1、=【 ;精品教育资源文库 】 = 5 3 等比数列及其前 n 项和 知识梳理 1等比数列的有关概念 (1)等比数列的定义 一般地,如果一个数列从第 2 项起,每一项与它的前一项的比等于 同一常数 ,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 ,公比通常用字母 q(q0) 表示数学语言表达式: anan 1 q(n2) , q 为常数, q0. (2)等比中项 如果 a, G, b 成等比数列,那么 G 叫做 a 与 b 的等比中项即: G 是 a 与 b 的等比中项?a, G, b 成等比数列 ?G2 ab. 2等比数列的通项公式及前 n 项和公式 (1)若等比数列 an的首项为
2、a1,公比是 q,则其通项公式为 an a1qn 1;可推广为 anamqn m. (2)等比数列的前 n 项和公式:当 q 1 时, Sn na1;当 q1 时, Sn a1?1 qn?1 q a1 anq1 q . 3等比数列的相关性质 设数列 an是等比数列, Sn是其前 n 项和 (1)若 m n p q,则 aman apaq,其中 m, n, p, q N*. 特别地,若 2s p r,则 apar a2s,其中 p, s, r N*. (2)相隔等距离的项组成的数列仍是等比数列,即 ak, ak m, ak 2m, ? 仍是等比数列,公比为 qm(k, m N*) (3)若数列
3、an, bn是两个项数相同的等比数列,则数列 ban, pan qbn和 ? ?panqbn(其中 b, p, q 是非零常数 )也是等比数列 (4)Sm n Sn qnSm Sm qmSn. (5)当 q 1 或 q 1 且 k 为奇数时, Sk, S2k Sk, S3k S2k, ? 是等比数列,公比为qk.当 q 1 且 k 为偶 数时, Sk, S2k Sk, S3k S2k, ? 不是等比数列 (6)若 a1 a2? an Tn,则 Tn, T2nTn, T3nT2n, ? 成等比数列 =【 ;精品教育资源文库 】 = (7)若数列 an的项数为 2n,则 S偶S奇 q;若项数为 2
4、n 1,则 S奇 a1S偶 q. 诊断自测 1概念思辨 (1)如果 an为等比数列, bn a2n 1 a2n,则数列 bn也是等比数列 ( ) (2)如果数列 an为等比数列,则数列 ln an是等差数列 ( ) (3)在等比数列 an中,如果 m n 2k(m, n, k N*),那么 am an a2k.( ) (4)数列 an的通项公式是 an an,则其前 n 项和为 Sn a?1 an?1 a .( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 2教材衍化 (1)(必修 A5P53T1)若等比数列 an满足 a1 a3 20, a2 a4 40,则公比 q ( ) A 1 B 2 C
5、2 D 4 答案 B 解析 由题意,得? a1 a1q2 20,a1q a1q3 40, 解得 ? a1 4,q 2. 故选 B. (2)(必修 A5P56例 1)设 an是公比为正数的等比数列,若 a1 1, a5 16,则数列 an的前 7 项和为 _ 答案 127 解析 a5 a1q4得 q 2, 所以 S7 1 271 2 127. 3小题热身 (1)(2018 华师一附中联考 )在等比数列 an中, a2a3a4 8, a7 8,则 a1 ( ) A 1 B 1 C 2 D 2 答案 A 解析 因为数列 an是等比数列,所以 a2a3a4 a33 8,所以 a3 2,所以 a7 a3
6、q4 2q4 8,所以 q2 2, a1 a3q2 1.故选 A. (2)(2018 安徽芜湖联考 )在等比数列 an中, a3 7,前 3 项之和 S3 21,则公比 q 的值为 ( ) A 1 B 12 C 1 或 12 D 1 或 12 答案 C 解析 根据已知条件得? a1q2 7, a1 a1q a1q2 21, 得1 q q2q2 3.整理得 2q2 q=【 ;精品教育资源文库 】 = 1 0,解得 q 1 或 q 12.故选 C. 题型 1 等比数列基本量的运算 典例 1 (2017 广东惠州第二次调研 )已知 an为等比数列, a4 a7 2, a5a6 8,则 a1 a10
7、( ) A 7 B 5 C 5 D 7 方程组法 答案 D 解析 由 a5a6 a4a7,得 a4a7 8,解? a4 a7 2,a4a7 8 得 a4 4, a7 2 或 a4 2, a7 4, q3 12或 q3 2. 当 q3 12时, a1 a10 a4q3 a4q6 4 12 4 ? ? 12 2 7; 当 q3 2 时, a1 a10 a4q3 a4q6 2 2 ( 2)( 2)2 7.故选 D. 典例 2 (2017 金凤区四模 )设等比数列 an的前 n 项和为 Sn,若 S5 10, S10 50,则 S20等于 ( ) A 90 B 250 C 210 D 850 方程思想
8、即 “ 知三求二 ” 答案 D 解析 由题意数列的公比 q1 ,设首项为 a1,则 S5 10, S10 50, a1?1 q5?1 q 10,a1?1 q10?1 q 50, 两式相除可得 1 q5 5, q5 4, =【 ;精品教育资源文库 】 = a11 q 103 , S20 a1?1 q20?1 q 103 (1 256) 850.故选 D. 方法技巧 等比数列的基本运算方法及数学思想 1等比数列的基本运算方法 (1)对于等比数列问题一般要给出两个条件,可以通过列方程 (组 )求出 a1, q.如果再给出第三个条件就可以完成 an, a1, q, n, Sn的 “ 知三求二 ” 问题
9、 (2)对称设元法:一般地,连续奇数个项成等比数列,可设为 ? , xq, x, xq, ? ;连续偶数个项成等比数列,可设为 ? , xq3, xq, xq, xq3, ?( 注意:此时公比 q20,并不适合所有情况 )这样即可减少未知量的个数,也使得解方程较为方便 2基本量计算过程中涉及的数学思想方法 (1)方程思想,即 “ 知三求二 ” (2)分类讨论思想,即分 q 1 和 q1 两种情况,此处是常考易错点,一定要引起重视 (3)整体思想应用等比数列前 n 项和 时,常把 qn, a11 q当成整体求解见典例 2. 冲关针对训练 (2017 江苏高考 )等比数列 an的各项均为实数,其前
10、 n 项和为 Sn.已知 S3 74, S6 634 ,则 a8 _. 答案 32 解析 设 an的首项为 a1,公比为 q, 当 q 1 时,显然不符合题意,舍去;当 q1 时,由等比数列前 n 项和公式可得 ? a1?1 q3?1 q 74,a1?1 q6?1 q 634 ,解得? a114,q 2,所以 a8 142 7 25 32. 题型 2 等比数列的判断与证明 典例 已知数列 an的前 n 项和为 Sn,且对任意的 n N*有 an Sn n. (1)设 bn an 1,求证:数列 bn是等比数列; (2)设 c1 a1且 cn an an 1(n2) ,求 cn的通项公式 =【
11、;精品教育资源文库 】 = 本题用定 义法 解 (1)证明:由 a1 S1 1 及 a1 S1,得 a1 12. 又由 an Sn n 及 an 1 Sn 1 n 1,得 an 1 an an 1 1, 2an 1 an 1. 2(an 1 1) an 1,即 2bn 1 bn. 数列 bn是以 b1 a1 1 12为首项, 12为公比的等比数列 (2)由 (1)知 2an 1 an 1. 2an an 1 1(n2) 2an 1 2an an an 1. 2cn 1 cn(n2) 又 c1 a1 12, a2 a1 a2 2, a2 34. c2 34 12 14, c2 12c1. 数列
12、cn是首项为 12,公比为 12的等比数列 cn 12 ? ?12 n 1 ? ?12 n. 条件探究 将典例条件 “ an Sn n” 变为 “ a1 1, Sn 1 4an 2,若 bn an 1 2an” , (1)求证 bn是等比数列,并求 an的通项公式; (2)若 cn an3n 1,证明 cn为等比数列 解 (1)an 2 Sn 2 Sn 1 4an 1 2 4an 2 4an 1 4an. bn 1bn an 2 2an 1an 1 2an ?4an 1 4an? 2an 1an 1 2an 2an 1 4anan 1 2an 2, 数列 bn是公比为 2 的等比数列,首项为
13、a2 2a1. S2 a1 a2 4a1 2, a2 5, b1 a2 2a1 3. bn 32 n 1 an 1 2an, an 12n 1 an2n 2 3. 数列 ? ?an2n 2 是等差数列,公差为 3,首项为 2. an2n 2 2 (n 1)3 3n 1. an (3n 1)2 n 2. (2)证明:由 (1)知 an (3n 1)2 n 2,所以 cn 2n 2. =【 ;精品教育资源文库 】 = 所以 cn 1cn 2n 12n 2 2.又 c1a131 112, 所以数列 cn是首项为 12,公比为 2 的等比数列 方法技巧 等比数列的判定方法 1定义法:若 an 1an
14、q(q 为非零常数, n N*)或 anan 1 q(q 为非零常数且 n2 , n N*),则 an是等比数列见典例 2等比中项公式法:若数列 an中, an0 且 a2n 1 an an 2(n N*),则数列 an是等比数列 3通项公式法:若数列通项公式可写成 an c qn(c, q 均是不为 0 的常数, n N*),则 an是等比数列 4前 n 项和公式法:若数列 an的前 n 项和 Sn k qn k(k 为常数且 k0 , q0,1) ,则 an是等比数列 提醒: (1)前两种方法是判定等比数列的常用方法,常用于证明;后两种方法常用于选择题、填空题中的判定 (2)若 要判定一个
15、数列不是等比数列,则只需判定存在连续三项不成等比数列即可 冲关针对训练 (2016 全国卷 )已知数列 an的前 n 项和 Sn 1 a n,其中 0. (1)证明 an是等比数列,并求其通项公式; (2)若 S5 3132,求 . 解 (1)由题意得 a1 S1 1 a 1, 故 1 , a1 11 , a10. 由 Sn 1 a n, Sn 1 1 a n 1得 an 1 a n 1 a n,即 an 1( 1) a n.由 a10 , 0 得 an0 ,所以 an 1an 1. 因此 an是首项为 11 ,公比为 1的等比数列,于是 an 11 ? ? 1 n 1. (2)由 (1)得 Sn 1 ? ? 1 n. 由 S5 3132得 1 ? ? 1 5 3132, 即 ? ? 1 5 132. 解得