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文档简介

新高考数学一轮复习

第讲等比数列

如果•个数列从第2项起,海,与它的词一笔i的比

等「同后数(不为零),那么这个数列就叫做等比数列.

等比数列的定义这个常数叫做等比数列的公比,通常用字母ga示•

定义的衣达式为二夕

等比数列的有关概念3

j-QnMG,切>等比整列,那么EHIUJyMft等比中明)

等比数列的通项公式a.=W=r,(c=/x明闯W0)

等比数列的有关公式

\na,q-\

S.“1

等比数列及其前n项和等比数列的01n项和公式

"皿0*1

l-q’q"

11卜g

?;",+〃=p+4时,则a4.=a,a«,特别地,

%”,+“=》时,“/.=«;.

若{%}、{4}为等比数列,则{%•瓦}为等比数列

等比数列的常用性质

…为等比数列,公

…为等比数列,

公比为4(当q=-l时,桁小为供数).

知识点1:等比数列的有关概念

(1)定义: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(不为零),那么这个

数列就叫做等比数列.这个常数叫做等比数列的公比,通常用字母q表示,定义的表达式为嗅=".

(2)等比中项:如果”,G,b成等比数列,那么G叫做“与b的等比中项.

即G是〃与b的等比中项气,G,b成等比数列=b=

知识点2:等比数列的有关公式

(1)等比数列的通项公式

设等比数列{4}的首项为丹,公比为4国工0),则它的通项公式a”=qqi=cq'(c=S)(4MH0).

q

推广形式:

(2)等比数列的前〃项和公式

叫(4=1)

等比数列{.“}的公比为式4工0),其前〃项和为S"=,《(]一q")_q

-:~;~~("D

i-qi-q

注①等比数列的前〃项和公式有两种形式,在求等比数列佗前“项和时,首先要判断公比Q是否为L

再由q的情况选择相应的求和公式,当不能判断公比4是否为I时,要分g=l与夕工1两种情况讨论求解.

②已知4国(夕工1),〃(项数),则利用工=史!二丈2求解;己知(,外国(夕工1),则利用S,=生出求

\-q1

解.

③s'=+江”_go,e,s”为关于“"的指数型函数,且系数与常数互

1—q1-q1-q

为相反数.

知识点3:等比数列的性质

(1)等比中项的推广.

若〃7+〃=p+q时,则%%二与为,特别地,当〃7+〃=2p时,aman=(Tp.

(2)①设{4}为等比数列,则仅q}(2为非零常数),{㈤|},{《:}仍为等比数列.

②设{%}与{bj为等比数列,则{qb”}也为等比数列.

(3)等比数列{4}的单调性(等比数列的单调性由首项《与公比q决定).

a.>0fa<0[a,>0[a<0

当1,或"।时,{4}为递增数列;当八1或〈,时,{q}为递减数列.

(4)其他衍生等比数列.

若已知等比数列{〃“},公比为g,前〃项和为力,则:

①等间距抽取

〃P,"M,%+2,L%+(Z)J,…为等比数列,公比为十.

②等长度截取

SmS,”-SQM—S2,“,为等比数列,公比为/(当q=-1时,〃?不为偶数).

解题方法总结

(1)若,〃+〃=〃+4=2AQ”,〃,〃,q,keN*)>则%,一%%一•

(2)若{4},{2}(项数相同)是等比数列,则(义声0),4},{1},{可也),也}仍是等

比数列.

(3)在等比数列{q}中,等距离取出若干项也构成一个等比数列,即叫4Mi,a-3★…为

等比数列,公比为

(4)公比不为一1的等比数列{4}的前〃项和为S”,则S",S2M-S,,S2”仍成等比数列,其公

比为.

(5){〃“}为等比数列,若=<,则7>曳,…成等比数列.

(6)当#0,5时,S“=A—七夕气攵工。)是{4}成等比数列的充要条件,此时攵=,」.

i-q

(7)有穷等比数列中,与首末两项等距离的两项的积相等,特别地,若项数为奇数时,还等于中间

项的平方.

(8)若{〃"}为正项等比数列,则{10民%}9>0,21)为等差数列.

(9)若{《,}为等差数列,则”。}(00,=1)为等比数列.

(10)若{凡}既是等差数列又是等比数列={6)是非零常数列.

题型一:等比数列的基本运算

【典例1-1】己知等比数列{〃”}公比为4,前〃项和为S”,且满足4=8%,则下列说法正确的是()

,51

6=

A.53-59=5;B.T-Q

c.9=gD.Sn=2an-a.

【答案】D

【解析】等比数列{《)中。”工。,又4=8%,可得/=&=8,解得4=2,故C错误;

ai

又%=401=。仆25,£=4(।-2)=%X2j=2%—%,故D正确:

1—2

又邑=4(夕'_1)=4(23_1),S6=4(2,T,所以故B错误;

又$9=《(/一1),S3s9=a;02_q9_/+]),s:=a;⑷-W+l),

故邑・Sg=S:不成立,故A错误.

故选:D.

【方法技巧】

等比数列基本量运算的解题策略

(1)等比数列基本量的运算是等比数列中的一类基本问题,等比数列中有五个最q,”,q,

S.,

一般可以“知三求二”,通过列方程(组)便可迎刃而解.

化简得2q6-/—i=o,即2/="+i

因为4+5+4+8=《炉+(1+q'),2q+”=2qq”=a,q5x2qb=a,q5(1+/),

所以%$+4钝=24川,

故对于任意的正整数人,q包,外8成等差数歹人

【变式练习2・1】已知数列{〃"}中,〃产卢伽^^).证明:(上7}是等比数列;

32-a”an

【解析】因为数列{%}中,4=:,勺川=#一(〃€1<),

3Z-凡

—--1^^-1--2

所以'^^—=-y——吟—=2,U--l=3-l=2,

-L-i-L-i-L-i%

%凡。〃

所以{J-1}是等比数列,公比为2,首项为2

n

【方法技巧】

等比数列的判定方法

若S=q(1为非零常数,或2=4(q为非零常数且此2,则

a

定义法qn-\

{七}是等比数列

中项公式法若数列{《,}中,〃“工。且a"+:=a"./,25wM),则{q}是等比数列

若数列{4}的通项公式可写成/=""T(G。均为非零常数,〃eM),则&,}是等

通项公式法

比数列

前〃项和公式法若数列{4}的前八项和S“=AqH仆为非零常数,#0,1),则{4}是等比数列

题型三:等比数列项的性质应用

【典例3・1】已知数列{q}是等差数列,数列也}是等比数列,若%+4+4=5兀,白姑=35,则

【答案】6

【解析】由等差数列的性质可知,%+&+6=34=5兀,即4弯,而4+%=2%=竽,

JJ

根据等比数列的性质可知,尔屹,=&=3/,则d=百,她,":=3,

兀、

所以.酿=35=tan—=&.

T>3

故答案为:75

【典例3・2】已知数列{〃”}为正项等比数列,若/+&+。6+%+6=2,—+—+—+—+—=18,则

a3a4a648〃9

【答案】:

11]i11

【解析】由一+—+—+—+—=——+—+—+—+—

4444%〃6

二生+。9।4+4।%

的9的8«6'

由等比数列的性质可得:,

=年+%+4+&+。8=]g

«6

乂。6>0,,必二;.

故答案为3.

【方法技巧】

(1)在解决等比数列的有关问题时,要注意挖掘隐含条件、利用性质,特别是性质“若

,"仁p+q=2k,则%•用=3「%=42.”,可以减少运算量,提高解题速度.

(2)在应用相应性质解题时,要注意性质成立的前提条件,有时需要进行适当变形.此外,解题时

注意设而不求思想的运用.

【变式练习3・1】若等比数列{4}满足。「4+269+4・%=36,则6+勺等于一.

【答案】±6

(解析1等比数列应}满足%・%+2%•%+4,%=36,

则a;+2a5•%+裙一(q+a3-36,

所以q+a7=±6.

故答案为:±6.

【变式练习3・2】等比数列{4}满足:4>0应>0,4%%为%=32,则为+4的最小值为.

【答案】4

【解析】依题意,等比数列{《7}满足:%>0应>0,%小%%%=32,

所以嫉=32,%=2,且勺>0,

所以。2+4522也q=2向'=4,

当且仅当生=4=2时等号成立,此时4=2.

所以出+4的最小值为4.

故答案为:4

题型四:等比数列前n项和的性质

【典例4-1】已知等比数歹支为}的前〃项和S.=4X3"-2,贝lja=—.

【答案】2

【解析】由题设,4=S=3a—2,

若4=1时,%=5;「$=(叱3”“一2)-(山3"-2)=2〃-3"工3。-2(〃£乂),故与夕=1矛盾,

k=3

,S”二鲁一(1一4")=。・3"-2,即1“,显然成立.

\-q——=a=2

故答案为:2.

【典例4・2】记S“为等比数列{〃/的前〃项和,若1=-5,§6=215/则$二一.

【答案】1或-:

【解析】设伍“}的公比是9,S4—S2=%+q=aq2+a应2=炉&,同理§6-邑=44邑,

由已知S”0,否则公比乡=-1,54=0,与已知矛盾,

所以S2,S$-S?,$6-5’也成等比数列,⑸-邑产=S式S「SJ,

又邑=—5,$6=2电,所以(—5-Sj=S2(2电+5),解得邑=-1或$2二;,

22

XS4=S2+qS2=(\+q)S2,所以S?与S4同号,因此$2=-1,

所以一5=(l+q2)x(-l),q-=4,q=±2,

若q=2,则S2=4+aq=3q,4=一;,即耳=一;,

若g=-2,则S2=4+%夕=-4=T,4=1,即岳=1.故答案为:1或-g.

【方法技巧】

(1)等比数列伍“)中,所有奇数项之和s,、与所有偶数项之和“具有的性质,设公比为心

①若共有2〃项,则&=“;②若共有2〃+1项,与口=公

S奇S,g

(2)等比数列(%)中,丛表示它的前“项和.当“一1时,有见,S2*—s*,s“一s?……也成等比数列,

公比为

【变式练习4・2】设S力是等比数列{4}的前〃项和,若兴=:,则$S:=_.

310J)20+3|0

【答案说

【解析】设等比数列{七}的公比为心由已知4工1,因为用二驾二必,几二"一严/"工地+心

1一夕\-q\-q

S’11,

==

7~7-74=2,51O=355,

°IOI十夕

Sg=4(「*=4()(1+")(1+"。)=s_(1+^)(1+/)=5.(1+2)(1+4)=15s5.

\-q\-q

•二而W=双寸瓦故答案为:

题型五:奇偶项求和问题的讨论

【典例5・1]数列{/}满足:《=%=1,%川-生,1=2,咏=2,数列几}的前〃项和记为S“,则S”=

a2n

【答案】2191

(解析】•・•4=-%1T=2,.•.数列{⑸T}是以4=1,公差d=2的等差数列;

%_]=1+(/2-1)x2=2/2-1.

...4,I,j_2数歹U{/〃}是以4=1,公比夕二2的等比数列;

,"2“=2'i.

12(1+23)lx(l-2")

§23=(4+6+

+。23)+(〃2+〃4++。22)=+1-2=2191

故答案为:2191.

an早偶数

【典例5・2】已知数列{%}满足。向=2'"眄',S"是数列{q}的前〃项和,若已知q=64,那么

4+24是奇数,

S20的值为()

A.322B.295C.293D.270

【答案】A

a

na早偶数

【解析】・・・4=64,由2'"g'可知,数列{%}的前7项是首项为64,公比为J的等比数歹U,

4+2,为是奇数,

故的=64・(3)6=1为奇数,%=%+2=3为奇数,所以从第8项开始是首项为3,公差为2的等差数列,

削一齐)13x12

所以5缈=----2_+i3x3+-^—x2=322.

1----

2

故选:A

【方法技巧】

求解等比数列的前〃项和S”,要准确地记住求和公式,并合理选取公式,尤其是要注意其项数〃的值;

对于奇偶项通项不统一问题要注意分类讨论.主要是从〃为奇数、偶数进行分类.

【变式练习5・1】记S”为数列{〃/的前〃项和,当〃22时”=《:+;'偶工.且邑=1.

⑴求q,如;

(2)(i)当〃为偶数时,求{q,}的通项公式;

⑴)求§2侬.

【解析】(1)令〃=2,可得%=加1;

令〃=3,可得%=生+1=2。I+1;

因为§3=%+%+%=5%+1=1,可得4=。,4=。.

(2)(i)当〃为偶数时,贝1]4用=q+1,4.2=2(q+1)=24+2,

可得q。+2=2&+2),且%+2=2,

可知数列{4+2}的偶数项成首项为2,公比为2的等比数列,

则%+2=2、2「=2孑,所以为=2二2(〃为偶数〉;

(ii)当〃为偶数时,则q=2%,即%=如,

可得q+4T=£(,

333

所以S*=%+%+。3+。4+…+。2023+42024=]X(2—2)+]X(22—2)+…+5X(2"”-—2)

203,012

二X++2XX21-2

-212201=2-」-------^-2024

1-2

=3(2'0,2-1013),

所以5^4=3(2132—1013).

题型六:等差数列与等比数列的综合应用

【典例6・。已知数列{%}为各项均不相等的等比数列,其前〃项和为5“,且34,2%,4成等差数列,则

邑二

q

【答案】《13

【解析】设数列公比为夕,则夕工1,

•・,3«2,2%,4成等差数歹!),「.4%=342+4,

即4%/=3q“+a闯I整理得/-49+3=0,

解得4=3,或4=1(舍去),

.$3_4+a\ci+a\cl~_I+3+32_13

一7二荷-=3,F

故答案为:三13

【方法技巧】

(1)等差数列与等比数列的相互转化:等差数列通过指数运算转化为正项等比数列,正项等比数列

通过对数运算转化为等差数列.

(2)等差数列和等比数列的交汇,若一个数列既是等差数列又是等比数列,则该数列为非零常数数

列.

【变式练习6・1】若实数成等差数列,一;,4也°,一:成等比数列,则〒=—.

【答案】-8

【解析】实数0,乂丁,6成等差数列,则等差数列的公差为),-l=空=2,

成等比数列,则从=j_1]xj一:]二L,

2o\27\oylo

由于等比数列奇数项同号,所以人<0,所以匕=-!,则=£=-8.

4b

故答案为:-8.

【变式练习6・3】记S,为公差不为()的等差数列{q}的前〃项和,已知邑=-30,且外,出,所成等比数

列,则5〃的最小值为.

【答案】-72

【解析】设等差数列{凡}的公差为",由§2=-30,4吗,七成等比数列,得4+生=-30,%%=〃;,

2a1+d=-30

即/一、/…、2,解得q=-16,d=2,即%=2〃-18,

q(q+6d)=(q+4d)

「(

ra..v(-16+2〃-18)〃217*289

因此S〃=-------------------=n-17r?=(«---/---

乙J"

所以当〃=8或〃=9时,S.有最小值-72.

故答案为:-72

题型七:等比数列的范围与最值问题

【典例7-1](多选题)设等比数列{q}的公比为9,其前〃项和为S“,前〃项积为「,若4>1,0<^<1,

且(生023-1>(%心-1)<0,则下列结论正确的是()

A.1^2024—1^2023>°B.。2023a20”<1

C.数列{%}中的最大值是七3D.数列忆}无最大值

【答案】ABC

【蟀析】由4>1,0<夕<1,可得勺=《尸为单调递减的数列且。”>0,

由(4O23-1),(%)24-1)<0可得,0<“2024<〕<^2023<%.

A选项:S2024-S2023=。2024>。,显然A正确;

B选项:0<a2()24<1<“2023<4,

根据等比中项可得.23.25=溢24<1,显然B正确:

C选项:由。<%。24vlv%023V%,为单调递减的数列且4>0,

可知{可}的前2023项(包含2023项)都大于I,从第2024项〔包含2024项)往后都小于1,

所以数列{1}中的最大值是《必,所以C正确;

D选项:由C正确可知,{[}有最大值,所以D错误.

故选:ABC.

【典例7・2】(多选题)无穷等比数列{4}的首项为q公比为小下列条件能使{%}既有最大值,又有最小

值的有()

A.>0,0<(7<1B.t/|>0,-1<</<0

C.«1<0,g=-\D.q〈0,q<T

【答案】BC

【解析】4>0,0<”1时,等比数列{4}单调递减,故{〃“}只有最大值勺,没有最小值;

q>0,-1<<7<0时,等比数列{%}为摆动数列,此时修为大值,%为最小值;

q<0,q=-l时,奇数项都相等且小于零,偶数项都相等且大于零,

所以等比数列{4}有最大值,也有最小值;

4<0,4<-1时,因为|司>1,所以{%}无最大值,奇数项为负无最小值,

偶数项为正无最大值.

故选:BC

【方法技巧】

等比数列的范围与最值问题是数列研究中的重要内容。在处理这类问题时,首先需要明期等比数列的

定义和性质,包括通项公式、前n项和公式等。对于范围问题,通常通过不等式求解,利用等比数列的性

质确定数列项的取值范围。对于最值问题,则需分析数列的单调性,结合数列项的性质,求出数列的最大

项或最小项。

【变式练习7・1】(多选题)设等比数列{%}的公比为4,其前〃项和为S”,前〃项积为「,且满足条件

4>1,^022^2023>1»(%022-。(&023-1)<°,则下列选项正确的是()

A.0<q<1B.52022>S/T

C.4023是数列{1}中的最大项D.4043Vl

【答案】AB

【解・析】(仆22-1)(4023-1)<°,「•。2022—1>°,々2023一1<。或02022一]<°,^2023—1>0,Qq>l,

%«2%)23>1,,%)22,%023同号,

且喙>1,限<1,即数列前2022项大于I,从第2023项开始小于1,

对于A,^=—<1,且易知4>0,故0<乡<1,A正确,

02022

对于B,易知。2023<1,故§2023—‘2022<]»^2022>^2023—»B正确,

对于C,由题意知{%}是递减数列,且。2022>1,%023<1,故72是数列{1}中的最大项,故C错误,

对于D,0….•…劭3=4叫小”诬二⑺迎尸“故D错误,

故选:AB

【变式练习7・2】(多选题)已知等比数列{%}满足4>0,公比。>】,且4%…生⑼<1,4生…生侬>1,

贝IJ()

A.t/2022>IB.当〃=2021时,…%最小

C.当一=10当时,的2…%最小D.存在"1011,使得。必+1=%+2

【答案】AC

【解析】对于A,丁4>0,4>】,/.an>0,又q%…%m<l,4%…%)22>1,

/.^2022>------------------------->]故A正确;

a\a29"a202l

对于B,C,等比数列{〃“}满足4>0,公比夕>1,••.%=40i>O,

•—=^>n/>o,•.•。,用>。“,..•{《,}为递增数列,

an

由等比数列的性质,4a2021=a2a2020=…=^1010a1012=4而1»

乂…。2021<1,,。2021=,而I<1,

•••q>0,/.0<671011<1,

,"2°2022=43“2021=…=4。1陷1013=°1012,4生…02022>1,

a2(haA,^2022>—»*,•aiayClA,“2022=。溜>—>

44

Va}a2•••«2O2I<1,4>0,</>I,/.()<«)<1,则,〉1,

a\

3a4…%022=。濯>—>1,即a1012A1»

%

•・•{4}为递增数列,故当〃二1011时,4%…%最小,故B错误,C正确;

对干D,当〃<1011时,an<a}Oll<\,•{4}为递增数列,<勺+1<4.2,

故D错误.

故选:AC

题型八:等比数列的实际应用

【典例8-1】某银行大额存款的年利率为3%,小张于2024年初存入大额存款1()万元,按照复利计算8年

后他能得到的本利和约为()(单位:万元,结果保留一位小数)

A.12.6B.12.7C.12.8D.12.9

【答案】B

【解析】存入大额存款10万元,按照复利计算,

每年末本利和是以10为首项,1+3%为公比的等比数列,

所以本利和S=10(1+3%/=IO[C:+C;xO.03'+C;x0.032++C«x0.037+C;卜12.7.

故选:B.

【方法技巧】

等比数列在实际应用中广泛存在,其独特的性质使得它在金融、物理、生物学等多个领域都有重要的

应用。例如,在金融领域,等比数列可以用于计算复利、贷款分期偿还等问题;在物理学中,等比数列可

以用来描述某些放射性物质的衰变过程;在生物学中,它也可以用于描述种群数量的增长等。因此,掌握

等比数列的应用具有实际意义。

【变式练习8-1】每年6月到9月,昆明大观公园的荷花陆续开放,已知池塘内某种单瓣荷花的花期为3

天(第四天完全凋谢),池塘内共有2000个花蕾,第一天有10个花蕾开花,之后每天花蕾开放的数量都是

前一天的2倍,则在第几天池塘内开放荷花的数量达到最大()

A.6B.7C.8D.9

【答案】B

【解析】设第〃天水塘中的荷花朵数为明,则““=10x2”、

设第〃天池班内开放荷花的数量为4,则包=1+%,

2=+。­2=7°x2‘T,〃23,

4

当〃=7时,Z>7=70X2=1120,

当〃=8时,&=2240>2000,

所以荷花的数量在第7天达到最大.

故选:B.

题型九:公共项与插项问题

【典例9・1】将数列{2号与{3〃-2}的公共项由小到大排列得到数列{叫,则数列{q}的前〃项的和为.

[答案]%=2

3

【解析】由题意令2=3〃-2,〃=?即2不是数列{2"}与{3〃-2}的公共项;

令22-3--2,2,即4是数列{2”}与{3n-2}的公共项;

令23=3〃—2,〃二个,即8不是数列{,}与{3〃一2}的公共项;

令24=3〃-2,〃=6,即16是数列{2"}与{3〃一2}的公共项;

依次类推,可得数列{4}:4,16.64.256,...,

即{《,}是首项为4,公比为4的等比数列,

故数列{%}的前〃项的和为4(1—4")4(40-1)

1-43

故答案为:空心

3

【典例9・2】已知数列{可}满足%=2",在%和%+1之间插入〃个1,构成数列也}:4,1吗」,1,6,1,11必,,

则数列也}的前20项的和为.

【答案】77

【解析】在凡,%之间插入〃个1,构成数列他}:知1,出,1,1,%,1,1,1吗,

所以共有〃+口+2++(〃-1)]=〃+"当士U=g(〃2+〃)个数,

当〃=5时,1X(52+5)=15,当〃=6时,1X(62+6)=21,

由于q=2"'所以Sa=(4+4+…+6)+(2()-5)xl=2(];)+15=77•

故答案为:77.

【方法技巧】

公共项与插项问题是数列研究中的重要内容,具有广泛的应用背景。

公共项问题涉及两个或多个数列中共同存在的项。这些项可能具有特定的数值和序号关系,需要利用

数列的通项公式和性质进行求解。例如,两个等差数列的公共项可以组成一个新的等差数列,其公差是两

原数列公差的最小公倍数。

插项问题则是在数列的特定位置插入新的项,以改变数列的原始结构。这类问题通常要求分析插入项

对数列性质的影响,如数列的单调性、最值等。在实际应用中,插项问题可用于数列的扩展、数列模型的

修正等方面。

综上所述,公共项与插项问题是数列研究中的基础而重要的问题,对于深入理解数列的性质和应用具

有重要意义。

【变式练习9・1】已知各项均为正数的数列{%}中,4=1且满足,*2一〃:=2%+2〃向,数列也}的前〃项

和为S”,满足2s“+1=3”.

⑴求数列也},也}的通项公式;

(2)若在4与4+1之间依次插入数列{%}中的A项构成新数列{cj:b\,a、,b2ta2f%,。3,6,%,牝,

4,……,求数列{g}中前50项的和

【解析】(1)由%+;-〃;=2。“+2%+1

得:(4+1-4)(«㈤+4)=2(6向+%)

+勺>°勺+】-4二2

则也}是首项4=1,公差为2的等差数列,・・・4=2〃-1,

又当〃=1时,2耳+1=3々得4=1,

当〃22,由2S.+1=3〃…①

25一+1=3%…②

由①一②整理得:b“=3b”7,

・•・数列{〃}是首项为I,公比为3的等比数列,故勿=3””;

(2)依题意知:新数列{cj中,(含氏+i)前面共有:(1+2+3+,+4)+(左+1)=(”-))+2)项

由伏+1)(攵+2)W50,(”eN')得:k<S,

2

,新数列匕}中含有数列也}的前9项:4,4............%含有数列{q}的前41项:可,生,如,

包|;

.1(1一39)41(1+81)

・・7=」----------

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