(浙江通用)2017版高考数学一轮复习 第五章 数列(打包4套).zip

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1【步步高】 (浙江通用)2017 版高考数学一轮复习 第五章 数列 5.1 数列的概念与简单表示法1.数列的定义按照一定顺序排列的一列数称为数列,数列中的每一个数叫做这个数列的项.2.数列的分类分类原则 类型 满足条件有穷数列 项数有限按项数分类无穷数列 项数无限递增数列 an+1 ____an递减数列 an+1 __0),运用基本不等式得, f(x)≥2 当且仅当 x=3 时等号90x 90 10成立.因为 an= ,所以 ≤ ,由于 n∈N *,不难发现当 n=9 或 10 时, an=1n+ 90n1n+ 90n 1290最大.119思维升华 (1)解决数列的单调性问题可用以下三种方法①用作差比较法,根据 an+1 - an的符号判断数列{ an}是递增数列、递减数列或是常数列.②用作商比较法,根据 (an>0 或 an<0)与 1 的大小关系进行判断.an+ 1an8③结合相应函数的图象直观判断.(2)解决数列周期性问题的方法先根据已知条件求出数列的前几项,确定数列的周期,再根据周期性求值.(3)数列的最值可以利用数列的单调性或求函数最值的思想求解.(1)(2015·哈尔滨模拟)数列{ an}满足 an+1 =Error! a1= ,则数列的第 2 01535项为________.(2)设 an=-3 n2+15 n-18,则数列{ an}中的最大项的值是( )A. B.163 133C.4 D.0答案 (1) (2)D25解析 (1)由已知可得, a2=2× -1= ,35 15a3=2× = ,15 25a4=2× = ,25 45a5=2× -1= ,45 35∴{ an}为周期数列且 T=4,∴ a2 015= a3= .25(2)∵ an=-3 2+ ,由二次函数性质,得当 n=2 或 3 时, an最大,最大值为 0.(n-52) 344.数列中的新定义问题典例 (1)将石子摆成如图所示的梯形形状,称数列 5,9,14,20,…为“梯形数” .根据图形的构成,此数列的第 2 014 项与 5 的差,即 a2 014-5 等于( )A.2 018×2 012 B.2 020×2 013C.1 009×2 012 D.1 010×2 013(2)对于数列{ xn},若对任意 n∈N *,都有 < xn+1 成立,则称数列{ xn}为“减差数xn+ xn+ 229列” .设 bn=2 t- ,若数列 b3, b4, b5,…是“减差数列” ,则实数 t 的取值范围是( )tn- 12n- 1A.(-1,+∞) B.(-∞,-1]C.(1,+∞) D.(-∞,1]思维点拨 (1)观察图形,易得 an- an-1 = n+2( n≥2)可利用累加法求解.(2)由“减差数列”的定义,可得关于 bn的不等式,把 bn的通项公式代入,化归为不等式恒成立问题求解.解析 (1)因为 an- an-1 = n+2( n≥2), a1=5,所以 a2 014=( a2 014- a2 013)+( a2 013- a2 012)+…+( a2- a1)+ a1=2 016+2 015+…+4+5= +5=1 010×2 013+5, 2 016+ 4 ×2 0132所以 a2 014-5=1 010×2 013,故选 D.(2)由数列 b3, b4, b5,…是“减差数列” ,得 < bn+1 (n≥3),bn+ bn+ 22即 t- + t- <2 t- ,tn- 12n t n+ 2 - 12n+ 2 t n+ 1 - 12n即 + > ,tn- 12n t n+ 2 - 12n+ 2 t n+ 1 - 12n化简得 t(n-2)>1.当 n≥3 时,若 t(n-2)>1 恒成立,则 t> 恒成立,1n- 2又当 n≥3 时, 的最大值为 1,1n- 2则 t 的取值范围是(1,+∞).答案 (1)D (2)C温馨提醒 解决数列的新定义问题要做到:(1)准确转化:解决数列新定义问题时,一定要读懂新定义的本质含义,将题目所给定义转化成题目要求的形式,切忌同已有概念或定义相混淆.(2)方法选取:对于数列新定义问题,搞清定义是关键,仔细认真地从前几项(特殊处、简单处)体会题意,从而找到恰当的解决方法.[方法与技巧]1.求数列通项或指定项.通常用观察法(对于交错数列一般用(-1) n或(-1) n+1 来区分奇偶项的符号);已知数列中的递推关系,一般只要求写出数列的前几项,若求通项可用归纳、猜想和转化的方法.102.强调 an与 Sn的关系: an=Error!3.已知递推关系求通项:对这类问题的要求不高,但试题难度较难把握.一般有两种常见思路:(1)算出前几项,再归纳、猜想;(2)利用累加法或累乘法可求数列的通项公式.4.数列的性质可利用函数思想进行研究.[失误与防范]1.数列 an= f(n)和函数 y= f(x)定义域不同,其单调性也有区别: y= f(x)是增函数是an= f(n)是递增数列的充分不必要条件.2.数列的通项公式可能不存在,也可能有多个.3.由 an= Sn- Sn-1 求得的 an是从 n=2 开始的,要对 n=1 时的情况进行验证.A 组 专项基础训练(时间:30 分钟)1.数列 ,- ,,- ,…的第 10 项是( )23 4567 89A.- B.-1617 1819C.- D.-2021 2223答案 C解析 所给数列呈现分数形式,且正负相间,求通项公式时,我们可以把每一部分进行分解:符号、分母、分子.很容易归纳出数列{ an}的通项公式 an=(-1) n+1 · ,故 a10=- .2n2n+ 1 20212.已知数列{ an}满足 a1=1, an+1 = an+2 n,则 a10等于( )A.1 024 B.1 023C.2 048 D.2 047答案 B解析 ∵ an+1 = an+2 n,∴ an- an-1 =2 n-1 (n≥2),∴ a10=( a10- a9)+( a9- a8)+…+( a2- a1)+ a1=2 9+2 8+…+2+1=2 10-1=1 023.3.若 Sn为数列{ an}的前 n 项和,且 Sn= ,则 等于( )nn+ 1 1a5A. B.56 6511C. D.30130答案 D解析 当 n≥2 时, an= Sn- Sn-1 = - = ,所以 =5×6=30.nn+ 1 n- 1n 1n n+ 1 1a54.若数列{ an}满足: a1=19, an+1 = an-3( n∈N *),而数列{ an}的前 n 项和数值最大时, n的值为( )A.6 B.7 C.8 D.9答案 B解析 ∵ an+1 - an=-3,∴数列{ an}是以 19 为首项,-3 为公差的等差数列,∴ an=19+( n-1)×(-3)=22-3 n.∵ a7=22-21=10, a8=22-24=-20,∴ n=7 时,数列{ an}的前 n 项和最大.5.已知数列{ an}的通项公式为 an= n2-2 λn (n∈N) *,则“ λ <1”是“数列{ an}为递增数列”的( )A.充分不必要条件 B.必要不充分条件C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件答案 A解析 若数列{ an}为递增数列,则有 an+1 - an>0,即 2n+1>2 λ 对任意的 n∈N *都成立,于是有 3>2 λ , λ < .由 λ <1 可推得 λ < ,但反过来,由 λ < 不能得到 λ <1,因此32 32 32“λ <1”是“数列{ an}为递增数列”的充分不必要条件,故选 A.6.已知数列{ an}的前 n 项和 Sn= n2+2 n+1( n∈N *),则 an=________.答案 Error!解析 当 n≥2 时, an= Sn- Sn-1 =2 n+1,当 n=1 时, a1= S1=4≠2×1+1,因此an=Error!7.数列{ an}中,已知 a1=1, a2=2, an+1 = an+ an+2 (n∈N *),则 a7=________.答案 1解析 由已知 an+1 = an+ an+2 , a1=1, a2=2,能够计算出 a3=1, a4=-1, a5=-2, a6=-1, a7=1.8.已知数列{ an}的前 n 项和为 Sn, Sn=2 an- n,则 an=________.答案 2 n-1解析 当 n=1 时, S1= a1=2 a1-1,得 a1=1,当 n≥2 时,an= Sn- Sn-1 =2 an- n-2 an-1 +( n-1),12即 an=2 an-1 +1,∴ an+1=2( an-1 +1),∴数列{ an+1}是首项为 a1+1=2,公比为 2 的等比数列,∴ an+1=2·2 n-1 =2 n,∴ an=2 n-1.9.数列{ an}的通项公式是 an= n2-7 n+6.(1)这个数列的第 4 项是多少?(2)150 是不是这个数列的项?若是这个数列的项,它是第几项?(3)该数列从第几项开始各项都是正数?解 (1)当 n=4 时, a4=4 2-4×7+6=-6.(2)令 an=150,即 n2-7 n+6=150,解得 n=16 或 n=-9(舍去),即 150 是这个数列的第 16 项.(3)令 an= n2-7 n+6>0,解得 n>6 或 n<1(舍去).所以从第 7 项起各项都是正数.10.已知数列{ an}中, a1=1,前 n 项和 Sn= an.n+ 23(1)求 a2, a3;(2)求{ an}的通项公式.解 (1)由 S2= a2得 3(a1+ a2)=4 a2,43解得 a2=3 a1=3.由 S3= a3得 3(a1+ a2+ a3)=5 a3,53解得 a3= (a1+ a2)=6.32(2)由题设知 a1=1.当 n≥2 时,有 an= Sn- Sn-1 = an- an-1 ,n+ 23 n+ 13整理得 an= an-1 .n+ 1n- 1于是a1=1,a2= a1,31a3= a2,42……13an-1 = an-2 ,nn- 2an= an-1 .n+ 1n- 1将以上 n 个等式两端分别相乘,整理得 an= .n n+ 12显然,当 n=1 时也满足上式.综上可知,{ an}的通项公式 an= .n n+ 12B 组 专项能力提升(时间:20 分钟)11.已知数列{ an}满足 a1=33, =2,则 的最小值为( )an+ 1- ann annA.9.5 B.10.6C.10.5 D.9.6答案 C解析 由题意可知 an+1 = an+2 n,由迭代法可得 an= a1+2[1+2+3+4+…+( n-1)]= n2- n+33,从而 = n+ -1.当 n=6 时, 取得最小值 10.5.ann 33n ann12.数列{ an}满足 an+ an+1 = (n∈N *), a2=2, Sn是数列{ an}的前 n 项和,则 S21为( )12A.5 B.72C. D.92 132答案 B解析 ∵ an+ an+1 = , a2=2,12∴ an=Error!∴ S21=11× +10×2= .故选 B.(-32) 7213.定义:称 为 n 个正数 P1, P2,…, Pn的“均倒数” .若数列{ an}的前 nnP1+ P2+ …+ Pn项的“均倒数”为 ,则数列{ an}的通项公式为( )12n- 1A. an=2 n-1 B. an=4 n-1C. an=4 n-3 D. an=4 n-514答案 C解析 ∵ = ,na1+ a2+ …+ an 12n- 1∴ =2 n-1,a1+ a2+ …+ ann∴ a1+ a2+…+ an=(2 n-1) n,a1+ a2+…+ an-1 =(2 n-3)( n-1)( n≥2),当 n≥2 时, an=(2 n-1) n-(2 n-3)( n-1)=4 n-3;a1=1 也适合此等式,∴ an=4 n-3.14.若数列{ n(n+4)( )n}中的最大项是第 k 项,则 k=________.23答案 4解析 由题意得Error!所以Error! 由 k∈N *可得 k=4.15.已知数列{ an}中, an=1+ (n∈N *, a∈R 且 a≠0).1a+ 2 n- 1(1)若 a=-7,求数列{ an}中的最大项和最小项的值;(2)若对任意的 n∈N *,都有 an≤ a6成立,求 a 的取值范围.解 (1)∵ an=1+ (n∈N *, a∈R,且 a≠0),1a+ 2 n- 1又 a=-7,∴ an=1+ (n∈N *).结合函数 f(x)=1+ 的单调性,可知12n- 9 12x- 91> a1> a2> a3> a4,a5> a6> a7>…> an>1( n∈N *).∴数列{ an}中的最大项为 a5=2,最小项为 a4=0.(2)an=1+ =1+ ,1a+ 2 n- 112n- 2- a2已知对任意的 n∈N *,都有 an≤ a6成立,结合函数 f(x)=1+ 的单调性,12x- 2- a2可知 5< <6,即-10< a<-8.2- a21【步步高】 (浙江通用)2017 版高考数学一轮复习 第五章 数列 5.2 等差数列及其前 n 项和1.等差数列的定义一般地,如果一个数列从第 2 项起,每一项与它的前一项的差等于同一个常数,那么这个数列就叫做等差数列,这个常数叫做等差数列的公差,通常用字母__ d__表示.2.等差数列的通项公式如果等差数列{ an}的首项为 a1,公差为 d,那么它的通项公式是 an= a1+( n-1) d.3.等差中项如果 A= ,那么 A 叫做 a 与 b 的等差中项.a+ b24.等差数列的常用性质(1)通项公式的推广: an= am+( n- m)d(n, m∈N *).(2)若{ an}为等差数列,且 k+ l= m+ n(k, l, m, n∈N *),则 ak+ al= am+ an.(3)若{ an}是等差数列,公差为 d,则{ a2n}也是等差数列,公差为 2d.(4)若{ an},{ bn}是等差数列,则{ pan+ qbn}也是等差数列.(5)若{ an}是等差数列,公差为 d,则 ak, ak+ m, ak+2 m,…( k, m∈N *)是公差为 md 的等差数列.5.等差数列的前 n 项和公式设等差数列{ an}的公差为 d,其前 n 项和 Sn= 或 Sn= na1+ d.n a1+ an2 n n- 126.等差数列的前 n 项和公式与函数的关系Sn= n2+ n.d2 (a1- d2)数列{ an}是等差数列⇔ Sn= An2+ Bn(A、 B 为常数).7.等差数列的前 n 项和的最值在等差数列{ an}中, a10, d0,则 Sn存在最__小__值.【知识拓展】1.已知{ an}为等差数列, d 为公差, Sn为该数列的前 n 项和,则2(1)相隔等距离的项组成的数列是等差数列,即 ak, ak+ m, ak+2 m,…仍是等差数列,公差为md(k, m∈N + ).(2)Sn, S2n- Sn, S3n- S2n,…也成等差数列,公差为 n2d.(3) 也成等差数列,其首项与{ an}首项相同,公差是{ an}的公差的 .{Snn} 122.若数列{ an}与{ bn}均为等差数列,且前 n 项和分别是 Sn和 Tn,则 = .S2m- 1T2m- 1 ambm【思考辨析】判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)若一个数列从第二项起每一项与它的前一项的差都是常数,则这个数列是等差数列.( × )(2)数列{ an}为等差数列的充要条件是对任意 n∈N *,都有 2an+1 = an+ an+2 .( √ )(3)等差数列{ an}的单调性是由公差 d 决定的.( √ )(4)数列{ an}为等差数列的充要条件是其通项公式为 n 的一次函数.( × )(5)数列{ an}满足 an+1 - an= n,则数列{ an}是等差数列.( × )(6)已知数列{ an}的通项公式是 an= pn+ q(其中 p, q 为常数),则数列{ an}一定是等差数列.( √ )1.(2015·重庆)在等差数列{ an}中,若 a2=4, a4=2,则 a6等于( )A.-1 B.0 C.1 D.6答案 B解析 由等差数列的性质,得 a6=2 a4- a2=2×2-4=0,选 B.2.一个首项为 23,公差为整数的等差数列,如果前 6 项均为正数,从第 7 项起为负数,则它的公差为( )A.-2 B.-3 C.-4 D.-6答案 C解析 an=23+( n-1) d,由题意知Error!即Error! 解得- 0, a7+ a100,∴当 n=12 或 13 时, Sn取得最小值,最小值 S12= S13= =-130.13 a1+ a132思维升华 (1)等差数列的性质:①项的性质:在等差数列{ an}中, am- an=( m- n)d⇔ = d(m≠ n),其几何意义是点am- anm- n(n, an),( m, am)所在直线的斜率等于等差数列的公差.②和的性质:在等差数列{ an}中, Sn为其前 n 项和,则a. S2n= n(a1+ a2n)=…= n(an+ an+1 );b. S2n-1 =(2 n-1) an.8(2)求等差数列前 n 项和 Sn最值的两种方法:①函数法:利用等差数列前 n 项和的函数表达式 Sn= an2+ bn,通过配方或借助图象求二次函数最值的方法求解.②邻项变号法:a.当 a1>0, d<0 时,满足Error!的项数 m 使得 Sn取得最大值 Sm;b.当 a1<0, d>0 时,满足Error!的项数 m 使得 Sn取得最小值 Sm.(1)等差数列{ an}的前 n 项和为 Sn,已知 a5+ a7=4, a6+ a8=-2,则当 Sn取最大值时, n 的值是( )A.5 B.6C.7 D.8(2)设数列{ an}是公差 d<0 的等差数列, Sn为前 n 项和,若 S6=5 a1+10 d,则 Sn取最大值时,n 的值为( )A.5 B.6C.5 或 6 D.11(3)已知等差数列{ an}的首项 a1=20,公差 d=-2,则前 n 项和 Sn的最大值为________.答案 (1)B (2)C (3)110解析 (1)依题意得 2a6=4,2 a7=-2, a6=2>0, a7=-1<0;又数列{ an}是等差数列,因此在该数列中,前 6 项均为正数,自第 7 项起以后各项均为负数,于是当 Sn取最大值时,n=6,选 B.(2)由题意得 S6=6 a1+15 d=5 a1+10 d,所以 a6=0,故当 n=5 或 6 时, Sn最大,选 C.(3)因为等差数列{ an}的首项 a1=20,公差 d=-2,代入求和公式得,Sn= na1+ d=20 n- ×2n n- 12 n n- 12=- n2+21 n=- 2+ 2,(n-212) (212)又因为 n∈N *,所以 n=10 或 n=11 时, Sn取得最大值,最大值为 110.5.等差数列的前 n 项和及其最值典例 (1)在等差数列{ an}中,2( a1+ a3+ a5)+3( a7+ a9)=54,则此数列前 10 项的和 S10等于( )A.45 B.60C.75 D.90(2)在等差数列{ an}中, S10=100, S100=10,则 S110=________.9(3)等差数列{ an}中,已知 a50, a4+ a70, a2+ a3= a1+ d+ a2+ d=( a1+ a2)+2 d,由于 d 正负不确定,因而 a2+ a3符号不确定,故选项 A 错;若a1+ a30, d0, a20, a30,所以 a - a1a3=( a1+ d)22- a1(a1+2 d)= d20,所以 a2 ,故选项 C 正确;若 a10, y0,由基本不等式可得 x·y≤ 2,当且仅当 x= y 时“=”成立.又(x+ y2 )a60, a70,∴ a6·a7≤ 2=4,当且仅当 a6= a7=2 时, “=”成立.即 a6·a7的最(a6+ a72 )大值为 4,故选 C.12.在各项均不为零的等差数列{ an}中,若 an+1 - a + an-1 =0 ( n≥2),则 S2n-1 -4 n 等于( )2nA.-2 B.0 C.1 D.2答案 A解析 由已知 2an- a =0,∴ an=2,2nS2n-1 -4 n= -4 n 2n- 1  a1+ a2n- 12=(2 n-1) an-4 n=(2 n-1)×2-4 n=-2.13.设等差数列{ an},{ bn}的前 n 项和分别为 Sn, Tn,若对任意自然数 n 都有 = ,SnTn 2n- 34n- 3则 + 的值为________.a9b5+ b7 a3b8+ b4答案 1941解析 ∵{ an},{ bn}为等差数列,14∴ + = + = = .a9b5+ b7 a3b8+ b4 a92b6 a32b6 a9+ a32b6 a6b6∵ = = = = ,S11T11 a1+ a11b1+ b11 2a62b6 2×11- 34×11- 3 1941∴ = .a6b6 194114.已知数列{ an}是首项为 a,公差为 1 的等差数列, bn= ,若对任意的 n∈N *,都有1+ ananbn≥ b8成立,则实数 a 的取值范围为________.答案 (-8,-7)解析 依题意得 bn=1+ ,对任意的 n∈N *,都有 bn≥ b8,即数列{ bn}的最小项是第 8 项,1an于是有 ≥ .又数列{ an}是公差为 1 的等差数列,因此有Error!即Error!由此解得1an 1a8-8< a<-7,即实数 a 的取值范围是(-8,-7).15.已知公差大于零的等差数列{ an}的前 n 项和为 Sn,且满足 a3·a4=117, a2+ a5=22.(1)求通项 an;(2)求 Sn的最小值;(3)若数列{ bn}是等差数列,且 bn= ,求非零常数 c.Snn+ c解 (1)因为数列{ an}为等差数列,所以 a3+ a4= a2+ a5=22.又 a3·a4=117,所以 a3, a4是方程 x2-22 x+117=0 的两实根,又公差 d>0,所以 a3< a4,所以 a3=9, a4=13,所以Error! 所以Error!所以通项 an=4 n-3.(2)由(1)知 a1=1, d=4,所以 Sn= na1+ ×d=2 n2- nn n- 12=2 2- .(n-14) 18所以当 n=1 时, Sn最小,最小值为 S1= a1=1.(3)由(2)知 Sn=2 n2- n,15所以 bn= = ,Snn+ c 2n2- nn+ c所以 b1= , b2= , b3= .11+ c 62+ c 153+ c因为数列{ bn}是等差数列,所以 2b2= b1+ b3,即 ×2= + ,62+ c 11+ c 153+ c所以 2c2+ c=0,所以 c=- 或 c=0(舍去),12经验证 c=- 时,{ bn}是等差数列,12故 c=- .121【步步高】 (浙江通用)2017 版高考数学一轮复习 第五章 数列 5.3 等比数列及其前 n 项和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,通常用字母 q 表示( q≠0).2.等比数列的通项公式设等比数列{ an}的首项为 a1,公比为 q,则它的通项 an= a1·qn-1 .3.等比中项若 G2= a·b (ab≠0),那么 G 叫做 a 与 b 的等比中项.4.等比数列的常用性质(1)通项公式的推广: an= am·qn- m(n, m∈N *).(2)若{ an}为等比数列,且 k+ l= m+ n (k, l, m, n∈N *),则 ak·al= am·an.(3)若{ an},{ bn}(项数相同)是等比数列,则{ λa n}(λ ≠0), ,{ a },{ an·bn}, 仍{1an} 2n {anbn}是等比数列.5.等比数列的前 n 项和公式等比数列{ an}的公比为 q(q≠0),其前 n 项和为 Sn,当 q=1 时, Sn= na1;当 q≠1 时, Sn= = .a1 1- qn1- q a1- anq1- q6.等比数列前 n 项和的性质公比不为-1 的等比数列{ an}的前 n 项和为 Sn,则 Sn, S2n- Sn, S3n- S2n仍成等比数列,其公比为 qn .【思考辨析】判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)满足 an+1 = qan(n∈N *, q 为常数)的数列{ an}为等比数列.( × )(2)G 为 a, b 的等比中项⇔ G2= ab.( × )(3)如果数列{ an}为等比数列, bn= a2n-1 + a2n,则数列{ bn}也是等比数列.( × )(4)如果数列{ an}为等比数列,则数列{ln an}是等差数列.( × )2(5)数列{ an}的通项公式是 an= an,则其前 n 项和为 Sn= .( × )a 1- an1- a(6)数列{ an}为等比数列,则 S4, S8- S4, S12- S8成等比数列.( × )1.(2015·课标全国Ⅱ)已知等比数列{ an}满足 a1=3, a1+ a3+ a5=21,则 a3+ a5+ a7等于( )A.21 B.42 C.63 D.84答案 B解析 设等比数列{ an}的公比为 q,则由 a1=3, a1+ a3+ a5=21 得 3(1+ q2+ q4)=21,解得q2=-3(舍去)或 q2=2,于是 a3+ a5+ a7= q2(a1+ a3+ a5)=2×21=42,故选 B.2.设等比数列{ an}的前 n 项和为 Sn.若 S2=3, S4=15,则 S6等于( )A.31 B.32 C.63 D.64答案 C解析 根据题意知,等比数列{ an}的公比不是-1.由等比数列的性质,得( S4- S2)2= S2·(S6- S4),即 122=3×( S6-15),解得 S6=63.故选 C.3.等比数列{ an}中, a4=2, a5=5,则数列{lg an}的前 8 项和等于( )A.6 B.5 C.4 D.3答案 C解析 数列{lg an}的前 8 项和 S8=lg a1+lg a2+…+lg a8=lg( a1·a2·…·a8)=lg( a1·a8)4=lg( a4·a5)4=lg(2×5) 4=4.4.(2015·安徽)已知数列{ an}是递增的等比数列, a1+ a4=9, a2a3=8,则数列{ an}的前 n项和等于 .答案 2 n-1解析 由等比数列性质知 a2a3= a1a4,又 a2a3=8, a1+ a4=9,所以联立方程Error!解得Error! 或Error!又∵数列{ an}为递增数列,∴ a1=1, a4=8,从而 a1q3=8,∴ q=2.∴数列{ an}的前 n 项和为 Sn= =2 n-1.1- 2n1- 25.(教材改编)在 9 与 243 中间插入两个数,使它们同这两个数成等比数列,则这两个数为 .答案 27,81解析 设该数列的公比为 q,由题意知,243=9× q3, q3=27,∴ q=3.3∴插入的两个数分别为 9×3=27,27×3=81.题型一 等比数列基本量的运算例 1 (1)设{ an}是由正数组成的等比数列, Sn为其前 n 项和.已知 a2a4=1, S3=7,则 S5等于( )A. B. C. D.152 314 334 172(2)在等比数列{ an}中,若 a4- a2=6, a5- a1=15,则 a3= .答案 (1)B (2)4 或-4解析 (1)显然公比 q≠1,由题意得Error!解得Error! 或Error!(舍去),∴ S5= = = .a1 1- q51- q4 1- 1251- 12 314(2)设等比数列{ an}的公比为 q(q≠0),则Error!两式相除,得 = ,即q1+ q2 252q2-5 q+2=0,解得 q=2 或 q= .12所以Error! 或Error!故 a3=4 或 a3=-4.思维升华 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a1, n, q, an, Sn,一般可以“知三求二” ,通过列方程(组)可迎刃而解.(1)在正项等比数列{ an}中, an+1 < an, a2·a8=6, a4+ a6=5,则 等于( )a5a7A. B.56 65C. D.23 32(2)(2015·湖南)设 Sn为等比数列{ an}的前 n 项和,若 a1=1,且 3S1,2S2, S3成等差数列,则 an= .答案 (1)D (2)3 n-1解析 (1)设公比为 q,则由题意知 0< q<1,由Error! 得 a4=3, a6=2,所以 = = .a5a7 a4a6 324(2)由 3S1,2S2, S3成等差数列知,4 S2=3 S1+ S3,可得 a3=3 a2,所以公比 q=3,故等比数列通项 an= a1qn-1 =3 n-1 .题型二 等比数列的判定与证明例 2 设数列{ an}的前 n 项和为 Sn,已知 a1=1, Sn+1 =4 an+2.(1)设 bn= an+1 -2 an,证明:数列{ bn}是等比数列;(2)求数列{ an}的通项公式.(1)证明 由 a1=1 及 Sn+1 =4 an+2,有 a1+ a2= S2=4 a1+2.∴ a2=5,∴ b1= a2-2 a1=3.又Error!①-②,得 an+1 =4 an-4 an-1 (n≥2),∴ an+1 -2 an=2( an-2 an-1 ) (n≥2).∵ bn= an+1 -2 an,∴ bn=2 bn-1 (n≥2),故{ bn}是首项 b1=3,公比为 2 的等比数列.(2)解 由(1)知 bn= an+1 -2 an=3·2 n-1 ,∴ - = ,an+ 12n+ 1 an2n 34故{ }是首项为 ,公差为 的等差数列.an2n 12 34∴ = +( n-1)· = ,an2n 12 34 3n- 14故 an=(3 n-1)·2 n-2 .引申探究例 2 中“ Sn+1 =4 an+2”改为“ Sn+1 =2 Sn+( n+1)” ,其他不变探求数列{ an}的通项公式.解 由已知得 n≥2 时, Sn=2 Sn-1 + n.∴ Sn+1 - Sn=2 Sn-2 Sn-1 +1,∴ an+1 =2 an+1,∴ an+1 +1=2( an+1),又 a1=1,当 n=1 时上式也成立,故{ an+1}是以 2 为首项,以 2 为公比的等比数列,∴ an+1=2·2 n-1 =2 n,∴ an=2 n-1.思维升华 (1)证明一个数列为等比数列常用定义法与等比中项法,其他方法只用于选择题、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.设数列{ an}的前 n 项和为 Sn,已知 a1+2 a2+3 a3+…+ nan=( n-1)Sn+2 n(n∈N *).5(1)求 a2, a3的值;(2)求证:数列{ Sn+2}是等比数列.(1)解 ∵ a1+2 a2+3 a3+…+ nan=( n-1) Sn+2 n(n∈N *),∴当 n=1 时, a1=2×1=2;当 n=2 时, a1+2 a2=( a1+ a2)+4,∴ a2=4;当 n=3 时, a1+2 a2+3 a3=2( a1+ a2+ a3)+6,∴ a3=8.综上, a2=4, a3=8.(2)证明 a1+2 a2+3 a3+…+ nan=( n-1) Sn+2 n(n∈N *),①∴当 n≥2 时, a1+2 a2+3 a3+…+( n-1) an-1=( n-2) Sn-1 +2( n-1).②①-②得 nan=( n-1) Sn-( n-2) Sn-1 +2= n(Sn- Sn-1 )- Sn+2 Sn-1 +2= nan- Sn+2 Sn-1 +2.∴- Sn+2 Sn-1 +2=0,即 Sn=2 Sn-1 +2,∴ Sn+2=2( Sn-1 +2).∵ S1+2=4≠0,∴ Sn-1 +2≠0,∴ =2,Sn+ 2Sn- 1+ 2故{ Sn+2}是以 4 为首项,2 为公比的等比数列.题型三 等比数列的性质及应用例 3 (1)在等比数列{ an}中,各项均为正值,且 a6a10+ a3a5=41, a4a8=5,则 a4+ a8= .(2)等比数列{ an}的首项 a1=-1,前 n 项和为 Sn,若 = ,则公比 q= .S10S5 3132答案 (1) (2)-5112解析 (1)由 a6a10+ a3a5=41 及 a6a10= a , a3a5= a ,28 24得 a + a =41.因为 a4a8=5,24 28所以( a4+ a8)2= a +2 a4a8+ a =41+2×5=51.24 28又 an0,所以 a4+ a8= .51(2)由 = , a1=-1 知公比 q≠±1,S10S5 3132则可得 =- .S10- S5S5 132由等比数列前 n 项和的性质知 S5, S10- S5, S15- S10成等比数列,且公比为 q5,6故 q5=- , q=- .132 12思维升华 (1)在等比数列的基本运算问题中,一般利用通项公式与前 n 项和公式,建立方程组求解,但如果能灵活运用等比数列的性质“若 m+ n= p+ q,则有 aman= apaq”,可以减少运算量.(2)等比数列的项经过适当的组合后构成的新数列也具有某种性质,例如等比数列 Sk, S2k- Sk, S3k- S2k,…成等比数列,公比为 qk(q≠-1).(1)已知等比数列{ an}的公比为正数,且 a3a9=2 a , a2=2,则 a1等于( )25A. B.12 22C. D.22(2)等比数列{ an}共有奇数项,所有奇数项和 S 奇 =255,所有偶数项和 S 偶 =-126,末项是192,则首项 a1等于( )A.1 B.2C.3 D.4答案 (1)C (2)C解析 (1)由等比数列的性质得 a3a9= a =2 a ,26 25∵ q>0,∴ a6= a5, q= = , a1= = ,故选 C.2a6a5 2 a2q 2(2)设等比数列{ an}共有 2k+1( k∈N *)项,则 a2k+1 =192,则 S 奇= a1+ a3+…+ a2k-1 + a2k+1 = (a2+ a4+… a2k)+ a2k+1 = S 偶 + a2k+1 =- +192=255,1q 1q 126q解得 q=-2,而 S 奇 = = =255,解得 a1=3,故选 C.a1- a2k+ 1q21- q2 a1- 192× - 2 21-  - 2 212.分类讨论思想在等比数列中的应用典例 (15 分)已知首项为 的等比数列{ an}的前 n 项和为 Sn(n∈N *),且-2 S2, S3,4S4成等差32数列.(1)求数列{ an}的通项公式;(2)证明: Sn+ ≤ (n∈N *).1Sn 136思维点拨 (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.规范解答7(1)解 设等比数列{ an}的公比为 q,因为-2 S2, S3,4S4成等差数列,所以 S3+2 S2=4 S4- S3,即 S4- S3= S2- S4,可得 2a4=- a3,于是 q= =- .[3 分]a4a3 12又 a1= ,所以等比数列{ an}的通项公式为32an= × n-1 =(-1) n-1 · .[5 分]32 (- 12) 32n(2)证明 由(1)知, Sn=1- n,(-12)Sn+ =1- n+1Sn (- 12) 11- (- 12)n=Error! [10 分]当 n 为奇数时, Sn+ 随 n 的增大而减小,1Sn所以 Sn+ ≤ S1+ = .[12 分]1Sn 1S1 136当 n 为偶数时, Sn+ 随 n 的增大而减小,1Sn所以 Sn+ ≤ S2+ = .[14 分]1Sn 1S2 2512故对于 n∈N *,有 Sn+ ≤ .[15 分]1Sn 136温馨提醒 (1)分类讨论思想在等比数列中应用较多,常见的分类讨论有①已知 Sn与 an的关系,要分 n=1, n≥2 两种情况.②等比数列中遇到求和问题要分公比 q=1, q≠1 讨论.③项数的奇、偶数讨论.④等比数列的单调性的判断注意与 a1, q 的取值的讨论.(2)数列与函数有密切的联系,证明与数列有关的不等式,一般是求数列中的最大项或最小项,可以利用图象或者数列的增减性求解,同时注意数列的增减性与函数单调性的区别.[方法与技巧]1.已知等比数列{ an}(1)数列{ c·an}(c≠0),{| an|},{ a },{ }也是等比数列.2n1an8(2)a1an= a2an-1 =…= aman- m+1 .2.判断数列为等比数列的方法(1)定义法: = q(q 是不等于 0 的常数, n∈N *)⇔数列 {an}是等比数列;也可用an+ 1an= q(q 是不等于 0 的常数, n∈N *, n≥2)⇔数列{ an}是等比数列.二者的本质是相同的,anan- 1其区别只是 n 的初始值不同.(2)等比中项法: a = anan+2 (anan+1 an+2 ≠0, n∈N *)⇔数列{ an}是等比数列.2n+ 1[失误与防范]1.特别注意 q=1 时, Sn= na1这一特殊情况.2.由 an+1 = qan, q≠0,并不能立即断言{ an}为等比数列,还要验证 a1≠0.3.在运用等比数列的前 n 项和公式时,必须注意对 q=1 与 q≠1 分类讨论,防止因忽略q=1 这一特殊情形而导致解题失误.4.等比数列性质中: Sn, S2n- Sn, S3n- S2n也成等比数列,不能忽略条件 q≠-1.A 组 专项基础训练(时间:30 分钟)1.已知等比数列{ an}中, a2+ a3=1, a4+ a5=2,则 a6+ a7等于( )A.2 B.2 2C.4 D.4 2答案 C解析 因为 a2+ a3, a4+ a5, a6+ a7成等比数列, a2+ a3=1, a4+ a5=2,所以( a4+ a5)2=( a2+ a3)(a6+ a7),解得 a6+ a7=4.2.(2014·重庆)对任意等比数列{ an},下列说法一定正确的是( )A. a1, a3, a9成等比数列B. a2, a3, a6成等比数列C. a2, a4, a8成等比数列D. a3, a6, a9成等比数列答案 D解析 设等比数列的公比为 q,因为 = = q3,即 a = a3a9,所以 a3, a6, a9成等比数a6a3 a9a6 26列.故选 D.3.在正项等比数列{ an}中,已知 a1a2a3=4, a4a5a6=12, an-1 anan+1 =324,则 n 等于( )9A.12 B.13C.14 D.15答案 C解析 设数列{ an}的公比为 q,由 a1a2a3=4= a q3与 a4a5a6=12= a q12,31 31可得 q9=3, an-1 anan+1 = a q3n-3 =324,31因此 q3n-6 =81=3 4= q36,所以 n=14,故选 C.4.若正项数列{ an}满足 lg an+1 =1+lg an,且 a2 001+ a2 002+…+ a2 010=2 016,则 a2 011+ a2 012+…+ a2 020的值为( )A.2 015·10 10 B.2 015·10 11C.2 016·10 10 D.2 016·10 11答案 C解析 ∵lg an+1 =1+lg an,∴lg =1,an+ 1an∴ =10,∴数列{ an}是等比数列,an+ 1an∵ a2 001+ a2 002+…+ a2 010=2 016,∴ a2 011+ a2 012+…+ a2 020=10 10(a2 001+ a2 002+…+ a2 010)=2 016×10 10.5.已知 Sn是等比数列{ an}的前 n 项和,若存在 m∈N *,满足 =9, = ,则数列S2mSm a2mam 5m+ 1m- 1{an}的公比为( )A.-2 B.2C.-3 D.3答案 B解析 设公比为 q,若 q=1,则 =2,S2mSm与题中条件矛盾,故 q≠1.∵ = = qm+1=9,∴ qm=8.S2mSma1 1- q2m1- qa1 1- qm1- q∴ = = qm=8= ,a2mam a1q2m- 1a1qm- 1 5m+ 1m- 1∴ m=3,∴ q3=8,∴ q=2.6.(2015·浙江)已知{ an}是等差数列,公差 d 不为零.若 a2, a3, a7成等比数列,且102a1+ a2=1,则 a1= , d= .答案 -123解析 因为 a2, a3, a7成等比数列,所以 a = a2a7,即( a1+2 d)2=( a1+ d)(a1+6 d),23∴ a1=- d,∵2 a1+ a2=1,∴2 a1+ a1+ d=1 即 3a1+ d=1,∴ a1= , d=-1.23 237.等比数列{ an}的前 n 项和为 Sn,公比不为 1.若 a1=1,则对任意的 n∈N *,都有an+2 + an+1 -2 an=0,则 S5= .答案 11解析 由题意知 a3+ a2-2 a1=0,设公比为 q,则 a1(q2+ q-2)=0.由 q2+ q-2=0 解得 q=-2 或 q=1(舍去),则 S5= = =11.a1 1- q51- q 1-  - 2 538.已知数列{ an}的首项为 1,数列{ bn}为等比数列且 bn= ,若 b10·b11=2,则 a21= .an+ 1an答案 1 024解析 ∵ b1= = a2, b2= ,a2a1 a3a2∴ a3= b2a2= b1b2,∵ b3= ,a4a3∴ a4= b1b2b3,…, an= b1b2b3·…·bn-1 ,∴ a21= b1b2b3·…·b20=( b10b11)10=2 10=1 024.9.数列{ bn}满足: bn+1 =2 bn+2, bn= an+1 - an,且 a1=2, a2=4.(1)求数列{ bn}的通项公式;(2)求数列{ an}的前 n 项和 Sn.解 (1)由 bn+1 =2 bn+2,得 bn+1 +2=2( bn+2),∴ =2,又 b1+2= a2- a1+2=4,bn+ 1+ 2bn+ 2∴数列{ bn+2}是首项为 4,公比为 2 的等比数列.∴ bn+2=4·2 n-1 =2 n+1 ,∴ bn=2 n+1 -2.(2)由(1)知, an- an-1 = bn-1 =2 n-2 ( n≥2),∴ an-1 - an-2 =2 n-1 -2 ( n2),…, a2- a1=2 2-2,∴ an-2=(2 2+2 3+…+2 n)-2( n-1),11∴ an=(2+2 2+2 3+…+2 n)-2 n+2= -2 n+2=2 n+1 -2 n.2 2n- 12- 1∴ Sn= - =2 n+2 -( n2+ n+4).4 1- 2n1- 2 n 2+ 2n210.等比数列{ an}的前 n 项和 Sn,已知 S3=7, a1+3,3 a2, a3+4 成等差数列.(1)求数列{ an}的公比 q 和通项 an;(2)若{ an}是递增数列,令 bn=log 2 ,求| b1|+| b2|+…+| bn|.an+ 1128解 (1)由已知条件得Error!⇒Error!⇒Error!∴Error! 或Error!(2)若{ an}是递增数列,则 an+1 =2 n, bn= n-7,当 1≤ n≤7 时,| b1|+| b2|+…+| bn|= (7- i)= ;∑n i= 1 n 13- n2当 n7 时,| b1|+| b2|+…+| bn|= (i-7)+2 (7- i)= +42,∑n i= 1 ∑ 7 i= 1 n n- 132∴| b1|+| b2|+…| bn|=Error!B 组 专项能力提升(时间:20 分钟)11.设{ an}是各项为正数的无穷数列, Ai是边长为 ai, ai+1 的矩形的面积( i=1,2,…),则{An}为等比数列的充要条件是( )A.{ an}是等比数列B. a1, a3,…, a2n-1 ,…或 a2, a4,…, a2n,…是等比数列C. a1, a3,…, a2n-1 ,…和 a2, a4,…, a2n,…均是等比数列D. a1, a3,…, a2n-1 ,…和 a2, a4,…, a2n,…均是等比数列,且公比相同答案 D解析 ∵ Ai= aiai+1 ,若{ An}为等比数列,则 = = 为常数,即An+ 1An an+ 1an+ 2anan+ 1 an+ 2an= , = ,….∴ a1, a3, a5,…, a2n-1 ,…和 a2, a4,…, a2n,…成等比数列,且A2A1 a3a1 A3A2 a4a2公比相等.反之,若奇数项和偶数项分别成等比数列,且公比相等,设为 q,则 =An+ 1An= q,从而{ An}为等比数列.an+ 2an1212.若等比数列{ an}的各项均为正数,且 a10a11+ a9a12=2e 5,则 ln a1+ln a2+…+ln a20= .答案 50解析 因为 a10a11+ a9a12=2 a10a11=2e 5,所以 a10a11=e 5.所以 ln a1+ln a2+…+ln a20=ln( a1a2…a20)=ln[( a1a20)·(a2a19)·…·(a10a11)]=ln( a10a11)10=10ln a10a11=10ln e5=50.13.数列{ an}满足 a1=2 且对任意的 m, n∈N *,都有 = an,则 a3= ;{ an}的前an+ mamn 项和 Sn= .答案 8 2 n+1 -2解析 ∵ = an,an+ mam∴ an+ m= an·am,∴ a3= a1+2 = a1·a2= a1·a1·a1=2 3=8;令 m=1,则有 an+1 = an·a1=2 an,∴数列{ an}是首项为 a1=2,公比为 q=2 的等比数列,∴ Sn= =2 n+1 -2.2 1- 2n1- 214.已知正项等比数列{ an}满足 a2 015=2 a2 013+ a2 014,若存在两项 am, an,使得=4 a1,则 的最小值为 .amann+ 4mnm答案 32解析 设{ an}的公比为 q(q0),由正项等比数列{ an}满足 a2 015=2 a2 013+ a2 014,可得 a2 013·q2=2 a2 013+ a2 013·q,∴ q2- q-2=0,∵ q0,∴ q=2.∵ =4 a1,∴ qm+ n-2 =16,∴ m+ n=6.aman∴ = (m+ n) = ≥ ,n+ 4mnm 16 (1m+ 4n) 16(5+ nm+ 4mn) 32当且仅当 = ,即 m=2, n=4 时取等号.nm 4mn故 的最小值为 .n+ 4mnm 3215.已知数列{ an}中, a1=1, an·an+1 = n,记 T2n为{ an}的前 2n 项的和,(12)bn= a2n+ a2n-1 , n∈N *.13(1)判断数列{ bn}是否为等比数列,并求出 bn;(2)求 T2n.解 (1)∵ an·an+1 = n,(12)∴ an+1 ·an+2 = n+1 ,(12)∴ = ,即 an+2 = an.an+ 2an 12 12∵ bn= a2n+ a2n-1 ,∴ = = = ,bn+ 1bn a2n+ 2+ a2n+ 1a2n+ a2n- 1 12a2n+ 12a2n- 1a2n+ a2n- 1 12∵ a1=1, a1·a2= ,12∴ a2= ⇒b1= a1+ a2= .12 32∴{ bn}是首项为 ,公比为 的等比数列.32 12∴ bn= × n-1 = .32 (12) 32n(2)由(1)可知, an+2 = an,12∴ a1, a3, a5,…是以 a1=1 为首项,以 为公比的等比数列; a2, a4, a6,…是以 a2= 为首12 12项,以 为公比的等比数列,12∴ T2n=( a1+ a3+…+ a2n-1 )+( a2+ a4+…+ a2n)= +1- (12)n1- 1212[1- (12)n]1- 12=3- .32n
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