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21. 等比数列的前项和【教学建构】阅读材料 HPM(International Study Group on the Relations between History and Pedagogy of Mathematics,简称HPM)视角下的等比数列求和问题:1. 数学史上,等比数列或许比等差数列出现得更早. 约在公元前3000年,巴比伦人就已经总结出等比数列, 的求和公式:;2. 在古埃及的莱因德纸草上,我们见到这样一张表:1 2801 房屋 72 5602 猫 494 11204 老鼠 343 19607 麦穗 2401 容积 16807 总数 196073. 直到今天,英国童谣还有类似的问题: 我赴圣地伊夫斯,路遇一男携七妻;一妻各把七袋负,一袋各装七猫咪;猫咪生子数又七,几多同去伊夫斯?4. 1517世纪的俄国数学家手稿中也有同样性质的问题:有40个城市,每个城市有40条街道,每条街道有40座房子,每座房子里有40根柱子,每根柱子有40个圆环,每个圆环上有40匹马,每匹马上坐着40个人,每个人手中拿着40根马鞭,统统算在一起共有多少? 一般地,如果是等比数列,且公比为,如何计算它的前项和呢?探究1 以古巴比伦的案例作为切入点,如何计算?猜想 的结果是什么?并验证你的猜想建构数学一般地,等比数列前n项和公式为_ 探究2 (1)由前面的证明过程,分析这一思路正是用等比数列的重要性质,出现众多公共项,我们把这种方法叫错位相减法那么与是否可以起到同样的化简效果?(2)错位相减法的本质是什么?探究3 对于公比不为1的等比数列的前n项求和,有没有其他的证明方法?阅读材料(1)埃及人的证明方法:,故(2)欧几里得几何原本的证明方法:设有等比数列的公比,则可得,由分比定律:再由合比定律,我们有,故.探究4 (1)等比数列前项求和公式的函数意义是什么?(2)一般地,如果一个数列的前项和为(其中为常数),那么这个数列一定是等比数列吗?例1 在等比数列中,(1)已知,求;(2)已知,求.例2 在等比数列中,已知,求.变式 在等比数列中,已知,则思考 能
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