2018届二轮复习等比数列及其前n项和课件(文)(江苏专用)

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2018届二轮复习等比数列及其前n项和课件(文)(江苏专用)

§6.3  等比数列及其前 n 项和 基础知识   自主学习 课时作业 题型分 类  深度剖析 内容索引 基础知识 自主学习 1. 等比数列的定义 一般地,如果一个 数列 ___________________________________________ , 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 ≠ 0). 2. 等比数列的通项公式 设等比数列 { a n } 的首项为 a 1 ,公比为 q ,则它的通项 a n = . 3. 等比中项 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 与 b 的 . 知识梳理 从第二项起,每一项与它的前一项的比都等于 同 一个常数 公比 q a 1 · q n - 1 等比中项 4. 等比数列的常用性质 (1) 通项公式的推广: a n = a m · ( n , m ∈ N * ). (2) 若 { a n } 为等比数列,且 k + l = m + n ( k , l , m , n ∈ N * ) , 则 . (3) 若 { a n } , { b n }( 项数相同 ) 是等比数列,则 { λa n }( λ ≠ 0) , 仍是 等比数列 . 5. 等比数列的前 n 项和公式 等比数列 { a n } 的公比为 q ( q ≠ 0) ,其前 n 项和为 S n , 当 q = 1 时, S n = na 1 ; 当 q ≠ 1 时, S n = q n - m a k · a l = a m · a n 6. 等比数列前 n 项和的性质 公比不为- 1 的等比数列 { a n } 的前 n 项和为 S n ,则 S n , S 2 n - S n , S 3 n - S 2 n 仍成等比数列,其公比 为 . q n 等比数列 { a n } 的单调性 ( 4) 当 q <0 时, { a n } 为摆动数列 . 知识拓展 思考辨析 判断下列结论是否正确 ( 请在括号中打 “√” 或 “×” ) (1) 满足 a n + 1 = qa n ( n ∈ N * , q 为常数 ) 的数列 { a n } 为等比数列 .(    ) (2) G 为 a , b 的等比中项 ⇔ G 2 = ab .(    ) (3) 如果数列 { a n } 为等比数列, b n = a 2 n - 1 + a 2 n ,则数列 { b n } 也是 等比数列 . (    ) (4) 如果数列 { a n } 为等比数列,则数列 {ln a n } 是等差数列 .(    ) × × × × 考点自测 1.( 教材改编 ) 等比数列 { a n } 中, a 2 = 2 , a 5 = , 则公比 q = ___. 答案 解析 a 2 = a 1 q = 2 , a 5 = a 1 q 4 = , 2.( 教材改编 ) 下列关于 “ 等比中项 ” 的说法中,正确的 是 ____( 填序号 ). ① 任何两个实数都有等比中项; ② 两个正数的等比中项必是正数; ③ 两个负数的等比中项不存在; ④ 同号两数必存在互为相反数的两个等比中项 . 答案 解析 ④ ① 一正数、一负数没有等比中项; ② 两个正数的等比中项有两个,它们一正、一负; ③ 两个负数 a , b 的等比中项为 ± ; 所以 ① 、 ② 、 ③ 错误,易知 ④ 正确 . 3. 设等比数列 { a n } 的前 n 项和为 S n ,若 S 2 = 3 , S 4 = 15 ,则 S 6 = ____. 根据题意知,等比数列 { a n } 的公比不是- 1 . 由 等比数列的性质,得 ( S 4 - S 2 ) 2 = S 2 ·( S 6 - S 4 ) , 即 12 2 = 3 × ( S 6 - 15) ,解得 S 6 = 63 . 答案 解析 63 4.( 教材改编 ) 设等比数列 { a n } 的前 n 项和为 S n ,若 a 1 = 1 , S 6 = 4 S 3 ,则 a 4 = ___. 由 S 6 = 4 S 3 , 答案 解析 3 所以 q 3 = 3( q 3 = 1 不合题意,舍去 ) , 所以 a 4 = a 1 · q 3 = 1 × 3 = 3. 5. 设 S n 为等比数列 { a n } 的前 n 项和, 8 a 2 + a 5 = 0 , 则 = _____. 设等比数列 { a n } 的公比为 q , ∵ 8 a 2 + a 5 = 0 , ∴ 8 a 1 q + a 1 q 4 = 0. ∴ q 3 + 8 = 0 , ∴ q =- 2 , 答案 解析 - 11 题型分类 深度剖析 题型一 等比数列基本量的运算 例 1   (1)(2015· 课标全国 Ⅱ ) 已知等比数列 { a n } 满足 a 1 = , a 3 a 5 = 4( a 4 - 1) , 则 a 2 = ____. 由 { a n } 为等比数列,得 a 3 a 5 = , 又 a 3 a 5 = 4( a 4 - 1) , 所以 = 4( a 4 - 1) , 解得 a 4 = 2. 设等比数列 { a n } 的公比为 q , 则由 a 4 = a 1 q 3 ,得 2 = , 解得 q = 2 , 所以 a 2 = a 1 q = . 答案 解析 (2) 已知等比数列 { a n } 的前 n 项和为 S n ,且 a 1 + a 3 = , a 2 + a 4 = ,则 = ______. 答案 解析 2 n - 1 解得 q = ,代入 ① 得 a 1 = 2 , 等比数列基本量的运算是等比数列中的一类基本问题,数列中有五个量 a 1 , n , q , a n , S n ,一般可以 “ 知三求二 ” ,通过列方程 ( 组 ) 可迎刃而解 . 思维 升华 跟踪训练 1   (1) 设 { a n } 是由正数组成的等比数列, S n 为其前 n 项和 . 已知 a 2 a 4 = 1 , S 3 = 7 ,则 S 5 = ___. 答案 解析 显然公比 q ≠ 1 ,由题意得 (2)(2015· 湖南 ) 设 S n 为等比数列 { a n } 的前 n 项和,若 a 1 = 1 ,且 3 S 1, 2 S 2 , S 3 成等差数列,则 a n = _____. 由 3 S 1, 2 S 2 , S 3 成等差数列知, 4 S 2 = 3 S 1 + S 3 , 可得 a 3 = 3 a 2 ,所以公比 q = 3 , 故等比数列通项 a n = a 1 q n - 1 = 3 n - 1 . 答案 解析 3 n - 1 题型二 等比数列的判定与证明 例 2   设数列 { a n } 的前 n 项和为 S n ,已知 a 1 + 2 a 2 + 3 a 3 + … + na n = ( n - 1) S n + 2 n ( n ∈ N * ). (1) 求 a 2 , a 3 的值; ∵ a 1 + 2 a 2 + 3 a 3 + … + na n = ( n - 1) S n + 2 n ( n ∈ N * ) , ∴ 当 n = 1 时, a 1 = 2 × 1 = 2 ; 当 n = 2 时, a 1 + 2 a 2 = ( a 1 + a 2 ) + 4 , ∴ a 2 = 4 ; 当 n = 3 时, a 1 + 2 a 2 + 3 a 3 = 2( a 1 + a 2 + a 3 ) + 6 , ∴ a 3 = 8. 综上, a 2 = 4 , a 3 = 8. 解答 (2) 求证:数列 { S n + 2} 是等比数列 . ∵ a 1 + 2 a 2 + 3 a 3 + … + na n = ( n - 1) S n + 2 n ( n ∈ N * ) , ① ∴ 当 n ≥ 2 时, a 1 + 2 a 2 + 3 a 3 + … + ( n - 1) a n - 1 = ( n - 2) S n - 1 + 2( n - 1). ② ① - ② ,得 na n = ( n - 1) S n - ( n - 2) S n - 1 + 2 = n ( S n - S n - 1 ) - S n + 2 S n - 1 + 2 = na n - S n + 2 S n - 1 + 2. ∴ - S n + 2 S n - 1 + 2 = 0 ,即 S n = 2 S n - 1 + 2 , ∴ S n + 2 = 2( S n - 1 + 2). ∵ S 1 + 2 = 4 ≠ 0 , ∴ S n - 1 + 2 ≠ 0 , 证明 故 { S n + 2} 是以 4 为首项, 2 为公比的等比数列 . (1) 证明一个数列为等比数列常用定义法与等比中项法,其他方法只用于填空题中的判定;若证明某数列不是等比数列,则只要证明存在连续三项不成等比数列即可 . (2) 利用递推关系时要注意对 n = 1 时的情况进行验证 . 思维 升华 跟踪训练 2  已知数列 { a n } 满足 a 1 = 1 , a n + 1 = 3 a n + 1. (1) 证明: { a n + } 是等比数列,并求 { a n } 的通项公式; 证明 由 a n + 1 = 3 a n + 1 ,得 a n + 1 + = 3( a n + ). 所以 { a n + } 是首项 为 , 公比为 3 的等比数列 . 证明 因为当 n ≥ 1 时, 3 n - 1 ≥ 2 × 3 n - 1 , 题型三 等比数列性质的应用 例 3   (1) 若等比数列 { a n } 的各项均为正数,且 a 10 a 11 + a 9 a 12 = 2e 5 ,则 ln a 1 + ln a 2 + … + ln a 20 = ____. 因为 a 10 a 11 + a 9 a 12 = 2 a 10 a 11 = 2e 5 , 所以 a 10 a 11 = e 5 . 所以 ln a 1 + ln a 2 + … + ln a 20 = ln( a 1 a 2 … a 20 ) = ln[( a 1 a 20 )·( a 2 a 19 )· … ·( a 10 a 11 )] = ln( a 10 a 11 ) 10 = 10ln( a 10 a 11 ) = 10ln e 5 = 50ln e = 50 . 答案 解析 50 (2) 设等比数列 { a n } 的前 n 项和为 S n , 若 ,则 = ____. 答案 解析 方法一  ∵ S 6 ∶ S 3 = 1 ∶ 2 , ∴ { a n } 的公比 q ≠ 1. 方法二  ∵ { a n } 是等比数列, 且 , ∴ 公比 q ≠ - 1 , ∴ S 3 , S 6 - S 3 , S 9 - S 6 也成等比数列,即 ( S 6 - S 3 ) 2 = S 3 ·( S 9 - S 6 ) , 等比数列常见性质的应用 等比数列性质的应用可以分为三类: (1) 通项公式的变形 . (2) 等比中项的变形 . (3) 前 n 项和公式的变形 . 根据题目条件,认真分析,发现具体的变化特征即可找出解决问题的突破口 . 思维 升华 跟踪训练 3   (1) 已知在等比数列 { a n } 中, a 1 a 4 = 10 ,则数列 {lg a n } 的前 4 项 和等于 ____. 前 4 项和 S 4 = lg a 1 + lg a 2 + lg a 3 + lg a 4 = lg( a 1 a 2 a 3 a 4 ) , 又 ∵ 等比数列 { a n } 中, a 2 a 3 = a 1 a 4 = 10 , ∴ S 4 = lg 100 = 2 . 答案 解析 2 (2)(2016 · 南通一 调 ) 设等比数列 { a n } 的前 n 项和为 S n ,若 S 2 = 3 , S 4 = 15 ,则 S 6 的值为 _____. 答案 解析 方法一 由等比数列的性质得, q 2 = = 4 ,所以 q = ±2 . 方法二 由 S 2 , S 4 - S 2 , S 6 - S 4 成等比数列可得 ( S 4 - S 2 ) 2 = S 2 ( S 6 - S 4 ) ,所以 S 6 = 63 . 63 典例   (14 分 ) 已知首项 为 的 等比数列 { a n } 的前 n 项和为 S n ( n ∈ N * ) ,且- 2 S 2 , S 3 , 4 S 4 成等差数列 . (1) 求数列 { a n } 的通项公式; (1) 利用等差数列的性质求出等比数列的公比,写出通项公式 . (2) 求出前 n 项和,根据函数的单调性证明 . 分类 讨论思想在等比数列中的应用 思想与方法系列 13 规范解答 思想方法指 导 ( 1) 解   设等比数列 { a n } 的公比为 q , 因为- 2 S 2 , S 3, 4 S 4 成等差数列, 所以 S 3 + 2 S 2 = 4 S 4 - S 3 ,即 S 4 - S 3 = S 2 - S 4 , 可得 2 a 4 =- a 3 ,于是 q == . [ 2 分 ] 又 a 1 = , 所以等比数列 { a n } 的通项公式为 (2) 证明   由 (1) 知, S n = , 当 n 为奇数时, S n + 随 n 的增大而减小, 当 n 为偶数时, S n + 随 n 的增大而减小, 课时作业 1.( 教材改编 ){ a n } , { b n } 都是等比数列,那么下列正确的序号 是 _ __ ___. ① { a n + b n } , { a n · b n } 都一定是等比数列; ② { a n + b n } 一定是等比数列,但 { a n · b n } 不一定是等比数列; ③ { a n + b n } 不一定是等比数列,但 { a n · b n } 一定是等比数列; ④ { a n + b n } , { a n · b n } 都不一定是等比数列 . { a n + b n } 不一定是等比数列,如 a n = 1 , b n =- 1 , 因为 a n + b n = 0 ,所以 { a n + b n } 不是等比数列 . 设 { a n } , { b n } 的公比分别为 p , q , 答案 解析 ③ 所以 { a n · b n } 一定是等比数列 . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2.(2016· 江苏东海中学月考 ) 在由正数组成的等比数列 { a n } 中,若 a 4 a 5 a 6 = 3 , log 3 a 1 + log 3 a 2 + log 3 a 8 + log 3 a 9 的值 为 ___. 答案 解析 ∴ log 3 a 1 + log 3 a 2 + log 3 a 8 + log 3 a 9 = log 3 a 1 a 2 a 8 a 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3. 在正项等比数列 { a n } 中,已知 a 1 a 2 a 3 = 4 , a 4 a 5 a 6 = 12 , a n - 1 a n a n + 1 = 324 ,则 n = _____. 答案 解析 14 设数列 { a n } 的公比为 q , 可得 q 9 = 3 , a n - 1 a n a n + 1 = = 324 , 因此 q 3 n - 6 = 81 = 3 4 = q 36 , 所以 n = 14. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4.(2016· 扬州模拟 ) 在等比数列 { a n } 中,若 a 3 , a 7 是方程 x 2 + 4 x + 2 = 0 的两根,则 a 5 的值是 _____. 根据根与系数之间的关系得 a 3 + a 7 =- 4 , a 3 a 7 = 2 ,由 a 3 + a 7 =- 4<0 , a 3 a 7 >0 , 所以 a 3 <0 , a 7 <0 ,即 a 5 <0 , 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5. 已知数列 { a n } 满足 log 3 a n + 1 = log 3 a n + 1 ( n ∈ N * ) ,且 a 2 + a 4 + a 6 = 9 ,则 ( a 5 + a 7 + a 9 ) 的值是 ____. 答案 解析 由 log 3 a n + 1 = log 3 a n + 1 ( n ∈ N * ) , 得 log 3 a n + 1 - log 3 a n = 1 , 即 = 1 , 解 得 = 3 ,所以数列 { a n } 是公比为 3 的等比数列 . 因为 a 5 + a 7 + a 9 = ( a 2 + a 4 + a 6 ) q 3 , 所以 a 5 + a 7 + a 9 = 9 × 3 3 = 3 5 . 所以 - 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6.( 2017· 盐城检测 ) 在由正数组成的等比数列 { a n } 中,若 a 3 a 4 a 5 = 3 π , 则 sin(log 3 a 1 + log 3 a 2 + … + log 3 a 7 ) 的值为 _____. 答案 解析 log 3 a 1 + log 3 a 2 + … + log 3 a 7 = log 3 ( a 1 a 2 … a 7 ) 所以 sin(log 3 a 1 + log 3 a 2 + … + log 3 a 7 ) = . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 7. 设 S n 为等比数列 { a n } 的前 n 项和,已知 3 S 3 = a 4 - 2 , 3 S 2 = a 3 - 2 ,则公比 q = _____. 答案 解析 4 由 ① - ② ,得 3 a 3 = a 4 - a 3 ,即 4 a 3 = a 4 , 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8.(2016· 南京调研 ) 设公差不为 0 的等差数列 { a n } 的前 n 项和为 S n . 若 S 3 = , 且 S 1 , S 2 , S 4 成等比数列,则 a 10 = _____. 答案 解析 设 等差数列 { a n } 的公差为 d ( d ≠ 0) ,因为 S 1 , S 2 , S 4 成等比数列 , 所以 = S 1 S 4 , 从而 (2 a 1 + d ) 2 = a 1 (4 a 1 + 6 d ) ,整理得 2 a 1 d - d 2 = 0 , 因为 d ≠ 0 ,所以 d = 2 a 1 , 又因为 S 3 = , 所以 3 a 1 + 3 d = ( a 1 + d ) 2 , 将 d = 2 a 1 代入上式得 3 a 1 + 6 a 1 = ( a 1 + 2 a 1 ) 2 , 即 9 a 1 = , 解之得 a 1 = 1( a 1 = 0 舍 ) ,从而 d = 2 ,所以 a 10 = 1 + 9 × 2 = 19 . 19 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 *9. 已知正项等比数列 { a n } 满足 a 2 015 = 2 a 2 013 + a 2 014 ,若存在两项 a m , a n , 使得 = 4 a 1 , 则 的 最小值为 ____. 答案 解析 设 { a n } 的公比为 q ( q >0) ,由正项等比数列 { a n } 满足 a 2 015 = 2 a 2 013 + a 2 014 , 可得 a 2 013 · q 2 = 2 a 2 013 + a 2 013 · q , ∴ q 2 - q - 2 = 0 , ∵ q >0 , ∴ q = 2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10.(2016· 苏锡常镇一调 ) 设数列 { a n } 是首项为 1 ,公差不为零的等差数列, S n 为其前 n 项和,若 S 1 , S 2 , S 4 成等比数列,则数列 { a n } 的公差为 ____. 设公差为 d ,其中 d ≠ 0 ,则 S 1 , S 2 , S 4 分别为 1,2 + d, 4 + 6 d . 由 S 1 , S 2 , S 4 成等比数列,得 (2 + d ) 2 = 4 + 6 d , 即 d 2 = 2 d . 因为 d ≠ 0 ,所以 d = 2. 答案 解析 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 *11.(2016· 苏北四市期末 ) 已知各项均为正数的数列 { a n } 的首项 a 1 = 1 , S n 是数列 { a n } 的前 n 项和,且满足 a n S n + 1 - a n + 1 S n + a n - a n + 1 = λa n a n + 1 ( λ ≠ 0 , n ∈ N * ). (1) 若 a 1 , a 2 , a 3 成等比数列,求实数 λ 的值; 解答 令 n = 1 ,得 a 2 = . 令 n = 2 ,得 a 2 S 3 - a 3 S 2 + a 2 - a 3 = λa 2 a 3 , 因为 λ ≠ 0 ,所以 λ = 1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2) 若 λ = , 求 S n . 解答 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 当 λ = 时, a n S n + 1 - a n + 1 S n + a n - a n + 1 = a n a n + 1 , 所以数列 { } 是以 2 为首项 , 为 公差的等差数列, 当 n ≥ 2 时, S n - 1 + 1 = ( + 1) a n - 1 , ② 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12. 已知 { a n } 是等差数列,满足 a 1 = 3 , a 4 = 12 ,数列 { b n } 满足 b 1 = 4 , b 4 = 20 ,且 { b n - a n } 是等比数列 . (1) 求数列 { a n } 和 { b n } 的通项公式; 设等差数列的公差为 d , 所以 a n = a 1 + ( n - 1) d = 3 n ( n ∈ N * ). 设等比数列 { b n - a n } 的公比为 q , 所以 b n - a n = ( b 1 - a 1 ) q n - 1 = 2 n - 1 . 从而 b n = 3 n + 2 n - 1 ( n ∈ N * ). 解答 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2) 求数列 { b n } 的前 n 项和 . 由 (1) 知 b n = 3 n + 2 n - 1 ( n ∈ N * ) , 数列 {3 n } 的前 n 项和 为 n ( n + 1) , 数列 {2 n - 1 } 的前 n 项和为 1 × = 2 n - 1. 所以数列 { b n } 的前 n 项和 为 n ( n + 1) + 2 n - 1 . 解答 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13.( 2016· 全国丙卷 ) 已知各项都为正数的数列 { a n } 满足 a 1 = 1 , - ( 2 a n + 1 - 1) a n - 2 a n + 1 = 0. (1) 求 a 2 , a 3 ; 解答 (2) 求 { a n } 的通项公式 . 解答 由 - (2 a n + 1 - 1) a n - 2 a n + 1 = 0 ,得 2 a n + 1 ( a n + 1) = a n ( a n + 1 ). 因为 { a n } 的各项都为正数, 所以 故 { a n } 是首项为 1 ,公比 为 的 等比数列, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14.(2016· 淮安模拟 ) 已知等比数列 { a n } 的前 n 项和是 S n , S 18 ∶ S 9 = 7 ∶ 8. (1) 求证: S 3 , S 9 , S 6 依次成等差数列; 证明 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 设等比数列 { a n } 的公比为 q , 若 q = 1 ,则 S 18 = 18 a 1 , S 9 = 9 a 1 , S 18 ∶ S 9 = 2 ∶ 1 ≠ 7 ∶ 8 , ∴ q ≠ 1. ∴ S 3 , S 9 , S 6 依次成等差数列 . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2) a 7 与 a 10 的等差中项是不是数列 { a n } 中的项?如果是,是 { a n } 中的第几项?如果不是,请说明理由 . 解答 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 设 a 7 与 a 10 的等差中项是数列 { a n } 中的第 n 项 , 则 化简得 ∴ a 7 与 a 10 的等差中项是数列 { a n } 中的第 13 项 .
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