


数学人教A版 (2019)4.3 等比数列第2课时学案
展开知识点一 实际应用题常见的数列模型
1.储蓄的复利公式:本金为a元,每期利率为r,存期为n期,则本利和y =a(1+r)n.
2.总产值模型:基数为N,平均增长率为p,期数为n, 则总产值y = N (1 + p)n.
知识点二 等比数列的常用性质
设数列{an}为等比数列,则:
(1)若k+l=m+n(k,l,m,n∈N*),则ak·al=am·an.
(2)若m,p,n成等差数列,则am,ap,an成等比数列.
(3)在等比数列{an}中,连续取相邻k项的和(或积)构成公比为qk(或)的等比数列.
(4)若{an}是等比数列,公比为q,则数列{λan}(λ≠0),eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,an))),{aeq \\al(2,n)}都是等比数列,且公比分别是q,eq \f(1,q),q2.
(5)若{an},{bn}是项数相同的等比数列,公比分别是p和q,那么{anbn}与eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(an,bn)))也都是等比数列,公比分别为pq和eq \f(p,q).
1.某细菌培养过程中,每15分钟分裂1次,经过2小时,这种细菌由1个繁殖成( )
A.64 B.128 C.256 D.255
答案 C
解析 某细菌培养过程中,每15分钟分裂1次,经过2小时,共分裂8次,所以经过2小时,这种细菌由1个繁殖成28=256.
2.已知{an},{bn}都是等比数列,那么( )
A.{an+bn},{anbn}都一定是等比数列
B.{an+bn}一定是等比数列,但{anbn}不一定是等比数列
C.{an+bn}不一定是等比数列,但{anbn}一定是等比数列
D.{an+bn},{anbn}都不一定是等比数列
答案 C
解析 当两个数列都是等比数列时,这两个数列的和不一定是等比数列,比如取两个数列是互为相反数的数列,两者的和就不是等比数列.两个等比数列的积一定是等比数列.
3.某储蓄所计划从2018年底起,力争做到每年的吸蓄量比前一年增加8%,则到2021年底该储蓄所的吸蓄量比2018年的吸蓄量增加( )
A.24% B.32%
C.1.083-1 D.1.084-1
答案 C
解析 设2018年储蓄量为a ,根据等比数列通项公式得
2019年储蓄量为a(1+0.08)=1.08a,
2020年储蓄量为a(1+0.08)(1+0.08)=1.082a,
2021年储蓄量为a(1+0.08)(1+0.08)(1+0.08)=1.083a,
所以2021年底该储蓄所的吸蓄量比2018年的吸蓄量增加了 eq \f(1.083a-a,a)=1.083-1.
4.已知等比数列{an}共有10项,其中奇数项之积为2,偶数项之积为64,则其公比是( )
A.eq \f(3,2) B.eq \r(2) C.2 D.2eq \r(2)
答案 C
解析 奇数项之积为2,偶数项之积为64,得a1a3a5a7a9=2,a2a4a6a8a10=64,则eq \f(a2a4a6a8a10,a1a3a5a7a9)=q5=32,则q=2.
一、数列的实际应用
例1 某人买了一辆价值13.5万元的新车,专家预测这种车每年按10%的速度贬值.
(1)用一个式子表示n(n∈N*)年后这辆车的价值;
(2)如果他打算用满4年时卖掉这辆车,他大概能得到多少钱?
解 (1)从第一年起,每年车的价值(万元)依次设为:a1,a2,a3,…,an,
由题意,得a1=13.5,a2=13.5(1-10%),
a3=13.5(1-10%)2,….
由等比数列的定义,知数列{an}是等比数列,
首项a1=13.5,公比q=1-10%=0.9,
∴an=a1·qn-1=13.5×0.9n-1.
∴n年后车的价值为an+1=(13.5×0.9n)万元.
(2)由(1)得a5=a1·q4=13.5×0.94≈8.9(万元),
∴用满4年时卖掉这辆车,大概能得到8.9万元.
反思感悟 等比数列实际应用问题的关键是:建立数学模型即将实际问题转化成等比数列的问题,解数学模型即解等比数列问题.
跟踪训练1 有纯酒精a(a>1)升,从中取出1升,再用水加满,然后再取出1升,再用水加满,如此反复进行,则第九次和第十次共取出纯酒精________升.
答案 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,a)))8eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2-\f(1,a)))
解析 由题意可知,取出的纯酒精数量是一个以1为首项,1-eq \f(1,a)为公比的等比数列,
即:第一次取出的纯酒精为1升,第二次取出的为1-eq \f(1,a)(升),第三次取出的为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,a)))2升,…,
第n次取出的纯酒精为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,a)))n-1升,
则第九次和第十次共取出纯酒精数量为
a9+a10=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,a)))8+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,a)))9
=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,a)))8eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2-\f(1,a)))(升).
二、等比数列的性质及其应用
例2 已知{an}为等比数列.
(1)等比数列{an}满足a2a4=eq \f(1,2),求a1aeq \\al(2,3)a5;
(2)若an>0,a5a7+2a6a8+a6a10=49,求a6+a8;
(3)若an>0,a5a6=9,求lg3a1+lg3a2+…+lg3a10的值.
解 (1)在等比数列{an}中,
∵a2a4=eq \f(1,2),
∴aeq \\al(2,3)=a1a5=a2a4=eq \f(1,2),
∴a1aeq \\al(2,3)a5=eq \f(1,4).
(2)由等比中项,化简条件得
aeq \\al(2,6)+2a6a8+aeq \\al(2,8)=49,
即(a6+a8)2=49,
∵an>0,
∴a6+a8=7.
(3)由等比数列的性质知a5a6=a1a10=a2a9=a3a8=a4a7=9,
∴lg3a1+lg3a2+…+lg3a10=lg3(a1a2·…·a10)
=lg3[(a1a10)(a2a9)(a3a8)(a4a7)(a5a6)]
=lg395=10.
反思感悟 利用等比数列的性质解题
(1)基本思路:充分发挥项的“下标”的指导作用,分析等比数列项与项之间的关系,选择恰当的性质解题.
(2)优缺点:简便快捷,但是适用面窄,有一定的思维含量.
跟踪训练2 (1)公比为eq \r(3,2)的等比数列{an}的各项都是正数,且a3a11=16,则lg2a16等于( )
A.4 B.5 C.6 D.7
答案 B
解析 因为a3a11=16,
所以aeq \\al(2,7)=16.
又因为an>0,
所以a7=4,
所以a16=a7q9=32,
即lg2a16=5.
(2)已知在各项均为正数的等比数列{an}中,a1a2a3=5,a7a8a9=10,则a4a5a6=________.
答案 5eq \r(2)
解析 方法一 因为{an}是等比数列,
所以a1a7=aeq \\al(2,4),a2a8=aeq \\al(2,5),a3a9=aeq \\al(2,6).
所以aeq \\al(2,4)·aeq \\al(2,5)·aeq \\al(2,6)=(a1a7)·(a2a8)·(a3a9)
=(a1a2a3)·(a7a8a9)=5×10=50.
因为an>0,
所以a4a5a6=5eq \r(2).
方法二 因为a1a2a3=(a1a3)a2=aeq \\al(2,2)·a2=aeq \\al(3,2)=5,
所以a2=
因为a7a8a9=(a7a9)a8=aeq \\al(3,8)=10,
所以a8=
同理a4a5a6=aeq \\al(3,5)=
三、等比数列的判定与证明
例3 已知Sn是数列{an}的前n项和,且Sn=2an+n-4.
(1)求a1的值;
(2)若bn=an-1,试证明数列{bn}为等比数列.
(1)解 因为Sn=2an+n-4,
所以当n=1时,S1=2a1+1-4,
解得a1=3.
(2)证明 因为Sn=2an+n-4,
所以当n≥2时,Sn-1=2an-1+n-1-4,
Sn-Sn-1=(2an+n-4)-(2an-1+n-5),
即an=2an-1-1,
所以an-1=2(an-1-1),
又bn=an-1,
所以bn=2bn-1,
且b1=a1-1=2≠0,
所以数列{bn}是以2为首项,2为公比的等比数列.
反思感悟 判断一个数列是等比数列的常用方法
(1)定义法:若数列{an}满足eq \f(an+1,an)=q(n∈N*,q为常数且不为零)或eq \f(an,an-1)=q(n≥2,且n∈N*,q为常数且不为零),则数列{an}是等比数列.
(2)通项公式法:若数列{an}的通项公式为an=a1qn-1(a1≠0,q≠0),则数列{an}是等比数列.
(3)等比中项法:若aeq \\al(2,n+1)=anan+2(n∈N*且an≠0),则数列{an}为等比数列.
(4)构造法:在条件中出现an+1=kan+b关系时,往往构造数列,方法是把an+1+x=k(an+x)与an+1=kan+b对照,求出x即可.
跟踪训练3 (1)已知各项均不为0的数列{an}中,a1,a2,a3成等差数列,a2,a3,a4成等比数列,a3,a4,a5的倒数成等差数列,证明:a1,a3,a5成等比数列.
证明 由已知,有2a2=a1+a3,①
aeq \\al(2,3)=a2·a4,②
eq \f(2,a4)=eq \f(1,a3)+eq \f(1,a5).③
由③得eq \f(2,a4)=eq \f(a3+a5,a3·a5),
∴a4=eq \f(2a3·a5,a3+a5).④
由①得a2=eq \f(a1+a3,2).⑤
将④⑤代入②,得aeq \\al(2,3)=eq \f(a1+a3,2)·eq \f(2a3·a5,a3+a5).
∴a3=eq \f(a1+a3a5,a3+a5),
即a3(a3+a5)=a5(a1+a3).
化简,得aeq \\al(2,3)=a1·a5.
又a1,a3,a5均不为0,
∴a1,a3,a5成等比数列.
(2)已知数列{an}是首项为2,公差为-1的等差数列,令bn=求证数列{bn}是等比数列,并求其通项公式.
解 依题意an=2+(n-1)×(-1)=3-n,
于是bn=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))3-n.
而eq \f(bn+1,bn)=eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))2-n,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))3-n)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))-1=2.
∴数列{bn}是首项为eq \f(1,4),公比为2的等比数列,通项公式为bn=eq \f(1,4)·2n-1=2n-3.
1.在等比数列{an}中,若a1<0,a2=18,a4=8,则公比q等于( )
A.eq \f(3,2) B.eq \f(2,3) C.-eq \f(2,3) D.eq \f(2,3)或-eq \f(2,3)
答案 C
解析 因为a4=a2·q2,
所以q2=eq \f(a4,a2)=eq \f(8,18)=eq \f(4,9).
又因为a1<0,a2>0,
所以q<0.
所以q=-eq \f(2,3).
2.在等比数列{an}中,若a2a3a6a9a10=32,则eq \f(a\\al(2,9),a12)的值为( )
A.4 B.2 C.-2 D.-4
答案 B
解析 由a2a3a6a9a10=(a2a10)·(a3a9)·a6=aeq \\al(5,6)=32=25,得a6=2,
则eq \f(a\\al(2,9),a12)=eq \f(a6a12,a12)=a6=2.
3.已知各项均为正数的等比数列{an}中,lg(a3a8a13)=6,则a1·a15的值为( )
A.100 B.-100
C.10 000 D.-10 000
答案 C
解析 ∵lg(a3a8a13)=lg aeq \\al(3,8)=6,
∴aeq \\al(3,8)=106,∴a8=102=100.∴a1a15=aeq \\al(2,8)=10 000.
4.(多选)在等比数列{an}中,3a1,eq \f(1,2)a3,2a2成等差数列,则eq \f(a2 020-a2 021,a2 018-a2 019)等于( )
A.-3 B.-1 C.1 D.9
答案 CD
解析 由3a1,eq \f(1,2)a3,2a2成等差数列可得a3=3a1+2a2,
即a1q2=3a1+2a1q,∵a1≠0,∴q2-2q-3=0.
解得q=3或q=-1.
∴eq \f(a2 020-a2 021,a2 018-a2 019)=eq \f(a2 0201-q,a2 0181-q)=eq \f(a2 020,a2 018)=q2=9或1.
5.某工厂2020年1月的生产总值为a万元,计划从2020年2月起,每月生产总值比上一个月增长m%,那么到2021年8月底该厂的生产总值为_____________万元.
答案 a(1+m%)19
解析 设从2020年1月开始,
第n个月该厂的生产总值是an万元,
则an+1=an+anm%,
∴eq \f(an+1,an)=1+m%.
∴数列{an}是首项a1=a,
公比q=1+m%的等比数列.
∴an=a(1+m%)n-1.
∴2021年8月底该厂的生产总值为a20=a(1+m%)20-1=a(1+m%)19(万元).
1.知识清单:
(1)等比数列的实际应用.
(2)等比数列的常用性质.
(3)等比数列的判定和证明.
2.方法归纳:方程和函数思想.
3.常见误区:不注重运用性质,使解题过程烦琐或者性质运用不正确而出错.
1.已知等比数列{an},a1=1,a3=eq \f(1,9),则a5等于( )
A.±eq \f(1,81) B.-eq \f(1,81) C.eq \f(1,81) D.±eq \f(1,2)
答案 C
解析 根据等比数列的性质可知a1a5=aeq \\al(2,3)⇒a5=eq \f(a\\al(2,3),a1)=eq \f(1,81).
2.在等比数列{an}中,a2a3a4=1,a6a7a8=64,则a5等于( )
A.2 B.-2 C.±2 D.4
答案 A
解析 由等比数列的性质可得,a2a3a4=aeq \\al(3,3)=1,
a6a7a8=aeq \\al(3,7)=64,
∴a3=1,a7=4,
∴aeq \\al(2,5)=a3a7=4,
易知a5与a3和a7同号,
∴a5=2.
3.设各项均为正数的等比数列{an}满足a4a8=3a7,则lg3(a1a2·…·a9)等于( )
A.38 B.39 C.9 D.7
答案 C
解析 因为a4a8=a5a7=3a7且a7≠0,
所以a5=3,
所以lg3(a1a2·…·a9)=lg3aeq \\al(9,5)=lg339=9.
4.已知等比数列{an}的公比q=-eq \f(1,3),则eq \f(a1+a3+a5+a7,a2+a4+a6+a8)等于( )
A.-eq \f(1,3) B.-3 C.eq \f(1,3) D.3
答案 B
解析 因为a2+a4+a6+a8=q(a1+a3+a5+a7),
所以eq \f(a1+a3+a5+a7,a2+a4+a6+a8)=eq \f(1,q)=-3.
5.(多选)设{an}是等比数列,有下列四个命题,其中正确的是( )
A.{aeq \\al(2,n)}是等比数列
B.{anan+1}是等比数列
C.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,an)))是等比数列
D.{lg|an|}是等比数列
答案 ABC
解析 由{an}是等比数列可得eq \f(an,an-1)=q(q为定值,n>1).A中,eq \f(a\\al(2,n),a\\al(2,n-1))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(an,an-1)))2=q2为常数,故A正确;B中,eq \f(anan+1,an-1an)=eq \f(an+1,an-1)=q2,故B正确;C中,eq \f(\f(1,an),\f(1,an-1))=eq \f(an-1,an)=eq \f(1,q)为常数,故C正确;D中,eq \f(lg|an|,lg|an-1|)不一定为常数,故D错误.
6.已知在等比数列{an}中,a3=3,a10=384,则该数列的通项公式an=________.
答案 3×2n-3
解析 由已知得a10=a3·q7=3·q7=384,
所以q7=128=27,
故q=2.
所以an=a3·qn-3=3×2n-3.
7.已知数列{an}为等比数列,且a3+a5=π,则a4(a2+2a4+a6)=________.
答案 π2
解析 因为数列{an}为等比数列,
且a3+a5=π,
所以a4(a2+2a4+a6)
=a4a2+2aeq \\al(2,4)+a4a6
=aeq \\al(2,3)+2a3a5+aeq \\al(2,5)
=(a3+a5)2=π2.
8.在数列{an}中,a2=eq \f(3,2),a3=eq \f(7,3),且bn=nan+1,若{bn}是等比数列,则数列{bn}的公比是________,an=________.
答案 2 eq \f(2n-1,n)
解析 因为在数列{an}中,a2=eq \f(3,2),a3=eq \f(7,3),
且数列{nan+1}是等比数列,
2a2+1=3+1=4,3a3+1=7+1=8,
所以数列{nan+1}是首项为2,公比为2的等比数列,
所以nan+1=2n,
解得an=eq \f(2n-1,n).
9.已知数列{an}是等比数列,a3+a7=20,a1a9=64,求a11的值.
解 ∵{an}为等比数列,∴a1·a9=a3·a7=64.
又∵a3+a7=20,
∴a3=4,a7=16或a3=16,a7=4.
①当a3=4,a7=16时,eq \f(a7,a3)=q4=4,
此时a11=a3q8=4×42=64.
②当a3=16,a7=4时,eq \f(a7,a3)=q4=eq \f(1,4),
此时a11=a3q8=16×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)))2=1.
10.已知数列{an}为等比数列.
(1)若an>0,且a2a4+2a3a5+a4a6=36,求a3+a5的值;
(2)若数列{an}的前三项和为168,a2-a5=42,求a5,a7的等比中项.
解 (1)∵a2a4+2a3a5+a4a6=36,
∴aeq \\al(2,3)+2a3a5+aeq \\al(2,5)=36,
即(a3+a5)2=36,
又∵an>0,∴a3+a5=6.
(2)设等比数列{an}的公比为q,
∵a2-a5=42,∴q≠1.由已知,得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1+a1q+a1q2=168,,a1q-a1q4=42,))
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a11+q+q2=168,,a1q1-q3=42,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1=96,,q=\f(1,2).))
若G是a5,a7的等比中项,则有G2=a5·a7=a1q4·a1q6=aeq \\al(2,1)q10=962×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))10=9,
∴a5,a7的等比中项为±3.
11.设{an}是首项为a1,公差为-1的等差数列,Sn为其前n项和.若S1,S2,S4成等比数列,则a1等于( )
A.2 B.-2
C.eq \f(1,2) D.-eq \f(1,2)
答案 D
解析 因为{an}是首项为a1,公差为-1的等差数列,
所以Sn=na1+eq \f(1,2)n·(n-1)·(-1),
由S1,S2,S4成等比数列可知Seq \\al(2,2)=S1·S4,
代入可得(2a1-1)2=a1·(4a1-6),
解得a1=-eq \f(1,2).
12.等比数列{an}是递减数列,前n项的积为Tn,若T13=4T9,则a8a15等于( )
A.±2 B.±4 C.2 D.4
答案 C
解析 ∵T13=4T9,
∴a1a2…a9a10a11a12a13=4a1a2…a9,
∴a10a11a12a13=4.
又∵a10·a13=a11·a12=a8·a15,
∴(a8·a15)2=4,
∴a8a15=±2.
又∵{an}为递减数列,
∴q>0,∴a8a15=2.
13.在等比数列{an}中,若a7=-2,则此数列的前13项之积等于________.
答案 -213
解析 由于{an}是等比数列,
∴a1a13=a2a12=a3a11=a4a10=a5a9=a6a8=aeq \\al(2,7),
∴a1a2a3…a13=(aeq \\al(2,7))6·a7=aeq \\al(13,7),
而a7=-2.
∴a1a2a3…a13=(-2)13=-213.
14.已知等比数列{an}满足a2a5=2a3,且a4,eq \f(5,4),2a7成等差数列,则a1a2a3·…·an的最大值为________.
答案 1 024
解析 因为等比数列{an}满足a2a5=2a3,且a4,eq \f(5,4),2a7成等差数列,
所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a1qa1q4=2a1q2,,a1q3+2a1q6=2×\f(5,4),))
解得a1=16,q=eq \f(1,2),
所以an=16×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))n-1=25-n,
所以a1a2a3·…·an=24+3+2+…+(5-n)=
所以当n=4或n=5时,a1a2a3·…·an取最大值,且最大值为210=1 024.
15.在等比数列{an}中,若a7a11=6,a4+a14=5,则eq \f(a20,a10)=________.
答案 eq \f(2,3)或eq \f(3,2)
解析 ∵{an}是等比数列,
∴a7·a11=a4·a14=6,
又a4+a14=5,
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a4=2,,a14=3))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a4=3,,a14=2.))
∵eq \f(a14,a4)=q10,∴q10=eq \f(3,2)或q10=eq \f(2,3).
而eq \f(a20,a10)=q10,∴eq \f(a20,a10)=eq \f(2,3)或eq \f(3,2).
16.设关于x的二次方程anx2-an+1x+1=0(n=1,2,3,…)有两根α和β,且满足6α-2αβ+6β=3.
(1)试用an表示an+1;
(2)求证:eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(an-\f(2,3)))是等比数列;
(3)当a1=eq \f(7,6)时,求数列{an}的通项公式.
(1)解 根据根与系数的关系,得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(α+β=\f(an+1,an),,αβ=\f(1,an).))
代入题设条件6(α+β)-2αβ=3,
得eq \f(6an+1,an)-eq \f(2,an)=3.
所以an+1=eq \f(1,2)an+eq \f(1,3).
(2)证明 因为an+1=eq \f(1,2)an+eq \f(1,3),
所以an+1-eq \f(2,3)=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(an-\f(2,3))).
若an=eq \f(2,3),则方程anx2-an+1x+1=0,
可化为eq \f(2,3)x2-eq \f(2,3)x+1=0,
即2x2-2x+3=0.
此时Δ=(-2)2-4×2×3<0,
所以an≠eq \f(2,3),即an-eq \f(2,3)≠0.
所以数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(an-\f(2,3)))是以eq \f(1,2)为公比的等比数列.
(3)解 当a1=eq \f(7,6)时, a1-eq \f(2,3)=eq \f(1,2),
所以数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(an-\f(2,3)))是首项为eq \f(1,2),公比为eq \f(1,2)的等比数列.
所以an-eq \f(2,3)=eq \f(1,2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))n-1=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))n,
所以an=eq \f(2,3)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))n,n∈N*
即数列{an}的通项公式为an=eq \f(2,3)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))n,n∈N*.
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