-2n-1.
规律方法 判断一个数列是否是等比数列的常用方法有:
(1)定义法:=q(q为常数且不为零)?{an}为等比数列.
(2)通项公式法:an=a1qn-1(a1≠0且q≠0)?{an}为等比数列.
【训练3】 设数列{an}满足a1=1,an+2an-1+3=0(n≥2),试判断数列{an+1}是否是等比数列,并指出该数列的首项.
解 ∵an+2an-1+3=0(n≥2),
∴an+1=-2(an-1+1),即=-2.
∴数列{an+1}是以-2为公比的等比数列.
其首项为a1+1=2.
题型四 构造等比数列求通项
【例4】 已知数列{an}的前n项和为Sn,数列{bn}中,b1=a1,bn=an-an-1(n≥2),且an+Sn=n.
(1)设cn=an-1,求证:{cn}是等比数列;
(2)求数列{bn}的通项公式.
(1)证明 ∵an+Sn=n,①
∴an+1+Sn+1=n+1.②
②-①得an+1-an+an+1=1,
∴2an+1=an+1,∴2(an+1-1)=an-1,
∴=,∵首项c1=a1-1,又a1+a1=1.
∴a1=,∴c1=-,又cn=an-1,∴q=.
∴{cn}是以-为首项,公比为的等比数列.
(2)解 由(1)可知cn=(-)·()n-1=-()n,
∴an=cn+1=1-()n.
∴当n≥2时,bn=an-an-1=1-()n-[1-()n-1]=()n-1-()n=()n.
又b1=a1=代入上式也符合,∴bn=()n.
规律方法 (1)已知数列的前n项和,或前n项和与通项的关系求通项,常用an与Sn的关系求解.
(2)由递推关系an+1=Aan+B(A,B为常数,且A≠0,A≠1)求an时,由待定系数法设an+1+λ=A(an+λ)可得λ=,这样就构造了等比数列{an+λ}.
【训练4】 在数列{an}中,a1=1,an+1=-,bn=,求数列{bn}的通项公式.
解 an+1-2=--2=,==+2,即bn+1=4bn+2,bn+1+=4(bn+).
又a1=1,故b1==-1,
所以{bn+}是首项为-,公比为4的等比数列,
所以bn+=-×4n-1,bn=--.
一、素养落地
1.从实例中理解等比数列的概念和通项公式,培养数学抽象素养与逻辑推理素养.
2.等比数列定义的理解
(1)由于等比数列的每一项都可能作分母,故每一项均不能为零,因此q也不可能为零.
(2)均为同一常数,由此体现了公比的意义,同时应注意分子、分母次序不能颠倒.
(3)如果一个数列不是从第2项起,而是从第3项或第4项起每一项与它的前一项之比是同一个常数,那么这个数列不是等比数列.
3.等比数列的通项公式
(1)已知首项a1和公比q,可以确定一个等比数列.
(2)在公式an=a1qn-1中有an,a1,q,n四个量,已知其中任意三个量,可以求得第四个量.
二、素养训练
1.在等比数列{an}中,a2
021=8a2
018,则公比q的值为(  )
A.2
B.3
C.4
D.8
解析 ∵a2
021=a2
018q3=8a2
018,
∴q3==8,∴q=2.
答案 A
2.公比为2的等比数列{an}的各项都是正数,且a3a11=16,则a5=(  )
A.1
B.2
C.4
D.8
解析 由a3a11=16,得a·22+10=16,故a1=2-4,从而a5=a1·24=1.
答案 A
3.(多选题)下列说法正确的有(  )
A.等比数列中的项不能为0
B.等比数列的公比的取值范围是R
C.若一个常数列是等比数列,则公比为1
D.22,42,62,82,…成等比数列
解析 A显然正确;等比数列的公比不能为0,故B错;C显然正确;由于≠,故不是等比数列,D错.
答案 AC
4.在等比数列{an}中,
(1)若a4=27,q=-3,求a7;
(2)若a2=18,a4=8,求a1和q.
解 (1)法一 由a4=a1q3,
得27=a1(-3)3,得a1=-1,
所以a7=a1q6=(-1)×(-3)6=-729.
法二 a7=a4q3=27×(-3)3=-729.
(2)由已知,得
解得或
基础达标
一、选择题
1.已知数列a,a(1-a),a(1-a)2,…是等比数列,则实数a的取值范围是(  )
A.a≠1
B.a≠0或a≠1
C.a≠0
D.a≠0且a≠1
解析 等比数列的项与公比均不能为零.
答案 D
2.在等比数列{an}中,an>0,且a1+a2=1,a3+a4=9,则a4+a5的值为(  )
A.16
B.27
C.36
D.81
解析 由已知a1+a2=1,a3+a4=9,∴q2=9.
∴q=3(q=-3舍),∴a4+a5=(a3+a4)q=27.
答案 B
3.已知等比数列{an}满足a1=3,a1+a3+a5=21,则a3+a5+a7等于(  )
A.21
B.42
C.63
D.84
解析 设等比数列{an}的公比为q,则由a1=3,a1+a3+a5=21,得3(1+q2+q4)=21,解得q2=-3(舍去)或q2=2,于是a3+a5+a7=q2(a1+a3+a5)=2×21=42,故选B.
答案 B
4.在等比数列{an}中,a1=1,公比|q|≠1.若am=a1a2a3a4a5,则m等于(  )
A.9
B.10
C.11
D.12
解析 在等比数列{an}中,∵a1=1,
∴am=a1a2a3a4a5=aq10=q10.
∵am=a1qm-1=qm-1,∴m-1=10,∴m=11.
答案 C
5.若等比数列{an}满足anan+1=16n,则公比为(  )
A.2
B.4
C.8
D.16
解析 由anan+1=16n,知a1a2=16,a2a3=162,
∴=q2=16,∴q=±4,
又∵a1a2=aq=16>0,∴q>0,∴q=4.
答案 B
二、填空题
6.设等比数列{an}满足a1+a2=-1,a1-a3=-3,则a4=________.
解析 由{an}为等比数列,设公比为q.

显然q≠1,a1≠0,
得1-q=3,即q=-2,代入①式可得a1=1,
所以a4=a1q3=1×(-2)3=-8.
答案 -8
7.首项为3的等比数列的第n项是48,第2n-3项是192,则n=________.
解析 设公比为q,则??q2=4,
得q=±2.由(±2)n-1=16,得n=5.
答案 5
8.在正项等比数列{an}中,若3a1,a3,2a2成等差数列,则=________.
解析 设正项等比数列{an}的公比q>0,
∵3a1,a3,2a2成等差数列,
∴2×a3=3a1+2a2,即a1q2=3a1+2a1q,
∴q2-2q-3=0,q>0,解得q=3.
则原式===.
答案 
三、解答题
9.在等比数列{an}中.
(1)已知a1=3,q=-2,求a6;
(2)已知a3=20,a6=160,求an.
解 (1)由等比数列的通项公式,得
a6=3×(-2)6-1=-96.
(2)设等比数列的公比为q,
那么解得
所以an=a1qn-1=5×2n-1(n∈N+).
10.已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=(an-1)(n∈N+).
(1)求a1,a2;
(2)证明:数列{an}是等比数列.
(1)解 ∵a1=S1=(a1-1),∴a1=-.
又a1+a2=S2=(a2-1),∴a2=.
(2)证明 ∵Sn=(an-1),
∴Sn+1=(an+1-1),
两式相减得an+1=an+1-an,
即an+1=-an,又a1=-≠0,
∴an≠0,∴=-,n∈N+,
∴数列{an}是首项为-,公比为-的等比数列.
能力提升
11.等比数列{an}中,公比为q,则下列结论正确的是(  )
A.当q>1时,{an}为递增数列
B.当0C.当n∈N+时,anan+2>0成立
D.当n∈N+时,anan+2an+4>0成立
解析 等比数列的单调性由a1,q共同决定,易知A,B不正确;不论q>0或q<0,an,an+2,an+4应该同号,故anan+2>0成立,C正确,D不一定成立.
答案 C
12.数列{an}满足a1=-1,且an=3an-1-2n+3(n=2,3,…).
(1)求a2,a3,并证明数列{an-n}是等比数列;
(2)求an.
解 (1)a2=3a1-2×2+3=-4,a3=3a2-2×3+3=-15.
下面证明{an-n}是等比数列:
===3(n=1,2,3,…).
又a1-1=-2,∴{an-n}是以-2为首项,以3为公比的等比数列.
(2)由(1)知an-n=-2·3n-1,∴an=n-2·3n-1.
创新猜想
13.(多选题)如图给出了一个“三角形数阵”,已知每一列数成等差数列,从第三行起,每一行数成等比数列,而且每一行的公比都相等,记第i行第j列的数为aij(i,j∈N+),则下列式子正确的是(  )

,,

A.a53=
B.a51=
C.a44=
D.a41=1
解析 第一列构成首项为,公差为的等差数列,
所以a51=+(5-1)×=,a41=1.
又因为从第三行起每一行数成等比数列,而且每一行的公比都相等,
a44=1×=,所以第5行构成首项为,公比为的等比数列,所以
a53=×=.
答案 ABD
14.(多选题)已知三角形的三边构成等比数列,它们的公比为q,则q可能的一个值是(  )
A.
B.
C.
D.
解析 由题意可设三角形的三边分别为,a,aq(aq≠0).因为三角形的两边之和大于第三边,所以①当q>1时,+a>aq,即q2-q-1<0,解得1,即q2+q-1>0,解得综上,q的取值范围是∪,则可能的值是与.
答案 BC