4.3.1等比数列的概念(八大题型).docx
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1、4.3.1等比数列的概念【题型归纳目录】题型一:等比数列的判断题型二:等比数列的通项公式及其应用题型三:等比数列的证明题型四:等比中项及应用题型五:等比数列的实际应用题型六:等比数列通项公式的推广及应用题型七:等比数列性质的应用题型八:灵活设元求解等比数列问题【知识点梳理】知识点一、等比数列的定义一般地,如果一个数列从第二项起,每一项与它的前一项的比等于同一个常数,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;公比通常用字母q表示(0),即:也=4(q0).an知识点诠释:由于等比数列每一项都可能作分母,故每一项均不为0,因此夕可不能是0;“从第二项起,每一项与它的前一项的比等于同一
2、个常数g”,这里的项具有任意性和有序性,常数是同一个;隐含条件:任一项凡工。且夕HO;“外工0”是数列“成等比数列的必要非充分条件;常数列都是等差数列,但不一定是等比数列.不为。的常数列是公比为1的等比数列;证明一个数列为等比数列,其依据%L=q(eN,夕0).利用这种形式来判定,就便于操作了.an知识点二、等比中项如果三个数4、G、b成等比数列,那么称数G为。与b的等比中项.其中G=旅.知识点诠释:只有当。与人同号即必0时,。与b才有等比中项,且。与b有两个互为相反数的等比中项.当。与人异号或有一个为零即必40时,与6没有等比中项.任意两个实数。与b都有等差中项,且当与。确定时,等差中项C=
3、空辿唯一.但任意两个实数。2与b不一定有等比中项,且当。与b有等比中项时,等比中项不唯一.当成0时,aG。成等比数列=9=2=G?=出?QG=7.aGC?=而是。、G、6成等比数列的必要不充分条件.知识点三、等比数列的通项公式等比数列的通项公式首相为4,公比为夕的等比数列q的通项公式为:推导过程:(1)归纳法:根据等比数列的定义区=q可得/=”闻(2):an-.*.a2=WqA;4=出9=(4夕)夕=aQ1=qq=;=a3q=(ClIqI)q=1g3=14,;当=1时,上式也成立,归纳得出:4=%qi(nwN*,a1f0).(2)叠乘法:根据等比数列的定义&=g可得:an-=q,4=Qa2*=
4、q,。3an-把以上-1个等式的左边与右边分别相乘(叠乘),并化简得:%=gM,即=4t52)又0也符合上式.*.an=aqT(N*,alqO).(3)迭代法:.*.an=a1gT(eN*,aiqO).知识点诠释:通项公式由首项4和公比“完全确定,一旦一个等比数列的首项和公比确定,该等比数列就唯一确定了.通项公式中共涉及4、4、勺四个量,已知其中任意三个量,通过解方程,便可求出第四个量.等比数列的通项公式的推广已知等比数列七中,第相项为乙,公比为夕,则:证明:F=qq0,amaqm-4=arnqf由上可知,等比数列的通项公式可以用数列中的任一项与公比来表示,通项公式%=%q(nwN*,alg0
5、)可以看成是m三=l时的特殊情况.知识点四、等比数列的性质设等比数列&的公比为g若m,n,p,qwN.,且相+=+q,则aman=apalt,特别地,当m+=2p时aman=Qp.下标成等差数列且公差为”的项4,4+2-组成的新数列仍为等比数列,公比为“若为,是项数相同的等比数列,则%、K_1K(一是常数且比0)、)、(mwM,m是常数)、,r也、%也是等比数列;连续2项和(不为零)仍是等比数列.即耳,SVi-Sk,S-S”,成等比数列.知识点五、等比数列中的函数关系等比数列4中,4=4T=21,若设C=幺,则:ancqnqq(1)当/=1时,a.=c,等比数列6)是非零常数列.它的图象是在直
6、线y=C上均匀排列的一群孤立的点.(2)当夕0且g工1时,等比数列q的通项公式q=cq是关于的指数型函数;它的图象是分布在曲线y=色(0且夕HI)上的一些孤立的点.q当41且4o时,等比数列凡是递增数列;当ql且q0时,等比数列仅“是递减数列:当0q0时,等比数列%是递减数列:当0夕1且40时,等比数列,是递增数列.(3)当夕/2所以攀=21j=夕2为非零常数,则数列d是等比数列,故C正确;a2对于ABD,取&=2,则,=F=2,数列,是等比数列,则4=1,2=2,%=4,Igfl1=0,lg2=lg2,lgd3=lg4,所以0g%)2lg4lg43,则数列lg%不是等比数列,故A错误而2例=
7、2,2“2=4,23=16,显然啰了工2”2的,所以数列2%不是等比数列,故B错误.而4=1,2%=4,3%=12,则(物)2工4乂36,所以数列q不是等比数列,故D错误.故选:C.变式2.(2023上海虹口上海市复兴高级中学校考模拟预测)数列%中,4.1=2可”是是公比为2的等比数列的().A.充分而不必要条件C.充分必要条件B.必要而不充分条件D.既不充分也不必要条件【答案】B【解析】对数列,%=2%,若=。,则可得出=%=%=0,此时可)不是公比为2的等比数列;若%是公比为2的等比数列,则为l=2,即%.产24,故n+=2凡”是“%是公比为2的等比数列”的必要而不充分条件,故选:B变式3
8、.(2023高二课时练习)已知qt是公比不为1的等比数列,则以下数列:心为;4;an+l;;卜其中等比数列的个数是()A.1个B.2个C.3个D.4个【答案】D【解析】设等比数列SJ的公比为4(q0,qHl),则尸0,竽=4对于,因为养=2册“口=收%不是常数,所以2“不是等比数列,故不正确;2/对于,察=TJ=为非零常数,所以忖是等比数列,故正确;对于,%1=q为非零常数,所以4+J是等比数列,故正确;a+对于,$为非零常数,所以2q是等比数列,故正确;I对于,为非零常数,所以,是等比数列,故正确.-qanan故选:D【方法技巧与总结】一般地,如果一个数列从第二项起,每一项与它的前一项的比等
9、于同一个常数,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;公比通常用字母q表示(0),即:-=q(qO).an题型二:等比数列的通项公式及其应用例4.(2023高二课时练习)在等比数列勺中,已知6=-3,q=2,求牝;已知4=,q=2,勺=16,求;(3)已知4=g,a1=9,求q;3(4)已知夕=-,a4=-27,求a.【解析】(1)等比数列4中,。尸一3,q=2,贝J6=-324=-48(2)等比数列a,J中,4=1,4=2,art=16,由M=I6=1x2,可得=5.(3)等比数列q中,q=g,%=9,rtl7=9=,可得g=i3T.(4)等比数列q中,=-,4=-27,由包
10、=-27=(-1)%,可得4=8.例5.(2023.高二课时练习)等比数列q满足:+a=,9=三,公比六(。).求qj的通项公式.32【解析】由4+4=U,且q=aq=瓦,13232I则解得4=,以=岸,或4=*又公比”(0),则数列叫为递减数列,aU321l132szfi1所以4=4=5,则3=,得。=5,则4吾=户所以数列q的通项公式为可N.例6.(2023全国高二专题练习)已知数列qJ的前项和S”满足:2S,=3&-1),N*.求可的通项公式;【解析】由已知2S”=3(ql1N*,当=1时,251=3(a1-1),解得a1=S=3,当2时,25m-i=3(1-1),则2a“=2S-2Sl
11、=3(6zm-1)-3(-1)=34-%小,即可=3%,所以数列4是以4=3为首项,3为公比的等比数列,所以a”=3x3”=3”.变式4.(2023高二课时练习)已知数列(为等比数列.若4=3,4=-2,求%;(2)若%=20,“6=160,求%和q;(3)若e-4=15,a4-a2=6,求内.【解析】(I)因为数列4为等比数列,且6=3,q=-2,所以4=4夕=3(-2)5=-96,(2)因为生=20,4=160,所以卜解得=5应=2,aq=160(3)因为%一4=15,a4-a2=6,所以W二二2aq-a1=6由题意可知qH1,所以-z1=g,所以=,解得夕=2或q=J,q(q-1)2q2
12、2当g=2时,4=1,所以生=1x2?=4,当4=g时,4=一16,所以3=T6x(g)=-4,综上%=4或6=-4变式5.(2023高二课时练习)已知数列“是公比为g的等比数列.若4=2,%=54,求q的通项公式;(2)若4=125,g=0.2,an=3.2104,求.【解析】由等比数列的通项公式可知,|“”2一,W=54两式相除得才=27,即q=3.所以因此,这个数列的通项公式是q二:x3i=2x32.(2)因为OI=I25,4=0.2,所以a=oq=125x12)=54-.又4=3.2x10t=3.2x24x54=5-s,因此5=5一。即=9.变式6.(2023西藏拉萨庙二校考期中)在等
13、比数列qr中,(1)已知4=3,q=2,求出;(2)已知=10,4=80,求afi.【解析】(I)因为%是等比数列,且6=3,/W=2,故4=为2-3=10X211-3=52n2.【方法技巧与总结】等比数列的通项公式涉及4个量“,见,q,只要知道其中任意三个就能求出另外一个,在这四个量中,4和q是等比数列的基本量,只要求出这两个基本量,问题便迎刃而解.题型三:等比数列的证明例7.(2023黑龙江鹤岗高二鹤岗一中校考期中)已知数列他,满足4=3,an-an-+3w+15n-18(2)(1)求02(2)若a=4萨+1,求证数列”是等比数列并求数列(的通项公式(3)求数列2的通项公式【解析】(1)取
14、=2,M2=61+32+152-18=39.(2)V=+l,又,r=64+3+15”18,.*.an+3=6(,1+3(w-l)+3rt,.+3n-6(a.l+3(w-l) .3”.q+33.3w,3”+ 1 = 2(3T+ 1).=2,1(n2)f又.9=30,.,0,/=2,数列4是以4=3公比为2的等比数列,=32rt,(3) =Ml = 323”.%=96T-3-3”例8.(2023广东佛山高二佛山市高明区第一中学校考阶段练习)某公司一下属企业从事某种高科技产品的生产.该企业第一年年初有资金2000万元,将其投入生产,到当年年底资金增长了50%.预计以后每年年增长率与第一年的相同,公司
15、要求企业从第一年开始,每年年底上缴资金d万元,并将剩余资金全部投入下一年生产.设第年年底企业上缴资金后的剩余资金为勺万元.(1)用表示可与。2,并写出以“与的关系式;(2)求证:当d1000时,数列4-2J为等比数列,并说明d2000,才能保证每年投入生产高于2000万元.(3)由(2)知,数列2d是以4-2d为首项,为公比的等比数列,因此见一2d二(3000-3)(),即4=(3000-3d)(),+2d,由6=4000,得(3000-3d)(*+2d=4000,解得=122室/2848,235-25所以企业每年上缴资金d约为848万元.例9.(2023福建福州高二校考期中)在数列%中,已知
16、4=1,44.=(;),记S为“的前项和,hn=a2n+a2n-l,WN*.(1)判断数列也是否为等比数列,并写出其通项公式;(2)求数列4的通项公式.【解析】(1)因为4.%=(,所以F=,所以=,422又4=1吗=3,所以。2=3,所以“川二”+2+。2的=5%5二1,aIn+2-l所以也是以4=%+4=T为首项,公比为T的等比数列,(2)由(1)知勺+2=;/,所以4吗吗,是以4=1为首项,/为公比的等比数列;出,火,6,是以W=g为首项,公比为T的等比数列,变式7.(2023北京丰台高二统考期中)已知数列满足4=3,且。川=%”-4.(D设数列色满足d=4-2,证明:列是等比数列;(2
17、)求数列为的通项公式.【解析】4=4-2=1,也=4-2,an+i=3an-4,+=。”+1-2=(3z,-4)-2=3(4-2)=3bnf因为2工0,故以工0,4ih=3.ix电是首项4=1,公比4=3的等比数列.(2)由(1)知,bn=3ni,又d=。”-2,所以4-2=3,所以4=3T+2.故数列”的通项公式为%=3,+2.变式8.(2023福建宁德高二统考期中)已知数列J中,q=l,+=.4十1求证:+J是等比数列,并求/的通项公式:(2)若不等式”八(2-5乂3-1)对于1*恒成立,求实数/1的最小值.【解析】由=-,6=1可知,%0,所以可得-=%1=1+工即一+。=3仕+:%+3
18、J%4ani2an211八111113三-+,所以(一+彳卜是以一+彳二彳为首项,3为公比的等比数列,a112an2Jq22IlaV9所以丁丁于3小于所以3足.(2)不等式QN(2-5乂3-1)对于于恒成立,邛一1Z、即2向-.(2-5)(3-l)对于N*恒成立,2一5即lWM对于wN恒成立.设小)=竽,由5+)-()=昔-竽=贯,当3时,/(h+1)-(三)0,即5+l)5),即l)(2)v(3)v(4),当4时,/(h+1)-(三)5),(6)1,所以/(4)最大,/(w)(4)=-,Io33所以;13,故的最小值为3变式9.(2023高二课时练习)数列4中,6=2,%=3,且qq+J是以
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