高中数学题库——等比数列及其前n项和
等比数列的前n项和公式专题练习(解析版)
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等比数列的前n 项和公式一、单选题 1.(2021·内蒙古宁城·高三月考(文))已知{}n a 是等比数列,若12a =,528a a =,数列{}n a 的前n 项和为n S ,则n S 为( ) A .22n - B .121n +- C .122n +- D .21n -【答案】C 【分析】设公比为q ,根据528a a =求得公比,再利用等比数列前n 项和的公式即可得出答案. 【详解】 解:设公比为q ,因为528a a =,所以3528a q a ==,所以2q ,所以()12122212nn n S +⨯-==--.故选:C.2.(2021·河北·高三月考)已知正项等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,42S =,810S =,则{}n a 的公比为( ) A.1 B C .2 D .4【答案】B 【分析】利用等比数列的性质求解即可. 【详解】因为42S =,810S =,{}n a 为正项等比数列,所以4845678412344S S a a a a q S a a a a -+++===+++,解得q 故选:B .3.(2021·西藏·拉萨那曲第二高级中学高三月考(文))记等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,若214a =,378S =,则公比q = ( ) A .12-B .12C .2D .12或2【答案】D 【分析】根据等比数列的性质可得2132116a a a ==,再由378S =,可得1358a a +=,分别求出13,a a ,即可得出答案. 【详解】解:在等比数列{}n a 中,若214a =,则2132116a a a ==,312378S a a a =++=,所以1358a a +=, 由13116a a =,1358a a +=,解得131218a a ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,或131812a a ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,当131218a a ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩时,2112a a q ==, 当131812a a ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩时,212a q a ==, 所以q =12或2.故选:D.4.(2021·全国·高二单元测试)设n S 为数列{}n a 的前n 项和,()112322n n n a a n ---=⋅≥,且1232a a =.记n T 为数列1nn a S ⎧⎫⎨⎬+⎩⎭的前n 项和,若对任意*n ∈N ,n T m <,则m 的最小值为( ) A .3 B .13C .2D .12【答案】B 【分析】 由已知得()111112242n n n n a a n --⎛⎫-=-≥ ⎪⎝⎭.再求得13a =,从而有数列12n n a ⎧⎫-⎨⎬⎩⎭是以12为首项,14为公比的等比数列,由等比数列的通项公式求得n a ,再利用分组求和的方法,以及等比数列求和公式求得n S ,从而求得n T 得答案. 【详解】解:由()112322n n n a a n ---=⋅≥,得()111322424n n n n a a n --=⋅+≥,∴()111112242n n n n a a n --⎛⎫-=-≥ ⎪⎝⎭. 又由()112322n n n a a n ---=⋅≥,得2126a a -=,又1232a a =,∴13a =.所以111122a -=,∴数列12n n a ⎧⎫-⎨⎬⎩⎭是以12为首项,14为公比的等比数列,则12111112242n n n na --⎛⎫⎛⎫-=⋅= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,∴()12122122n n n nn a --=+=+,∴()()231111212112122222221221212nn n n n n n S --⎛⎫- ⎪-⎛⎫⎝⎭=++⋅⋅⋅+++++⋅⋅⋅+=+=⋅- ⎪-⎝⎭-,∴111112222232n n n n nn n a S --==+++⋅-⋅.∴+12111111111122113222332312n n n n T ⎛⎫- ⎪⎛⎫⎛⎫⎝⎭=++⋅⋅⋅+=⨯=-< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭-. ∵对任意*n ∈N ,n T m <,∴m 的最小值为13.故选:B.5.(2021·江苏省苏州第十中学校高二月考)已知等比数列{a n }的首项为1,公比为2,则a 12+a 22+⋯+a n 2=( ) A .(2n ﹣1)2 B .()1213n- C .4n ﹣1 D .()1413n- 【答案】D 【分析】根据等比数列定义,求出214n n n b a -==,可证明{}n b 是以1为首项,4为公比的等比数列,利用等比数列的求和公式,可得解 【详解】由等比数列的定义,11122n n n a --=⋅=故222124n n n n b a --=== 由于112144,104n n n n b b b ---===≠ 故{}n b 是以1为首项,4为公比的等比数列 a 12+a 22+⋯+a n 2=1(14)41143n n ⋅--=- 故选:D6.(2021·河南郑州·高二期中(理))设n A ,n B 分别为等比数列{}n a ,{}n b 的前n 项和.若23n n n n A aB b+=+(a ,b 为常数),则74a b =( )A .12881B .12780C .3227D .2726【答案】C 【分析】设(2),(3)n nn n A a m B b m =+=+,项和转换776a A A =-,443b B B =-求解即可【详解】由题意,23n n n n A a B b+=+ 设(2),(3)n nn n A a m B b m =+=+则76776[(2)(2)]64a A A a a m m =-=+-+=()()434433354b B B b b m m ⎡⎤=-=+-+=⎣⎦7464325427a mb m ∴== 故选:C7.(2021·河南郑州·高二期中(理))设{}n a 是公差为d 的等差数列,{}n b 是公比为q 的等比数列.已知数列{}n n a b +的前n 项和()2*51N n n S n n =+-∈,则d q -=( )A .3-B .1-C .2D .4【答案】A 【分析】设数列{}n a 和{}n b 的前n 项和分别为,n n A B ,然后利用分求出,n n A B ,再利用n n n S A B =+列方程,由对应项的系数相等可求出结果 【详解】设数列{}n a 和{}n b 的前n 项和分别为,n n A B ,则 ()()1211111,222111n n n n b q n n db d d q A a n a n n B q q q --⎛⎫=+=-+==-⎪---⎝⎭(1q ≠), 若1q =,则1n B nb =,则2211()5122n nn n d d S A n B a n n nb =+==+++--,显然没有出现5n ,所以1q ≠,所以21121221511n n b n b q d d a n n q q ⎛⎫-++-+= ⎪--⎝-⎭, 由两边的对应项相等可得110,1,5,1221b d da q q-====--, 解得111,2,5,4a d q b ====, 所以3d q -=-.8.(2021·福建·泉州科技中学高三月考)我国南宋数学家杨辉1261年所著的《详解九章算法》一书里出现了如图所示的表,即杨辉三角,这是数学史上的一个伟大成就.在“杨辉三角”中,第n 行的所有数字之和为12n -,若去除所有为1的项,依次构成数列233464510105,,,,,,,,,,,则此数列的前35项和为( )A .994B .995C .1003D .1004【答案】B 【分析】没有去掉“1”之前,可得每一行数字和为首项为1,公比为2的等比数列,可求出其前n 项和为21n n S =-,每一行的个数构成一个首项为1,公差为1的等差数列,从而可求出前n 项总个数为(1)2n n n T +=,由此可计算出第10行去掉“1”后的最后一个数为第36个数,从而可求出前35项和。
高三数学等比数列及其前n项和
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考点三
例 2
等比数列的性质及应用
(1)在各项不为零的等差数列{an}中,2a2 019-
b2 020=a2 020,则 log2(b2 019·b2 021)的值为(
+2a2
)
A.1 B.2 C.4 D.8
解析:(1)因为在等差数列{an}中,a2 019+a2 021=2a2 020,
an+2k,an+3k,…为等比数列,公比为qk.
(5)在等比数列{an}中,若Sn为其前n项和,则Sn,S2n-Sn,S3n-S2n也成等比数列(n为偶数且
q≠-1).
释疑
(1)任意两个实数不一定都有等比中项,只有同号的两个非零实数才有等比中项.
n
n
(2)an= ·q ,当 q>0 且 q≠1 时,可以看成函数 y=cq ,其是一个不为 0 的常数与指数
(- ) -
na1;当 q≠1 时,{an}的前 n 项和 Sn=
-
=
-
.
考点二
等比数列的判定与证明
例1 设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1+2a2+3a3+…+nan=(n-1)Sn+2n(n∈N*).
(1)求a2,a3的值;
(1)解:因为a1+2a2+3a3+…+nan=(n-1)Sn+2n(n∈N*),
第3节
等比数列及其前n项和
课程标准要求
1.理解等比数列的概念.
2.掌握等比数列的通项公式与前n项和公式.
3.能在具体的问题情境中识别数列的等比关系,并能用有关知识解
答
.
4.了解等比数列与指数函数的关系.
等比数列及其前n项和专题练习(含参考答案)
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数学 等比数列及其前n 项和一、选择题1.在等比数列{a n }中,a 1=12,q =12,a n =132,则项数n 为( )A .3B .4C .5D .62.在等比数列{a n }中,若a 1<0,a 2=18,a 4=8,则公比q 等于( ) A .32B .23C .-23D .23或-233.我国古代数学名著《算法统宗》中有如下问题:“远望巍巍塔七层,红光点点倍加增,共灯三百八十一,请问尖头几盏灯?”意思是:一座7层塔共挂了381盏灯,且相邻两层中的下一层灯数是上一层灯塔的2倍,则塔的顶层共有灯( )A .1盏B .3盏C .5盏D .9盏4.已知各项均为正数的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且S 3=14,a 3=8,则a 6=( ) A .16 B .32 C .64D .1285.已知等比数列{a n }的前n 项和为S n =a ·2n -1+16,则实数a 的值为( )A .-13B .13C .-12D .126.设等比数列{a n }的公比为q >0,且q ≠1,S n 为数列{a n }前n 项和,记T n =a nS n ,则( )A .T 3≤T 6B .T 3<T 6C .T 3≥T 6D .T 3>T 67.已知{a n }是首项为1的等比数列,若S n 是数列{a n }的前n 项和,且28S 3=S 6,则数列{1a n}的前4项和为( ) A .158或4B .4027或4C .4027D .1588.已知数列{a n }是递减的等比数列,S n 是{a n }的前n 项和,若a 2+a 5=18,a 3a 4=32,则S 5的值是( )A .62B .48C .36D .31二、填空题9.数列{a n }满足:log 2a n +1=1+log 2a n ,若a 3=10,则a 8=_____.10.已知数列{a n }是等比数列,a 2=2,a 5=14,则a 1a 2a 3+a 2a 3a 4+…+a n a n +1a n +2= .11.等比数列{a n }的各项均为实数,其前n 项和为S n .已知S 3=74,S 6=634,则a 8=_____.12. 已知等比数列{a n }中,a 2=1,则其前3项的和S 3的取值范围是_____. 三、解答题13.等比数列{a n }中,a 1=1,a 5=4a 3. (1)求{a n }的通项公式;(2)记S n 为{a n }的前n 项和.若S m =63,求m .14. (2018·安徽联考)已知S n 是数列{a n }的前n 项和,且满足S n -2a n =n -4. (1)证明:{S n -n +2}为等比数列. (2)求数列{S n }的前n 项和T n .1.已知1,a 1,a 2,4成等差数列,1,b 1,b 2,b 3,4成等比数列,则a 1+a 2b 2的值是( )A .52或-52B .-52C .52D .122.等比数列{a n }共有奇数项,所有奇数项的和S 奇=255,所有偶数项的和S 偶=-126,末项是192,则首项a 1等于( )A .1B .2C .3D .43.各项均为正数的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若S n =2,S 3n =14,则S 4n =( ) A .80 B .30 C .26D .164.在等比数列{a n }中,a 1+a n =82,a 3·a n -2=81,且前n 项和S n =121,则此数列的项数n 等于( )A .4B .5C .6D .75. 已知等比数列{a n }满足条件a 2+a 4=3(a 1+a 3),a 2n =3a 2n ,n ∈N *,数列{b n }满足b 1=1,b n -b n -1=2n -1(n ≥2,n ∈N *).(1)求数列{a n },{b n }的通项公式;(2)若数列{c n }满足c 1a 1+c 2a 2+c 3a 3+…+c na n=b n ,n ∈N *,求{c n }的前n 项和T n .【参考答案】一、选择题1.在等比数列{a n }中,a 1=12,q =12,a n =132,则项数n 为( C )A .3B .4C .5D .62.在等比数列{a n }中,若a 1<0,a 2=18,a 4=8,则公比q 等于( C ) A .32B .23C .-23D .23或-23[解析] 由⎩⎪⎨⎪⎧a 1q =18,a 1q 3=8解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=27,q =23或⎩⎪⎨⎪⎧a 1=-27,q =-23,又a 1<0,因此q =-23.故选C .3.我国古代数学名著《算法统宗》中有如下问题:“远望巍巍塔七层,红光点点倍加增,共灯三百八十一,请问尖头几盏灯?”意思是:一座7层塔共挂了381盏灯,且相邻两层中的下一层灯数是上一层灯塔的2倍,则塔的顶层共有灯( B )A .1盏B .3盏C .5盏D .9盏[解析] 设塔的顶层共有灯x 盏,则各层的灯数构成一个公比为2的等比数列,由x (1-27)1-2=381可得x =3.4.已知各项均为正数的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且S 3=14,a 3=8,则a 6=( C ) A .16 B .32 C .64D .128[解析] 由题意得,等比数列的公比为q ,由S 3=14,a 3=8,则⎩⎪⎨⎪⎧a 1(1+q +q 2)=14,a 3=a 1q 2=8,,解得a 1=2,q =2,所以a 6=a 1q 5=2×25=64,故选C .5.已知等比数列{a n }的前n 项和为S n =a ·2n -1+16,则实数a 的值为( A )A .-13B .13C .-12D .12[解析] 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=a ·2n -1-a ·2n -2=a ·2n -2,当n =1时,a 1=S 1=a +16,又因为{a n }是等比数列,所以a +16=a 2,所以a =-13.6.设等比数列{a n }的公比为q >0,且q ≠1,S n 为数列{a n }前n 项和,记T n =a nS n ,则( D )A .T 3≤T 6B .T 3<T 6C .T 3≥T 6D .T 3>T 6[解析] T 6-T 3=a 6(1-q )a 1(1-q 6)-a 3(1-q )a 1(1-q 3)=q 5(1-q )1-q 6-q 2(1-q )1-q 3=-q 2(1-q )1-q 6,由于q >0且q ≠1,所以1-q 与1-q 6同号,所以T 6-T 3<0,∴T 6<T 3,故选D .7.已知{a n }是首项为1的等比数列,若S n 是数列{a n }的前n 项和,且28S 3=S 6,则数列{1a n}的前4项和为( C ) A .158或4B .4027或4C .4027D .158[解析] 设数列{a n }的公比为q .当q =1时,由a 1=1,得28S 3=28×3=84.S 6=6,两者不相等,因此不合题意. 当q ≠1时,由28S 3=S 6及首项为1,得28(1-q 3)1-q =1-q 61-q ,解得q =3.所以数列{a n }的通项公式为a n =3n -1.所以数列{1a n }的前4项和为1+13+19+127=4027.8.已知数列{a n }是递减的等比数列,S n 是{a n }的前n 项和,若a 2+a 5=18,a 3a 4=32,则S 5的值是( A )A .62B .48C .36D .31[解析] 由a 2+a 5=18,a 3a 4=32,得a 2=16,a 5=2或a 2=2,a 5=16(不符合题意,舍去),设数列{a n }的公比为q ,则a 1=32,q =12,所以S 5=32[1-(12)5]1-12=62,选A .二、填空题9.数列{a n }满足:log 2a n +1=1+log 2a n ,若a 3=10,则a 8=__320___.[解析] 由题意知log 2a n +1=log 22a n ,∴a n +1=2a n ,∴{a n }是公比为2的等比数列,又a 3=10,∴a 8=a 3·25=320.10.已知数列{a n }是等比数列,a 2=2,a 5=14,则a 1a 2a 3+a 2a 3a 4+…+a n a n +1a n +2=647(1-2-3n) .[解析] 设数列{a n }的公比为q ,则q 3=a 5a 2=18,解得q =12,a 1=a 2q=4.易知数列{a n a n +1a n+2}是首项为a 1a 2a 3=4×2×1=8,公比为q 3=18的等比数列,所以a 1a 2a 3+a 2a 3a 4+…+a n a n+1a n +2=8(1-18n )1-18=647(1-2-3n ). 11.等比数列{a n }的各项均为实数,其前n 项和为S n .已知S 3=74,S 6=634,则a 8=__32___.[解析] 由题意知S 3=a 1+a 2+a 3=74,a 4+a 5+a 6=S 6-S 3=634-74=14=74·q 3,∴q =2.又a 1+2a 1+4a 1=74,∴a 1=14,∴a 8=14×27=32.12. 已知等比数列{a n }中,a 2=1,则其前3项的和S 3的取值范围是__(-∞,-1]∪[3,+∞)___.[解析] 设等比数列的公比为q ,则S 3=1q +q +1∵|1q +q |=1|q |+|q |≥2(当且仅当|q |=1时取等号) ∴1q +q ≥2或1q+q ≤-2∴S 3≥3或S 3≤-1,∴S 3的取值范围是(-∞,-1]∪[3,+∞). 三、解答题13.等比数列{a n }中,a 1=1,a 5=4a 3. (1)求{a n }的通项公式;(2)记S n 为{a n }的前n 项和.若S m =63,求m .[分析] 本题考查等比数列的通项公式、前n 项和公式. (1)根据已知,建立含有q 的方程→求得q 并加以检验→代入等比数列的通项公式(2)利用等比数列前n 项和公式与已知建立等量关系即可求解. [解析] (1)设{a n }的公比为q ,由题设得a n =q n -1.由已知得q 4=4q 2,解得q =0(舍去)或q =-2或q =2.故a n =(-2)n -1或a n =2n -1. (2)若a n =(-2)n -1,则S n =1-(-2)n 3.由S m =63得(-2)m =-188,此方程没有正整数解.若a n =2n -1,则S n =2n -1.由S m =63得2m =64,解得m =6.综上,m =6. [解后反思] 等比数列基本量运算问题的常见类型及解题策略: (1)求通项.求出等比数列的两个基本量a 1和q 后,通项便可求出. (2)求特定项.利用通项公式或者等比数列的性质求解. (3)求公比.利用等比数列的定义和性质建立方程(组)求解.(4)求前n 项和.直接将基本量代入等比数列的前n 项和公式求解或利用等比数列的性质求解.[易错警示] 解方程时,注意对根的检验.求解等比数列的公比时,要结合题意进行讨论、取值,避免错解.14. (2018·安徽联考)已知S n 是数列{a n }的前n 项和,且满足S n -2a n =n -4. (1)证明:{S n -n +2}为等比数列. (2)求数列{S n }的前n 项和T n .[解析] (1)证明:由题意知S n -2(S n -S n -1)=n -4(n ≥2), 即S n =2S n -1-n +4,所以S n -n +2=2[S n -1-(n -1)+2], 又易知a 1=3,所以S 1-1+2=4,所以{S n -n +2}是首项为4,公比为2的等比数列. (2)由(1)知S n -n +2=2n +1, 所以S n =2n +1+n -2,于是T n =(22+23+…+2n +1)+(1+2+…+n )-2n =4(1-2n )1-2+n (n +1)2-2n =2n +3+n 2-3n -82.1.已知1,a 1,a 2,4成等差数列,1,b 1,b 2,b 3,4成等比数列,则a 1+a 2b 2的值是( C )A .52或-52B .-52C .52D .12[解析] 由题意得a 1+a 2=5,b 22=4,又b 2与第一项的符号相同,所以b 2=2.所以a 1+a 2b 2=52.故选C . [技巧点拨] (1)在等差(比)数列的基本运算中要注意数列性质的运用,利用性质解题可简化运算,提高运算的速度.(2)根据等比中项的定义可得,在等比数列中,下标为奇数的项的符号相同,下标为偶数的项的符号相同,在求等比数列的项时要注意这一性质的运用,避免出现符号上的错误.2.等比数列{a n }共有奇数项,所有奇数项的和S 奇=255,所有偶数项的和S 偶=-126,末项是192,则首项a 1等于( C )A .1B .2C .3D .4[解析] ∵a n =192, ∴q =S 偶S 奇-a n =-12663=-2.又S n =a 1-a n q1-q=S 奇+S 偶,∴a 1-192×(-2)1-(-2)=255+(-126),解得a 1=3,故选C .3.各项均为正数的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若S n =2,S 3n =14,则S 4n =( B ) A .80 B .30 C .26D .16[解析] 由等比数列的性质知S n 、S 2n -S n 、S 3n -S 2n 成等比数列,∴(S 2n -2)2=2(14-S 2n ),∴S 2n =6或-4(舍去),又S 2n -S n 、S 3n -S 2n 、S 4n -S 3n 成等比数列,∴82=4(S 4n -14),∴S 4n =30.故选B .另解:(特殊化)不妨令n =1,则a 1=S 1=2,S 3=2(1-q 3)1-q =14,∴q 2+q -6=0,∴q =2或-3(舍去)∴S 4=2(1-q 4)1-q=30.故选B .4.在等比数列{a n }中,a 1+a n =82,a 3·a n -2=81,且前n 项和S n =121,则此数列的项数n 等于( B )A .4B .5C .6D .7[解析] 在等比数列{a n }中,a 3·a n -2=a 1·a n =81,又a 1+a n =82,所以⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,a n =81或⎩⎪⎨⎪⎧a 1=81,a n =1.当a 1=1,a n =81时,S n =1-81q1-q =121,解得q =3.由a n =a 1q n -1得81=3n -1,解得n =5. 同理可得当a 1=81,a n =1时,n =5.故选B .5. 已知等比数列{a n }满足条件a 2+a 4=3(a 1+a 3),a 2n =3a 2n ,n ∈N *,数列{b n }满足b 1=1,b n -b n -1=2n -1(n ≥2,n ∈N *).(1)求数列{a n },{b n }的通项公式;(2)若数列{c n }满足c 1a 1+c 2a 2+c 3a 3+…+c na n =b n ,n ∈N *,求{c n }的前n 项和T n .[解析] (1)设{a n }的通项公式为a n =a 1q n -1,n ∈N *,由已知a 2+a 4=3(a 1+a 3),a 1q +a 1q 3=3(a 1+a 1q 2),得q =3,由已知a 2n =3a 2n ,即a 1q 2n -1=3a 21q 2n -2, 解得q =3a 1,a 1=1,所以{a n }的通项公式为a n =3n -1.因为b 1=1,b n -b n -1=2n -1(n ≥2,n ∈N *), 可得b 2-b 1=3,b 3-b 2=5,…,b n -b n -1=2n -1, 累加可得b n =n 2.(2)当n =1时,c 1a 1=1,c 1=1,当n ≥2时,c 1a 1+c 2a 2+c 3a 3+…+c na n =n 2①c 1a 1+c 2a 2+c 3a 3+…+c n -1a n -1=(n -1)2② 由①-②得到c na n =2n -1,c n =(2n -1)·3n -1,n ≥2,综上,c n =(2n -1)·3n -1,n ∈N *.T n =1×30+3×31+…+(2n -3)×3n -2+(2n -1)×3n -1③ 3T n =1×31+3×32+…+(2n -3)×3n -1+(2n -1)×3n ④ 由③-④得到-2T n =1×30+2×(31+32+…+3n -1)-(2n -1)×3n =1×30+2×3(3n -1-1)3-1-(2n -1)×3n .所以T n =1+(n -1)×3n .。
高考数学专题《等比数列及其前n项和》习题含答案解析

专题7.3 等比数列及其前n 项和1.(2021·全国高考真题(文))记n S 为等比数列{}n a 的前n 项和.若24S =,46S =,则6S =( )A .7B .8C .9D .10【答案】A 【解析】根据题目条件可得2S ,42S S -,64S S -成等比数列,从而求出641S S -=,进一步求出答案.【详解】∵n S 为等比数列{}n a 的前n 项和,∴2S ,42S S -,64S S -成等比数列∴24S =,42642S S -=-=∴641S S -=,∴641167S S =+=+=.故选:A.2.(2021·山东济南市·)已知S n 是递增的等比数列{a n }的前n 项和,其中S 3=72,a 32=a 4,则a 5=( )A .116B .18C .8D .16【答案】C 【解析】设等比数列的公比为q ,根据题意列方程,解出1a 和q 即可.【详解】解:设递增的等比数列{a n }的公比为q ,且q >1,∵S 3=72,234a a =,∴1a (1+q +q 2)=72,21a q 4=1a q 3,解得1a =12,q =2;1a =2,q =12(舍去).练基础则5a =4122⨯==8.故选:C .3.(2021·重庆高三其他模拟)设等比数列{}n a 的前n 项和为271,8,4n S a a =-=,则6S =( )A .212-B .152C .212D .632【答案】C 【解析】设等比数列{}n a 公比为q ,由572a a q =结合已知条件求q 、1a ,再利用等比数列前n 项和公式求6S .【详解】设等比数列{}n a 公比为q ,则572a a q =,又2718,4a a =-=,∴12q =-,故116a =,又1(1)1-=-nn a q S q ,即666311616[1()]216421321()22S ⨯⨯--===--.故选:C4.(2021·合肥市第六中学高三其他模拟(理))若等比数列{}n a 满足12451,8a a a a +=+=,则7a =( )A .643B .643-C .323D .323-【答案】A 【解析】设等比数列{}n a 的公比为q ,根据等比数列的通项公式建立方程组,解之可得选项.【详解】设等比数列{}n a 的公比为q ,则345128a a q a a +==+,所以2q =,又()11121+11,3a a a a q =+==,所以6671123643a a q ==⨯⨯=,故选:A.5.(2020·河北省曲阳县第一高级中学高一期末)中国古代数学著作《算法统宗》中记载了这样一个问题:“三百七十八里关,初行健步不为难,次日脚痛减一半,六朝才得到其关,要见次日行里数,请公仔细算相还.”其大意为:有一个人走了378里路,第一天健步行走,从第二天起因脚痛每天走的路程为前一天的一半,走了6天后到达目的地,问此人第二天走了( )A .6里B .24里C .48里D .96里【答案】D 【解析】根据题意,记每天走的路程里数为,可知是公比的等比数列,由,得,解可得,则;即此人第二天走的路程里数为96;故选:D .6.(2021·江苏南通市·高三其他模拟)已知等比数列{}n a 的公比为q ,前n 项和为n S ,则“1q >”是“112n n n S S S -++>”的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件【答案】D 【解析】由112n n n S S S -++>可得出1n n a a +>,取10a <,由101n n q a a +<⇔,进而判断可得出结论.【详解】若112n n n S S S -++>,则11n n n n S S S S +-->-,即1n n a a +>,所以,数列{}n a 为递增数列,若10a <,101n n q a a +<<⇔>,所以,“1q >”是“112n n n S S S -++>”的既不充分也不必要条件.故选:D.7.(2021·黑龙江大庆市·大庆实验中学高三其他模拟(文))在数列{}n a 中,44a =,且22n n a a +=,则{}n a {}n a 12q =6378S =6161[1()]2378112-==-a S 1192a =211192962a a q =⨯=⨯=21nni a==∑___________.【答案】122n +-【解析】由44a =,22n n a a +=,得到22a =且22n na a +=,得出数列{}2n a 构成以2为首项,以2为公比的等比数列,结合等比数列的求和公式,即可求解.【详解】由22n n a a +=,可得22n na a +=,又由44a =,可得4224a a ==,所以22a =,所以数列{}2n a 构成以2为首项,以2为公比的等比数列,所以1212(12)2212n nn n i a +=-==--∑.故答案为:122n +-.8.(2021·浙江杭州市·杭州高级中学高三其他模拟)已知数列{}n a 满足21n n S a =-,则1a =_____,n S =_______.【答案】1 21n -【解析】利用1n n n a S S -=-求通项公式,再求出n S .【详解】对于21n n S a =-,当n =1时,有1121S a =-,解得:1a =1;当2n ≥时,有1121n n S a --=-,所以()112121=n n n n n a S S a a ----=--,所以1=2nn a a -,所以数列{}n a 为等比数列,111=2n n n a a q--=,所以122112nn n S -==--.故答案为:1,21n -.9.(2021·浙江杭州市·杭州高级中学高三其他模拟)已知数列{}n a 满足21n n S a =-,则3a =________,n S =________.【答案】4 21n -【解析】根据11,1,2n n n S n a S S n -=⎧=⎨-≥⎩,求出数列的通项公式,再代入求出n S .【详解】解:因为21n n S a =-当1n =时,1121S a =-,解得11a =;当2n …时,1121n n S a --=-,所以111(21)(21)22n n n n n n n a S S a a a a ---=-=---=-,即12n n a a -=于是{}n a 是首项为1,公比为2的等比数列,所以12n n a -=.所以34a =,11212212n nn n S a -=-⨯-==-故答案为:4;21n -;10.(2018·全国高考真题(文))等比数列{a n }中,a 1=1 , a 5=4a 3.(1)求{a n }的通项公式;(2)记S n 为{a n }的前n 项和.若S m =63,求m .【答案】(1)a n =(―2)n―1或a n =2n―1 .(2)m =6.【解析】(1)设{a n }的公比为q ,由题设得a n =q n―1.由已知得q 4=4q 2,解得q =0(舍去),q =―2或q =2.故a n =(―2)n―1或a n =2n―1.(2)若a n =(―2)n―1,则S n =1―(―2)n3.由S m =63得(―2)m =―188,此方程没有正整数解.若a n =2n―1,则S n =2n ―1.由S m =63得2m =64,解得m =6.综上,m =6.1.(辽宁省凌源二中2018届三校联考)已知数列为等比数列,且,则( )A.B.C.D. 【答案】B【解析】由等比数列的性质可得: ,,结合可得: ,结合等比数列的性质可得: ,即:本题选择B 选项.2.(2021·全国高三其他模拟(文))如图,“数塔”的第i 行第j 个数为12j -(其中i ,*j N ∈,且i j ≥).将这些数依次排成一列1,1,2,1,2,4,1,2,4,8,1,2,4,8,16,…,记作数列{}n a ,设{}n a 的前n 项和为n S .若1020n S =,则n =()A .46B .47C .48D .49【答案】C 【解析】{}n a 2234764a a a a =-=-46tan 3a a π⎛⎫⋅= ⎪⎝⎭32343364,4a a a a a ==-∴=-4730a a q =<2764a =78a =-463732a a a a ==463222tan tan tan 10tan 3333a a πππππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⋅==+== ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭练提升根据“数塔”的规律,可知第i 行共有i 个数,利用等比数列求和公式求出第i 行的数字之和,再求出前m 行的和,即可判断1020n S =取到第几行,再根据每行数字个数成等差数列,即可求出n ;【详解】解:“数塔”的第i 行共有i 个数,其和为211212222112i i i --++++==-- ,所以前m 行的和为()()()123121222222212m m m m m m +-++++-=-=-+- 故前9行所有数学之和为102111013-=,因此只需要加上第10行的前3个数字1,2,4,其和为10131241020+++=,易知“数塔”前m 行共有()12m m +个数,所以9103482n ⨯=+=故选:C3.(2021·江苏高三其他模拟)已知数列{}n a 满足11a =,()1lg 1091n an a +=++,其前n 项和为n S ,则下列结论中正确的有( )A .{}n a 是递增数列B .{}10n a +是等比数列C .122n n n a a a ++>+D .(3)2n n n S +<【答案】ACD 【解析】将递推公式两边同时取指数,变形得到1110109n n a a +-=+,构造等比数列可证{}1010n a+为等比数列,求解出{}n a 通项公式则可判断A 选项;根据()()()2132101010a a a ++≠+判断B 选项;根据{}n a 的通项公式以及对数的运算法则计算()122n n n a a a ++-+的正负并判断C 选项;将{}n a 的通项公式放缩得到()lg 2101n n a n <⨯<+,由此进行求和并判断D 选项.【详解】因为()1lg 1091n an a +=++,所以()11lg 109n an a +-=+,从而1110109n n a a +-=+,110101090n n a a +=⨯+,所以()11010101010n n a a ++=⨯+,所以11010101010n na a ++=+,又1101020a +=,{}1010n a +是首项为20,公比为10的等比数列,所以110102010210n a n n -+=⨯=⨯,所以1021010n a n =⨯-,即()lg 21010nn a =⨯-,又因为21010n y =⨯-在[)1,,*n n N ∈+∞∈时单调递增,lg y x =在定义域内单调递增,所以{}n a 是递增数列,故A 正确;因为1231011,10lg19010lg1911,10lg199010lg19911a a a +=+=+=++=+=+,所以()()()()()222213101010lg191111lg19911lg 1922lg1911lg199a a a +-++=+-+=+-,所以()()()2222213361101010lg 1911lg1911lg199lg 1911lg0199a a a +-++=+-=+>,所以()()()2132101010a a a ++≠+,所以{}10n a +不是等比数列,故B 错误.因为()()()()121222lg 21010lg 21010lg 21010n n n n n n a a a ++++-+=⨯--⨯--⨯-()()()()()()2211211210102101 lglg210102101021012101n n n n n n +++-+⨯-⨯-=⨯-⨯-⨯-⨯-=,而()()()211221121012101210141041014102102101n n n nnn n n -++-⨯--⨯-⨯-=⨯-⨯+-⨯+⨯+⨯-20100.21041016.2100nnnn=⨯+⨯-⨯=⨯>,从而()()()211210121012101nn n -+⨯->⨯-⋅⨯-,于是,122n n n a a a ++>+,故C 正确.因为()()lg 21010lg 210lg 21nnn n a n =⨯-<⨯=+<+,所以()()21322nn n n n S +++<=,故D 正确.故选:ACD.4. (2019·浙江高三期末)数列的前n 项和为,且满足,Ⅰ求通项公式;Ⅱ记,求证:.【答案】Ⅰ;Ⅱ见解析【解析】Ⅰ,当时,,{}n a n S 11a =()11.n n a S n N ++=+∈()n a ()12111n n T S S S =++⋯+31222n n T -≤<(1) 2n n a -=()(1)1n n a S +=+Q ①∴2n ≥11n n a S -=+②得,又,,数列是首项为1,公比为2的等比数列,;证明:Ⅱ,,时,,,同理:,故:.5.(2021·河北衡水中学高三三模)已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,且满足13a =,()122n n a xa n n -=+-≥,其中x ∈R .(1)若1x =,求出n a ;(2)是否存在实数x ,y 使{}n a yn +为等比数列?若存在,求出n S ,若不存在,说明理由.【答案】(1)2382n n n a -+=;(2)存在,()21242n n n n S ++=--.【解析】(1)将1x =代入,由递推关系求出通项公式,并检验当1n =时是否满足,即可得到结果;(2)先假设存在实数x ,y 满足题意,结合已知条件求出满足数列{}n a yn +是等比数列的实数x ,y 的值,运用分组求∴-①②()122n n a a n +=≥2112a S =+=Q 212a a ∴=∴{}n a 12n n a -∴=(1)2nn a += 21n n S ∴=-2n ≥Q 111122n n n S -≤≤1121111113142112212n n n n T S S S -⎛⎫- ⎪⎝⎭∴=++⋯+≥+=--11111221221212n n n T -⎛⎫- ⎪⎝⎭≤+=-<-31222n n T -≤<和法求出n S 的值.【详解】(1)由题可知:当1x =时有:12n n a a n --=-,当2n ≥时,()()()()()()121321213012232n n n n n a a a a a a a a n ---=+-+-+⋅⋅⋅+-=++++⋅⋅⋅+-=+,又13a =满足上式,故()()22138322nn n n n a ---+=+=.(2)假设存在实数x ,y 满足题意,则当2n ≥时,由题可得:()()111n n n n a yn x a y n a xa xy y n xy --+=+-⇔=+--⎡⎤⎣⎦,和题设12n n a xa n -=+-对比系数可得:1xy y -=,22xy x -=-⇔=,1y =.此时121n n a na n -+=+-,114a +=,故存在2x =,1y =使得{}n a yn +是首项为4,公比为2的等比数列.从而()()1112121224122nn n n n n nn n a n a n S a a a ++-++=⇒=-⇒=++⋅⋅⋅+=--.所以()21242n n n n S ++=--.6.(2021·辽宁本溪市·高二月考)已知数列{}n a ,满足11a =,121n n a a n +=+-,设n n b a n =+,n n c a n λ=+(λ为实数).(1)求证:{}n b 是等比数列;(2)求数列{}n a 的通项公式;(3)若{}n c 是递增数列,求实数λ的取值范围.【答案】(1)证明见解析;(2)2nn a n =-;(3)()1,-+∞.【解析】(1)由121n n a a n +=+-,变形为()11222n n n a n a n a n +++=+=+,再利用等比数列的定义证明;(2)由(1)的结论,利用等比数列的通项公式求解;(3)根据{}n c 是递增数列,由10n n c c +->,*n N ∈恒成立求解.【详解】(1)因为121n n a a n +=+-,所以()11222n n n a n a n a n +++=+=+,即12n n b b +=,又因为11120b a =+=≠,所以0n b ≠,所以12n nb b +=,所以{}n b 是等比数列.(2)由1112b a =+=,公比为2,得1222n n n b -=⋅=,所以2nn n a b n n =-=-.(3)因为()21nn n c a n n λλ=+=+-,所以()()11211n n c n λ++=+-+,所以1122121n n n n n c c λλ++-=-+-=+-,因为{}n c 是递增数列,所以*10,n n c c n N +->∈成立,故210n λ+->,*n N ∈成立,即12n λ>-,*n N ∈成立,因为{}12n-是递减数列,所以该数列的最大项是121-=-,所以λ的取值范围是()1,-+∞.7.(2021·河南商丘市·高二月考(理))在如图所示的数阵中,从任意一个数开始依次从左下方选出来的数可组成等差数列,如:2,4,6,8,…;依次选出来的数可组成等比数列,如:2,4,8,16,….122344468858121616记第n 行第m 个数为(),f n m .(Ⅰ)若3n ≥,写出(),1f n ,(),2f n ,(),3f n 的表达式,并归纳出(),f n m 的表达式;(Ⅱ)求第10行所有数的和10S .【答案】(Ⅰ)(),1f n n =,()(),221f n n =-,()(),342f n n =-,()()12,1m m m f n n --+=;(Ⅱ)102036=S .【解析】(I )由数阵写出(),1f n n =,()(),221f n n =-,()(),342f n n =-,由此可归纳出()()12,1m m m f n n --+=.(II )()()()()1010,110,210,310,10S f f f f =++++ 291029282 1 =+⨯+⨯++⨯ ,利用错位相减法求得结果.【详解】(Ⅰ)由数阵可知:(),1f n n =,()(),221f n n =-,()(),342f n n =-,由此可归纳出()()12,1m m m f n n --+=.(Ⅱ)()()()()1010,110,210,310,10S f f f f =++++ 291029282 1 =+⨯+⨯++⨯ ,所以231010220292821S =+⨯+⨯++⨯ ,错位相减得291010102222S =-+++++ ()102121012-=-+-2036=.8.(2021·山东烟台市·高三其他模拟)已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,且满足11a =,12n n S na +=,*n ∈N .(1)求{}n a 的通项公式;(2)设数列{}n b 满足11b =,12nn n b b +=,*n ∈N ,按照如下规律构造新数列{}n c :123456,,,,,,a b a b a b ,求{}n c 的前2n 项和.【答案】(1)n a n =,*n ∈N ;(2)数列{}n c 的前2n 项和为1222++-n n .【解析】(1)由()12n n n a S S n -=-≥可得1(2)1n na a n n n+=≥+可得答案;(2)由12nn n b b +=得1122n n n b b +++=,两式相除可得数列{}n b 的偶数项构成等比数列,再由(1)可得数列{}n c 的前2n 项的和.【详解】(1)由12n n S na +=,12(1)(2)n n S n a n -=-≥,得12(1)n n n a na n a +=--,所以1(2)1n na a n n n +=≥+.因为122S a =,所以22a =,所以212n a an ==,(2)n a n n =≥.又当1n =时,11a =,适合上式.所以n a n =,*n ∈N .(2)因为12nn n b b +=,1122n n n b b +++=,所以*22()n nb n b +=∈N ,又122b b =,所以22b =.所以数列{}n b 的偶数项构成以22b =为首项、2为公比的等比数列.故数列{}n c 的前2n 项的和()()21321242n n n T a a a b b b -=+++++++ ,()122212(121)22212nn n n n T n +-+-=+=+--所以数列{}n c 的前2n 项和为1222++-n n .9.(2019·浙江高考模拟)已知数列中,, (1)令,求证:数列是等比数列;{}n a ()110,2*n n a a a n n N +==+∈+11n n n b a a =-+{}n b(2)令 ,当取得最大值时,求的值.【答案】(I )见解析(2)最大,即【解析】(1)两式相减,得 ∴即:∴ 数列是以2为首项,2为公比的等比数列(2)由(1)可知, 即也满足上式令,则 ,3nn n a c =n c n 3,n n c =3k =121221n n n n a a n a a n +++=+=++Q ,211221n n n n a a a a +++-=-+()211121n n n n a a a a +++-+=-+12n nb b +=21120a b ==≠Q 又,{}n b 2nn b =121nn n a a +-=-2121a a -=-23221a a -=-⋅⋅⋅⋅⋅⋅()11212n n n a a n ---=-≥()211222121n n n a a n n -∴-=++⋅⋅⋅+--=--2,21n n n a n ∴≥=--11,0n a ∴==21n n a n ∴=--111212233n n n n n n n n c c +++----=∴=11112221212333n n nn n n n n n n n c c ++++----+-∴-=-=()212nf n n =+-()11232n f n n ++=+-()()122n f n f n ∴+-=-∴ 最大,即10.(2021·浙江高三其他模拟)已知数列{}n a 满足112a =,123n n a a ++=,数列{}n b 满足11b =,()211n n nb n b n n +-+=+.(1)数列{}n a ,{}n b 的通项公式;(2)若()1n n n n c b b a +=-,求使[][][][]1222021n c c c c +++⋅⋅⋅+≤成立([]n c 表示不超过n c 的最大整数)的最大整数n 的值.【答案】(1)112nn a ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭,2n b n =;(2)最大值为44.【解析】(1)由题得数列{}1n a -是等比数列,即求出数列{}n a 的通项;由题得{}n b n 是一个以111b=为首项,以1为公差的等差数列,即得数列{}n b 的通项公式;(2)先求出[]()*1,16,2,2,21,21,22n n n c k N n n k n n k =⎧⎪=⎪=∈⎨=+⎪⎪+=+⎩,再求出[][][][]()2*12221,1,3,2,231,2122n n c c c c n n n k k N n n n k ⎧⎪=⎪⎪++++=+=∈⎨⎪⎪+-=+⎪⎩即得解.【详解】解:(1)由123n n a a ++=得()11112n n a a +-=--,所以数列{}1n a -是等比数列,公比为12-,()()()()()()12,234f f f f f f n ∴=>>>⋅⋅⋅>()()()()1210,310,3,0f f f n f n ==>=-<∴≥<Q 123345...c c c c c c ∴>,3,n n c =3k =解得112nn a ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭.由()211n n nb n b n n +-+=+,得111n nb b n n+-=+,所以{}n b n 是一个以111b=为首项,以1为公差的等差数列,所以1(1)1n bn n n=+-⨯=,解得2n b n =.(2)由()1n n n n c b b a +=-得()12121121(1)22n nn n n c n n ⎛⎫+⎛⎫=++-=++- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,记212n n n d +=,1112321120222n n n n n n n nd d +++-++-=-=<,所以{}n d 为单调递减且132d =,254d =,3718d =<,所以[]()*1,16,2,2,21,21,22n n n c k N n n k n n k =⎧⎪=⎪=∈⎨=+⎪⎪+=+⎩,因此[][][][]()2*12221,1,3,2,231,2122n n c c c c n n n k k N n n n k ⎧⎪=⎪⎪++++=+=∈⎨⎪⎪+-=+⎪⎩,当2n k =时,2320212n n +≤的n 的最大值为44;当2+1n k =时,231202122n n +-≤的n 的最大值为43;故[][][][]1222021n c c c c +++⋅⋅⋅+≤的n 的最大值为44.1.(2021·全国高考真题(理))等比数列{}n a 的公比为q ,前n 项和为n S ,设甲:0q >,乙:{}n S 是递增数列,则()A .甲是乙的充分条件但不是必要条件练真题B .甲是乙的必要条件但不是充分条件C .甲是乙的充要条件D .甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件【答案】B 【解析】当0q >时,通过举反例说明甲不是乙的充分条件;当{}n S 是递增数列时,必有0n a >成立即可说明0q >成立,则甲是乙的必要条件,即可选出答案.【详解】由题,当数列为2,4,8,--- 时,满足0q >,但是{}n S 不是递增数列,所以甲不是乙的充分条件.若{}n S 是递增数列,则必有0n a >成立,若0q >不成立,则会出现一正一负的情况,是矛盾的,则0q >成立,所以甲是乙的必要条件.故选:B .2.(2020·全国高考真题(文))记S n 为等比数列{a n }的前n 项和.若a 5–a 3=12,a 6–a 4=24,则nnS a =( )A .2n –1B .2–21–n C .2–2n –1D .21–n –1【答案】B 【解析】设等比数列的公比为q ,由536412,24a a a a -=-=可得:421153111122124a q a q q a a q a q ⎧-==⎧⎪⇒⎨⎨=-=⎪⎩⎩,所以1111(1)122,21112n nn n n n n a q a a qS q ----=====---,因此1121222n n n n n S a ---==-.故选:B.3.(2019·全国高考真题(文))已知各项均为正数的等比数列的前4项和为15,且,则( ){}n a 53134a a a =+3a =A .16B .8C .4D .2【答案】C 【解析】设正数的等比数列{a n }的公比为,则,解得,,故选C .4.(2019·全国高考真题(文))记S n 为等比数列{a n }的前n 项和.若,则S 4=___________.【答案】.【解析】设等比数列的公比为,由已知,即解得,所以.5.(2020·海南省高考真题)已知公比大于1的等比数列{}n a 满足24320,8a a a +==.(1)求{}n a 的通项公式;(2)求112231(1)n n n a a a a a a -+-+⋯+-.【答案】(1)2nn a =;(2)2382(1)55n n +--【解析】(1) 设等比数列{}n a 的公比为q (q >1),则32411231208a a a q a q a a q ⎧+=+=⎨==⎩,整理可得:22520q q -+=,11,2,2q q a >== ,q 2311114211115,34a a q a q a q a q a q a ⎧+++=⎨=+⎩11,2a q =⎧⎨=⎩2314a a q ∴==13314a S ==,58q 223111314S a a q a q q q =++=++=2104q q ++=12q =-441411()(1)521181()2a q S q ---===---数列的通项公式为:1222n n n a -=⋅=.(2)由于:()()()1121111122112n n n n n n n n a a --++-+=-⨯⨯=--,故:112231(1)n n n a a a a a a -+-+⋯+-35791212222(1)2n n -+=-+-+⋯+-⋅()()3223221282(1)5512n n n +⎡⎤--⎢⎥⎣⎦==----.6.(2021·浙江高考真题)已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,194a =-,且1439n n S S +=-.(1)求数列{}n a 的通项;(2)设数列{}n b 满足*3(4)0()n n b n a n N +-=∈,记{}n b 的前n 项和为n T ,若n n T b λ≤对任意N n *∈恒成立,求实数λ的取值范围.【答案】(1)33(4nn a =-⋅;(2)31λ-≤≤.【解析】(1)由1439n n S S +=-,结合n S 与n a 的关系,分1,2n n =≥讨论,得到数列{}n a 为等比数列,即可得出结论;(2)由3(4)0n n b n a +-=结合(1)的结论,利用错位相减法求出n T ,n n T b λ≤对任意N n *∈恒成立,分类讨论分离参数λ,转化为λ与关于n 的函数的范围关系,即可求解.【详解】(1)当1n =时,1214()39a a a +=-,229272749,4416a a =-=-∴=-,当2n ≥时,由1439n n S S +=-①,得1439n n S S -=-②,①-②得143n na a +=122730,0,164n n n a a a a +=-≠∴≠∴=,又213,{}4n a a a =∴是首项为94-,公比为34的等比数列,1933(3(444n n n a -∴=-⋅=-⋅;(2)由3(4)0n n b n a +-=,得43(4)(34n n n n b a n -=-=-,所以234333333210(4)44444nn T n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-⨯-⨯-⨯⨯++-⋅ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎝+⎭⎭ ,2413333333321(5)(4)444444n n n T n n +⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-⨯-⨯-⨯++-⋅+-⋅ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭ ,两式相减得234113333333(4)4444444n n n T n +⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-⨯++++--⋅ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭1193116493(4)34414n n n -+⎡⎤⎛⎫-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎛⎫⎣⎦=-+-- ⎪⎝⎭-111993334(4)44444n n n n n +++⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+---⋅=-⋅ ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,所以134()4n n T n +=-⋅,由n n T b λ≤得1334((4)(44n nn n λ+-⋅≤-⋅恒成立,即(4)30n n λ-+≥恒成立,4n =时不等式恒成立;4n <时,312344n n n λ≤-=----,得1λ≤;4n >时,312344n n n λ≥-=----,得3λ≥-;所以31λ-≤≤.。
等比数列及其前n项和

等比数列及其前n 项和(一)一、选择题(每小题7分,共35分)1.设{a n }是公比为正数的等比数列,若a 1=1,a 5=16,则数列{a n }前7项的和为( )A .63B .64C .127D .1282.在等比数列{a n }中,若a 4=8,q =-2,则a 7的值为( )A .-64B .64C .-48D .483.在等比数列{a n }中,a 3=7,前3项之和S 3=21,则公比q 的值为( )A .1B .-12C .1或-12D .-1或124.若等比数列{a n }各项都是正数,a 1=3,a 1+a 2+a 3=21,则a 3+a 4+a 5的值为( )A .21B .42C .63D .845.设等比数列{a n }的公比q =3,前n 项和为S n ,则S 4a 2等于( )A .2B .4 C.403 D.172二、填空题(每小题6分,共24分)6.已知等差数列{a n }的公差d ≠0,它的第1、5、17项顺次成等比数列,则这个等比数列的公比是________.7.在等比数列{a n }中,a 1=1,公比q =2,若a n =64,则n 的值为________.8.已知{a n }是等比数列,a 2=2,a 5=14,则S n =a 1+a 2+…+a n 的取值范围是______.9.设{a n }是公比为q 的等比数列,|q|>1,令b n =a n +1(n =1,2,…),若数列{b n }有连续四项在集合{-53,-23,19,37,82}中,则6q =____________. 三、解答题(共41分)10.(13分)已知等差数列{a n }满足a 2=2,a 5=8.(1)求{a n }的通项公式;(2)各项均为正数的等比数列{b n }中,b 1=1,b 2+b 3=a 4,求{b n }的前n 项和T n .11.(14分)数列{a n}中,a1=2,a2=3,且{a n a n+1}是以3为公比的等比数列,记b n=a2n-1+a2n (n∈N*).(1)求a3,a4,a5,a6的值;(2)求证:{b n}是等比数列.12.(14分)已知在正项数列{a n}中,a1=2,点A n(a n,a n+1)在双曲线y2-x2=1上,数列{b n}中,点(b n,T n)在直线y=-12x+1上,其中T n是数列{b n}的前n项和.(1)求数列{a n}的通项公式;(2)求证:数列{b n}是等比数列;(3)若c n=a n·b n,求证:c n+1<c n.等比数列及其前n 项和(二)一、选择题(共6个小题,每小题5分,满分30分)1.在等比数列{a n }中,a 1=1,公比|q|≠1.若a m =a 1a 2a 3a 4a 5,则m =( )A .B .10C .11D .122.设{a n }是任意等比数列,它的前n 项和,前2n 项和与前3n 项和分别为X ,Y ,Z ,则下列等式中恒成立的是( )A .X +Z =2YB .Y(Y -X)=Z(Z -X)C .Y 2=XZD .Y(Y -X)=X(Z -X) 3.设{a n }是由正数组成的等比数列,S n 为其前n 项和.已知a 2a 4=1,S 3=7,则S 5=( )A.152B.314C.334D.1724.已知由正数组成的等比数列{a n },公比q =2,且a 1·a 2·…·a 30=230,则a 3·a 6·a 9·…·a 30=( )A .210B .220C .216D .2155.在等比数列{a n }中,a n >0(n ∈N +),公比q ∈(0,1),且a 1a 5+2a 3a 5+a 2a 8=25,又a 3与a 5的等比中项为2,b n =log 2a n ,数列{b n }的前n 项和为S n ,则当S 11+S 22+…+S nn最大时,n的值等于( )A .8B .9C .8或9D .176.已知正项等比数列{a n }的前n 项和为S n ,b n =a 3na 2n +1,且{b n }的前n 项和为T n ,若对一切正整数n 都有S n >T n ,则数列{a n }的公比q 的取值范围是( )A .0<q <1B .q >1C .q > 2D .1<q < 2 二、填空题(共3个小题,每小题5分,满分15分)7.公差不为零的等差数列{a n }中,a 2,a 3,a 6成等比数列,则其公比q =________.8.在等比数列{a n }中,若公比q>1,且a 2a 8=6,a 4+a 6=5,则a 5a 7=________.三、解答题(共3个小题,满分35分)9.设数列{a n },a 1=56,若二次方程a n -1x 2-a n x +1=0(n ∈N *且n≥2)都有根α、β满足3α-αβ+3β=1.(1)求证:{a n -12}为等比数列;(2)求a n ;(3)求{a n }的前n 项和S n .10.已知等比数列{a n}中,a1+a3=10,前4项和为40.(1)求数列{a n}的通项公式;(2)若等差数列{b n}的各项为正,其前n项和为T n,且T3=15,又a1+b1,a2+b2,a3+b3成等比数列,求T n.11.已知等比数列{a n},公比为q(0<q<1),a2+a5=94,a3·a4=12.(1)求数列{a n}的通项公式;(2)当b n=1(1)2n--an时,求证:b1+b2+b3+…+b2n-1<163.12.已知数列{a n}中,a1=1,a n+1=2a n-n2+3n(n∈N*).(1)求a2,a3的值;(2)数列{a n+λn2+μn}是公比为2的等比数列,求λ,μ的值;(3)在(2)的条件和结论下,设b n=1a n+n-2n-1,S n=b1+b2+b3+…+b n,证明:S n<53.等比数列及其前n 项和(一)答案 1.C 2.A 3.C 4.D 5.C 6.3 7.7 8. [4,8) 9. 解析:∵b n =a n +1,∴a n =b n -1,而{b n }有连续四项在集合{-53,-23,19,37,82}中, ∴{a n }有连续四项在集合{-54,-24,18,36,81}中,∵{a n }是公比为q 的等比数列,|q|>1.∴{a n }中的连续四项为-24,36,-54,81,∵q =-3624=-32,∴6q =-9. 答案:-910. 解 (1)设等差数列{a n }的公差为d ,则由已知得⎩⎨⎧a 1+d =2a 1+4d =8.∴a 1=0,d =2.∴a n =a 1+(n -1)d =2n -2.(2)设等比数列{b n }的公比为q ,则由已知得q +q 2=a 4, ∵a 4=6,∴q =2或q =-3.∵等比数列{b n }的各项均为正数,∴q =2.∴{b n }的前n 项和T n =b 1(1-q n )1-q =1×(1-2n )1-22n-1.11. (1)解 ∵{a n a n +1}是公比为3的等比数列,∴a n a n +1=a 1a 2·3n -1=2·3n ,∴a 3=2·32a 2=6,a 4=2·33a 3=9,a 5=2·34a 4=18,a 6=2·35a 5=27.(2)证明 ∵{a n a n +1}是公比为3的等比数列, ∴a n a n +1=3a n -1a n ,即a n +1=3a n -1,∴a 1,a 3,a 5,…,a 2n -1,…与a 2,a 4,a 6,…,a 2n ,… 都是公比为3的等比数列. ∴a 2n -1=2·3n -1,a 2n =3·3n -1,∴b n =a 2n -1+a 2n =5·3n -1. ∴b n +1b n =5·3n 5·3n -1=3, 故{b n }是以5为首项,3为公比的等比数列.12. (1)解 由已知点A n 在y 2-x 2=1上知,a n +1-a n =1,∴数列{a n }是一个以2为首项,以1为公差的等差数列, ∴a n =a 1+(n -1)d =2+n -1=n +1.(2)证明 ∵点(b n ,T n )在直线y =-12x +1上,∴T n =-12b n +1, ①∴T n -1=-12b n -1+1 (n ≥2), ②①②两式相减得b n =-12b n +12b n -1 (n ≥2),∴32b n =12b n -1,∴b n =13b n -1. 令n =1,得b 1=-12b 1+1,∴b 1=23,∴{b n }是一个以23为首项,以13为公比的等比数列,(3)证明 由(2)可知b n =23·⎝ ⎛⎭⎪⎫13n -1=23n .∴c n =a n ·b n =(n +1)·23n ,∴c n +1-c n =(n +2)·23n +1-(n +1)·23n =23n +1[(n +2)-3(n +1)]=23n +1(-2n -1)<0, ∴c n +1<c n .等比数列及其前n 项和(二) 1.解析:由题知a m =|q|m -1=a 1a 2a 3a 4a 5=|q|10,所以m =11. 答案:C2. 解析:根据等比数列的性质:若{a n }是等比数列,则S n ,S 2n -S n ,S 3n -S 2n 也成等比数列,即X ,Y -X ,Z -Y 成等比数列,故(Y -X)2=X(Z -Y),整理得Y(Y -X)=X(Z -X). 答案:D3. 解析:显然公比q≠1,由题意得,⎩⎨⎧a 1q·a 1q 3=1a 11-q 31-q=7,解得⎩⎨⎧a 1=4q =12,∴S 5=a 11-q 51-q41-1251-12=314. 答案:B 4. 解析:不妨设a 3·a 6·a 9·…·a 30=c ,则a 1·a 4·a 7·…·a 28=c 220,a 2·a 5·a 8·…·a 29=c 210,因为a 1·a 2·…·a 30=230,因此c 3230=230,∴c =220. 答案:B5. 解析:∵a 1a 5+2a 3a 5+a 2a 8=25,∴a 23+2a 3a 5+a 25=25,又a n >0,∴a 3+a 5=5,又q ∈(0,1),∴a 3>a 5,而a 3a 5=4,∴a 3=4,a 5=1,∴q =12,a 1=16,a n =16×(12)n -1=25-n ,b n =log 2a n =5-n ,b n +1-b n =-1,∴{b n }是以b 1=4为首项,-1为公差的等差数列,∴S n =n 9-n 2,∴S n n =9-n 2,∴当n≤8时,S n n >0;当n =9时,S n n =0;当n >9时,S nn<0,∴当n =8或9时,S 11+S 22+…+S nn最大.答案:C6. 解析:由于{a n }是等比数列,公比为q ,所以b n =a 3na 2n +1=1q 2a n ,于是b 1+b 2+…+b n =1q2(a 1+a 2+…+a n ),即T n =1q 2·S n .又S n >T n ,且T n >0,所以q 2=S nT n>1.因为a n >0对任意n ∈N *都成立,所以q >0,因此公比q 的取值范围是q >1.答案:B 7. 解析:设{a n }的公差为d ,则依题意,得a 2·a 6=a 23,即(a 1+d)(a 1+5d)=(a 1+2d)2⇒d(d +2a 1)=0,∵公差不为零,∴d +2a 1=0⇒d =-2a 1,∴所求公比q =a 3a 2=a 1+2d a 1+d =-3a 1-a 1=3. 答案:38. 解析:∵a 2a 8=6,∴a 4a 6=6,又∵a 4+a 6=5,且q>1∴a 4=2,a 6=3,∴a 5a 7=a 4a 6=23 答案:239. 解:(1)证明:∵将α+β=a n a n -1,αβ=1a n -1代入3α-αβ+3β=1,得a n =13a n -1+13, ∴a n -12a n -1-12=13a n -1+13-12a n -1-12=13为定值.又a 1-12=13,∴数列{a n -12是以首项为13,公比为13的等比数列.(2)由(1)知,a n -12=13×(13n -1=(13)n ,∴a n =(13)n +12.(3)S n =(13+132+…+13n )+n2=11(1)33113n--+n 2=n +12-12×3n. 10. 解:(1)设等比数列{a n }的公比为q ,则⎩⎨⎧a 1+a 1q 2=10,a 1+a 1q +a 1q 2+a 1q 3=40,∴⎩⎨⎧a 1=1,q =3.∴a n =a 1q n -1=3n -1.∴等比数列{a n }的通项公式为a n =3n -1. (2)设等差数列{b n }的公差为d ,则T 3=b 1+b 2+b 3=3b 2=15,∴b 2=5. 又∵a 1+b 1,a 2+b 2,a 3+b 3成等比数列, ∴(a 2+b 2)2=(a 1+b 1)(a 3+b 3),即(3+5)2=(1+b 1)(9+b 3),64=(6-d)(14+d). ∴d =-10或d =2. ∴⎩⎨⎧b 1=15,d =-10(舍去)或⎩⎨⎧b 1=3,d =2.∴T n =nb 1+n n -12d =3n +n n -12×2=n 2+2n. 11. 解:(1)∵a 2+a 5=94,∴a 2+a 2·q 3=94, ①∵a 3·a 4=12,∴a 22·q 3=12, ②①式两边乘以a 2减去②式得:a 22-94a 2+12=0,解得a 2=2或14,由②得q =13a 22×2=12或2(舍去),故a 2=2,q =12,∴a 1=4,a n =a 1·q n -1=82n .(2)证明:∵b n =8[1--1n]2n +1,当n =2k(k ∈N *)时,b n =0, 当n =2k -1(k ∈N *)时,b n =a n ,即b n =⎩⎨⎧0n =2k ,k ∈N *a n n =2k -1,k ∈N *,∴b 1+b 2+b 3+b 4+…+b 2n -2+b 2n -1=a 1+a 3+…+a 2n -1=4[1-14n ]1-14=163[1-(14)n ]<163.12. 解:(1)由题意得a 2=2a 1-12+3=2-1+3=4,a 3=2a 2-22+6=8-4+6=10.(2)∵数列{a n +λn 2+μn}是公比为2的等比数列,即a n +1+λ(n +1)2+μ(n +1)=2(a n +λn 2+μn),而a n +1=2a n -n 2+3n ,代入得2a n -n 2+3n +λ(n +1)2+μ(n +1)=2(a n +λn 2+μn), 即λn 2+(μ-2λ)n -λ-μ=-n 2+3n ,故⎩⎨⎧λ=-1μ-2λ=3-λ-μ=0,解得⎩⎨⎧λ=-1μ=1.(3)证明:由(2)得a n -n 2+n =(a 1-12+1)·2n -1=2n -1,∴a n =2n -1+n 2-n ,故b n =1a n +n -2n -1=1n2.∵b n =1n 2=44n 244n 2-1=22n -1-22n +1,∴n≥2时,S n =b 1+b 2+b 3+…+b n <1+(23-25)+(25-27)+…+(22n -1-22n +1)=1+23-22n +1<53. 又b 1=1<53,∴S n <53(n ∈N *).。
2022版人教A版高中数学选择性必修第二册练习题--等比数列前n项和及其应用

2022版人教A 版高中数学选择性必修第二册--4.3.2 等比数列的前n 项和公式第1课时 等比数列前n 项和及其应用基础过关练题组一 求等比数列的前n 项和 1.在等比数列{a n }中,a 1=2,a 2=1,则S 100等于 ( ) A.4-2100 B.4+2100 C.4-2-98 D.4-2-1002.(2021湖北荆州沙市中学高二上期末)若a ,4,3a 为等差数列的连续三项,则a 0+a 1+a 2+…+a 9的值为 ( )A.2 047B.1 062C.1 023D.5313.(2021江苏无锡一中高二上期中)等比数列{a n }的各项均为正实数,其前n 项和为S n ,若a 3=4,a 2·a 6=64,则S 5= ( ) A.32 B.31 C.64 D.634.等比数列1,x ,x 2,x 3,…的前n 项和S n = ( )A.1-x n 1-xB.1-x n -11-xC.{1-x n1-x,x≠1且x ≠0n ,x =1D.{1-x n -11-x ,x≠1且x ≠0n ,x =15.(2020天津津南高三上期末)在数列{a n }中,a 1=1,2a n +1=a n (n ∈N *),记{a n }的前n 项和为S n ,则 ( )A.S n =2a n -1B.S n =1-2a nC.S n =a n -2D.S n =2-a n6.(2020广西柳州高二上期末)在等比数列{a n }中,公比q =12,a 2a 4=2a 5,则数列{a n }的前5项和S 5= .7.在等比数列{a n}中,a2-a1=2,且2a2为3a1和a3的等差中项,求数列{a n}的首项、公比及其前n项和.8.(2021河南焦作高二上期末)已知等比数列{a n}的公比q=-2,且a3,-a4,a5-4成等差数列.(1)求{a n}的通项公式;(2)设b n=a2n-1,求数列{b n}的前n项和S n.题组二等比数列前n项和的应用9.设正项等比数列{a n}的前n项和为S n,且S20=(210+1)S10,则数列{a n}的公比为()A.4B.2C.1D.1210.(2021江苏江阴一中高二上期中)等比数列{a n}的前n项和为S n,已知S3=a2+10a1,a5=9,则a1= ()A.19B.-19C.13D.-1311.(2020广东中山高二上期末)各项均为正数的等比数列{a n}的前n项和为S n,若a2=2,S6-S4=6a4,则a5= ()A.4B.10C.16D.3212.(2021天津一中高二上期末)记S n为递增等比数列{a n}的前n项和,若S1=1,S4=5S2,则a n=.13.(2020天津耀华中学高二上期中)等比数列{a n}中,S n为其前n项和,若S n=3×2n+a,则a=.14.(2020山东临沂高二上期末)记S n为等比数列{a n}的前n项和.若a1=1,S3=34,则S4=.15.(2021山东菏泽郓城一中高二上期末)已知等差数列{a n}满足a3=7,a2+a6=20.(1)求{a n}的通项公式;(2)若等比数列{b n}的前n项和为S n,且b1=a1,b32=a6,b n+1>b n,求满足S n≤2 021的n 的最大值.能力提升练题组一 求等比数列的前n 项和 1.(2020辽宁省实验中学高二上期中,)已知数列{a n },{b n }满足a 1=b 1=1,a n +1-a n =b n+1b n=2(n ∈N *),则数列{b a n }的前n 项和为 ( )A.43(4n -1-1)B.43(4n -1)C.13(4n -1-1) D.13(4n -1) 2.(2020湖南师大附中高二期末,)已知{a n }是等比数列,a 2=2,a 5=14,则a 1a 2+a 2a 3+…+a n a n +1= ( )A.16(1-4-n )B.16(1-2-n )C.323(1-4-n )D.323(1-2-n ) 3.(2020天津滨海新区高二上期末,)数列1,1+2,1+2+22,…,1+2+22+…+2n -1,…的前n 项和为T n ,则T n = ( )A.2n +1-nB.2n +1-n -2C.2n -nD.2n 4.(2020辽宁鞍山一中高二期中,)设f (n )=2+23+25+27+…+22n +7(n ∈N *),则f (n )=( )A.23(4n -1) B.23(4n +1-1)C.23(4n +3-1)D.23(4n +4-1) 5.()已知{a n }为等差数列,各项均为正数的等比数列{b n }的前n 项和为S n ,且2a 1=b 1=2,a 2+a 8=10, .在①λS n =b n -1(λ∈R);②a 4=S 3-2S 2+S 1;③b n =2λa n (λ∈R)这三个条件中任选一个,补充在上面的横线上,并完成下面的问题. (1)求数列{a n }和{b n }的通项公式;(2)求数列{a n+b n}的前n项和T n.题组二等比数列前n项和的应用6.(2021湖南岳阳平江一中高二上期末,)记S n为等比数列{a n}的前n项和.若a5-a3=12,a6-a4=24,则S na n=()A.2n-1B.2-21-nC.2-2n-1D.21-n-17.(2021湖北荆州中学高二上期末,)设等比数列{a n}的前n项和为S n,若S10S5=1 2 ,则S15S5= ()A.12B.13C.23D.348.(多选)()已知等比数列{a n}是递增数列,其公比为q,前n项和为S n,若a1a4=32,a2+a3=12,则下列说法正确的是()A.q=2B.数列{S n+2}是等比数列C.S8=510D.数列{lg a n}是公差为2的等差数列9.(多选)()已知等比数列{a n}的公比为q,首项为a,前n项和为S n,则下列结论错误的是 ()A.若a>0,则a n S n>0B.若q>0,则a n S n>0C.若a<0,则a n S n<0D.若q<0,则a n S n<010.(2020浙江温州新力量联盟高一下期末联考,)已知数列{a n}满足:a1=1且a n+1=2a n+1.(1)证明:数列{a n+1}为等比数列;}的前n项和为T n,证明:T n<2.(2)记数列{1a n答案全解全析基础过关练1.C 设等比数列{a n }的公比为q ,则q =a 2a 1=12.因此,S 100=a 1(1-q 100)1-q =2×[1-(12)100]1-12=4(1-2-100)=4-2-98.故选C .2.C ∵a ,4,3a 为等差数列的连续三项, ∴a +3a =2×4,解得a =2. 故a 0+a 1+a 2+…+a 9=20+21+22+…+29=1-2101-2=1 023.故选C .3.B 设数列{a n }的公比为q , 则{ a 1·q 2=4,a 1q ·a 1q 5=64,a 1>0,q >0,解得{a 1=1,q =2, 所以S 5=1×(1-25)1-2=31.故选B .4.C 易知x ≠0,当x =1时,S n =n ;当x ≠1时,S n =1-x n 1-x.∴S n ={1-x n1-x ,x≠1且x ≠0,n ,x =1.5.D ∵2a n +1=a n (n ∈N *),∴a n +1=12a n , 又a 1=1,∴数列{a n }是以1为首项,12为公比的等比数列,∴a n =(12)n -1,∴S n =1-12n 1-12=2-12n -1=2-a n .故选D.6.答案318解析 由a 2a 4=2a 5,得a 12q 4=2a 1q 4,又q =12,a 1≠0,∴a 1=2,∴S 5=a 1(1-q 5)1-q =2×[1-(12)5]1-12=4×(1-132)=318.7.解析 设等比数列{a n }的公比为q ,前n 项和为S n . 由已知可得{a 2-a 1=2,4a 2=3a 1+a 3,即{a 1q -a 1=2,4a 1q =3a 1+a 1q 2,解得{a 1=1,q =3. 则S n =a 1(1-q n )1-q =1×(1-3n )1-3=3n -12.故数列{a n }的首项为1,公比为3,前n项和为3n -12.8.解析 (1)因为a 3,-a 4,a 5-4成等差数列, 所以a 3+a 5-4=-2a 4,又{a n }是公比为-2的等比数列, 所以4a 1+16a 1-4=-2×(-8)×a 1, 解得a 1=1,所以a n =a 1q n -1=(-2)n -1. (2)由(1)可得b n =(-2)2n -2=4n -1,所以数列{b n }是首项为b 1=40=1,公比为4的等比数列, 所以S n =1×(1-4n )1-4=4n -13.9.B 设等比数列{a n }的公比为q ,由题得q >0且q ≠1,所以a 1(1-q 20)1-q =(210+1)×a 1(1-q 10)1-q,所以1-q 20=(210+1)×(1-q 10),所以1+q 10=210+1,解得q =2或q =-2(舍去),故选B.10.A 设{a n }的公比为q ,则a 1+a 1q +a 1q 2=a 1q +10a 1,∴q 2=9.又∵a 5=a 1q 4=9,∴a 1=19.故选A .11.C 设等比数列{a n }的公比为q ,则q >0.由S 6-S 4=6a 4得,a 6+a 5=6a 4,又a 4≠0,∴q 2+q -6=0,解得q =2或q =-3(舍去),∴a 5=a 2q 3=2×23=16.故选C . 12.答案 2n -1解析 设数列{a n }的公比为q ,则q >0且q ≠1. ∵S 1=1,S 4=5S 2,∴{a 1=S 1=1,a 1(1-q 4)1-q=5×a 1(1-q 2)1-q,∴a 1=1,q =2, ∴a n =2n -1. 13.答案 -3解析 解法一:∵S n =3×2n +a , ∴当n =1时,a 1=S 1=6+a ;当n ≥2时,a n =S n -S n -1=(3×2n +a )-(3×2n -1+a )=3×2n -1,∴a 2=6,a 3=12.又{a n }是等比数列,∴a 22=a 1a 3,∴62=(6+a )×12,解得a =-3.此时a 1=3,符合a n =3×2n -1,且{a n }是等比数列.∴a =-3. 解法二:设等比数列{a n }的公比为q ,易知q ≠1,由S n =a 1(1-q n )1-q ,设a11-q =A ,则S n =-Aq n +A , 又S n =3×2n +a ,∴a =-3. 14.答案 58解析 设等比数列{a n }的公比为q ,由已知得S 3=a 1+a 1q +a 1q 2=1+q +q 2=34, 即q 2+q +14=0,解得q =-12, 所以S 4=a 1(1-q 4)1-q =1-(-12)41-(-12)=58.15.解析 (1)设等差数列{a n }的公差为d ,则a 3=a 1+2d =7,a 2+a 6=2a 1+6d =20, 解得a 1=1,d =3,所以a n =1+3(n -1)=3n -2.(2)设等比数列{b n }的公比为q.易得b 1=a 1=3×1-2=1,b 32=a 6=3×6-2=16.因为b 32=(b 1q 2)2,所以q =2或q =-2,又b n +1>b n ,所以q =2,所以S n =1×(1-2n )1-2=2n-1.令2n -1≤2 021,得2n ≤2 022,又210<2 022<211,所以n 的最大值为10.能力提升练1.D 依题意得{a n }是以1为首项,2为公差的等差数列,{b n }是以1为首项,2为公比的等比数列,∴a n =1+2(n -1)=2n -1,b n =1×2n -1=2n -1, ∴b a n =b 2n -1=22n -2=4n -1.∴{b a n }是以1为首项,4为公比的等比数列, 设其前n 项和为S n , 则S n =1×(1-4n )1-4=13(4n-1),故选D .2.C 设等比数列{a n }的公比为q. 解法一:∵a 2=2,a 5=14, ∴{a 1q =2,a 1q 4=14,∴{a 1=4,q =12,∴a 1a 2+a 2a 3+…+a n a n +1=a 12q +a 12q 3+…+a 12q 2n -1=a 12(q +q 3+…+q 2n -1)=323(1-4-n ).解法二:同解法一得a 1=4,q =12,∴a 1a 2=4×2=8,∴数列{a n a n +1}是首项为8,公比为14的等比数列,∴a 1a 2+a 2a 3+…+a n a n +1=8[1-(14)n]1-14=323(1-4-n). 3.B 设该数列为{a n },由已知得数列的通项公式为a n =1-2n 1-2=2n-1,则T n =a 1+a 2+…+a n =(2-1)+(22-1)+…+(2n -1)=2+22+…+2n-n =2(1-2n )1-2-n =2n +1-n -2.4.D 易知1,3,5,7,…是首项为1,公差为2的等差数列,设该数列为{a m },则a m =2m -1,设a n =2n +7,即2m -1=2n +7,∴m =n +4,∴f (n )是以2为首项,22=4为公比的等比数列的前(n +4)项的和,∴f (n )=2(1-4n+4)1-4=23(4n +4-1),故选D .易错警示数列求和时要弄清数列的特征,特别要注意数列的项数,如本题中求的不是前n 项和,而是前(n +4)项的和,解题时要防止项数弄错导致解题错误.5.解析 (1)设等差数列{a n }的公差为d ,∵2a 1=2,∴a 1=1.∵a 2+a 8=2a 1+8d =10,∴d =1,∴a n =1+(n -1)×1=n.选择①.由b 1=2,λS n =b n -1,可得λS 1=λb 1=b 1-1,即2λ=2-1,解得λ=12,∴S n =2(b n -1). 当n ≥2时,b n =S n -S n -1=2(b n -1)-2(b n -1-1),即b n =2b n -1,所以{b n }是以2为首项,2为公比的等比数列,∴b n =2×2n -1=2n .选择②.设等比数列{b n }的公比为q ,则q >0.依题意得a 4=(S 3-S 2)-(S 2-S 1)=b 3-b 2=b 1·(q 2-q )=4,∵b 1=2,∴2(q 2-q )=4,解得q =2或q =-1(舍去),∴b n =2n .选择③.∵b n =2λa n (λ∈R),2a 1=b 1=2,∴b 1=2λa 1,即2=2λ,∴λ=1,∴b n =2a n .∵a n =n ,∴b n =2n .(2)由(1)知a n +b n =n +2n ,∴T n =(1+2+3+…+n )+(2+22+23+…+2n )=n (n+1)2+2(1-2n )1-2=2n +1-2+n (n+1)2. 6.B 设等比数列{a n }的公比为q ,∵a 5-a 3=12,a 6-a 4=q (a 5-a 3)=24,∴q =2,又a 5-a 3=a 1q 4-a 1q 2=12,∴12a 1=12,∴a 1=1,∴S n =1-2n 1-2=2n -1,a n =2n -1, ∴S n a n =2n -12n -1=2-21-n ,故选B . 7.D ∵{a n }是等比数列,∴S 5,S 10-S 5,S 15-S 10也成等比数列.由S 10S 5=12,可设S 5=2k ,S 10=k (k ≠0),则S 10-S 5=-k ,∴S 15-S 10=k 2,则S 15=3k 2,∴S 15S 5=3k 22k =34,故选D .8.ABC 易知a 2a 3=a 1a 4=32,联立{a 2a 3=32,a 2+a 3=12,解得{a 2=4,a 3=8或{a 2=8,a 3=4,∵{a n }为递增数列,∴{a 2=4,a 3=8,∴q =a 3a 2=2,∴a 1=a 2q =2, ∴a n =2n ,S n =2×(1-2n )1-2=2n +1-2, ∴S 8=29-2=510,S n +2=2n +1,∴数列{S n +2}是等比数列,故A 、B 、C 正确.∵lg a n =lg 2n =n ·lg 2,∴数列{lg a n }是公差为lg 2的等差数列,故D 错误.故选ABC .9.ACD 因为{a n }为等比数列,所以a ≠0.当q =1时,a n =a ,S n =na ,故a n S n =na 2>0,当q ≠1时,a n =aq n -1,S n =a (1-q n )1-q ,故a n S n =a 2q n -1(1-q n )1-q, 若q >1,则q n -1>0,1-q n <0,1-q <0,故a n S n >0,若0<q <1,则q n -1>0,1-q n >0,1-q >0,故a n S n >0,若q <0,则a n S n =a 2q n (1-q n )q (1-q ),其中q (1-q )<0,取-1<q <0,则当n 为偶数时,a 2q n (1-q n )>0,即a n S n <0,当n 为奇数时,a 2q n (1-q n )<0,即a n S n >0,故B 中结论正确,A 、C 、D 中结论错误.故选ACD .10.证明 (1)由a n +1=2a n +1,得a n +1+1=2(a n +1),又a 1+1=2,所以{a n +1}是首项为2,公比为2的等比数列.(2)由(1)可得a n +1=2×2n -1=2n ,所以a n =2n -1,所以1a n =12n -1. 所以T n =121-1+122-1+123-1+…+12n -1. 因为12n -1<12n -1(n ≥2), 所以当n ≥2时,T n =121-1+122-1+123-1+…+12n -1<1+12+122+…+12n -1=1×(1-12n )1-12=2-12n -1<2, 又当n =1时,T 1=121-1<2,所以T n <2.解题模板证明与数列的前n 项和有关的不等式时,如果数列不能直接求和,如本题中的数列{1a n },不能直接求和,可考虑对通项公式进行放缩,利用12n <12n -1<12n -1(n ≥2),将数列放缩为等比数列,利用等比数列求和证明不等式,选用不等式可结合不等号方向选用12n -1<12n -1(n ≥2).。
高中数学《等比数列及其前n项和》(答案)
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§6.3 等比数列及其前n 项和题组一 思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)满足a n +1=qa n (n ∈N *,q 为常数)的数列{a n }为等比数列.( × ) (2)G 为a ,b 的等比中项⇔G 2=ab .( × )(3)如果数列{a n }为等比数列,b n =a 2n -1+a 2n ,则数列{b n }也是等比数列.( × ) (4)如果数列{a n }为等比数列,则数列{ln a n }是等差数列.( × ) (5)数列{a n }的通项公式是a n =a n,则其前n 项和为S n =a (1-a n )1-a.( × )(6)数列{a n }为等比数列,则S 4,S 8-S 4,S 12-S 8成等比数列.( × ) 题组二 教材改编2.[P51例3]已知{a n }是等比数列,a 2=2,a 5=14,则公比q =______.答案 12解析 由题意知q 3=a 5a 2=18,∴q =12.3.[P54A 组T8]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×q 3,q 3=27,∴q =3.∴插入的两个数分别为9×3=27,27×3=81.题组三 易错自纠4.若1,a 1,a 2,4成等差数列,1,b 1,b 2,b 3,4成等比数列,则a 1-a 2b 2的值为________.答案 -12解析 ∵1,a 1,a 2,4成等差数列, ∴3(a 2-a 1)=4-1,∴a 2-a 1=1.又∵1,b 1,b 2,b 3,4成等比数列,设其公比为q ,则b 22=1×4=4,且b 2=1×q 2>0,∴b 2=2,∴a 1-a 2b 2=-(a 2-a 1)b 2=-12. 5.设S n 为等比数列{a n }的前n 项和,8a 2+a 5=0,则S 5S 2=________.答案 -11解析 设等比数列{a n }的公比为q , ∵8a 2+a 5=0,∴8a 1q +a 1q 4=0. ∴q 3+8=0,∴q =-2,∴S 5S 2=a 1(1-q 5)1-q ·1-qa 1(1-q 2)=1-q 51-q 2=1-(-2)51-4=-11. 6.一种专门占据内存的计算机病毒开机时占据内存1 KB ,然后每3分钟自身复制一次,复制后所占内存是原来的2倍,那么开机________分钟,该病毒占据内存64 MB(1 MB =210 KB). 答案 48解析 由题意可知,病毒每复制一次所占内存的大小构成一等比数列{a n },且a 1=2,q =2,∴a n =2n ,则2n =64×210=216,∴n =16. 即病毒共复制了16次. ∴所需时间为16×3=48(分钟).题型一 等比数列基本量的运算1.(2018·开封质检)已知等比数列{a n }满足a 1=14,a 3a 5=4(a 4-1),则a 2等于( )A .2B .1 C.12 D.18答案 C解析 由{a n }为等比数列,得a 3a 5=a 24, 又a 3a 5=4(a 4-1),所以a 24=4(a 4-1), 解得a 4=2.设等比数列{a n }的公比为q , 则由a 4=a 1q 3,得2=14q 3,解得q =2,所以a 2=a 1q =12.故选C.2.(2018·济宁模拟)已知等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 1+a 3=52,a 2+a 4=54,则S na n=________. 答案 2n -1解析 ∵⎩⎨⎧a 1+a 3=52,a 2+a 4=54,∴⎩⎨⎧a 1+a 1q 2=52,①a 1q +a 1q 3=54, ②由①除以②可得1+q 2q +q 3=2,解得q =12,代入①得a 1=2,∴a n =2×⎝⎛⎭⎫12n -1=42n ,∴S n =2×⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫12n 1-12=4⎝⎛⎭⎫1-12n ,∴S n a n =4⎝⎛⎭⎫1-12n 42n=2n -1. 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a 1,n ,q ,a n ,S n ,一般可以“知三求二”,通过列方程(组)可迎刃而解.题型二 等比数列的判定与证明典例 (2018·潍坊质检)设数列{a n }的前n 项和为S n ,已知a 1=1,S n +1=4a n +2. (1)设b n =a n +1-2a n ,证明:数列{b n }是等比数列;(2)求数列{a n }的通项公式. (1)证明 由a 1=1及S n +1=4a n +2, 得a 1+a 2=S 2=4a 1+2. ∴a 2=5,∴b 1=a 2-2a 1=3.又⎩⎪⎨⎪⎧S n +1=4a n +2, ①S n =4a n -1+2(n ≥2), ② 由①-②,得a n +1=4a n -4a n -1(n ≥2), ∴a n +1-2a n =2(a n -2a n -1)(n ≥2). ∵b n =a n +1-2a n ,∴b n =2b n -1(n ≥2), 故{b n }是首项b 1=3,公比为2的等比数列. (2)解 由(1)知b n =a n +1-2a n =3·2n -1, ∴a n +12n +1-a n 2n =34, 故⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n 2n 是首项为12,公差为34的等差数列.∴a n 2n =12+(n -1)·34=3n -14, 故a n =(3n -1)·2n -2. 引申探究若将本例中“S n +1=4a n +2”改为“S n +1=2S n +(n +1)”,其他不变,求数列{a n }的通项公式. 解 由已知得n ≥2时,S n =2S n -1+n . ∴S n +1-S n =2S n -2S n -1+1, ∴a n +1=2a n +1,∴a n +1+1=2(a n +1),n ≥2,(*)又a 1=1,S 2=a 1+a 2=2a 1+2,即a 2+1=2(a 1+1), ∴当n =1时(*)式也成立,故{a n +1}是以2为首项,以2为公比的等比数列, ∴a n +1=2·2n -1=2n ,∴a n =2n -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.跟踪训练 (2016·全国Ⅲ)已知数列{a n }的前n 项和S n =1+λa n ,其中λ≠0. (1)证明{a n }是等比数列,并求其通项公式; (2)若S 5=3132,求λ.(1)证明 由题意得a 1=S 1=1+λa 1, 故λ≠1,a 1=11-λ,a 1≠0.由S n =1+λa n ,S n +1=1+λa n +1,得a n +1=λa n +1-λa n ,即a n +1(λ-1)=λa n ,由a 1≠0,λ≠0得a n ≠0, 所以a n +1a n =λλ-1.因此{a n }是首项为11-λ,公比为λλ-1的等比数列,于是a n =11-λ⎝⎛⎭⎫λλ-1n -1.(2)解 由(1)得S n =1-⎝⎛⎭⎫λλ-1n . 由S 5=3132得1-⎝⎛⎭⎫λλ-15=3132,即⎝⎛⎭⎫λλ-15=132.解得λ=-1.题型三 等比数列性质的应用1.(2019·郑州三模)已知等比数列{a n },且a 6+a 8=4,则a 8(a 4+2a 6+a 8)的值为( ) A .2 B .4 C .8 D .16 答案 D解析 ∵a 6+a 8=4,∴a 8(a 4+2a 6+a 8)=a 8a 4+2a 8a 6+a 28=(a 6+a 8)2=16.故选D.2.(2017·云南省十一校跨区调研)已知数列{a n }是等比数列,S n 为其前n 项和,若a 1+a 2+a 3=4,a 4+a 5+a 6=8,则S 12等于( ) A .40 B .60 C .32 D .50 答案 B解析 由等比数列的性质可知,数列S 3,S 6-S 3,S 9-S 6,S 12-S 9是等比数列,即数列4,8,S 9-S 6,S 12-S 9是等比数列,因此S 12=4+8+16+32=60,故选B. 思维升华 等比数列常见性质的应用 等比数列性质的应用可以分为三类: (1)通项公式的变形. (2)等比中项的变形.(3)前n 项和公式的变形.根据题目条件,认真分析,发现具体的变化特征即可找出解决问题的突破口.分类讨论思想在等比数列中的应用典例 (12分)已知首项为32的等比数列{a n }的前n 项和为S n (n ∈N *),且-2S 2,S 3,4S 4成等差数列.(1)求数列{a n }的通项公式; (2)证明:S n +1S n ≤136(n ∈N *).思想方法指导 (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(1)解 设等比数列{a n }的公比为q , 因为-2S 2,S 3,4S 4成等差数列,所以S 3+2S 2=4S 4-S 3,即S 4-S 3=S 2-S 4, 可得2a 4=-a 3,于是q =a 4a 3=-12.[2分]又a 1=32,所以等比数列{a n }的通项公式为a n =32×⎝⎛⎭⎫-12n -1=(-1)n -1·32n (n ∈N *).[3分](2)证明 由(1)知,S n =1-⎝⎛⎭⎫-12n , S n +1S n=1-⎝⎛⎭⎫-12n +11-⎝⎛⎭⎫-12n=⎩⎨⎧2+12n (2n +1),n 为奇数,2+12n(2n-1),n 为偶数.[6分]当n 为奇数时,S n +1S n 随n 的增大而减小,所以S n +1S n ≤S 1+1S 1=32+23=136.[8分]当n 为偶数时,S n +1S n 随n 的增大而减小,所以S n +1S n ≤S 2+1S 2=34+43=2512.[10分]故对于n ∈N *,有S n +1S n ≤136.[12分]1.(2019·福建漳州八校联考)等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 3=2,S 6=18,则S 10S 5等于( ) A .-3 B .5 C .-31 D .33 答案 D解析 设等比数列{a n }的公比为q ,则由已知得q ≠1.∵S 3=2,S 6=18,∴1-q 31-q 6=218,得q 3=8,∴q =2. ∴S 10S 5=1-q 101-q5=1+q 5=33,故选D. 2.(2019·武汉市武昌区调研)设公比为q (q >0)的等比数列{a n }的前n 项和为S n .若S 2=3a 2+2,S 4=3a 4+2,则a 1等于( ) A .-2 B .-1 C.12 D.23答案 B解析 由S 2=3a 2+2,S 4=3a 4+2,得a 3+a 4=3a 4-3a 2,即q +q 2=3q 2-3,解得q =-1(舍去)或q =32,将q =32代入S 2=3a 2+2中得a 1+32a 1=3×32a 1+2,解得a 1=-1,故选B.3.(2019张掖市一诊)已知等比数列{a n }中,a 3=2,a 4a 6=16,则a 10-a 12a 6-a 8的值为( )A .2B .4C .8D .16 答案 B解析 a 5=±a 4·a 6=±16=±4, ∵q 2=a 5a 3>0,∴a 5=4,q 2=2,则a 10-a 12a 6-a 8=q 4=4. 4.(2019山西太原三模)已知数列{a n }的前n 项和为S n ,点(n ,S n +3)(n ∈N *)在函数y =3×2x 的图象上,等比数列{b n }满足b n +b n +1=a n (n ∈N *),其前n 项和为T n ,则下列结论正确的是( )A .S n =2T nB .T n =2b n +1C .T n >a nD .T n <b n +1 答案 D解析 由题意可得S n +3=3×2n ,S n =3×2n -3,由等比数列前n 项和的特点可得数列{a n }是首项为3,公比为2的等比数列,数列的通项公式a n =3×2n -1,设b n =b 1q n -1,则b 1q n -1+b 1q n =3×2n -1,当n =1时,b 1+b 1q =3,当n =2时,b 1q +b 1q 2=6, 解得b 1=1,q =2,数列{b n }的通项公式b n =2n -1,由等比数列求和公式有:T n =2n -1,观察所给的选项: S n =3T n ,T n =2b n -1,T n <a n ,T n <b n +1.5.(2019广元模拟)等比数列{a n }的各项均为正数,且a 5a 6+a 4a 7=18,则log 3a 1+log 3a 2+…+log 3a 10等于( )A .5B .9C .log 345D .10 答案 D解析 由等比数列的性质知a 5a 6=a 4a 7,又a 5a 6+a 4a 7=18,所以a 5a 6=9, 则原式=log 3(a 1a 2…a 10)=log 3(a 5a 6)5=10.6.(2018·长春质检)中国古代数学著作《算法统宗》中有这样一个问题:“三百七十八里关,初行健步不为难,次日脚痛减一半,六朝才得到其关,要见次日行里数,请公仔细算相还.”其意思为:有一个人走378里路,第一天健步行走,从第二天起脚痛每天走的路程为前一天的一半,走了6天后到达目的地,请问第二天走了( ) A .192里 B .96里 C .48里 D .24里 答案 B解析 设等比数列{a n }的首项为a 1,公比为q =12,由题意得a 1⎝⎛⎭⎫1-1261-12=378,解得a 1=192,则a 2=192×12=96,即第二天走了96里,故选B.7.已知{a n }是各项都为正数的等比数列,其前n 项和为S n ,且S 2=3,S 4=15,则a 3=________. 答案 4解析 S 4-S 2=a 3+a 4=12,S 2=a 1+a 2=3, ∴a 3+a 4a 1+a 2=q 2=123=4,q =2或q =-2(舍去),∴a 3+a 4=a 3(1+q )=3a 3=12,a 3=4.8.在各项均为正数的等比数列{a n }中,若a 2=1,a 8=a 6+2a 4,则a 6的值是________. 答案 4解析 因为a 8=a 2q 6,a 6=a 2q 4,a 4=a 2q 2,所以由a 8=a 6+2a 4,得a 2q 6=a 2q 4+2a 2q 2,消去a 2q 2,得到关于q 2的一元二次方程(q 2)2-q 2-2=0,解得q 2=2,q 2=-1(舍去),a 6=a 2q 4=1×22=4.9.已知数列{a n }是递增的等比数列,a 1+a 4=9,a 2a 3=8,则数列{a n }的前n 项和为________. 答案 2n -1解析 设等比数列的公比为q ,则有⎩⎪⎨⎪⎧a 1+a 1q 3=9,a 21·q 3=8,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,q =2或⎩⎪⎨⎪⎧a 1=8,q =12.又{a n }为递增数列,∴⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,q =2, ∴数列{a n }的前n 项和为1-2n 1-2=2n -1. 10.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足a n +S n =1(n ∈N *),则通项a n =________. 答案 12n解析 ∵a n +S n =1,①∴a n -1+S n -1=1(n ≥2),②由①-②,得a n -a n -1+a n =0,即a n a n -1=12(n ≥2), 又a 1=12, ∴数列{a n }是首项为12,公比为12的等比数列, 则a n =12×⎝⎛⎭⎫12n -1=12n . 11.(2016·全国Ⅲ)已知各项都为正数的数列{a n }满足a 1=1,a 2n -(2a n +1-1)a n -2a n +1=0.(1)求a 2,a 3;(2)求{a n }的通项公式.解 (1)由题意,得a 2=12,a 3=14. (2)由a 2n -(2a n +1-1)a n -2a n +1=0,得2a n +1(a n +1)=a n (a n +1).因为{a n }的各项都为正数,所以a n +1≠0,所以a n +1a n =12. 故{a n }是首项为1,公比为12的等比数列, 因此a n =12n -1. 12.已知数列{a n }中,a 1=1,a n ·a n +1=⎝⎛⎭⎫12n ,记T 2n 为{a n }的前2n 项的和,b n =a 2n +a 2n -1,n ∈N *. (1)判断数列{b n }是否为等比数列,并求出b n ;(2)求T 2n .解 (1)∵a n ·a n +1=⎝⎛⎭⎫12n ,∴a n +1·a n +2=⎝⎛⎭⎫12n +1,∴a n +2a n =12,即a n +2=12a n .∵b n =a 2n +a 2n -1,∴b n +1b n =a 2n +2+a 2n +1a 2n +a 2n -1=12a 2n +12a 2n -1a 2n +a 2n -1=12, ∵a 1=1,a 1·a 2=12, ∴a 2=12,∴b 1=a 1+a 2=32. ∴{b n }是首项为32,公比为12的等比数列. ∴b n =32×⎝⎛⎭⎫12n -1=32n . (2)由(1)可知,a n +2=12a n , ∴a 1,a 3,a 5,…是以a 1=1为首项,以12为公比的等比数列;a 2,a 4,a 6,…是以a 2=12为首项,以12为公比的等比数列, ∴T 2n =(a 1+a 3+…+a 2n -1)+(a 2+a 4+…+a 2n )=1-⎝⎛⎭⎫12n 1-12+12⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫12n 1-12=3-32n .13.(2017·新乡三模)若数列{a n +1-a n }是等比数列,且a 1=1,a 2=2,a 3=5,则a n =________.答案 3n -1+12解析 ∵a 2-a 1=1,a 3-a 2=3,∴q =3,∴a n +1-a n =3n -1,∴a n -a 1=a 2-a 1+a 3-a 2+…+a n -1-a n -2+a n -a n -1=1+3+…+3n -2=1-3n -11-3, ∵a 1=1,∴a n =3n -1+12. 14.(2018·徐州质检)设数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 1=1,a n +a n +1=12n (n =1,2,3,…),则S 2n +3=________.答案 43⎝⎛⎭⎫1-14n +2 解析 由题意,得S 2n +3=a 1+(a 2+a 3)+(a 4+a 5)+…+(a 2n +2+a 2n +3)=1+14+116+…+14n +1 =43⎝⎛⎭⎫1-14n +2.15.已知等比数列{a n }的各项均为正数且公比大于1,前n 项积为T n ,且a 2a 4=a 3,则使得T n >1的n 的最小值为( )A .4B .5C .6D .7答案 C解析 ∵{a n }是各项均为正数的等比数列,且a 2a 4=a 3,∴a 23=a 3,∴a 3=1.又∵q >1,∴a 1<a 2<1,a n >1(n >3),∴T n >T n -1(n ≥4,n ∈N *),T 1<1,T 2=a 1·a 2<1,T 3=a 1·a 2·a 3=a 1a 2=T 2<1,T 4=a 1a 2a 3a 4=a 1<1,T 5=a 1·a 2·a 3·a 4·a 5=a 53=1,T 6=T 5·a 6=a 6>1,故n 的最小值为6,故选C.16.(2019·武汉市武昌区调研)设S n 为数列{a n }的前n 项和,S n +12n =(-1)n a n (n ∈N *),则数列{S n }的前9项和为________.答案 -3411 024解析 因为S n +12n =(-1)n a n , 所以S n -1+12n -1=(-1)n -1a n -1(n ≥2). 两式相减得S n -S n -1+12n -12n -1 =(-1)n a n -(-1)n -1a n -1,即a n -12n =(-1)n a n +(-1)n a n -1(n ≥2), 当n 为偶数时,a n -12n =a n +a n -1, 即a n -1=-12n , 此时n -1为奇数,所以若n 为奇数,则a n =-12n +1; 当n 为奇数时,a n -12n =-a n -a n -1, 即2a n -12n =-a n -1, 所以a n -1=12n -1,此时n -1为偶数, 所以若n 为偶数,则a n =12n . 所以数列{a n }的通项公式为 a n =⎩⎨⎧-12n +1,n 为奇数,12n ,n 为偶数.所以数列{S n }的前9项和为S 1+S 2+S 3+…+S 9=9a 1+8a 2+7a 3+6a 4+…+3a 7+2a 8+a 9=(9a 1+8a 2)+(7a 3+6a 4)+…+(3a 7+2a 8)+a 9=-122-124-126-128-1210 =-122×⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫1451-14=-3411 024.。
高中数学必修五 等比数列及前n项和(总结、例题、练习)
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第五节 等比数列及前n 项和【基础知识】1.等比数列的定义如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的比都等于同一个常数(不为零),那么这个数列叫作等比数列,这个常数叫作等比数列的公比,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{a n }的首项为a 1,公比为q ,则它的通项a n =a 1·q n -1(a 1≠0,q ≠0). 3.等比中项若G 2=a ·b _(ab ≠0),那么G 为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:a n =a m ·q n-m,(n ,m ∈N +).(2)若{a n }为等比数列,且k +l =m +n (k ,l ,m ,n ∈N +),则a k ·a l =a m ·a n .(3)若{a n },{b n }(项数相同)是等比数列,则{λa n }(λ≠0),1n a ⎧⎫⎨⎬⎩⎭,{2n a },{a n ·b n },n n a b ⎧⎫⎨⎬⎩⎭仍是等比数列.5.等比数列的前n 项和公式等比数列{a n }的公比为q (q ≠0),其前n 项和为S n ,S n =111(1)(1)(1)11n n na q a a q a q q q q =⎧⎪--⎨=≠⎪--⎩6.等比数列前n 项和的性质公比不为-1的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,则S n ,S 2n -S n ,S 3n -S 2n 仍成等比数列,其公比为__q n __. 难点正本 疑点清源 1.等比数列的特征从等比数列的定义看,等比数列的任意项都是非零的,公比q 也是非零常数. 2.等比数列中的函数观点利用函数、方程的观点和方法,揭示等比数列的特征及基本量之间的关系.在借用指数函数讨论单调性时,要特别注意首项和公比的大小. 3.两个防范(1)由a n +1=qa n ,q ≠0并不能立即断言{a n }为等比数列,还要验证a 1≠0.(2)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这一特殊情形导致解题失误.【考点剖析】考点一:等比数列基本量的运算【题组训练】1.已知等比数列{a n}满足a1=14,a3a5=4(a4-1),则a2等于()A.2B.1C.12D.18【答案】C【解析】由{a n}为等比数列,得a3a5=24a,又a3a5=4(a4-1),所以24a=4(a4-1),解得a4=2.设等比数列{a n}的公比为q,则由a4=a1q3,得2=14q3,解得q=2,所以a2=a1q=12.2.(2021·湘东五校联考)已知在等比数列{a n}中,a3=7,前三项之和S3=21,则公比q的值是()A.1 B.-1 2C.1或-12D.-1或12【答案】C【解析】当q=1时,a n=7,S3=21,符合题意;当q≠1时,由21317,(1)=211a qa qq⎧=⎪⎨-⎪-⎩得q=-12.综上,q的值是1或-12,故选C.3.(2017·全国卷Ⅱ)我国古代数学名著《算法统宗》中有如下问题:“远望巍巍塔七层,红光点点倍加增,共灯三百八十一,请问尖头几盏灯?”意思是:一座7层塔共挂了381盏灯,且相邻两层中的下一层灯数是上一层灯数的2倍,则塔的顶层共有灯()A.1盏B.3盏C.5盏D.9盏【答案】B【解析】每层塔所挂的灯数从上到下构成等比数列,记为{a n},则前7项的和S7=381,公比q=2,依题意,得S7=71(12)12a--=381,解得a1=3..【名师微点】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,等比数列中有五个量a 1,n ,q ,a n ,S n ,一般可以“知三求二”,通过列方程(组)便可迎刃而解.(2)等比数列的前n 项和公式涉及对公比q 的分类讨论,当q =1时,{a n }的前n 项和S n =na 1;当q ≠1时,{a n }的前n 项和S n =11(1)11n n a a q a q q q--=--. 考点二:等比数列的判定与证明例1.[典例精析]已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,S n +1=4a n +2(n ∈N *),若b n =a n +1-2a n ,求证:{b n }是等比数列. 【证明】因为a n +2=S n +2-S n +1=4a n +1+2-4a n -2=4a n +1-4a n , 所以1n n b b +=211111112442242222n n n n n n nn n n n n na a a a a a a a a a a a a ++++++++----===--- 因为S 2=a 1+a 2=4a 1+2,所以a 2=5. 所以b 1=a 2-2a 1=3.所以数列{b n }是首项为3,公比为2的等比数列.[解题技法]等比数列的判定方法[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. 考点三:等比数列的性质及应用例2.(1)已知等比数列{a n }的各项为正数,且a 5a 6+a 4a 7=18,则log 3a 1+log 3a 2+…+log 3a 10=( )A.12B.10C.8 D.2+log35(2)设等比数列{a n}中,前n项和为S n,已知S3=8,S6=7,则a7+a8+a9等于()A.18B.-18C. 578D.558(3)已知等比数列{a n}共有2n项,其和为-240,且奇数项的和比偶数项的和大80,则公比q=________.【答案】(1)B(2)A(3)2【解析】(1)由a5a6+a4a7=18,得a5a6=9,所以log3a1+log3a2+...+log3a10=log3(a1a2 (10)=log3(a5a6)5=5log39=10.(2)因为a7+a8+a9=S9-S6,且S3,S6-S3,S9-S6也成等比数列,即8,-1,S9-S6成等比数列,所以8(S9-S6)=1,即S9-S6=18,所以a7+a8+a9=1 8 .(3)由题意,得=240=80S SS S+-⎧⎪⎨-⎪⎩奇偶奇偶,,解得=80=160SS-⎧⎪⎨-⎪⎩奇偶,所以q=160=80SS--偶奇=2.[解题技法]应用等比数列性质解题时的2个注意点(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m+n=p+q(m,n,p,q∈N*),则a m·a n=a p·a q”,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.2.4 等比数列 基础练一、单选题1.在等比数列{}n a 中,201920168a a =,则数列{}n a 的公比q 的值为( )A .2B .3C .4D .82.已知等比数列{}n a 中,2017a ,2019a 是方程2410x x -+=的两个根,则2018a =( )A .1B .±1C .2018D .1,2018 3.已知数列{}n a 是公比为q 的等比数列,且132,,a a a 成等差数列,则公比q 的值为( )A .11,-2B .1C .1-2D .-24.若等差数列{}n a 和等比数列{}n b 满足111a b ==-,448a b ==,则22a b 为( ) A .1B .1-C .2D .2-5.已知等比数列{}n a 满足112a =,且()24341a a a ⋅=-,则5a =( ) A .8B .16C .32D .646.在各项不为零的等差数列{}n a 中,2201720182019220a a a -+=,数列{}n b 是等比数列,且20182018b a =,则()220172019log b b ⋅的值为( )A .1B .2C .4D .8二、填空题7.若,22,33x x x ++是一个等比数列的前3项,则第四项为_________.8.在等比数列{}n a 中,1132a =,当11n 时,1n a >恒成立,则公比q 的取值范围是______.9.已知数列{}n a 满足()*1111,3n n n a a n a a +==∈+N ,那么{}n a 的通项公式是___.三、解答题10.已知:n S 为{}n a 的前n 项和,且满足n n a S n +=.(1)求证:{}1n a -成等比数列; (2)求n a .2.5 等比数列的前n 项和基础练一、单选题1.已知数列{}n a 的前n 项和22n S n n =+,则数列11{}n n a a +⋅的前6项和为( )A .215 B .415 C .511 D .1011 2.数列11111,2,3,424816…的前n 项和为( )A .()211122n n n ++-B .()1111122n n n +++-C .()211222n n n ++-D .()1112122n n n ⎛⎫++- ⎪⎝⎭3.数列{}n a的通项公式为n a =n S 为其前n 项和.若9n S =,则n =( )A .99B .98C .97D .964.若数列{}n a 的通项公式为221n n a n =+-,则数列{}n a 的前n 项和n S 为( )A .221n n +-B .1221n n ++-C .1222n n ++-D .222n n +-5.数列{}n a 满足n a =123...nn ++++,则数列11n n a a +⎧⎫⎨⎬⎩⎭的前n 项和为( )A .2nn +B .22nn + C .1n n + D .21nn + 6.已知等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,若367,63S S ==,则数列{}n na 的前n 项和为( )A .3(1)2n n -++⨯B .3(1)2n n ++⨯C .1(1)2n n ++⨯D .1(1)2n n +-⨯二、填空题7.已知数列{a n }的通项a n =2n +n ,若数列{a n }的前n 项和为Sn ,则S 8=_________8.()()11114473231n n +++=⨯⨯-+ 9.已知数列111112123123n+++++++,,,,,,则其前n 项的和等于_________.三、解答题10.已知等差数列{a n }满足a 2=0,a 6+a 8=-10.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)求数列12n n a -⎧⎫⎨⎬⎩⎭的前n 项和.参考答案11.【答案】A【解析】设等比数列{a n }的公比为q ,∵a 2019=8a 2016,∴q 3=8,解得q =2. 故选A . 2.【答案】B【解析】∵2017a ,2019a 是方程x 2﹣4x+1=0的两个根,∴20172019a a =1,则在等比数列{a n }中,201720192018a a a =2=1,2008a ∴=±1故选B . 3.【答案】A【解析】数列{}n a 是公比为q 的等比数列,132,,a a a 故3122a a a =+,由此解得112q =-, 故选A 。
2021年高考数学考点30等比数列及其前n项和必刷题理含解析
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考点30 等比数列及其前n项和1.已知数列的前项和为,满足,则的通项公式()A. B. C. D.【答案】B【解析】当时,,当时,,因此,选B.2.已知数列为正数项的等比数列,是它的前项和,若,且,则()A. 34 B. 32 C. 30 D. 28【答案】C3.已知各项均不相等的等比数列成等差数列,设为数列的前n项和,则等于A. B. C. 3 D. 1【答案】A【解析】设等比数列{a n}的公比为q,∵3a2,2a3,a4成等差数列,∴2×2a3=3a2+a4,∴4a2q=3,化为q2﹣4q+3=0,解得q=1或3.q=1时,,q=2时,.故选:A.4.已知数列的前项和,则数列的前项和为()A. B. C. D.【答案】C5.已知等比数列的前项和,且,,则A. B. C. D.【答案】C【解析】由题得.故答案为:C6.已知等比数列中,,,为方程的两根,则()A. 32 B. 64 C. 256 D.【答案】B7.等比数列中,公比,记(即表示数列的前项之积),中值为正数的个数是A. B. C. D.【答案】B【解析】等比数列{a n}中a1>0,公比q<0,故奇数项为正数,偶数项为负数.∴Π11<0,Π10<0,Π9>0,Π8>0.故答案为:B8.已知等比数列的前n项和为,若,且,,成等差数列,则A. 10 B. 12 C. 18 D. 30【答案】A【解析】在等比数列中,由,得,即,又,,成等差数列,,即,联立得:舍或..则.故选:A.9.已知为正项等比数列,是它的前项和,若,且与的等差中项为,则的值是( )A. 29 B. 30 C. 31 D. 32【答案】C10.已知各项均为正数的等比数列的前项和为,且满足成等差数列,则 ( ) A. 3 B. 9 C. 10 D. 13【答案】C【解析】设各项均为正数的等比数列的公比为,满足成等差数列,,,解得,则,故选C.11.已知数列的前n项和为,.(Ⅰ)求数列的通项公式;(Ⅱ)设数列的前n项和为,,点在直线上,若存在,使不等式成立,求实数m的最大值.【答案】(Ⅰ)(Ⅱ)4③-④得,∴.∵.∴为递增数列,且,∴.∴,实数m的最大值为4.12.数列{a n}的前n项和为S n,且S n=n(n+1)(n∈N*).(1)求数列{a n}的通项公式;(2)若数列{b n}满足:,求数列{b n}的通项公式;(3)令(n∈N*),求数列{c n}的前n项和T n.【答案】(1);(2);(3) .(3)c n===n•3n+n,令数列{n•3n}的前n项和为A n,则A n=3+2×32+3×33+…+n•3n,∴3A n=32+2×33+…+(n﹣1)•3n+n•3n+1,∴﹣2A n=3+32+…+3n﹣n•3n+1=﹣n•3n+1,可得A n=.∴数列{c n}的前n项和T n=+.13.已知数列中,且.(Ⅰ)求,,并证明是等比数列;(Ⅱ)设,求数列的前项和.【答案】(1)见解析;(2),②①-②得所以,.14.已知α为锐角,且,函数,数列的首项,.(1)求函数的表达式;(2)求证:数列为等比数列;(3)求数列的前n项和.【答案】(1);(2) 见解析;(3).∴15.已知数列的前项和,.(1)求;(2)若,且数列的前项和为,求.【答案】(1);(2).16.在等差数列{a n}中,,其前n项和为,等比数列{b n}的各项均为正数,b1=1,公比为q,且b2+S2=12,.(Ⅰ)求a n与b n;(Ⅱ)求的取值范围.【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)。
高考复习:等比数列及其前n项和含解析答案(教师版+学生版)
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6.2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)定义:如果一个数列 ,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.定义的表达式为(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⇒2.等比数列的有关公式(1)通项公式:a n = (2)前n 项和公式:S n = 当q ≠1时,S n = . 3.等比数列的常用性质 (1)通项公式的推广:a n =a m ·q n-m(n ,m ∈N *).(2)若{a n }为等比数列,且k +l =m +n (k ,l ,m ,n ∈N *),则(3)若{a n },{b n }(项数相同)是等比数列,则{λa n }(λ≠0),⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n ,{a 2n },{a n ·b n },⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n b n 是等比数列. [试一试]1.在1和9之间插入三个正数,使这五个数成等比数列,则插入的三个数的和为________.2.已知各项均为正数的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 3=18,S 3=26,则{a n }的公比q =________.3.函数y =x 2(x >0)的图像在点(a k ,a 2k )处的切线与x 轴交点的横坐标为a k +1,其中k ∈N *.若a 1=16,则a 1+a 3+a 5的值是________.考点一:等比数列的基本运算例1(1)在等比数列{a n }中,若a 2=-2,a 6=-32,则a 4=________.(2).(2014·扬州模拟)已知等比数列{a n }中,公比q >1,且a 1+a 4=9,a 2a 3=8,则a 2 013+a 2 014a 2 011+a 2 012=________.(3).设等比数列{a n }的公比q <1,前n 项和为S n ,已知a 3=2,S 4=5S 2,求{a n }的通项公式.考点二:等比数列的判定与证明例2.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且a n +S n =n .(1)设c n =a n -1,求证:{c n }是等比数列;(2)求数列{a n }的通项公式.变式1:在本例条件下,若数列{b n }满足b 1=a 1,b n =a n -a n -1(n ≥2), 证明{b n }是等比数列.变式2已知数列{a n }满足:a 1=1,a 2=a (a ≠0),a n +2=p ·a 2n +1a n(其中p 为非零常数,n ∈N *).(1)判断数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n +1a n 是不是等比数列; (2)求a n .考点三:等比数列的性质[典例] (1)(2014·苏州期末)在等比数列{a n }中,若a 3a 5a 7=-8,则a 2a 8=________.(2)(2014·盐城二模)若等比数列{a n }满足a m -3=4且a m a m -4=a 24(m ∈N *且 m >4),则a 1a 5的值为________.(3)设数列{a n }、{b n }都是正项等比数列,S n 、T n 分别为数列{lg a n }与{lg b n }的前n 项和, 且S n T n =n 2n +1,求log b 5a 5例4.已知首项为32的等比数列{a n }的前n 项和为S n (n ∈N *),且-2S 2,S 3,4S 4成等差数列.(1)求数列{a n }的通项公式; (2)证明:S n +1S n ≤136(n ∈N *).课堂练习;1. 已知在等比数列{a n }中,a 1+a 2=12,a 3+a 4=1,则a 7+a 8+a 9+a 10=________.2. 已知等比数列{a n }的公比q >0,a 2=1,a m +2+a m +1=6a m ,则{a n }的前4项和是________.3.(2014·南京学情调研)已知等比数列{a n }的公比q =-12,S n 为其前n 项和,则S 4a 4=________.4.(2014·连云港期末)在正项等比数列{a n }中,a 3a 11=16,则log 2a 2+log 2a 12=________.5.已知等比数列{a n }的各项均为正数,且a 1+2a 2=3,a 24=4a 3a 7,则数列{a n }的通项公式为________.6.3等比数列及其前n 项和作业1. )在等比数列{a n }中,S n 为其前n 项和,已知a 5=2S 4+3,a 6=2S 5+3,则此数列的公比q 为________.2.已知等比数列{a n }的各项均为正数,若a 1=3,前三项的和为21,则a 4+a 5+a 6=________.3.在数列{a n }中,a n +1=ca n (c 为非零常数),前n 项和为S n =3n +k ,则实数k 的值为________.4. 设各项都是正数的等比数列{a n },S n 为前n 项和,且S 10=10,S 30=70,那么S 40=________.5. 已知在等比数列{a n }中,a 1a 2a 3=5,a 7a 8a 9=40,则a 5a 6a 7=________.6. )已知三个数x +log 27 2,x +log 92,x +log 32成等比数列,则公比为________.7.在等比数列{a n }中,若a 1=12,a 4=-4,则|a 1|+|a 2|+…+|a 6|=________.8. 已知数列{a n }的前n 项的和为S n ,若S n =3n -1(n ∈N *),则a 2 012+a 2 014a 2 013的值为________.9. 设数列{a n }的前n 项和为S n ,已知S n +1=pS n +q (p ,q 为常数,n ∈N *),且a 1=2,a 2=1,a 3=q -3p .(1)求p ,q 的值;(2)求数列{a n }的通项公式;(3)是否存在正整数m ,n 使S n -m S n +1-m <2m 2m +1成立?若存在,求出所有符合条件的有序数对(m ,n );若不存在,请说明理由.10.设数列{a n }的各项都为正数,其前n 项和为S n ,对于任意正整数m ,n ,S m +n =2a 2m (1+S 2n )-1恒成立.(1)若a 1=1,求a 2,a 3,a 4及数列{a n }的通项公式; (2)若a 4=a 2(a 1+a 2+1),求证:数列{a n }是等比数列.1.(2013·南京、盐城一模)记等比数列{a n }的前n 项积为T n (n ∈N *),若a m -1·a m +1-2a m =0,且T 2m -1=128,则m =________.2.(2014·苏中三市、连云港、淮安调研)各项均为正数的等比数列{a n }中,a 2-a 1=1.当a 3取最小值时,数列{a n }的通项公式a n =________.3.(2014·南京、盐城一模)若数列{a n }是首项为6-12t ,公差为6的等差数列,数列{b n }的前n 项和为S n =3n -t ,其中t 为实常数.(1)求数列{a n }和{b n }的通项公式;(2)若数列{b n }是等比数列,求证:对于任意的n (n ∈N *),均存在正整数c n ,使得b n +1=ac n ,并求数列{c n }的前n 项和T n ;(3)设数列{d n }满足d n =a n ·b n .若{d n }中不存在这样的项d k ,使得“d k <d k -1”与“d k <d k +1”同时成立(k ≥2,k ∈N *),求实数t 的取值范围.4.(2014·苏北三市统考)已知a >0,b <0,且a +b ≠0,令a 1=a ,b 1=b ,且对任意的正整数k ,当a k +b k ≥0时,a k +1=12a k -14b k ,b k +1=34b k ;当a k +b k <0时,b k +1=-14a k +12b k ,a k +1=34a k .(1)求数列{a n +b n }的通项公式;(2)若对任意的正整数n ,a n +b n <0恒成立,问:是否存在a ,b ,使得{b n }为等比数列?若存在,求出a ,b 满足的条件;若不存在,请说明理由;(3)若对任意的正整数n ,a n +b n <0,且b 2n =34b 2n +1,求数列{b n }的通项公式.1.等比数列的三种判定方法(1)定义:a n +1a n=q (q 是不为零的常数,n ∈N *)⇔{a n }是等比数列.(3)等比中项法:a 2n +1=a n ·a n +2(a n ·a n +1·a n +2≠0,n ∈N *)⇔{a n }是等比数列. 2.等比数列的常见性质(1)若m +n =p +q =2k (m ,n ,p ,q ,k ∈N *),则a m ·a n =a p ·a q =a 2k ;(2)若数列{a n }、{b n }(项数相同)是等比数列,则{λa n }、⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 、{a 2n }、{a n ·b n }、⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n b n (λ≠0)仍然是等比数列;(3)在等比数列{a n }中,等距离取出若干项也构成一个等比数列,即a n ,a n +k ,a n +2k ,a n +3k ,…为等比数列,公比为q k ;(4)公比不为-1的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,则S n ,S 2n -S n ,S 3n -S 2n 仍成等比数列,其公比为q n ,当公比为-1时,S n ,S 2n -S n ,S 3n -S 2n 不一定构成等比数列.第三节等比数列及其前n 项和对应学生用书P711.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a n +1a n=q .(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⇒G 2=ab .2.等比数列的有关公式 (1)通项公式:a n =a 1q n -1.(2)前n 项和公式:S n =⎩⎪⎨⎪⎧na 1,q =1,a 1(1-q n )1-q=a 1-a n q 1-q ,q ≠1.1.在等比数列中易忽视每项与公比都不为0.2.在运用等比数列的前n 项和公式时,必须对q =1与q ≠1分类讨论,防止因忽略q =1这一特殊情形导致解题失误.[试一试]1.在1和9之间插入三个正数,使这五个数成等比数列,则插入的三个数的和为________. 解析:设5个正数的公比为q (q >0),所以q 4=91=9,即q =3,则中间3个数的和为q +q 2+q 3=3+3+33=3+4 3.答案:3+4 32.(2014·徐州摸底)已知各项均为正数的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 3=18,S 3=26,则{a n }的公比q =________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧a 3=18,a 1+a 2+a 3=26,q >0得18q 2+18q=8,即4q 2-9q -9=0.所以(4q +3)(q -3)=0.因为q >0,所以q =3.答案:31.等比数列的三种判定方法(1)定义:a n +1a n=q (q 是不为零的常数,n ∈N *)⇔{a n }是等比数列.(3)等比中项法:a 2n +1=a n ·a n +2(a n ·a n +1·a n +2≠0,n ∈N *)⇔{a n }是等比数列. 2.等比数列的常见性质(1)若m +n =p +q =2k (m ,n ,p ,q ,k ∈N *),则a m ·a n =a p ·a q =a 2k ;(2)若数列{a n }、{b n }(项数相同)是等比数列,则{λa n }、⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 、{a 2n }、{a n ·b n }、⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n b n (λ≠0)仍然是等比数列;(3)在等比数列{a n }中,等距离取出若干项也构成一个等比数列,即a n ,a n +k ,a n +2k ,a n +3k ,…为等比数列,公比为q k ;(4)公比不为-1的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,则S n ,S 2n -S n ,S 3n -S 2n 仍成等比数列,其公比为q n ,当公比为-1时,S n ,S 2n -S n ,S 3n -S 2n 不一定构成等比数列.3.求解等比数列的基本量常用的思想方法(1)方程的思想:等比数列的通项公式、前n 项和的公式中联系着五个量:a 1,q ,n ,a n ,S n ,已知其中三个量,可以通过解方程(组)求出另外两个量;其中基本量是a 1与q ,在解题中根据已知条件建立关于a 1与q 的方程或者方程组,是解题的关键.(2)分类讨论思想:在应用等比数列前n 项和公式时,必须分类求和,当q =1时,S n =na 1;当q ≠1时,S n =a 1(1-q n )1-q;在判断等比数列单调性时,也必须对a 1与q 分类讨论.[练一练]1.(2010·江苏高考)函数y =x 2(x >0)的图像在点(a k ,a 2k )处的切线与x 轴交点的横坐标为a k +1,其中k ∈N *.若a 1=16,则a 1+a 3+a 5的值是________.解析:切线斜率k =2a k ,切线方程为 y -a 2k =2a k (x -a k ), 即y =2a k x -a 2k ,令y =0,得x =a k2=a k +1,所以{a n }是首项a 1=16,公比q =12的等比数列,所以a n =(12)n -5,故a 1+a 3+a 5=21.答案:212.已知数列{a n }是公比q ≠±1的等比数列,则在{a n +a n +1},{a n +1-a n },⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n a n +1,{na n }这四个数列中,是等比数列的有________个.对应学生用书P72等比数列的基本运算1.(2013·n 264解析:由a 6a 2=q 4=16,则q 2=4,所以有a 4=a 2q 2=-8.答案:-82.(2014·扬州模拟)已知等比数列{a n }中,公比q >1,且a 1+a 4=9,a 2a 3=8,则a 2 013+a 2 014a 2 011+a 2 012=________.解析:因为{a n }为等比数列,故a 1a 4=a 2a 3=8,与a 1+a 4=9联立解得⎩⎪⎨⎪⎧ a 1=1,a 4=8或⎩⎪⎨⎪⎧a 1=8,a 4=1.又q >1,故a 1=1,a 4=8,从而q =2,故a 2 013+a 2 014a 2 011+a 2 012=q 2=4.答案:43.设等比数列{a n }的公比q <1,前n 项和为S n ,已知a 3=2,S 4=5S 2,求{a n }的通项公式. 解:由题设知a 1≠0,S n =a 1(1-q n )1-q,所以⎩⎪⎨⎪⎧a 1q 2=2, ①a 1(1-q 4)1-q =5×a 1(1-q 2)1-q . ② 由②式得1-q 4=5(1-q 2), 即(q -2)(q +2)(q -1)(q +1)=0. 因为q <1,所以q =-1,或q =-2. 当q =-1时,代入①式得a 1=2, 通项公式a n =2×(-1)n -1;当q =-2时,代入①式得a 1=12,通项公式a n =12×(-2)n -1.综上,a n =⎩⎪⎨⎪⎧2×(-1)n -1,q =-1,12×(-2)n -1,q =-2.[备课札记][类题通法]1.对于等比数列的有关计算问题,可类比等差数列问题进行,在解方程组的过程中要注意“相除”消元的方法,同时要注意整体代入(换元)思想方法的应用.2.在涉及等比数列前n项和公式时要注意对公比q是否等于1进行判断和讨论.等比数列的判定与证明[典例]n n n n(1)设c n=a n-1,求证:{c n}是等比数列;(2)求数列{a n}的通项公式.[解](1)证明:∵an+S n=n,①∴a n+1+S n+1=n+1. ②②-①得a n+1-a n+a n+1=1,∴2a n+1=a n+1,∴2(a n+1-1)=a n-1,∴a n+1-1a n-1=12.∵首项c1=a1-1,又a1+a1=1,∴a1=12,c1=-12.又c n=a n-1,故{c n}是以-12为首项,12为公比的等比数列.(2)由(1)知c n=-12×⎝⎛⎭⎫12n-1=-⎝⎛⎭⎫12n∴a n=1-⎝⎛⎭⎫12n.[备课札记]在本例条件下,若数列证明证明:∵由(2)知a n =1-⎝⎛⎭⎫12n, ∴当n ≥2时,b n =a n -a n -1 =1-⎝⎛⎭⎫12n -⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫12n -1 =⎝⎛⎭⎫12n -1-⎝⎛⎭⎫12n =⎝⎛⎭⎫12n .又b 1=a 1=12也符合上式,∴b n =⎝⎛⎭⎫12n . ∴b n +1b n =12,数列{b n }是等比数列. [类题通法]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、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.[针对训练]已知数列{a n }满足:a 1=1,a 2=a (a ≠0),a n +2=p ·a 2n +1a n(其中p 为非零常数,n ∈N *).(1)判断数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n +1a n 是不是等比数列; (2)求a n .解:(1)由a n +2=p ·a 2n +1a n ,得a n +2a n +1=p ·a n +1a n .令c n =a n +1a n,则c 1=a ,c n +1=pc n .∵a ≠0,∴c 1≠0,c n +1c n=p (非零常数),∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n +1a n 是等比数列. (2)∵数列{c n }是首项为a ,公比为p 的等比数列, ∴c n =c 1·p n -1=a ·p n -1,即a n +1a n=ap n -1.当n ≥2时,a n =a n a n -1·a n -1a n -2·…·a 2a 1·a 1=(ap n -2)×(ap n -3)×…×(ap 0)×1=a n -1p n 2-3n +22,∵a 1满足上式,∴a n =an -1p n 2-3n +22,n ∈N *.等比数列的性质[典例] (1)(2014·苏州期末)在等比数列{a n }中,若a 3a 5a 7=-8,则a 2a 8=________.(2)(2014·盐城二模)若等比数列{a n }满足a m -3=4且a m a m -4=a 24(m ∈N *且 m >4),则a 1a 5的值为________.[解析] (1)根据等比数列的性质可知a 2a 8=a 3a 7=a 25=(3-8)2=4.(2)令m =5得a 1a 5=a 24且a 2=4,再令m =6得a 2a 6=a 24且a 3=4,从而等比数列是常数列,故a 1a 5=16.[答案] (1)4 (2)16[备课札记] [类题通法]等比数列常见性质的应用等比数列的性质可以分为三类:①通项公式的变形,②等比中项的变形,③前n 项和公式的变形.根据题目条件,认真分析,发现具体的变化特征即可找出解决问题的突破口.[针对训练]1.(2014·苏北四市调研)已知在等比数列{a n }中,a 1+a 2=12,a 3+a 4=1,则a 7+a 8+a 9+a 10=________.解析:由题意得,{a n +a n +1}是首项为12,公比为2的等比数列,所以a 7+a 8=4,a 9+a 10=8,从而a 7+a 8+a 9+a 10=12.答案:122.(2014·南京二模)已知等比数列{a n }的公比q >0,a 2=1,a m +2+a m +1=6a m ,则{a n }的前4项和是________.解析:由a m +2+a m +1=6a m 得a m q 2+a m q =6a m ,即q 2+q =6,解得q =2或q =-3(舍去).从而a 1=a 2q =12,所以S 4=a 1(1-q 4)1-q =12×(1-24)1-2=152.答案:152对应学生用书P73[课堂练通考点]1.(2014·南京学情调研)已知等比数列{a n }的公比q =-12,S n 为其前n 项和,则S 4a 4=________.解析:因为S 4=a 1(1-q 4)1-q,a 4=a 1q 3,所以S 4a 4=1-q 4q 3(1-q )=1-116(-18)×(1+12)=-5.答案:-52.(2014·连云港期末)在正项等比数列{a n }中,a 3a 11=16,则log 2a 2+log 2a 12=________. 解析:因为等比数列{a n }中,a 3a 11=16,所以a 2a 12=a 3a 11=16,所以log 2a 2+log 2a 12=log 2(a 2a 12)=log 216=4.答案:43.已知等比数列{a n }的各项均为正数,且a 1+2a 2=3,a 24=4a 3a 7,则数列{a n }的通项公式为________.解析:设等比数列{a n }的首项为a 1,公比为q ,则由等比数列{a n }的各项均为正数知,q >0.又由⎩⎪⎨⎪⎧ a 1+2a 2=3,a 24=4a 3a 7得⎩⎪⎨⎪⎧a 1(1+2q )=3,a 24=4(a 4q )2,解得⎩⎨⎧a 1=32,q =12,所以数列{a n }的通项公式为a n =a 1q n-1=32·(12)n -1=32n . 答案:a n =32n4.已知数列{a n }是等比数列,a 1,a 2,a 3依次位于下表中第一行,第二行,第三行中的某一格内,又a 1,a 2,a 3中任何两个都不在同一列,则a n =________(n ∈N *).解析:123n 2,公比为3的等比数列,∴a n =2·3n -1.答案:2·3n -15.设数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,且数列{S n }是以2为公比的等比数列. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)求a 1+a 3+…+a 2n +1. 解:(1)∵S 1=a 1=1,且数列{S n }是以2为公比的等比数列, ∴S n =2n -1,又当n ≥2时,a n =S n -S n -1=2n -2(2-1)=2n -2.∴a n =⎩⎪⎨⎪⎧1,n =1,2n -2,n ≥2.(2)a 3,a 5,…,a 2n +1是以2为首项,以4为公比的等比数列, ∴a 3+a 5+…+a 2n +1=2(1-4n )1-4=2(4n -1)3.∴a 1+a 3+…+a 2n +1=1+2(4n -1)3=22n +1+13.[课下提升考能]第Ⅰ卷:夯基保分卷1.(2013·镇江期末)在等比数列{a n }中,S n 为其前n 项和,已知a 5=2S 4+3,a 6=2S 5+3,则此数列的公比q 为________.解析:由已知a 5=2S 4+3,a 6=2S 5+3,两式相减得a 6-a 5=2a 5,即a 6=3a 5,所以q =3. 答案:32.已知等比数列{a n }的各项均为正数,若a 1=3,前三项的和为21,则a 4+a 5+a 6=________. 解析:由题意a n =a 1q n -1(q >0),a 1+a 2+a 3=21,即⎩⎪⎨⎪⎧a 1+a 1q +a 1q 2=21,a 1=3,q >0,即1+q +q 2=7,解得q =2.所以a 4+a 5+a 6=(a 1+a 2+a 3)q 3=21×8=168. 答案:1683.在数列{a n }中,a n +1=ca n (c 为非零常数),前n 项和为S n =3n +k ,则实数k 的值为________. 解析:依题意得,数列{a n }是等比数列,a 1=3+k ,a 2=S 2-S 1=6,a 3=S 3-S 2=18,则62=18(3+k ),由此解得k =-1.答案:-14.(2014·江西省七校联考)设各项都是正数的等比数列{a n },S n 为前n 项和,且S 10=10,S 30=70,那么S 40=________.解析:依题意,数列S 10,S 20-S 10,S 30-S 20,S 40-S 30成等比数列,因此有(S 20-S 10)2=S 10(S 30-S 20),即(S 20-10)2=10(70-S 20),故S 20=-20或S 20=30;又S 20>0,因此S 20=30,S 20-S 10=20,S 30-S 20=40,故S 40-S 30=80,S 40=150.答案:1505.(2014·盐城二模)已知在等比数列{a n }中,a 1a 2a 3=5,a 7a 8a 9=40,则a 5a 6a 7=________. 解析:由条件得a 2=35,a 8=340,于是q 6=2,故a 5a 6a 7=a 32q 12=5×4=20. 解析:206.(2013·南通三模)已知三个数x +log 27 2,x +log 92,x +log 32成等比数列,则公比为________. 解析:由条件得(x +log 92)2=(x +log 272)(x +log 32),展开得x 2+log 32·x +14(log 32)2=x 2+43log 32·x +13(log 32)2,解得x =-14log 32,从而公比q =-14log 32+log 92-14log 32+log 272=-14log 32+12log 32-14log 32+13log 32=3.答案:37.在等比数列{a n }中,若a 1=12,a 4=-4,则|a 1|+|a 2|+…+|a 6|=________.解析:由题意得-4=12·q 3,故q =-2,从而|a 1|+|a 2|+…+|a 6|=12+1+2+4+8+16=632.答案:6328.(2014·常州调研)已知数列{a n }的前n 项的和为S n ,若S n =3n -1(n ∈N *),则a 2 012+a 2 014a 2 013的值为________.解析:依题意可知数列{a n }为等比数列,且公比q =3,从而a 2 012+a 2 014a 2 013=a 2 0133+3a 2 013a 2 013=13+3=103.答案:1039.(2014·苏北四市质检)设数列{a n }的前n 项和为S n ,已知S n +1=pS n +q (p ,q 为常数,n ∈N *),且a 1=2,a 2=1,a 3=q -3p .(1)求p ,q 的值;(2)求数列{a n }的通项公式;(3)是否存在正整数m ,n 使S n -m S n +1-m <2m 2m +1成立?若存在,求出所有符合条件的有序数对(m ,n );若不存在,请说明理由.解:(1)由题意知⎩⎪⎨⎪⎧ S 2=pa 1+q ,S 3=pS 2+q ,即⎩⎪⎨⎪⎧3=2p +q ,3+q -3p =3p +q ,解得⎩⎪⎨⎪⎧p =12,q =2.(2)由(1)知,S n +1=12S n +2.① 当n ≥2时,S n =12S n -1+2,②①-②,得a n +1=12a n (n ≥2).又a 2=12a 1,所以a n +1=12a n (n ∈N *),所以数列{a n }是首项为2,公比为12的等比数列,所以a n =12n -2.(3)由(2)得S n =2(1-12n )1-12=4(1-12n ).假设存在符合条件的m ,n .则由S n -m S n +1-m <2m 2m +1,得4(1-12n )-m4(1-12n +1)-m<2m 2m +1,即2n (4-m )-42n (4-m )-2<2m 2m +1,即22n (4-m )-2>12m +1.因为2m +1>0,所以2n (4-m )-2>0, 所以m <4,且2<2n (4-m )<2m +1+4.(*)因为m ∈N *,所以m =1或2或3.当m =1时,由(*)得2<2n ×3<8,所以n =1; 当m =2时,由(*)得2<2n ×2<12,所以n =1或2; 当m =3时,由(*)得2<2n <20,所以n =2或3或4.综上可知,存在符合条件的所有有序数对(m ,n )为(1,1),(2,1),(2,2),(3,2),(3,3),(3,4). 10.设数列{a n }的各项都为正数,其前n 项和为S n ,对于任意正整数m ,n ,S m +n =2a 2m (1+S 2n )-1恒成立.(1)若a 1=1,求a 2,a 3,a 4及数列{a n }的通项公式; (2)若a 4=a 2(a 1+a 2+1),求证:数列{a n }是等比数列.解:(1)由条件得1+S m +n =2a 2m (1+S 2n ). ① 在①中,令m =1得1+S n +1=2a 2(1+S 2n ). ② 令m =2得1+S n +2= 2a 4(1+S 2n ).③③÷②得1+S n +21+S n +1=a 4a 2(n ∈N *). 记a 4a 2=q ,则数列{1+S n }(n ≥2,n ∈N *)是公比为q 的等比数列. 所以1+S n =(1+S 2)q n -2(n ≥2,n ∈N *). ④ 当n ≥3时,1+S n -1=(1+S 2)q n -3.⑤④-⑤得a n =(1+S 2)q n -3(q -1)(n ≥3,n ∈N *), (*) 在①中,令m =n =1 得1+S 2=2a 2(1+S 2).所以(1+S 2)2=2a 2(1+S 2).则1+S 2=2a 2. 所以a 2=1+a 1. 因为a 1=1,所以a 2=2.在①中,令m =1,n =2得1+S 3=2a 2(1+S 4), 则(4+a 3)2=4(4+a 3+a 4).⑥在①中,令m =2,n =1得1+S 3=2a 4(1+S 2). 则(4+a 3)2=8a 4.⑦由⑥⑦解得a 3=4,a 4=8.则q =2. 由a n =(1+S 2)q n -3(q -1)(n ≥3,n ∈N *)得a n =4×2n -3·(2-1)=2n -1(n ≥3,n ∈N *),因为a 1=1,a 2=2也适合上式, 所以a n =2n -1(n ∈N *).(2)证明:在①中,令m =2,n =2, 得1+S 4=2a 4(1+S 4), 则1+S 4=2a 4,所以1+S 3=a 4. 又1+S 3=2a 2(1+S 4), 则1+S 3=2a 2(1+S 3+a 4), 所以a 4=2a 2·2a 4, 则a 4=4a 2,q =2.代入(*)得a n =(1+S 2)2n -3(n ≥3,n ∈N *).由条件a 4=a 2(a 1+a 2+1)得a 1+a 2+1=4. 因为a 2=1+a 1,所以a 1=1,所以a 2=2,则 a n =4×2n -3=2n -1(n ≥3,n ∈N *),因为a 1=1,a 2=2也适合上式, 所以a n =2n -1(n ∈N *).所以数列{a n }是等比数列. 第Ⅱ卷:提能增分卷1.(2013·南京、盐城一模)记等比数列{a n }的前n 项积为T n (n ∈N *),若a m -1·a m +1-2a m =0,且T 2m -1=128,则m =________.解析:因为{a n }是等比数列,所以a m -1a m +1=a 2m .又因为a m -1a m +1-2a m =0,即a 2m -2a m =0,所以a m =2(a m =0舍去).又T 2m -1=a 1a 2…a 2m -2a 2m -1=a 2m -1m =128=27,所以2m -1=7,解得m=4.答案:42.(2014·苏中三市、连云港、淮安调研)各项均为正数的等比数列{a n }中,a 2-a 1=1.当a 3取最小值时,数列{a n }的通项公式a n =________.解析:法一:由a 22=a 1a 3,a 2-a 1=1及a n >0得a 3=(a 1+1)2a 1=a 1+1a 1+2≥4,当且仅当a 1=1时取等号,此时a 2=2,则a n =2n -1.法二:设公比为q (q >0),则由条件得a 1q -a 1=1,即q =a 1+1a 1,从而a 3=a 1q 2,以下同解法一.答案:2n -13.(2014·南京、盐城一模)若数列{a n }是首项为6-12t ,公差为6的等差数列,数列{b n }的前n 项和为S n =3n -t ,其中t 为实常数.(1)求数列{a n }和{b n }的通项公式;(2)若数列{b n }是等比数列,求证:对于任意的n (n ∈N *),均存在正整数c n ,使得b n +1=ac n ,并求数列{c n }的前n 项和T n ;(3)设数列{d n }满足d n =a n ·b n .若{d n }中不存在这样的项d k ,使得“d k <d k -1”与“d k <d k +1”同时成立(k ≥2,k ∈N *),求实数t 的取值范围.解:(1)因为{a n }是等差数列,所以a n =(6-12t )+6(n -1)=6n -12t (n ∈N *).因为数列{b n }的前n 项和为S n =3n -t ,所以当n ≥2时,b n =(3n -t )-(3n -1-t )=2·3n -1. 又b 1=S 1=3-t ,故b n =⎩⎪⎨⎪⎧3-t ,n =1,2·3n -1,n ≥2. (2)证明:因为{b n }是等比数列,所以3-t =2·31-1, 解得t =1.从而a n =6n -12,b n =2·3n -1(n ∈N *). 由于b n +1=2·3n =6·3n -1=6(3n -1+2)-12 令c n =3n -1+2∈N *,则ac n =6(3n -1+2)-12=b n +1, 所以命题成立.从而数列{c n }的前n 项和T n =2n +1-3n 1-3=12·3n +2n -12. (3)由题意得d n =⎩⎪⎨⎪⎧6(3-t )(1-2t ),n =1,4(n -2t )×3n ,n ≥2. 当n ≥2时,d n +1-d n =4(n +1-2t )·3n +1-4(n -2t )×3n =8[n -(2t -32)]·3n . ①若2t -32<2,即t <74时,d n +1>d n (n ∈N *,n ≥2). 由题意得d 1≤d 2,即6(3-t )(1-2t )≤36(2-2t ), 解得-5-974≤t ≤-5+974<74. 所以t ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-5-974,-5+974; ②若2≤2t -32<3,即74≤t <94时,d n +1>d n (n ∈N *,n ≥3). 而d 1>d 2≥d 3,由题意得d 2=d 3,即4(2t -2)×32=4(2t -3)×33,解得t =74; ③若m ≤2t -32<m +1,即m 2+34≤t <m 2+54(m ∈N ,m ≥3)时,d n +1≥d n (n ∈N *,n ≥m +1),而d n +1≤d n (n ∈N *,2≤n ≤m ).由题意得d m =d m +1,即4(2t -m )·3m =4(2t -m -1)·3m +1,解得t =2m +34. 综上所述,t 的取值范围是⎩⎨⎧ t |-5-974≤t ≤-5+974或 ⎭⎬⎫t =2m +34(m ∈N ,m ≥2). 4.(2014·苏北三市统考)已知a >0,b <0,且a +b ≠0,令a 1=a ,b 1=b ,且对任意的正整数k ,当a k +b k ≥0时,a k +1=12a k -14b k ,b k +1=34b k ;当a k +b k <0时,b k +1=-14a k +12b k ,a k +1=34a k . (1)求数列{a n +b n }的通项公式;(2)若对任意的正整数n ,a n +b n <0恒成立,问:是否存在a ,b ,使得{b n }为等比数列?若存在,求出a ,b 满足的条件;若不存在,请说明理由;(3)若对任意的正整数n ,a n +b n <0,且b 2n =34b 2n +1,求数列{b n }的通项公式. 解:(1)当a n +b n ≥0时,a n +1=12a n -14b n ,b n +1=34b n , 所以a n +1+b n +1=12a n -14b n +34b n =12(a n +b n ); 又当a n +b n <0时,b n +1=-14a n +12b n ,a n +1=34a n , 所以a n +1+b n +1=34a n -14a n +12b n =12(a n +b n ), 因此数列{a n +b n }是以a +b 为首项,12为公比的等比数列,所以a n +b n =(a +b )⎝⎛⎭⎫12n -1. (2)因为a n +b n <0,所以a n +1=34a n ,所以a n =a ⎝⎛⎭⎫34n -1,b n =()a +b ⎝⎛⎭⎫12n -1-a n =(a +b )⎝⎛⎭⎫12n -1-a ⎝⎛⎭⎫34n -1.假设存在a ,b ,使得{b n }能构成等比数列,则b 1=b ,b 2=2b -a 4,b 3=4b -5a 16, 故⎝⎛⎭⎫2b -a 42=⎝⎛⎭⎫4b -5a 16b ,化简得a +b =0,与题中a +b ≠0矛盾.故不存在a ,b ,使得{b n }为等比数列.(3)因为a n +b n <0且b 2n =34b 2n +1, 所以b 2n =-14a 2n -1+12b 2n -1, 所以34b 2n +1=-14a 2n -1+12b 2n -1=-14a 2n -1+34b 2n -1-14b 2n -1, 所以34(b 2n +1-b 2n -1)=-14(a 2n -1+b 2n -1).由(1)知a 2n -1+b 2n -1=(a +b )⎝⎛⎭⎫122n -2,所以b 2n +1-b 2n -1=-a +b 3(12)2n -2, b 2n -1=b 1+(b 3-b 1)+…+(b 2n -1-b 2n -3)=b -a +b 3·⎣⎡⎦⎤1+⎝⎛⎭⎫122+⎝⎛⎭⎫124+…+⎝⎛⎭⎫122n -4 =b -4(a +b )9·⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫14n -1, b 2n =34b 2n +1=34b -(a +b )3·⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫14n , 所以b n =⎩⎨⎧ b -4(a +b )9·⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫14n -12,n 为奇数,34b -(a +b )3·⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫14n 2,n 为偶数.。
等比数列前n项和的性质习题(含答案)

第2课时等比数列前n 项和的性质及应用1.已知等比数列{a n }的公比为2,且其前5项和为1,那么{a n }的前10项和等于()A.31B.33C.35D.37考点等比数列前n 项和的性质题点连续m 项的和成等比数列答案B解析设{a n }的公比为q ,由题意,q =2,a 1+a 2+a 3+a 4+a 5=1,则a 6+a 7+a 8+a 9+a 10=q 5(a 1+a 2+a 3+a 4+a 5)=q 5=25=32,∴S 10=1+32=33.2.已知等比数列{a n }的前n 项和为S n =x ·3n -1-16,则x 的值为()A.13B.-13C.12D.-12考点等比数列前n 项和题点等比数列前n 项和综合问题答案C 解析方法一∵S n =x ·3n -1-16=x 3·3n -16,由S n =A (q n -1),得x 3=16,∴x =12,故选C.方法二当n =1时,a 1=S 1=x -16;当n ≥2时,a n =S n -S n -1=2x ·3n -2,∵{a n }是等比数列,∴n =1时也应适合a n =2x ·3n -2,即2x ·3-1=x -16,解得x =12.3.已知等差数列{a n }的前n 项和S n =n 2+bn +c ,等比数列{b n }的前n 项和T n =3n +d ,则向量a =(c ,d )的模为()A.1B.2C.3D.无法确定考点等比数列前n项和题点等比数列前n项和综合问题答案A解析由等差数列与等比数列的前n项和公式知,c=0,d=-1,所以向量a=(c,d)的模为1.4.设等比数列{a n}的前n项和为S n,若q=2,S100=36,则a1+a3+…+a99等于()A.24B.12C.18D.22考点等比数列前n项和的性质题点连续m项的和成等比数列答案B解析设a1+a3+…+a99=S,则a2+a4+…+a100=2S.∵S100=36,∴3S=36,∴S=12,∴a1+a3+a5+…+a99=12.1.在利用等比数列前n项和公式时,一定要对公比q=1或q≠1作出判断;若{a n}是等比数列,且a n>0,则{lg a n}构成等差数列.2.等比数列前n项和中用到的数学思想(1)分类讨论思想:①利用等比数列前n项和公式时要分公比q=1和q≠1两种情况讨论;②研究等比数列的单调性时应进行讨论:当a1>0,q>1或a1<0,0<q<1时为递增数列;当a1<0,q>1或a1>0,0<q<1时为递减数列;当q<0时为摆动数列;当q=1时为常数列.(2)函数思想:等比数列的通项a n=a1q n-1=a1q·q n(q>0且q≠1)常和指数函数相联系;等比数列前n项和S n=a1q-1(q n-1)(q≠1).设A=a1q-1,则S n=A(q n-1)与指数函数相联系.(3)整体思想:应用等比数列前n项和公式时,常把q n,a11-q当成整体求解.一、选择题1.等比数列{a n}中,a3=3S2+2,a4=3S3+2,则公比q等于()A.2B.12C.4D.14考点等比数列前n项和的性质题点等比数列前n项和性质综合答案C解析∵a 3=3S 2+2,a 4=3S 3+2,∴a 4-a 3=3(S 3-S 2)=3a 3,即a 4=4a 3,∴q =a 4a 3=4,故选C.2.设{a n }是公比为q 的等比数列,S n 是它的前n 项和,若{S n }是等差数列,则q 等于()A.1B.0C.1或0D.-1考点等比数列前n 项和的性质题点等比数列前n 项和性质综合答案A解析∵S n -S n -1=a n ,又{S n }是等差数列,∴a n 为定值,即数列{a n }为常数列,∴q =a na n -1=1.3.在等比数列{a n }中,已知S 30=13S 10,S 10+S 30=140,则S 20等于()A.90B.70C.40D.30考点等比数列前n 项和的性质题点连续m 项的和成等比数列答案C解析∵S 30≠3S 10,∴q ≠1.30=13S 10,10+S 30=14010=10,30=130,10,130,∴q 20+q 10-12=0,∴q 10=3,∴S 20=S 10(1+q 10)=10×(1+3)=40.4.已知S n 是等比数列{a n }的前n 项和,若存在m ∈N *,满足S 2m S m =9,a2m a m =5m +1m -1,则数列{a n }的公比为()A.-2 B.2C.-3D.3考点等比数列前n 项和的性质题点连续m 项的和成等比数列答案B解析设公比为q,若q=1,则S2mS m=2,与题中条件矛盾,故q≠1.∵S2mS m=a1(1-q2m)1-qa1(1-q m)1-q=q m+1=9,∴q m=8.∴a2ma m=a1q2m-1a1q m-1=q m=8=5m+1m-1,∴m=3,∴q3=8,∴q=2.5.已知等比数列{a n}的公比为q,记b n=a m(n-1)+1+a m(n-1)+2+…+a m(n-1)+m,c n=a m(n-1)+1·a m(n-1)+2·…·a m(n-1)+m(m,n∈N*),则以下结论一定正确的是()A.数列{b n}为等差数列,公差为q mB.数列{b n}为等比数列,公比为q2mC.数列{c n}为等比数列,公比为qm2D.数列{c n}为等比数列,公比为qm m考点等比数列前n项和的性质题点连续m项的和成等比数列答案C解析∵{a n}是等比数列,∴a mn+ma m(n-1)+m=q mn+m-m(n-1)-m=q m,∴c n+1c n=a mn+1·a mn+2·…·a mn+ma m(n-1)+1·a m(n-1)+2·…·a m(n-1)+m=(q m)m=2m q.6.设{a n}是由正数组成的等比数列,S n为其前n项和,已知a2a4=1,S3=7,则S5等于()A.15 2B.31 4C.33 4D.17 2考点等比数列前n项和的性质题点等比数列前n项和性质综合答案B解析∵{a n}是由正数组成的等比数列,且a2a4=1,∴设{a n}的公比为q,则q>0,且a23=1,即a3=1.∵S3=7,∴a1+a2+a3=1q2+1q+1=7,即6q 2-q -1=0.故q =12或q =-13(舍去),∴a 1=1q 2=4.∴S 51-12=314.7.数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 1=1,a n +1=3S n (n ≥1,n ∈N *),则a 6等于()A.3×44B.3×44+1C.45D.45+1考点等比数列前n 项和的性质题点等比数列前n 项和性质综合答案A解析当n ≥1时,a n +1=3S n ,则a n +2=3S n +1,∴a n +2-a n +1=3S n +1-3S n =3a n +1,即a n +2=4a n +1,∴该数列从第3项起每一项都是前一项的4倍,即该数列从第2项起是以4为公比的等比数列.又a 2=3S 1=3a 1=3,∴a n ,n =1,×4n -2,n ≥2,n ∈N *.∴当n =6时,a 6=3×46-2=3×44.8.记等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 3=2,S 6=18,则S 10S 5等于()A.-3B.5C.-31D.33考点等比数列前n 项和的性质题点连续m 项的和成等比数列答案D解析由题意知公比q ≠1,S 6S 3=a 1(1-q 6)1-qa 1(1-q 3)1-q=1+q 3=9,∴q =2,S 10S 5=a 1(1-q 10)1-qa 1(1-q 5)1-q =1+q 5=1+25=33.二、填空题9.等比数列{a n }共2n 项,其和为-240,且奇数项的和比偶数项的和大80,则公比q =________.考点等比数列前n 项和的性质题点等比数列奇偶项和的性质答案2解析奇+S 偶=-240,奇-S 偶=80,奇=-80,偶=-160,∴q =S 偶S 奇=-160-80=2.10.已知首项为1的等比数列{a n }是摆动数列,S n 是{a n }的前n 项和,且S 4S 2=5前5项和为________.考点等比数列前n 项和的性质题点等比数列前n 项和性质综合答案1116解析S 4S 2=S 2+q 2S 2S 2=1+q 2=5,q =±2.∵{a n }是摆动数列,∴q =-2.1,公比为-12,前51=1+13232=1116.三、解答题11.已知等比数列{a n }中,a 1=2,a 3+2是a 2和a 4的等差中项.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)记b n =a n log 2a n ,求数列{b n }的前n 项和S n .考点错位相减法求和题点错位相减法求和解(1)设数列{a n }的公比为q ,由题意知2(a 3+2)=a 2+a 4,∴q 3-2q 2+q -2=0,即(q -2)(q 2+1)=0.∴q =2,即a n =2·2n -1=2n ,n ∈N *.(2)由题意得,b n =n ·2n ,∴S n=1·2+2·22+3·23+…+n·2n,①2S n=1·22+2·23+3·24+…+(n-1)·2n+n·2n+1,②①-②,得-S n=21+22+23+24+…+2n-n·2n+1=-2-(n-1)·2n+1.∴S n=2+(n-1)·2n+1,n∈N*.12.中国人口已经出现老龄化与少子化并存的结构特征,测算显示中国是世界上人口老龄化速度最快的国家之一,再不实施“放开二胎”新政策,整个社会将会出现一系列的问题.若某地区2015年人口总数为45万,实施“放开二胎”新政策后专家估计人口总数将发生如下变化:从2016年开始到2025年每年人口比上年增加0.5万人.从2026年开始到2035年每年人口为上一年的99%.(1)求实施新政策后第n年的人口总数a n的表达式;(注:2016年为第一年)(2)若新政策实施后的2016年到2035年人口平均值超过49万,则需调整政策,否则继续实施.问到2036年是否需要调整政策?考点等比数列前n项和应用题题点等比数列前n项和的应用题解(1)当n≤10时,数列{a n}是首项为45.5,公差为0.5的等差数列,所以a n=45.5+0.5×(n-1)=45+0.5n.当n≥11时,数列{a n}是以0.99为公比的等比数列.又a10=50,所以a n=50×0.99n-10,因此新政策实施后第n年的人口总数a n(单位:万人)的表达式为a n +0.5n,1≤n≤10,n∈N*×0.99n-10,11≤n≤20,n∈N*.(2)设S n为数列{a n}的前n项和,则从2016年到2035年共20年,由等差数列及等比数列的求和公式得S20=S10+(a11+a12+…+a20)=477.5+4950×(1-0.9910)≈950.8(万),所以新政策实施后的2016年到2035年的年人口均值为S2020≈47.54万.因为S2020<49,故到2036年不需要调整政策.13.已知{a n}是以a为首项,q为公比的等比数列,S n为它的前n项和.(1)当S1,S3,S4成等差数列时,求q的值;(2)当S m,S n,S l成等差数列时,求证:对任意自然数k,a m+k,a n+k,a l+k也成等差数列.考点等比数列前n项和的性质题点等比数列前n 项和性质综合(1)解由已知,得a n =aq n -1,因此S 1=a ,S 3=a (1+q +q 2),S 4=a (1+q +q 2+q 3).当S 1,S 3,S 4成等差数列时,S 4-S 3=S 3-S 1,可得aq 3=aq +aq 2,化简得q 2-q -1=0.解得q =1±52.(2)证明若q =1,则{a n }的各项均为a ,此时a m +k ,a n +k ,a l +k 显然成等差数列.若q ≠1,由S m ,S n ,S l 成等差数列可得S m +S l =2S n ,即a (q m -1)q -1+a (q l -1)q -1=2a (q n -1)q -1,整理得q m +q l =2q n .因此a m +k +a l +k =aq k -1(q m +q l )=2aq n+k -1=2a n +k ,所以a m +k ,a n +k ,a l +k 成等差数列.四、探究与拓展14.数列{a n }满足:a 1=43,且a n +1=4(n +1)a n 3a n +n (n ∈N *),则1a 1+2a 2+3a 3+…+2018a 2018=________.考点等比数列前n 项和的性质题点等比数列前n 项和性质综合答案201723+13×42018解析由题意可知n +1a n +1=34+14·na n,即n +1a n +1-1又1a 1-1=-14,所以n a n =1-14n ,所以1a 1+2a 2+3a 3+…+n a n =n -41-14=n -13+13·14n ,则1a1+2a2+3a3+…+2018a2018=2018-13+13×142018=201723+13×42018.15.已知数列{a n }的前n 项和S n =3(2n -1),数列{b n }的通项公式为b n =5n -2.数列{a n }和{b n }的所有公共项按从小到大的顺序构成数列{c n }.若数列{c n }的第n 项恰为数列{a n }的第k n 项,则数列{k n }的前32项的和是________.考点等比数列前n 项和的性质题点等比数列前n 项和性质综合答案2016解析当n ≥2时,a n =S n -S n -1=3(2n -1)-3(2n -1-1)=3×2n -1,当n =1时,a 1=S 1=3,∴a n =3×2n -1.令a t =b s ,∴3×2t -1=5s -2,则s =3×2t -1+25.t =1,s =1,符合题意;t =2,s =85,不合题意;t =3,s =145,不合题意;t =4,s =265,不合题意;t =5,s =10,符合题意;…;∴{k n }是以1为首项,4为公差的等差数列,∴数列{k n }的前32项之和为32×1+32×312×4=2016.。
高中数学等比数列前n项和公式的应用专项练习

高中数学等比数列前n 项和公式的应用专项练习一、选择题1.等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且4a 1,2a 2,a 3成等差数列.若a 1=1,则S 4等于( ) A .7 B .8 C .15 D .162.设{a n }是由正数组成的等比数列,S n 为其前n 项和.已知a 2a 4=1,S 3=7,则S 5等于( ) A .152 B .314 C .334 D .1723.设各项都是正数的等比数列{a n },S n 为其前n 项和,且S 10=10,S 30=70,那么S 40等于( ) A .150B .-200C .150或-200D .4004.设数列{x n }满足log 2x n +1=1+log 2x n (n ∈N *),且x 1+x 2+…+x 10=10 ,记{x n }的前n 项和为S n ,则S 20等于( ) A .1 025B .1 024C .10 250D .20 2405.已知公差d ≠0的等差数列{a n } 满足a 1=1,且a 2,a 4-2,a 6成等比数列,若正整数m ,n 满足m -n =10,则a m -a n =( ) A .30B .20C .10D .5或406.(多选题)已知S n 是公比为q 的等比数列{a n }的前n 项和,若q ≠1,m ∈N *,则下列说法正确的是( ) A .S 2m S m =a 2ma m +1B .若S 6S 3=9,则q =2C .若S 2m S m =9,a 2m a m =5m +1m -1,则m =3,q =2D .若a 6a 3=9,则q =37.在各项都为正数的数列{a n }中,首项a 1=2,且点(a 2n ,a 2n -1)在直线x -9y =0上,则数列{a n }的前n 项和S n 等于( ) A .3n-1B .1-(-3)n 2C .1+3n 2D .3n 2+n 2二、填空题8.在数列{a n }中,a n +1=ca n (c 为非零常数),且前n 项和为S n =3n +k ,则实数k =________. 9.等比数列{a n }共有2n 项,它的全部各项的和是奇数项的和的3倍,则公比q =________. 10.设{a n }是公差不为零的等差数列,S n 为其前n 项和.已知S 1,S 2,S 4成等比数列,且a 3=5,则数列{a n }的通项公式为a n =________.11.等比数列{a n }的首项为2,项数为奇数,其奇数项之和为8532,偶数项之和为2116,则这个等比数列的公比q =________,又令该数列的前n 项的积为T n ,则T n 的最大值为________. 12.设数列1,(1+2),(1+2+22),…,(1+2+22+…+2n -1),…的第n 项为a n ,前n 项和为S n ,则a n =________,S n =________. 三、解答题13.一个项数为偶数的等比数列,全部项之和为偶数项之和的4倍,前3项之积为64,求该等比数列的通项公式.14.在等差数列{a n }中,a 2=4,a 4+a 7=15. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =2a n -2+n ,求b 1+b 2+b 3+…+b 10的值.15.设数列{a n }的前n 项和为S n .已知S 2=4,a n +1=2S n +1,n ∈N *. (1)求通项公式a n ;(2)求数列{|a n -n -2|}的前n 项和.参考答案一、选择题 1.答案:C解析:由题意得4a 2=4a 1+a 3,∴4a 1q =4a 1+a 1q 2, ∴q =2,∴S 4=1·(1-24)1-2=15.]2.答案:B解析:显然公比q ≠1,由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a 1q ·a 1q 3=1,a 1(1-q 3)1-q =7,解得⎩⎪⎨⎪⎧ a 1=4,q =12或⎩⎪⎨⎪⎧a 1=9,q =-13(舍去),∴S 5=a 1(1-q 5)1-q =4⎝⎛⎭⎫1-1251-12=314.] 3.答案:A解析:依题意,数列S 10,S 20-S 10,S 30-S 20,S 40-S 30成等比数列, 因此有(S 20-S 10)2=S 10(S 30-S 20).即(S 20-10)2=10(70-S 20),解得S 20=-20或S 20=30, 又S 20>0,因此S 20=30,S 20-S 10=20,S 30-S 20=40, 故S 40-S 30=80,S 40=150.故选A. 4.答案:C解析:∵log 2x n +1=1+log 2x n =log 2(2x n ),∴x n +1=2x n ,且x n >0, ∴{x n }为等比数列,且公比q =2,∴S 20=S 10+q 10S 10=10+210×10=10 250,故选C.] 5.答案:A解析:设等差数列的公差为d ,因为a 2,a 4-2,a 6成等比数列,所以(a 4-2)2=a 2·a 6, 即(a 1+3d -2)2=(a 1+d )·(a 1+5d ),即(3d -1)2=(1+d )·(1+5d ),解得d =0或d =3,因为公差d ≠0,所以d =3,所以a m -a n =a 1+(m -1)d -a 1-(n -1)d =(m -n )d =10d =30,故选A.] 6.答案:ABC解析:[∵q ≠1,∴S 2m S m =a 1(1-q 2m )1-q a 1(1-q m )1-q=1+q m .而a 2m a m =a 1q 2m -1a 1q m -1=q m,∴A 正确;B 中,m =3,∴S 6S 3=q 3+1=9,解得q =2.故B 正确;C 中,由S 2m S m =1+q m =9,得q m =8.又a 2m a m =q m=8=5m +1m -1,得m =3,q =2,∴C 正确;D 中,a 6a 3=q 3=9,∴q =39≠3,∴D 错误,故选ABC.]7.答案:A解析:由点(a 2n ,a 2n -1)在直线x -9y =0上,得a 2n -9a 2n -1=0,即(a n +3a n -1)(a n -3a n -1)=0,又数列{a n }各项均为正数,且a 1=2,∴a n +3a n -1>0,∴a n -3a n -1=0,即a n a n -1=3,∴数列{a n }是首项a 1=2,公比q =3的等比数列,其前n 项和S n =a 1(1-q n )1-q =2×(3n -1)3-1=3n -1.]二、填空题 8.答案:-1解析:由a n +1=ca n 知数列{a n }为等比数列.又∵S n =3n +k , 由等比数列前n 项和的特点S n =Aq n -A 知k =-1.] 9.答案:2解析:设{a n }的公比为q ,则奇数项也构成等比数列,其公比为q 2,首项为a 1,S 2n =a 1(1-q 2n )1-q ,S 奇=a 1[1-(q 2)n ]1-q 2.由题意得a 1(1-q 2n )1-q =3a 1(1-q 2n )1-q 2,∴1+q =3,∴q =2. 10.答案:2n -1解析:设等差数列{a n }的公差为d ,(d ≠0), 则S 1=5-2d ,S 2=10-3d ,S 4=20-2d ,因为S 22=S 1·S 4,所以(10-3d )2=(5-2d )(20-2d ),整理得5d 2-10d =0,∵d ≠0,∴d =2, a n =a 3+(n -3)d =5+2(n -3)=2n -1.] 11.答案:122解析:设数列{a n }共有2m +1项,由题意得S 奇=a 1+a 3+…+a 2m +1=8532,S 偶=a 2+a 4+…+a 2m =2116,S 奇=a 1+a 2q +…+a 2m q =2+q (a 2+a 4+…+a 2m )=2+2116q =8532,∴q =12,∴T n =a 1·a 2·…·a n =a n 1q 1+2+…+n -1=232n -n 22,故当n =1或2时,T n取最大值,为2.]12.答案:2n -1 2n +1-n -2解析:因为a n =1+2+22+…+2n -1=1-2n1-2=2n -1,所以S n =(2+22+23+…+2n )-n =2(1-2n )1-2-n =2n +1-n -2. 三、解答题13.解:设数列{a n }的首项为a 1,公比为q ,全部奇数项、偶数项之和分别记为S 奇,S 偶, 由题意,知S 奇+S 偶=4S 偶,即S 奇=3S 偶.∵数列{a n }的项数为偶数,∴q =S 偶S 奇=13.又a 1·a 1q ·a 1q 2=64,∴a 31·q 3=64,得a 1=12.故所求通项公式为a n =12×⎝⎛⎭⎫13n -1.14.解:(1)设等差数列{a n }的公差为d .由已知得⎩⎪⎨⎪⎧ a 1+d =4,(a 1+3d )+(a 1+6d )=15,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=3,d =1.所以a n =a 1+(n -1)d =n +2. (2)由(1)可得b n =2n +n , 所以b 1+b 2+b 3+…+b 10=(2+1)+(22+2)+(23+3)+…+(210+10) =(2+22+23+…+210)+(1+2+3+…+10) =2(1-210)1-2+(1+10)×102=(211-2)+55 =211+53=2 101.15.解:(1)由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ a 1+a 2=4,a 2=2a 1+1,则⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,a 2=3.又当n ≥2时,由a n +1-a n =(2S n +1)-(2S n -1+1)=2a n ,得a n +1=3a n ,故a n =3n -1(n ≥2,n ∈N *),又当n =1时也满足a n =3n -1, 所以数列{a n }的通项公式为a n =3n -1,n ∈N *. (2)设b n =|3n -1-n -2|,n ∈N *,b 1=2,b 2=1. 当n ≥3时,由于3n -1>n +2,故b n =3n -1-n -2,n ≥3. 设数列{b n }的前n 项和为T n ,则T 1=2,T 2=3.n ≥3时,T n =3+9(1-3n -2)1-3-(n -2)(3+n +4)2=3n -n 2-5n +112.∴T n=⎩⎨⎧2, n =1,3, n =2,3n-n 2-5n +112,n ≥3.。
等比数列及其前n项和专题练习(含参考答案)

数学 等比数列及其前n 项和一、选择题1.在等比数列{a n }中,a 1=12,q =12,a n =132,则项数n 为( )A .3B .4C .5D .62.在等比数列{a n }中,若a 1<0,a 2=18,a 4=8,则公比q 等于( ) A .32B .23C .-23D .23或-233.我国古代数学名著《算法统宗》中有如下问题:“远望巍巍塔七层,红光点点倍加增,共灯三百八十一,请问尖头几盏灯?”意思是:一座7层塔共挂了381盏灯,且相邻两层中的下一层灯数是上一层灯塔的2倍,则塔的顶层共有灯( )A .1盏B .3盏C .5盏D .9盏4.已知各项均为正数的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且S 3=14,a 3=8,则a 6=( ) A .16 B .32 C .64D .1285.已知等比数列{a n }的前n 项和为S n =a ·2n -1+16,则实数a 的值为( )A .-13B .13C .-12D .126.设等比数列{a n }的公比为q >0,且q ≠1,S n 为数列{a n }前n 项和,记T n =a nS n ,则( )A .T 3≤T 6B .T 3<T 6C .T 3≥T 6D .T 3>T 67.已知{a n }是首项为1的等比数列,若S n 是数列{a n }的前n 项和,且28S 3=S 6,则数列{1a n}的前4项和为( ) A .158或4B .4027或4C .4027D .1588.已知数列{a n }是递减的等比数列,S n 是{a n }的前n 项和,若a 2+a 5=18,a 3a 4=32,则S 5的值是( )A .62B .48C .36D .31二、填空题9.数列{a n }满足:log 2a n +1=1+log 2a n ,若a 3=10,则a 8=_____.10.已知数列{a n }是等比数列,a 2=2,a 5=14,则a 1a 2a 3+a 2a 3a 4+…+a n a n +1a n +2= .11.等比数列{a n }的各项均为实数,其前n 项和为S n .已知S 3=74,S 6=634,则a 8=_____.12. 已知等比数列{a n }中,a 2=1,则其前3项的和S 3的取值范围是_____. 三、解答题13.等比数列{a n }中,a 1=1,a 5=4a 3. (1)求{a n }的通项公式;(2)记S n 为{a n }的前n 项和.若S m =63,求m .14. (2018·安徽联考)已知S n 是数列{a n }的前n 项和,且满足S n -2a n =n -4. (1)证明:{S n -n +2}为等比数列. (2)求数列{S n }的前n 项和T n .1.已知1,a 1,a 2,4成等差数列,1,b 1,b 2,b 3,4成等比数列,则a 1+a 2b 2的值是( )A .52或-52B .-52C .52D .122.等比数列{a n }共有奇数项,所有奇数项的和S 奇=255,所有偶数项的和S 偶=-126,末项是192,则首项a 1等于( )A .1B .2C .3D .43.各项均为正数的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若S n =2,S 3n =14,则S 4n =( ) A .80 B .30 C .26D .164.在等比数列{a n }中,a 1+a n =82,a 3·a n -2=81,且前n 项和S n =121,则此数列的项数n 等于( )A .4B .5C .6D .75. 已知等比数列{a n }满足条件a 2+a 4=3(a 1+a 3),a 2n =3a 2n ,n ∈N *,数列{b n }满足b 1=1,b n -b n -1=2n -1(n ≥2,n ∈N *).(1)求数列{a n },{b n }的通项公式;(2)若数列{c n }满足c 1a 1+c 2a 2+c 3a 3+…+c na n=b n ,n ∈N *,求{c n }的前n 项和T n .【参考答案】一、选择题1.在等比数列{a n }中,a 1=12,q =12,a n =132,则项数n 为( C )A .3B .4C .5D .62.在等比数列{a n }中,若a 1<0,a 2=18,a 4=8,则公比q 等于( C ) A .32B .23C .-23D .23或-23[解析] 由⎩⎪⎨⎪⎧a 1q =18,a 1q 3=8解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=27,q =23或⎩⎪⎨⎪⎧a 1=-27,q =-23,又a 1<0,因此q =-23.故选C .3.我国古代数学名著《算法统宗》中有如下问题:“远望巍巍塔七层,红光点点倍加增,共灯三百八十一,请问尖头几盏灯?”意思是:一座7层塔共挂了381盏灯,且相邻两层中的下一层灯数是上一层灯塔的2倍,则塔的顶层共有灯( B )A .1盏B .3盏C .5盏D .9盏[解析] 设塔的顶层共有灯x 盏,则各层的灯数构成一个公比为2的等比数列,由x (1-27)1-2=381可得x =3.4.已知各项均为正数的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且S 3=14,a 3=8,则a 6=( C ) A .16 B .32 C .64D .128[解析] 由题意得,等比数列的公比为q ,由S 3=14,a 3=8,则⎩⎪⎨⎪⎧a 1(1+q +q 2)=14,a 3=a 1q 2=8,,解得a 1=2,q =2,所以a 6=a 1q 5=2×25=64,故选C .5.已知等比数列{a n }的前n 项和为S n =a ·2n -1+16,则实数a 的值为( A )A .-13B .13C .-12D .12[解析] 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=a ·2n -1-a ·2n -2=a ·2n -2,当n =1时,a 1=S 1=a +16,又因为{a n }是等比数列,所以a +16=a 2,所以a =-13.6.设等比数列{a n }的公比为q >0,且q ≠1,S n 为数列{a n }前n 项和,记T n =a nS n ,则( D )A .T 3≤T 6B .T 3<T 6C .T 3≥T 6D .T 3>T 6[解析] T 6-T 3=a 6(1-q )a 1(1-q 6)-a 3(1-q )a 1(1-q 3)=q 5(1-q )1-q 6-q 2(1-q )1-q 3=-q 2(1-q )1-q 6,由于q >0且q ≠1,所以1-q 与1-q 6同号,所以T 6-T 3<0,∴T 6<T 3,故选D .7.已知{a n }是首项为1的等比数列,若S n 是数列{a n }的前n 项和,且28S 3=S 6,则数列{1a n}的前4项和为( C ) A .158或4B .4027或4C .4027D .158[解析] 设数列{a n }的公比为q .当q =1时,由a 1=1,得28S 3=28×3=84.S 6=6,两者不相等,因此不合题意. 当q ≠1时,由28S 3=S 6及首项为1,得28(1-q 3)1-q =1-q 61-q ,解得q =3.所以数列{a n }的通项公式为a n =3n -1.所以数列{1a n }的前4项和为1+13+19+127=4027.8.已知数列{a n }是递减的等比数列,S n 是{a n }的前n 项和,若a 2+a 5=18,a 3a 4=32,则S 5的值是( A )A .62B .48C .36D .31[解析] 由a 2+a 5=18,a 3a 4=32,得a 2=16,a 5=2或a 2=2,a 5=16(不符合题意,舍去),设数列{a n }的公比为q ,则a 1=32,q =12,所以S 5=32[1-(12)5]1-12=62,选A .二、填空题9.数列{a n }满足:log 2a n +1=1+log 2a n ,若a 3=10,则a 8=__320___.[解析] 由题意知log 2a n +1=log 22a n ,∴a n +1=2a n ,∴{a n }是公比为2的等比数列,又a 3=10,∴a 8=a 3·25=320.10.已知数列{a n }是等比数列,a 2=2,a 5=14,则a 1a 2a 3+a 2a 3a 4+…+a n a n +1a n +2=647(1-2-3n) .[解析] 设数列{a n }的公比为q ,则q 3=a 5a 2=18,解得q =12,a 1=a 2q=4.易知数列{a n a n +1a n+2}是首项为a 1a 2a 3=4×2×1=8,公比为q 3=18的等比数列,所以a 1a 2a 3+a 2a 3a 4+…+a n a n+1a n +2=8(1-18n )1-18=647(1-2-3n ). 11.等比数列{a n }的各项均为实数,其前n 项和为S n .已知S 3=74,S 6=634,则a 8=__32___.[解析] 由题意知S 3=a 1+a 2+a 3=74,a 4+a 5+a 6=S 6-S 3=634-74=14=74·q 3,∴q =2.又a 1+2a 1+4a 1=74,∴a 1=14,∴a 8=14×27=32.12. 已知等比数列{a n }中,a 2=1,则其前3项的和S 3的取值范围是__(-∞,-1]∪[3,+∞)___.[解析] 设等比数列的公比为q ,则S 3=1q +q +1∵|1q +q |=1|q |+|q |≥2(当且仅当|q |=1时取等号) ∴1q +q ≥2或1q+q ≤-2∴S 3≥3或S 3≤-1,∴S 3的取值范围是(-∞,-1]∪[3,+∞). 三、解答题13.等比数列{a n }中,a 1=1,a 5=4a 3. (1)求{a n }的通项公式;(2)记S n 为{a n }的前n 项和.若S m =63,求m .[分析] 本题考查等比数列的通项公式、前n 项和公式. (1)根据已知,建立含有q 的方程→求得q 并加以检验→代入等比数列的通项公式(2)利用等比数列前n 项和公式与已知建立等量关系即可求解. [解析] (1)设{a n }的公比为q ,由题设得a n =q n -1.由已知得q 4=4q 2,解得q =0(舍去)或q =-2或q =2.故a n =(-2)n -1或a n =2n -1. (2)若a n =(-2)n -1,则S n =1-(-2)n 3.由S m =63得(-2)m =-188,此方程没有正整数解.若a n =2n -1,则S n =2n -1.由S m =63得2m =64,解得m =6.综上,m =6. [解后反思] 等比数列基本量运算问题的常见类型及解题策略: (1)求通项.求出等比数列的两个基本量a 1和q 后,通项便可求出. (2)求特定项.利用通项公式或者等比数列的性质求解. (3)求公比.利用等比数列的定义和性质建立方程(组)求解.(4)求前n 项和.直接将基本量代入等比数列的前n 项和公式求解或利用等比数列的性质求解.[易错警示] 解方程时,注意对根的检验.求解等比数列的公比时,要结合题意进行讨论、取值,避免错解.14. (2018·安徽联考)已知S n 是数列{a n }的前n 项和,且满足S n -2a n =n -4. (1)证明:{S n -n +2}为等比数列. (2)求数列{S n }的前n 项和T n .[解析] (1)证明:由题意知S n -2(S n -S n -1)=n -4(n ≥2), 即S n =2S n -1-n +4,所以S n -n +2=2[S n -1-(n -1)+2], 又易知a 1=3,所以S 1-1+2=4,所以{S n -n +2}是首项为4,公比为2的等比数列. (2)由(1)知S n -n +2=2n +1, 所以S n =2n +1+n -2,于是T n =(22+23+…+2n +1)+(1+2+…+n )-2n =4(1-2n )1-2+n (n +1)2-2n =2n +3+n 2-3n -82.1.已知1,a 1,a 2,4成等差数列,1,b 1,b 2,b 3,4成等比数列,则a 1+a 2b 2的值是( C )A .52或-52B .-52C .52D .12[解析] 由题意得a 1+a 2=5,b 22=4,又b 2与第一项的符号相同,所以b 2=2.所以a 1+a 2b 2=52.故选C . [技巧点拨] (1)在等差(比)数列的基本运算中要注意数列性质的运用,利用性质解题可简化运算,提高运算的速度.(2)根据等比中项的定义可得,在等比数列中,下标为奇数的项的符号相同,下标为偶数的项的符号相同,在求等比数列的项时要注意这一性质的运用,避免出现符号上的错误.2.等比数列{a n }共有奇数项,所有奇数项的和S 奇=255,所有偶数项的和S 偶=-126,末项是192,则首项a 1等于( C )A .1B .2C .3D .4[解析] ∵a n =192, ∴q =S 偶S 奇-a n =-12663=-2.又S n =a 1-a n q1-q=S 奇+S 偶,∴a 1-192×(-2)1-(-2)=255+(-126),解得a 1=3,故选C .3.各项均为正数的等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若S n =2,S 3n =14,则S 4n =( B ) A .80 B .30 C .26D .16[解析] 由等比数列的性质知S n 、S 2n -S n 、S 3n -S 2n 成等比数列,∴(S 2n -2)2=2(14-S 2n ),∴S 2n =6或-4(舍去),又S 2n -S n 、S 3n -S 2n 、S 4n -S 3n 成等比数列,∴82=4(S 4n -14),∴S 4n =30.故选B .另解:(特殊化)不妨令n =1,则a 1=S 1=2,S 3=2(1-q 3)1-q =14,∴q 2+q -6=0,∴q =2或-3(舍去)∴S 4=2(1-q 4)1-q=30.故选B .4.在等比数列{a n }中,a 1+a n =82,a 3·a n -2=81,且前n 项和S n =121,则此数列的项数n 等于( B )A .4B .5C .6D .7[解析] 在等比数列{a n }中,a 3·a n -2=a 1·a n =81,又a 1+a n =82,所以⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,a n =81或⎩⎪⎨⎪⎧a 1=81,a n =1.当a 1=1,a n =81时,S n =1-81q1-q =121,解得q =3.由a n =a 1q n -1得81=3n -1,解得n =5. 同理可得当a 1=81,a n =1时,n =5.故选B .5. 已知等比数列{a n }满足条件a 2+a 4=3(a 1+a 3),a 2n =3a 2n ,n ∈N *,数列{b n }满足b 1=1,b n -b n -1=2n -1(n ≥2,n ∈N *).(1)求数列{a n },{b n }的通项公式;(2)若数列{c n }满足c 1a 1+c 2a 2+c 3a 3+…+c na n =b n ,n ∈N *,求{c n }的前n 项和T n .[解析] (1)设{a n }的通项公式为a n =a 1q n -1,n ∈N *,由已知a 2+a 4=3(a 1+a 3),a 1q +a 1q 3=3(a 1+a 1q 2),得q =3,由已知a 2n =3a 2n ,即a 1q 2n -1=3a 21q 2n -2, 解得q =3a 1,a 1=1,所以{a n }的通项公式为a n =3n -1.因为b 1=1,b n -b n -1=2n -1(n ≥2,n ∈N *), 可得b 2-b 1=3,b 3-b 2=5,…,b n -b n -1=2n -1, 累加可得b n =n 2.(2)当n =1时,c 1a 1=1,c 1=1,当n ≥2时,c 1a 1+c 2a 2+c 3a 3+…+c na n =n 2①c 1a 1+c 2a 2+c 3a 3+…+c n -1a n -1=(n -1)2② 由①-②得到c na n =2n -1,c n =(2n -1)·3n -1,n ≥2,综上,c n =(2n -1)·3n -1,n ∈N *.T n =1×30+3×31+…+(2n -3)×3n -2+(2n -1)×3n -1③ 3T n =1×31+3×32+…+(2n -3)×3n -1+(2n -1)×3n ④ 由③-④得到-2T n =1×30+2×(31+32+…+3n -1)-(2n -1)×3n =1×30+2×3(3n -1-1)3-1-(2n -1)×3n .所以T n =1+(n -1)×3n .。
高考数学复习 第六篇 数列 第3讲 等比数列及其前n项和-人教版高三全册数学试题

某某省某某市博山区第六中学高考数学复习 第六篇 数列 第3讲等比数列及其前n 项和1.如果等比数列{a n }中,a 3·a 4·a 5·a 6·a 7=42,那么a 5=( )A .2 B.2C .±2 D.± 22.设数列{a n },{b n }分别为等差数列与等比数列,且a 1=b 1=4,a 4=b 4=1,则以下结论正确的是( )A .a 2>b 2B .a 3<b 3C .a 5>b 5D .a 6>b 63.设a 1,a 2,a 3,a 4成等比数列,其公比为2,则2a 1+a 22a 3+a 4的值为( )A.14B.12C.18D .1 4.已知等比数列{a n }中,a n >0,a 10a 11=e ,则ln a 1+ln a 2+…+ln a 20的值为( )A .12B .10C .8D .e5.若等比数列{a n }满足a n a n +1=16n,则公比为( )A .2B .4C .8D .166.a 1,a 2,a 3,a 4是各项不为零的等差数列且公差d ≠0,若将此数列删去某一项得到的数 列(按原来的顺序)是等比数列,则a 1d的值为( )A .-4或1B .1C .4D .4或-1 7.下列四个结论中,正确的个数是( )①等比数列{a n }的公比q >0且q ≠1,则{a n }是递增数列; ②等差数列不是递增数列就是递减数列;③{a n }是递增数列,{b n }是递减数列,则{a n -b n }是递增数列; ④{a n }是递增的等差数列,则{2a n }是递增的等比数列. A .1 B .2 C .3 D .48.等比数列{a n }中,若a 1+a 2=1,a 3+a 4=9,那么a 4+a 5等于( )A .27B .27或-27C .81D .81或-819.已知等比数列{a n }的公比为正数,且a 3·a 7=4a 24,a 2=2,则a 1=( )A .1 B.2C .2 D.2210.设S n 为等比数列{a n }的前n 项和,已知3S 3=a 4-2,3S 2=a 3-2,则公比q =( )A .3B .4C .5D .611.在等比数列{a n }中,若a 2a 3a 6a 9a 10=32,则a 29a 12的值为( )A .4B .2C .-2D .-412.已知数列{a n }是首项为1的等比数列,S n 是数列{a n }的前n 项和,且9S 3=S 6,则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n的前5项和为( )A.158或15B.3116或15C.3116 D.15813.数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 1=1,a n +1=3S n (n ≥1),则a 6=( )A .3×44B .3×44+1C .44D .44+114.已知公差不为0的等差数列{a n }满足a 1,a 3,a 4成等比数列,S n 为{a n }的前n 项和,则S 3-S 2S 5-S 3的值为( )A .2B .3C.15D .415.在等比数列{a n }中,a 7·a 11=6,a 4+a 14=5,则a 20a 10=( ) A.23 B.32C.23或32D .-23或-3216.在等比数列{a n }中a 1=2,前n 项和为S n ,若数列{a n +1}也是等比数列,则S n 等于( )A .2n +1-2 B .3n C .2n D .3n-117.设等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 6S 3=12,则S 9S 3等于 ( )A .1 2B .23C .3 4D .1 318.已知等比数列{a n }中,a n >0,a 10a 11=e ,则ln a 1+ln a 2+…+ln a 20的值为( )A .12B .10C .8D .e19.若数列{a n }满足a 1=5,a n +1=a 2n +12a n +a n 2(n ∈N *),则其前10项和是( )A .200B .150C .100D .5020.在等比数列{a n }中,a 1+a 2+…+a n =2n-1(n ∈N *),则a 21+a 22+…+a 2n 等于( )A .(2n -1)2B.13(2n -1)2C .4n -1 D.13(4n -1)21.数列{a n }中,n 12(n )2n 1(n .)n a -⎧=⎨⎩-为正奇数为正偶数设数列{a n }的前n 项和为S n ,则S 9=________.22.数列{a n }的前n 项之和为S n ,S n =1-23a n ,则a n =________.23.{a n }是等比数列,前n 项和为S n ,S 2=7,S 6=91,则S 4=________. 24.设数列{a n }的前n 项和为S n (n ∈N +),关于数列{a n }有下列四个命题:①若{a n }既是等差数列又是等比数列,则a n =a n +1(n ∈N +) ②若S n =an 2+bn (a ,b ∈R),则{a n }是等差数列 ③若S n =1-(-1)n,则{a n }是等比数列④若{a n }是等比数列,则S m ,S 2m -S m ,S 3m -S 2m (m ∈N +)也成等比数列. 其中正确的命题是__________.(填上正确命题的序号)25.在△ABC 中,tan A 是以-4为第三项,4为第七项的等差数列的公差,tan B 是以13为第三项,9为第六项的等比数列的公比,则tan C =________.26.各项都为正数的等比数列{a n }中,a 1=1,a 2+a 3=271a 2+1a 3,则通项公式a n =________.27.设项数为10的等比数列的中间两项与2x 2+9x +6=0的两根相等,则数列的各项相乘 的积为________.28.在等比数列{a n }中,a n >0,且a 1·a 2·…·a 7·a 8=16,则a 4+a 5的最小值为________.29.已知a ,b ,c 是递减的等差数列,若将其中两个数的位置对换,得到一个等比数列,则a 2+c 2b2的值为________.30.已知{a n }是递增等比数列,a 2=2,a 4-a 3=4,则此数列的公比q =________. 31.已知数列{a n }的前n 项和S n =2n-3,则数列{a n }的通项公式为________.32.设{a n }是公比为q 的等比数列,|q |>1,令b n =a n +1(n =1,2,…),若数列{b n }有连续四项在集合{-53,-23,19,37,82}中,则6q =________.33.设等比数列{a n }的前n 项和为S n ·已知a 2=6,6a 1+a 3=30,求a n 和S n · 34.已知等比数列{a n }中,a 1=13,公比q =13.(1)S n 为{a n }的前n 项和,证明:S n =1-a n2;(2)设b n =log 3a 1+log 3a 2+…+log 3a n ,求数列{b n }的通项公式.35.已知两个等比数列{a n },{b n },满足a 1=a (a >0),b 1-a 1=1,b 2-a 2=2,b 3-a 3=3.(1)若a =1,求数列{a n }的通项公式;(2)若数列{a n }唯一,求a 的值.36.设等比数列{a n }的前n 项和为S n .已知a 2=6,6a 1+a 3=30,求a n 和S n . 37.已知等比数列{a n }的公比q =3,前3项和S 3=133.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若函数f (x )=A sin(2x +φ)(A >0,0<φ<π)在x =π6处取得最大值,且最大值为a 3,求函数f (x )的解析式.38.已知公差不为0的等差数列{a n }的首项a 1为a (a ∈R ),且1a 1,1a 2,1a 4成等比数列.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)对n ∈N *,试比较1a 2+1a 22+…+1a 2n 与1a 1的大小.39.已知数列{a n }中,a 1=1,前n 项和为S n ,对任意的自然数n ≥2,a n 是 3S n -4与2-32S n -1的等差中项.(1)求{a n }的通项公式; (2)求S n .40.设数列{a n }的前n 项和为S n ,且(3-m )S n +2ma n =m +3(n ∈N *),其中m 为常数,且m ≠-3.(1)求证:{a n }是等比数列;(2)若数列{a n }的公比q =f (m ),数列{b n }满足b 1=a 1,b n =32f (b n -1)(n ∈N *,n ≥2),求证:{1b n}为等差数列,并求b n .41.已知{a n }是首项为a 1,公比q (q ≠1)为正数的等比数列,其前n 项和为S n ,且有5S 2=4S 4, 设b n =q +S n .(1)求q 的值;(2)数列{b n }能否是等比数列?若是,请求出a 1的值;若不是,请说明理由.。
必修五“等比数列及前n项和”精选题
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等比数列及前n 项和1. 已知等比数列{a n }为递增数列,S n 是其前n 项和.若a 1+a 5=172,a 2a 4=4,则S 6=( )A. 2716B. 278C. 634D. 632 2. 在等比数列{a n }中,2a 1,32a 2,a 3成等差数列,则等比数列{a n }的公比为______.3. 已知数列{a n }满足a 1=1,a n+1=3a n +1(n ∈N ∗),则数列{a n }的前n 项和S n = ______ .4. 若S n 是数列[a n }的前n 项的和,且S n =−n 2+6n +7,则数列{a n }的最大项的值为______ .5. 设等比数列{a n }满足a 1+a 3=10,a 2+a 4=5,则a 1a 2…a n 的最大值为______ .6. 已知数列{a n }的前n 项和为S n ,若a n =√n+√n−1∈N ∗),则S 2009的值为______.7. 设等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 6:S 3=3:1,则S 3:S 9= ______ .8. 设等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足a 6=8a 3,则S6S 3=( ) A. 4B. 5C. 8D. 9 9. 求和:1+11+2+11+2+3+⋯+11+2+3+⋯+n = ______ .10. 已知等比数列{a n }的公比q =−13,则a 1+a 3+a 5+a 7a 2+a 4+a 6+a 8的值为____________.11. 已知{a n }是公差不等于0的等差数列,a 1=2且a 2,a 4,a 8成等比数列,若b n =1n(a n +2),则数列{b n }的前n 项和的取值范围是______ .12. 已知数列{a n }满足:a 1=1,a n+1=2n +a n ,则数列{a n }的前n 项和S n = ______ .13. 等差数列{a n }的前n 项和为S n ,数列{b n }是等比数列,且满足a 1=3,b 1=1,b 2+S 2=10,a 5−2b 2=a 3,数列的前n 项和T n ,若T n <M 对一切正整数n 都成立,则M 的最小值为______ .14. 已知数列a n 是首项为1,公比为q(q >0)的等比数列,并且2a 1,12a 3,a 2成等差数列. (I)求q 的值(II)若数列b n 满足b n =a n +n ,求数列b n 的前n 项和T n .15. 记等比数列{a n }前n 项和为S n ,已知a 1+a 3=30,3S 1,2S 2,S 3成等差数列.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若数列{b n }满足b 1=3,b n+1−3b n =3a n ,求数列{b n }的前n 项和B n ;16. 已知数列{a n }的前n 项和S n 满足4a n −3S n =2,其中n ∈N ∗. (Ⅰ)求证:数列{a n }为等比数列;(Ⅱ)设b n =12a n −4n ,求数列{b n }的前n 项和T n .17.已知数列{a n}的前n项和为S n,n∈N∗,且S n=32a n−12,(1)求数列{a n}的通项公式;(2)若b n=2na n+2−a n+1,设数列{b n}的前n项和为T n,n∈N∗,证明T n<34.18.已知数列{a n},{b n}满足a1=1,a n+1=1−14a n ,b n=22a n−1,其中n∈N+.(I)求证:数列{b n}是等差数列,并求出数列{a n}的通项公式;(II)设c n=4a nn+1,求数列{c n c n+2}的前n项和为T n.19.设数列{a n}的前n项和为S n,已知2S n=3n+3.(Ⅰ)求{a n}的通项公式;(Ⅱ)若数列{b n},满足a n b n=log3a n,求{b n}的前n项和T n.20.设数列{a n}的前n项和为S n,已知a1=1,a n+1=2n+3nS n(n∈N∗).(1)证明:数列{S nn}是等比数列;(2)求数列{S n}的前n项和T n.21.已知{a n}是各项均为正数的等比数列,a11=8,设b n=log2a n,且b4=17.(Ⅰ)求证:数列{b n}是以−2为公差的等差数列;(Ⅱ)设数列{b n}的前n项和为S n,求S n的最大值.。
2.5.1等比数列前n项和公式试题含答案

2.5 等比数列的前n 项和 第1课时 等比数列前n 项和公式 题型一 等比数列前n 项和公式的直接应用 例1 求下列等比数列前8项的和: (1)12,14,18,…; (2)a 1=27,a 9=1243,q <0.跟踪训练1 (1)求数列{(-1)n +2}的前100项的和;(2)在14与78之间插入n 个数,组成所有项的和为778的等比数列,求此数列的项数.题型二 等比数列基本量的计算例2 在等比数列{a n }中,a 1=2,S 3=6,求a 3和q .跟踪训练2 已知等比数列{a n }是递增数列,S n 是{a n }的前n 项和.若a 1,a 3是方程x 2-5x +4=0的两个根,则S 6=________.题型三 利用错位相减法求数列的前n 项和例3 求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫n 2n 的前n 项和.跟踪训练3 求和:S n =x +2x 2+3x 3+…+nx n (x ≠0).分期付款模型典例 小华准备购买一部售价为5000元的手机,采用分期付款方式,并在一年内将款全部付清.商家提出的付款方式为:购买2个月后第1次付款,再过2个月后第2次付款,…,购买12个月后第6次付款,每次付款金额相同,约定月利率为0.8%,每月利息按复利计算,求小华每期付款金额是多少.(参考数据:1.00812≈1.10)【课堂练习】1.等比数列1,x ,x 2,x 3,…的前n 项和S n 等于( ) A.1-x n 1-xB.1-x n -11-xC.⎩⎪⎨⎪⎧1-x n1-x ,x ≠1且x ≠0n ,x =1D.⎩⎪⎨⎪⎧1-x n -11-x ,x ≠1且x ≠0n ,x =12.设等比数列{a n }的公比q =2,前n 项和为S n ,则S 4a 2等于( )A .2B .4 C.152 D.1723.等比数列{a n }的各项都是正数,若a 1=81,a 5=16,则它的前5项的和是( ) A .179 B .211 C .243 D .2754.某厂去年产值为a ,计划在5年内每年比上一年产值增长10%,从今年起5年内,该厂的总产值为________. 5.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且a n =n ·2n ,则S n =____________________.1.在等比数列的通项公式和前n 项和公式中,共涉及五个量:a 1,a n ,n ,q ,S n ,其中首项a 1和公比q 为基本量,且“知三求二”.2.前n 项和公式的应用中,注意前n 项和公式要分类讨论,即当q ≠1和q =1时是不同的公式形式,不可忽略q =1的情况.3.一般地,如果数列{a n }是等差数列,{b n }是等比数列且公比为q ,求数列{a n ·b n }的前n 项和时,可采用错位相减法求和. 【巩固提升】 一、选择题1.等比数列{a n }中,a 1=2,a 2=1,则S 100等于( ) A .4-2100 B .4+2100 C .4-2-98D .4-2-1002.在等比数列{a n }中,已知a 1=3,a n =48,S n =93,则n 的值为( ) A .4 B .5 C .6 D .7 3.设S n 为等比数列{a n }的前n 项和,8a 2+a 5=0,则S 5S 2等于( )A .11B .5C .-8D .-114.等比数列{a n }的前n 项和为S n ,已知S 3=a 2+10a 1,a 5=9,则a 1等于( ) A.13 B .-13 C.19 D .-195.设公比为q (q >0)的等比数列{a n }的前n 项和为S n .若S 2=3a 2+2,S 4=3a 4+2,则a 1等于( ) A .-2 B .-1 C.12D.236.已知数列{a n }满足3a n +1+a n =0,a 2=-43,则{a n }的前10项和等于 ( )A .-6(1-3-10) B.19(1-3-10) C .3(1-3-10)D .3(1+3-10)7.一弹球从100米高处自由落下,每次着地后又跳回到原来高度的一半再落下,则第10次着地时所经过的路程和是(结果保留到个位)( ) A .300米 B .299米 C .199米D .166米8.在等比数列{a n }中,对任意n ∈N +,a 1+a 2+…+a n =2n -1,则a 21+a 22+…+a 2n 等于( )A .(2n-1)2 B.(2n -1)23 C .4n-1 D.4n -13二、填空题9.设等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 1=1,S 6=4S 3,则a 4=________.10.数列a 1,a 2-a 1,a 3-a 2,…,a n -a n -1,…是首项为1,公比为2的等比数列,那么a n =________. 11.等比数列{a n }的前n 项和为S n ,已知S 1,2S 2,3S 3成等差数列,则{a n }的公比为________. 12.设等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若S 3+S 6=2S 9,则数列的公比q =________.三、解答题13.在等比数列{a n }中,a 2-a 1=2,且2a 2为3a 1和a 3的等差中项,求数列{a n }的首项、公比及前n 项和.14.设数列{a n }满足a 1+3a 2+32a 3+…+3n -1a n =n3,n ∈N +.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =na n ,求数列{b n }的前n 项和S n .15.已知等差数列{a n }满足a 2=0,a 6+a 8=-10. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)求数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n 2n -1的前n 项和.2.5.1 等比数列前n 项和公式答案题型一 例1 解 (1)因为a 1=12,q =12,所以S 8=12⎣⎢⎡⎦⎥⎤1-⎝ ⎛⎭⎪⎫1281-12=255256.(2)由a 1=27,a 9=1243,可得1243=27·q 8.又由q <0,可得q =-13,所以S 8=a 1-a 8q 1-q =a 1-a 91-q =27-12431-⎝ ⎛⎭⎪⎫-13=164081.跟踪训练1解 (1)方法一 a 1=(-1)3=-1,q =-1. ∴S 100=-1[1-(-1)100]1-(-1)=0.方法二 数列{(-1)n +2}为-1,1,-1,1,…, ∴S 100=50×(-1+1)=0.(2)设此数列的公比为q (易知q ≠1),则⎩⎨⎧78=14q n +1,778=14-78q1-q ,解得⎩⎪⎨⎪⎧q =-12,n =3,故此数列共有5项.题型二例2 解 由题意,得若q =1, 则S 3=3a 1=6,符合题意. 此时,q =1,a 3=a 1=2.若q ≠1,则由等比数列的前n 项和公式,得S 3=a 1(1-q 3)1-q =2(1-q 3)1-q=6,解得q =-2(q =1舍去). 此时,a 3=a 1q 2=2×(-2)2=8.综上所述,q =1,a 3=2或q =-2,a 3=8. 跟踪训练2 答案 63解析 ∵a 1,a 3是方程x 2-5x +4=0的两个根,且{a n }是递增数列,∴a 1=1,a 3=4,则q =2,因此S 6=1×(1-26)1-2=63.题型三 例3 解 设S n =12+222+323+…+n2n ,则有12S n =122+223+…+n -12n +n2n +1,两式相减,得S n -12S n =12+122+123+…+12n -n 2n +1,即12S n =12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n 1-12-n 2n +1=1-12n -n2n +1. ∴S n =2-12n -1-n 2n =2-n +22n跟踪训练3 解 当x =1时,S n =1+2+3+…+n =n (n +1)2;当x ≠1时,S n =x +2x 2+3x 3+…+nx n,xS n =x 2+2x 3+3x 4+…+(n -1)x n +nx n +1,∴(1-x )S n =x +x 2+x 3+…+x n -nx n +1=x (1-x n )1-x -nx n +1,∴S n =x (1-x n )(1-x )2-nx n +11-x. 综上可得,S n=⎩⎪⎨⎪⎧n (n +1)2,x =1,x (1-x n)(1-x )2-nxn +11-x ,x ≠1且x ≠0.典例 解 方法一 设小华每期付款x 元,第k 个月末付款后的欠款本利为A k 元,则A 2=5000×(1+0.008)2-x =5000×1.0082-x , A 4=A 2(1+0.008)2-x =5000×1.0084-1.0082x -x ,…,A 12=5000×1.00812-(1.00810+1.0088+…+1.0082+1)x =0,解得x =5000×1.008121+1.0082+1.0084+…+1.00810=5000×1.008121-(1.0082)61-1.0082≈883.5. 故小华每期付款金额约为883.5元. 【课堂练习】 1.答案 C解析 当x =1时,S n =n ;当x ≠1且x ≠0时,S n =1-xn1-x.2.答案 C解析 方法一 由等比数列的定义,S 4=a 1+a 2+a 3+a 4=a 2q +a 2+a 2q +a 2q 2,得S 4a 2=1q +1+q +q 2=152.方法二 ∵S 4=a 1(1-q 4)1-q ,a 2=a 1q ,∴S 4a 2=1-q 4(1-q )q =152.3.答案 B解析 ∵q 4=a 5a 1=1681=⎝ ⎛⎭⎪⎫234,且q >0,∴q =23,∴S 5=a 1-a 5q1-q =81-16×231-23=211.4.答案 11a (1.15-1)解析 去年产值为a ,今年起5年内各年的产值分别为1.1a ,1.12a,1.13a,1.14a,1.15a , ∴1.1a +1.12a +1.13a +1.14a +1.15a =11a (1.15-1). 5.答案 (n -1)2n +1+2 解析 ∵a n =n ·2n,∴S n =1·21+2·22+3·23+…+n ·2n,①∴2S n =1·22+2·23+…+(n -1)·2n+n ·2n +1, ② ①-②,得-S n =2+22+23+…+2n -n ·2n +1=2(1-2n)1-2-n ·2n +1=2n +1-2-n ·2n +1=(1-n )2n +1-2. ∴S n =(n -1)2n +1+2 【巩固提升】 一、选择题 1.答案 C解析 q =a 2a 1=12.S 100=a 1(1-q 100)1-q =2⎣⎢⎡⎦⎥⎤1-⎝ ⎛⎭⎪⎫121001-12=4(1-2-100)=4-2-98.2.答案 B解析 显然q ≠1,由S n =a 1-a n q 1-q ,得93=3-48q 1-q,解得q =2.由a n =a 1q n -1,得48=3×2n -1,解得n =5.故选B. 3.答案 D解析 由8a 2+a 5=0得8a 1q +a 1q 4=0,∵a 1≠0,q ≠0,∴q =-2,则S 5S 2=a 1(1+25)a 1(1-22)=-11.4.答案 C解析 设等比数列{a n }的公比为q , 由S 3=a 2+10a 1,得a 1+a 2+a 3=a 2+10a 1, 即a 3=9a 1,q 2=9, 又a 5=a 1q 4=9,所以a 1=19.5.答案 B解析 由S 2=3a 2+2,S 4=3a 4+2,得a 3+a 4=3a 4-3a 2,即q +q 2=3q 2-3,解得q =-1(舍去)或q =32,将q =32代入S 2=3a 2+2中得a 1+32a 1=3×32a 1+2,解得a 1=-1,故选B.6.答案 C解析 由3a n +1+a n =0,得a n +1a n =-13, 故数列{a n }是公比q =-13的等比数列.又a 2=-43,可得a 1=4.所以S 10=4⎣⎢⎡⎦⎥⎤1-⎝ ⎛⎭⎪⎫-13101-⎝ ⎛⎭⎪⎫-13=3(1-3-10).7. 答案 A解析 小球10次着地共经过的路程为100+100+50+…+100×⎝ ⎛⎭⎪⎫128=2993964≈300(米).8.答案 D解析 ∵a 1+a 2+…+a n =2n -1,∴a 1=21-1=1. ∵a 1+a 2=1+a 2=22-1=3,∴a 2=2,∴{a n }的公比为2.∴{a 2n }的公比为4,首项为a 21=1. ∴a 21+a 22+…+a 2n =a 21(1-4n )1-4=4n-13.二、填空题 9.答案 3解析 ∵S 6=4S 3,∴q ≠1,∴a 1(1-q 6)1-q =4·a 1(1-q 3)1-q,∴q 3=3,∴a 4=a 1·q 3=1×3=3. 10.答案 2n-1 解析 a n -a n -1=a 1qn -1=2n -1(n ≥2),即⎩⎪⎨⎪⎧a 2-a 1=2,a 3-a 2=22,…a n -a n -1=2n -1(n ≥2).各式相加得a n -a 1=2+22+…+2n -1=2n-2,a n =a 1+2n -2=2n -1(n ≥2).当n =1时,a 1=2-1=1,符合. ∴a n =2n-1 11.答案 13解析 由已知4S 2=S 1+3S 3, 即4(a 1+a 2)=a 1+3(a 1+a 2+a 3).∴a 2=3a 3,∴{a n }的公比q =a 3a 2=13.12.答案 -342解析 当q =1时,S n =na 1,S 3+S 6=3a 1+6a 1=9a 1=S 9≠2S 9; 当q ≠1时,a 1(1-q 3)1-q +a 1(1-q 6)1-q =2×a 1(1-q 9)1-q,得2-q 3-q 6=2-2q 9, ∴2q 9-q 6-q 3=0,解得q 3=-12或q 3=1(舍去)或q 3=0(舍去),∴q =-342.三、解答题13.解 设数列{a n }的公比为q (q ≠0). 由已知可得⎩⎪⎨⎪⎧a 1q -a 1=2,4a 1q =3a 1+a 1q 2,所以⎩⎪⎨⎪⎧a 1(q -1)=2, ①q 2-4q +3=0, ②解②得q =3或q =1.由于a 1(q -1)=2,因此q =1不合题意,应舍去. 故公比q =3,首项a 1=1.所以数列{a n }的前n 项和S n =a 1(1-q n )1-q =1×(1-3n )1-3=3n -1213.解 (1)∵a 1+3a 2+32a 3+…+3n -1a n =n3,∴a 1+3a 2+32a 3+…+3n -2a n -1=n -13(n ≥2),两式相减得3n -1a n =n 3-n -13=13(n ≥2),∴a n =13n (n ≥2).验证当n =1时,a 1=13也满足上式,故a n =13n(2)∵b n =n a n=n ·3n,∴S n =1×3+2×32+3×33+…+n ·3n,①①×3,得3S n =1×32+2×33+3×34+…+n ·3n +1, ② 由①-②,得-2S n =3+32+33+…+3n -n ·3n +1, 即-2S n =3-3n +11-3-n ·3n +1,∴S n =2n -14·3n +1+3415. 解 (1)设等差数列{a n }的公差为d ,由已知条件可得⎩⎪⎨⎪⎧a 1+d =0,2a 1+12d =-10,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,d =-1.故数列{a n }的通项公式为a n =2-n (2)设数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n 2n -1的前n 项和为S n ,即S n =a 1+a 22+…+a n2n -1,① S n 2=a 12+a 24+…+a n -12n -1+a n2n .②所以,当n >1时,①-②得S n2=a 1+a 2-a 12+…+a n -a n -12n -1-a n2n=1-⎝ ⎛⎭⎪⎫12+14+…+12n -1-2-n 2n=1-⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n -1-2-n 2n =n 2n .所以S n =n2n -1,当n =1时也成立.综上,数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫a n 2n -1的前n 项和S n =n2n -1。
高考数学复习知识点讲解与练习31 等比数列及其前n项和

高考数学复习知识点讲解与练习高考数学复习知识点讲解与练习 专题3131 等比数列及其前n 项和项和[基础强化]一、选择题1.等比数列{a n }的前n 项和为S n ,公比为q ,若S 6=9S 3,S 5=62,则a 1=( ) A. 2 B.2 C. 5 D.3 【解析】D设等差数列{a n }的公差为d .∵S 5=2S 4,a 2+a 4=8, ∴5a 1+5×42d =2 4a 1+4×32d ,a 1+d +a 1+3d =8,整理得 3a 1+2d =0,a 1+2d =4,解得 a 1=-2,d =3.∴a 5=a 1+4d =-2+12=10.故选D.2.已知等比数列{a n }满足a 1=18,4a 2a 4=4a 3-1,则a 2=( )A.±14 B.14 C.±116 D.116【解析】A设等差数列{a n }的首项为a 1,则由等差数列{a n }的前n 项和为S n 及S 10=15,得10(a 1+a 10)2=15,所以a 1+a 10=3.由等差数列的性质,得a 1+a 10=a 4+a 7,所以a 4+a 7=3.又因为a 4=52,所以a 7=12.故选A.3.等比数列{a n }中,若a n >0,a 2a 4=1,a 1+a 2+a 3=7,则公比q =( ) A.14 B.12 C.2 D.4 【解析】B设等差数列{a n }的公差为d ,则33a 1+3×22d =2a 1+d +4a 1+4×32d , 得d =-32a 1,又a 1=2,∴d =-3,∴a 5=a 1+4d =-10.4.等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且4a 1,2a 2,a 3成等差数列.若a 1=1,则S 4=( )A.7 B.8 C.15 D.16 【解析】C∵S 6=(a 1+a 6)×62=48,∴a 1+a 6=16,又a 4+a 5=24,∴(a 4+a 5)-(a 1+a 6)=8, ∴3d -d =8,d =4.5.设{a n }是公比为q >1的等比数列,若a 2 010和a 2 011是方程4x 2-8x +3=0的两根,则a 2 012+a 2 013=( )A.18 B.10 C.25 D.9 【解析】B设等差数列{a n }的公差为d .因为a 3+a 7=22,所以2a 5=22,即a 5=11. 又因为S 11=(a 1+a 11)×112=2a 6×112=143,解得11a 6=143,即a 6=13.所以公差d =a 6-a 5=2,所以a n =a 5+(n -5)d =11+(n -5)×2=2n +1, 所以S n =(a 1+a n )n2=(n +2)n . 令(n +2)n >195,则n 2+2n -195>0,解得n >13或n <-15(舍).故选B.6.已知等比数列{a n }的前n 项积为T n ,若a 1=-24,a 4=-89,则当T n 取得最大值时,n的值为( )A.2 B.3 C.4 D.6【解析】D∵{an}为等差数列,∴S5=5a3=-15,∴a3=-3,∴d=a3-a2=-3-1=-4.7.[2024·全国乙卷(理),8]已知等比数列{an}的前3项和为168,a2-a5=42,则a6=( )A.14 B.12 C.6 D. 3【解析】B∵Sn=an2+bn,∴{a n}为等差数列,∴S7=(a1+a7)×72=(a2+a6)×72=(3+11)×72=49.8.[2023·新课标Ⅱ卷]记Sn为等比数列{a n}的前n项和,若S4=-5,S6=21S2,则S8=( )A.120 B.85 C.-85 D.-120【解析】C由题意可设每层有n个环,则三层共有3n个环,∴每一环扇面形石板的块数构成以a1=9为首项、9为公差的等差数列{a n},且项数为3n.不妨设上层扇面形石板总数为S1,中层总数为S2,下层总数为S3,∴S3-S2=[9(2n+1)·n+n(n-1)2×9]-[9(n+1)·n+n(n-1)2×9]=9n2=729,解得n=9(负值舍去).则三层共有扇面形石板(不含天心石)27×9+27×262×9=27×9+27×13×9=27×14×9=3 402(块).故选C.9.(多选)已知等比数列{an}的公比为q,前n项和为S n,且满足a6=8a3,则下列说法正确的是( )A.{a n }为单调递增数列 B.S 6S 3=9C.S 3,S 6,S 9成等比数列 D.S n =2a n -a 1 【解析】A方法一:设等差数列{a n }的公差为d ,∵ S 4=0,a 5=5,∴ 4a 1+4×32d =0,a 1+4d =5,解得a 1=-3,d =2,∴a n =a 1+(n -1)d =-3+2(n -1)=2n -5,S n =na 1+n (n -1)2d =n 2-4n .故选A.方法二:设等差数列{a n }的公差为d ,∵ S 4=0,a 5=5,∴ 4a 1+4×32d =0,a 1+4d =5,解得a 1=-3,d =2.选项A,a 1=2×1-5=-3;选项B,a 1=3×1-10=-7,排除B;选项C,S 1=2-8=-6,排除C;选项D,S 1=12-2=-32,排除D.故选A.二、填空题10.等比数列{a n }的各项均为实数,其前n 项和为S n .已知S 3=74,S 6=634,则a 8=________.【解析】4解析:设等差数列{a n }的公差为d ,由a 2=3a 1,即a 1+d =3a 1,得d =2a 1, 所以S 10S 5=10a 1+10×92d 5a 1+5×42d =10a 1+10×92×2a 15a 1+5×42×2a 1=10025=4.11.[2023·全国乙卷(理)]已知{}a n 为等比数列,a 2a 4a 5=a 3a 6,a 9a 10=-8,则a 7=________.【解析】2解析:由等差数列的前n 项和S n =na 1+n (n -1)2d 得S n n =a 1+n -12d =a 1+(n -1)d 2,所以{S n n }仍是等差数列,其公差是原等差数列公差的一半,所以S 2 0242 024-S 2 0232 023的值为2.12.设等比数列{a n }满足a 1+a 2=-1,a 1-a 3=-3,则a 4=________. 【解析】2解析:方法一 设等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d .因为2S 3=3S 2+6,所以2(a 1+a 1+d +a 1+2d )=3(a 1+a 1+d )+6,所以6a 1+6d =6a 1+3d +6,解得d =2.方法二 设等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d .由2S 3=3S 2+6,可得2×3a 2=3(a 1+a 2)+6.整理,得a 2-a 1=2,所以d =2.[能力提升]13.[2023·全国甲卷(理)]设等比数列{a n }的各项均为正数,前n 项和为S n ,若a 1=1,S 5=5S 3-4,则S 4=( )A.158 B.658C.15 D.40 【解析】1.5解析:设此等差数列{a n }的公差为d ,前n 项和为S n ,由题意得,S 12=84,a 1+a 5+a 9=16.5,即 12a 1+12×112d =84,3a 5=3(a 1+4d )=16.5,解得 a 1=1.5,d =1,所以夏至的日影子长为1.5尺.14.设首项为1,公比为23的等比数列{an}的前n项和为S n,则( )A.Sn=2a n-1 B.S n=3a n-2C.Sn=4-3a n D.S n=3-2a n【解析】AC对于A,易知3d=a5-a2=12-18=-6,即d=-2,选项A正确;对于B,a1=a2-d=18-(-2)=20,所以选项B错误;对于C,a3+a4=a2+a5=18+12=30,所以选项C正确;对于D,因为an=a1+(n-1)d=20+(n-1)(-2)=-2n+22,a10=2>0,a11=0,a12=-2<0,所以当n=10或n=11时,S n最大,所以选项D错误.故选AC.15.记Sn为等比数列{a n}的前n项和.若a1=13,a24=a6,则S5=________.【解析】B方法一 由题意得an=a1+2π3(n-1),cos an+3=cos [a1+2π3(n+2)]=cos(a1+2π3n+4π3)=cos (a1+2π3n+2π-2π3)=cos (a1+2π3n-2π3)=cos an,所以数列{cos an}是以3为周期的周期数列,又cos a2=cos (a1+2π3)=-12cosa1-32sin a1,cos a3=cos (a1+4π3)=-12cos a1+32sin a1,因为集合S中只有两个元素,所以有三种情况:cos a1=cos a2≠cos a3,cos a1=cos a3≠cos a2,cos a2=cos a3≠cos a1.下面逐一讨论:①当cos a1=cos a2≠cos a3时,有cos a1=-12cos a1-32sin a1,得tana1=-3,所以ab=cos a1(-12cos a1+32sin a1)=-12cos2a1+32sin a1cos a1=-12cos2a1+32sin a1cos a1sin2a1+cos2a1=-12+32tan a1tan2a1+1=-12-323+1=-12.②当cos a 1=cos a 3≠cos a 2时,有cos a 1=-12cos a 1+32sin a 1,得tan a 1=3,所以ab =cos a 1(-12cos a 1-32sin a 1)=-12cos 2a 1-32sin a 1cos a 1=-12cos 2a 1-32sin a 1cos a 1sin 2a 1+cos 2a 1=-12-32tan a 1tan 2a 1+1=-12-323+1=-12.③当cos a 2=cos a 3≠cos a 1时,有-12cos a 1-32sin a 1=-12cos a 1+32sina 1,得sin a 1=0,所以ab =cos a 1(-12cos a 1-32sin a 1)=-12cos 2a 1=-12(1-sin 2a 1)=-12.综上,ab =-12,故选B.方法二 取a 1=-π3,则cos a 1=12,cos a 2=cos (a 1+2π3)=12,cos a 3=cos (a 1+4π3)=-1,所以S =12,-1,ab =-12,故选B.16.设等比数列{a n }满足a 1+a 3=10,a 2+a 4=5,则a 1a 2…a n 的最大值为________.【解析】-1,-78解析:方法一 由于S n =7n +n (n -1)2d =d 2n 2+7-d 2n ,设f (x )=d 2x 2+ 7-d 2x ,则其图象的对称轴为直线x =12-7d .当且仅当n =8时,S n 取得最大值,故7.5<12-7d <8.5,解得-1<d <-78.方法二 由题意,得a 8>0,a 9<0,所以7+7d >0,且7+8d <0,即-1<d <-78.。
等比数列的前n项和典型例题含解答
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倒序相加法
总结词
将等比数列倒序写,然后正序和倒序分别求和,最后取两者和的一半。
详细描述
首先将等比数列倒序写,然后正序和倒序分别求和,最后取两者和的一半。这种方法适 用于公比q满足q≠1的情况。
错位相减法
总结词
将等比数列的一项乘以公比的负一次方 后错位相减,得到一个等差数列,再求 和。
VS
详细描述
$frac{a_5}{a_4} = frac{32}{-16} = 2$
由于相邻两项之比相等, 所以这个数列是等比数列。04CHAPTER
等比数列前n项和的实际应 用
在金融中的应用
贷款还款
等比数列前n项和公式常用于计算 贷款的分期还款额,例如房屋贷 款、汽车贷款等。
投资回报
在投资领域,等比数列前n项和公 式可用于计算复利,即投资的利 息或收益会逐年增长。
化。
元素周期表
元素周期表中的元素按照原 子序数排列,形成等差数列 ,而元素的某些性质则可能 呈现等比数列的变化趋势。
05
CHAPTER
等比数列前n项和的练习题 及答案
练习题一及答案
题目:求等比数列 1, 2, 4, 8, ... 的前n项和。
等比数列的前n项和公式为
将 $a_1 = 1$ 和 $r = 2$ 代入公式,得到
在此添加您的文本16字
等比数列的前n项和公式为
在此添加您的文本16字
$S_n = frac{a_1(1 - r^n)}{1 - r}$
在此添加您的文本16字
将 $a_1 = frac{1}{2}$ 和 $r = frac{1}{2}$ 代入公式,得 到
在此添加您的文本16字
$S_n = frac{frac{1}{2}(1 - (frac{1}{2})^n)}{1 frac{1}{2}} = 1 - (frac{1}{2})^n$
高中数学 考点22 等比数列及其前n项和(含高考试题)新人教A版
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考点22 等比数列及其前n 项和一、选择题1.(2017·全国丙卷·理科·T9)等差数列{a n }的首项为1,公差不为0.若a 2,a 3,a 6成等比数列,则{a n }前6项的和为 ( )A.-24B.-3C.3D.8【命题意图】本题考查等差、等比数列的性质,考查学生的运算求解能力.【解析】选A.设等差数列的公差为d,d ≠0,23a =a 2·a 6⇒(1+2d)2=(1+d)(1+5d),d 2=-2d,(d ≠0),所以d=-2,所以S 6=6×1+652⨯×(-2)=-24. 2.(2017·全国甲卷理科·T3)我国古代数学名著《算法统宗》中有如下问题:“远望巍巍塔七层,红光点点倍加增,共灯三百八十一,请问尖头几盏灯?”意思是:一座7层塔共挂了381盏灯,且相邻两层中的下一层灯数是上一层灯数的2倍,则塔的顶层共有灯 ( )A.1盏B.3盏C.5盏D.9盏【命题意图】本题考查等比数列的求和,意在考查学生的概念的理解能力和求和运算能力.【解析】选B.塔的顶层共有灯x 盏,则各层的灯数构成一个公比为2的等比数列, 由7(12)12x --=381可得x=3. 二、填空题3.(2017·全国丙卷·理科·T14)设等比数列{a n }满足a 1+a 2=-1,a 1-a 3=-3,则a 4= .【命题意图】本题考查等比数列的基本概念,考查学生对基本概念的掌握.【解析】由题意可得:()()1211113a q a q +=-⎧⎪⎨-=-⎪⎩解得:112a q =⎧⎨=-⎩ 则a 4=a 1q 3=-8.答案:-84.(2017·江苏高考·T9)等比数列{a n }的各项均为实数,其前n 项的和为S n ,已知S 3=74,S 6=634,则a 8= .【命题意图】考查等比数列通项公式的求法.【解析】当q=1时,显然不符合题意; 当q ≠1时,()()3161171416314a q q a q q⎧-⎪=-⎪⎨-⎪=⎪-⎩解得1142a q ⎧=⎪⎨⎪=⎩则a 8=14×27=32. 5.(2017·北京高考理科·T10)若等差数列{a n }和等比数列{b n }满足a 1=b 1=-1,a 4=b 4=8,则22a b = .【命题意图】本题主要考查等差与等比数列的基本运算,意在培养学生计算能力.【解析】-1+3d=-q 3=8⇒d=3,q=-2⇒22ab =()1312-+-⨯-=1. 答案:1【答题模版】1.看到求等差、等比数列的通项公式,想到利用基本元素首项与公差、公比,充分利用题目中条件求解.2.看到求和,想到求数列和的几种类型是分组,还是错位相减,还是并项求和,裂项相消.。
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11.(2017·江西赣州厚德外国语学校高三入学考试)设n S 是等比数列{}n a 的前n 项和,若423S S =,则64S S =( )A .2B .73C .310D .1或2(2017·湖南双峰一中高三月考一)已知等比数列{}na 的前n 项和为nS,02763=-a a ,则36S S 的值是 . 【答案】2810.(2017·湖南衡阳八中、永州四中高三联考一)设等比数列{a n }的前n 项和为S n .若S 2=3,S 4=15,则S 6=( )A .31B .32C .63D .64 【答案】C(2017·河北息县第一高级中学高三测试)设等比数列{a n }的前n 项和为n S ,若02763=-a a ,则=36S S . 28(2017·广西柳州铁一中学联考二)设等比数列}{n a 中,前n 项和为n S ,已知83=S ,76=S 则2a =__________.163-4. (2017·广西桂林十八中高三月考一)设等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,则“20a >且10a >”是“数列{}n S 单调递增”的A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件 D.既不充分也不必要条件C4.(2017·湖北武汉高三开学考试)设等比数列{}n a 的公比2q =,前n 项和为n S ,则43S S =( ) A .5 B .152C .73D .157【答案】D山东省临沂市某重点中学2015-2016学年高二上学期期中考试数学(理)试9. 已知等比数列{}n a 中,21a =错误!未找到引用源。
,则其前 错误!未找到引用源。
项的和 3S 的取值范围是 ( )A. (,1]-∞-B.(,0)(1,)-∞⋃+∞C. [3,)+∞D. (,1][3,)-∞-⋃+∞ D11.已知数列{}n a 满足4,0a 311==++a a n n ,则{}n a 的前10项和等于( )A. )(10-3-16-B.)(10-3-191 C .)(10-3-13 D .)(10-313+C福建省龙岩市第一中学2015-2016学年高二上学期期中考试数学(文)试题D福建省莆田市第二十五中学2015-2016学年高二上学期期中考试数学试题 等比数列}{n a 的公比21=q ,前n 项和为n S ,则=33a S ( ) A .5 B .15 C .8 D .7D桂林市2015—2016学年度上学期期末质量检测高二年级 理科数学7.已知数列{}n a 满足()+1=2*n n a a n N ∈,其前n 项和为n S ,则55S a = A .1516 B .3116 C .1532 D .3132B福建省厦门市第六中学2015-2016学年高二上学期期中考试理科数学试卷 7.设等比数列{}n a 的公比2q =,前n 项和为n S ,则42S a =( ) A . 2B . 4C .215D .217 C河北省衡水市冀州中学2015-2016学年高二上学期期中考试数学(理)福建省厦门市第六中学2015-2016学年高二上学期期中考试理科数学试卷 8.设等比数列{a n }的前n 项为S n ,若201620152015201426,26,a S a S =+=+则数列{ a n }的公比为q 为 ( ) A . 2B . 3C . 4D . 5B8、已知等比数列{a n }中,123n n a -=⨯,则由此数列的偶数项所组成的新数列的前n 项和S n 的值为 A 、31n-、()331n-、、( )D2015-2016学年度嘉峪关市一中第一学期期中考卷12.设数列{}n a 的前n 项和为n S ,且满足1n n a S +=,则n S 的取值范围是( ).A (0,1) .B (0,)+∞ .C 1[,1)2 .D 1[,)2+∞12.C2.内蒙古宁城2015-2016学年度上学期期末素质测试试卷高二数学(文科卷)在等比数列{}n a 中,11a =,48a =,那么{}n a 的前5项和是(A )31- (B )15 (C )31 (D )63 C7.内蒙古宁城2015-2016学年度上学期期末素质测试试卷高二数学(理科卷)设()n f x 是等比数列21,,,,n x x x 的各项和,则()2n f 等于(A )21n - (B )121n +- (C )22n - (D )122n +-B9.内蒙古宁城2015-2016学年度上学期期末素质测试试卷高二数学(理科卷)设等差数列245,4,3,77的前n 和为n S ,若使得n S 最大,则n 等于(A )7 (B )8 (C )6或7 (D )7或8 DC贵州黔东南A云南省保山市腾冲八中2015-2016学年高二上学期期中数学试卷(理科) 9.在等比数列{a n}中,若a3=2S2+1,a4=2S3+1,则公比q=( )A.﹣3 B.3 C.﹣1 D.1【考点】等比数列的性质.【专题】计算题;等差数列与等比数列.【分析】由已知条件,求出a4﹣a3=2a3,由此能求出公比.【解答】解:等比数列{a n}中,∵a3=2S2+1,a4=2S3+1,∴a4﹣a3=2S3+1﹣(2S2+1)=2(S3﹣S2)=2a3,∴a4=3a3,∴q=3.故选:B.【点评】本题考查等比数列折公比的求法,是中档题,解题时要熟练掌握等比数列的通项公式和前n项和公式.山东省济宁市曲阜市2015-2016学年高二上学期期中数学试卷5.设等比数列{a n}的前n项和为S n,若=3,则=( )A.2 B.C.D.3【考点】等比数列的前n项和.【分析】首先由等比数列前n项和公式列方程,并解得q3,然后再次利用等比数列前n项和公式则求得答案.【解答】解:设公比为q,则===1+q3=3,所以q3=2,所以===.故选B.【点评】本题考查等比数列前n项和公式.辽宁省大连二十四中、四十八中联考2015-2016学年高二上学期期中数学试卷 6.设各项均为实数的等比数列{a n}的前n项和为S n,若S10=10,S30=70,则S40等于( )A.150 B.﹣200 C.150或﹣200 D.400或﹣50【考点】等比数列的前n项和.【专题】综合题.【分析】根据等比数列的前n项和的公式化简S10=10,S30=70,分别得到关于q的两个关系式,两者相除即可求出公比q的10次方的值,然后利用等比数列的前n项和的公式表示S40比S10的值,把q的10次方的值代入即可求出比值,根据比值即可得到S40的值.【解答】解:根据等比数列的前n项和的公式化简S10=10,S30=70得:S10==10,S30==70,则===7,得到1+q10+q20=7,即(q10)2+q10﹣6=0,解得q10=﹣3(舍去),q10=2,则====15,所以S40=15S10=150.故选A【点评】此题考查学生灵活运用等比数列的前n项和的公式化简求值,是一道综合题.河南省洛阳市2015-2016学年高二上学期期中数学试题(理科).在等比数列{a n} 中,a1=4,公比为q,前n项和为S n,若数列{S n+2}也是等比数列,则q等于()A.2 B.﹣2 C.3 D.﹣3【考点】等比关系的确定.【专题】计算题.【分析】由数列{S n+2}也是等比数列可得s1+2,s2+2,s3+2成等比数列,即(s2+2)2=(S1+2)(S3+2)代入等比数列的前n项和公式整理可得(6+4q)2=24(1+q+q2)+12解方程即可求解【解答】解:由题意可得q≠1由数列{S n+2}也是等比数列可得s1+2,s2+2,s3+2成等比数列则(s2+2)2=(S1+2)(S3+2)代入等比数列的前n项和公式整理可得(6+4q)2=24(1+q+q2)+12解可得q=3故选C.【点评】等比数列得前n项和公式的应用需要注意公式的选择,解题时要注意对公比q=1,q≠1的分类讨论,体现了公式应用的全面性.河南省南阳市2015-2016学年高二上学期期中数学试卷4.设等比数列{a n}的公比q=2,前n 项和为S n,则=( )A.2 B.4 C.D.【考点】等比数列的前n项和.【专题】计算题;等差数列与等比数列.【分析】由等比数列的通项公式和求和公式,代入要求的式子化简可得.【解答】解:由等比数列的求和公式和通项公式可得:==,故选:C.【点评】本题考查等比数列的通项公式和求和公式,属基础题.吉林省吉林一中2015-2016学年高二上学期期中数学试卷(理科).各项均为正数的等比数列{a n}的前n项和为S n,若S n=3,S3n=39,则S4n等于( )A.80 B.90 C.120 D.130【考点】等比数列的性质.【专题】方程思想;数学模型法;等差数列与等比数列.【分析】由已知可得:公比q≠1,q>0.由于S n=3,S3n=39,可得=3,=39,解得q n=3.=﹣.即可得出.【解答】解:由已知可得:公比q≠1,q>0.∵S n=3,S3n=39,∴=3,=39,化为q2n+q n﹣12=0,解得q n=3.∴=﹣.则S4n==﹣=120.故选:C.【点评】本题考查了等比数列的通项公式性质及其前n项和公式、一元二次方程的解法,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.河南省洛阳市2015-2016学年高二上学期期中数学试题(文科)5.若等比数列{a n}的公比q <0,前n项和为S n,则S8a9与S9a8的大小关系是()A.S8a9>S9a8B.S8a9<S9a8C.S8a9=S9a8 D.不确定【考点】等比数列的前n项和.【专题】常规题型.【分析】首先对S8•a9﹣S9•a8两式作差,然后根据等比数列通项公式和前n项和公式,对其整理变形,进而判断符号可得答案.【解答】解:S8•a9﹣S9•a8=•a1q8﹣•a1q7===﹣a12q7.又q<0,则S8•a9﹣S9•a8>0,即S8•a9>S9•a8.故选A.【点评】本题考查等比数列通项公式和前n项和公式,同时考查作差法比较大小.河南省洛阳市2015-2016学年高二上学期期中数学试题(理科)12.设a n =++…+,则对任意正整数m ,n (m >n )都成立的是( )A .a m ﹣a n <B .a m ﹣a n >C .a m ﹣a n <D .a m ﹣a n >【考点】数列递推式.【专题】等差数列与等比数列;三角函数的求值.【分析】利用“放缩法”与等比数列的前n 项和公式即可得出. 【解答】解:a m ﹣a n =++…+≤+…+=.故选:A .【点评】本题考查了“放缩法”、等比数列的前n 项和公式,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.河北省邢台一中2015-2016学年高二上学期期中数学试卷(文科)15.已知等比数列{a n }的公比q=,且a 1+a 3+…+a 199=180,则a 2+a 4+…+a 200=60.【考点】等比数列的性质;等比数列的前n 项和.【专题】转化思想;整体思想;数学模型法;等差数列与等比数列. 【分析】利用a 2+a 4+…+a 200=q (a 1+a 3+…+a 199)即可得出.【解答】解:∵等比数列{a n }的公比q=,且a 1+a 3+…+a 199=180, 则a 2+a 4+…+a 200=q (a 1+a 3+…+a 199)=180=60,故答案为:60.【点评】本题考查了等比数列的通项公式及其性质,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.黑龙江省牡丹江市第一高级中学2016届高三上学期期末考试数学(文)试题 4、设等比数列}{n a 的公比21=q ,前n 项和为n S ,则=33a S ( )A 5B 7C 8D 15 B甘肃省天水一中2015-2016学年高二上学期期中数学试卷(文科)12.在等比数列{a n}中,a1=1,公比q=2,若{a n}前n项和S n=127,则n的值为7.【考点】等比数列的前n项和.【专题】计算题.【分析】由等比数列的前n项和公式可得,127=解方程可求n【解答】解:由等比数列的前n项和公式可得,127=解可得,n=7故答案为:7【点评】本题主要考查了等比数列的前n项和公式的简单运用,属于基础试题.安徽省安庆市慧德中学2015-2016学年高二上学期期中数学试卷(文科)11.已知数列{a n}满足3a n+1+a n=0,a1=4,则{a n}的前10项和等于( )A.﹣6(1﹣3﹣10)B.C.3(1﹣3﹣10)D.3(1+3﹣10)【考点】数列的求和.【专题】转化思想;定义法;点列、递归数列与数学归纳法.【分析】利用等比数列的通项公式及其前n项公式是即可得出.【解答】解:∵3a n+1+a n=0,a1=4,∴,∴数列{a n}是等比数列,首项为4,公比为﹣.则{a n}的前10项和==3(1﹣3﹣10).故选:C.【点评】本题考查了等比数列的通项公式及其前n项公式,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.上海市杨浦区2016届高三上学期期末“3+1”质量调研数学理试题 5. 无穷等比数列{}n a (*n N ∈)的前n 项的和是n S ,且1lim 2n n S →∞=,则首项1a 的取值范围是_____________. 110,,122⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭7.连云港市2015-2016学年度第一学期期末高二数学综合试题(6)已知等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,若481,4S S == ,则131415a a a a +++= .27(江西省师大附中2015届高三上学期期末考试)已知数列{}n a 满足条件:11,21n n a t a a +==+*()n N ∈ (1)判断数列{}1n a +*()n N ∈是否等比数列 (2)若1t =,令12nn n n C a a +=,记123n n T C C C C =++++*()n N ∈求证:①111n n n C a a +=- ②1n T <17.解析:(1)11,21n n a t a a +==+,112(1)n n a a ++=+ ,当1t =-时,10n a +=,{}1n a +不是等比数列,当1t ≠-时,{}1n a +是以1t +为首项,2为等比的等比数列………………(6分)(2)1t =,由(1)可知{}1n a +是以2为首项,2为等比的等比数列,12,21n n n n a a ∴+=∴=-…(8分)∴①11121111(21)(21)2121n n n n n n n n C a a +++==-=-----…………(10分)②11111111(1)()()11337212121n n n n T ++=-+-++-=-<---…………(12分)题后反思:研究数列问题的关键在于研究数列的通项,为此,我们就必须根据题设条件来判断数列的类型,看它是否是等差数列、等比数列或某种特殊的数列,如果不是,就应该相办法来构造新数列,使得这一新数列是某种特殊的数列,通过这个新数列来求出原来数列的通项后,问题就比较容易处理了.17.桂林市2015—2016学年度上学期期末质量检测高二年级 文科数学(本小题满分10分)已知{}n a 为公比1q >的等比数列,213101,3a a a =+=,求{}n a 的第n 项n a 及 前n 项和n S . 17. (本题满分10分)解:依题意,1211=110+q =31a q a a q ⎧⎪⎪⎨⎪>⎪⎩解得11=,33a q ⎧⎪⎨⎪=⎩ . ········································································· 6分 ∴121=3=33n n n a --⨯. ····························································································· 8分 ()()11313=31136nn n S -=--. ·············································································· 10分17. (本小题满分10分)等比数列{n a }的前n 项和为n S ,已知1S ,3S ,2S 成等差数列. (1)求{n a }的公比q ; (2)若1a -3a =3,求n S 解析】(1)依题意有由于,故又,从而。