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新高考数学一轮复习知识清单+巩固练习专题11 等差数列与等比数列(2份打包,原卷版+解析版)
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一、知识速览二、考点速览
知识点1 数列的有关概念
1、数列的定义及表示
(1)数列的定义:按照一定顺序排列的一列数称为数列.数列中的每一个数叫做这个数列的项.
(2)数列的表示法:数列有三种表示法,它们分别是列表法、图象法和解析式法.
2、数列的分类
3、数列的通项公式:如果数列 SKIPIF 1 < 0 的第n项与序号n之间的关系可以用一个式子来表达,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.
4、数列的递推公式:如果已知数列 SKIPIF 1 < 0 的首项(或前几项),且任一项 SKIPIF 1 < 0 与它的前一项 SKIPIF 1 < 0 (或前几项)间的关系可用一个公式来表示,那么这个公式叫做数列的递推公式.
知识点2 等差数列的概念及公式
1、等差数列的定义
(1)文字语言:一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的差都等于同一个常数;
(2)符号语言: SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为常数).
2、等差中项:若三个数a,A,b组成等差数列,则A叫做a,b的等差中项.
3、通项公式与前n项和公式
(1)通项公式: SKIPIF 1 < 0 .
(2)前 SKIPIF 1 < 0 项和公式: SKIPIF 1 < 0 .
(3)等差数列与函数的关系
= 1 \* GB3 ①通项公式:当公差 SKIPIF 1 < 0 时,等差数列的通项公式 SKIPIF 1 < 0 是关于 SKIPIF 1 < 0 的一次函数,且一次项系数为公差 SKIPIF 1 < 0 .若公差 SKIPIF 1 < 0 ,则为递增数列,若公差 SKIPIF 1 < 0 ,则为递减数列.
= 2 \* GB3 ②前n项和:当公差 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 是关于 SKIPIF 1 < 0 的二次函数且常数项为0.
知识点3 等差数列的性质
已知数列 SKIPIF 1 < 0 是等差数列, SKIPIF 1 < 0 是其前 SKIPIF 1 < 0 项和.
1、等差数列通项公式的性质:
(1)通项公式的推广: SKIPIF 1 < 0 .
(2)若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
(3)若 SKIPIF 1 < 0 的公差为d,则 SKIPIF 1 < 0 也是等差数列,公差为 SKIPIF 1 < 0 .
(4)若 SKIPIF 1 < 0 是等差数列,则 SKIPIF 1 < 0 也是等差数列.
2、等差数列前 SKIPIF 1 < 0 项和的性质
(1) SKIPIF 1 < 0 ;
(2) SKIPIF 1 < 0 ;
(3)两个等差数列 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的前n项和 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 之间的关系为 SKIPIF 1 < 0 .
(4)数列 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,…构成等差数列.
3、关于等差数列奇数项和与偶数项和的性质
(1)若项数为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;
(2)若项数为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
知识点4 等比数列的概念及公式
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等于同一个非零常数,那么这个数列叫做等比数列,这个常数叫做等比数列的公比,公比通常用字母 SKIPIF 1 < 0 表示。
数学语言表达式: SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为非零常数).
2、等比中项性质:如果三个数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 成等比数列,那么 SKIPIF 1 < 0 叫做 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的等比中项,其中 SKIPIF 1 < 0 .
注意:同号的两个数才有等比中项。
3、通项公式及前n项和公式
(1)通项公式:若等比数列 SKIPIF 1 < 0 的首项为 SKIPIF 1 < 0 ,公比是 SKIPIF 1 < 0 ,则其通项公式为 SKIPIF 1 < 0 ;
通项公式的推广: SKIPIF 1 < 0 .
(2)等比数列的前 SKIPIF 1 < 0 项和公式:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
知识点5 等比数列的性质
已知 SKIPIF 1 < 0 是等比数列, SKIPIF 1 < 0 是数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和.
1、等比数列的基本性质
(1)相隔等距离的项组成的数列仍是等比数列,即 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,…仍是等比数列,公比为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 (项数相同)是等比数列,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 仍是等比数列.
(3)若 SKIPIF 1 < 0 ,则有 SKIPIF 1 < 0
口诀:下标和相等,项的积也相等
推广: SKIPIF 1 < 0
(4)若 SKIPIF 1 < 0 是等比数列,且 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 )是以 SKIPIF 1 < 0 为首项, SKIPIF 1 < 0 为公差的等差数列。
(5)若 SKIPIF 1 < 0 是等比数列, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 构成公比为 SKIPIF 1 < 0 的等比数列。
2、等比数列前 SKIPIF 1 < 0 项和的性质
(1)在公比 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 为奇数时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,……仍成等比数列,其公比为 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)对 SKIPIF 1 < 0 ,有 SKIPIF 1 < 0 ;
(3)若等比数列 SKIPIF 1 < 0 共有 SKIPIF 1 < 0 项,则 SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 分别是数列 SKIPIF 1 < 0 的偶数项和与奇数项和;
(4)等比数列的前 SKIPIF 1 < 0 项和 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 为常数,且 SKIPIF 1 < 0 )
一、由前几项归纳数列通项的常用方法及具体策略
1、常用方法:观察(观察规律)、比较(比较已知数列)、归纳、转化(转化为特殊数列)、联想(联想常见的数列)等方法.
2、具体策略:①分式中分子、分母的特征;②相邻项的变化特征;③拆项后的特征;④各项的符号特征和绝对值特征;⑤化异为同,对于分式还可以考虑对分子、分母各个击破,或寻找分子、分母之间的关系;⑥对于符号交替出现的情况,可用 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 处理.
【典例1】(2023·全国·高三专题练习)已知数列 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,…则该数列的第211项为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【解析】由题意,该数列可表示为 SKIPIF 1 < 0 ,
该数列的通项公式为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,故选:A.
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)若数列 SKIPIF 1 < 0 的前四项依次是2,0,2,0,则 SKIPIF 1 < 0 的通项公式不可能是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【解析】由题意知, SKIPIF 1 < 0 .
对于A,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 符合条件,故A正确;
对于B,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 符合条件,故B正确;
对于C,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0
符合条件,故C正确;
对于D,由 SKIPIF 1 < 0 得, SKIPIF 1 < 0 ,
不符合条件,故D错误.故选:D.
【典例3】(2023·全国·高三专题练习)根据数列的前4项,写出它的一个通项公式:
(1)9,99,999,9999,…; (2) SKIPIF 1 < 0
(3) SKIPIF 1 < 0 ; (4) SKIPIF 1 < 0
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0 ;(4) SKIPIF 1 < 0 .
【解析】(1)数列 SKIPIF 1 < 0 为:9,99,999,9999,…,
分析可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,…,
故 SKIPIF 1 < 0 .
(2)数列 SKIPIF 1 < 0 为: SKIPIF 1 < 0 ,
分析可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,…,
故 SKIPIF 1 < 0 .
(3)数列 SKIPIF 1 < 0 为: SKIPIF 1 < 0 ,
分析可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,…,
故 SKIPIF 1 < 0 .
(4)数列 SKIPIF 1 < 0 为: SKIPIF 1 < 0 ,
分析可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,…,
故 SKIPIF 1 < 0 .
二、数列周期性解题策略
1、周期数列的常见形式
(1)利用三角函数的周期性,即所给递推关系中含有三角函数;
(2)相邻多项之间的递推关系,如后一项是前两项的差;
(3)相邻两项的递推关系,等式中一侧含有分式,又较难变形构造出特殊数列.
2、解决此类题目的一般方法:根据给出的关系式求出数列的若干项,通过观察归纳出数列的周期,进而求有关项的值或者前 SKIPIF 1 < 0 项的和.
【典例1】(2023·全国·高三专题练习)(多选)已知数列 SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,则( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】ACD
【解析】由题意 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,故A正确,
SKIPIF 1 < 0 ,故C正确;
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,∴数列 SKIPIF 1 < 0 是周期数列,周期为3.
SKIPIF 1 < 0 ,故B错误;
SKIPIF 1 < 0 ,故D正确.故选:ACD.
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)已知数列 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】4047
【解析】由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,得当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
两式相减并整理得 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
显然 SKIPIF 1 < 0 ,于是 SKIPIF 1 < 0 ,则有 SKIPIF 1 < 0 ,即当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
因此数列 SKIPIF 1 < 0 是以3为周期的周期数列,而 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为:4047
【典例3】(2023·全国·高三专题练习)设数列 SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,则数列的前2009项之和为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
∴数列 SKIPIF 1 < 0 是以4为周期的数列, SKIPIF 1 < 0 .
由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
三、求数列最大项或最小项的方法
(1)将数列视为函数 SKIPIF 1 < 0 当x∈N*时所对应的一列函数值,根据 SKIPIF 1 < 0 的类型作出相应的函数图象,或利用求函数最值的方法,求出 SKIPIF 1 < 0 的最值,进而求出数列的最大(小)项.
(2)通过通项公式 SKIPIF 1 < 0 研究数列的单调性,
利用 SKIPIF 1 < 0 确定最大项,利用 SKIPIF 1 < 0 确定最小项.
(3)比较法:
①若有 SKIPIF 1 < 0 (或 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ),
则 SKIPIF 1 < 0 ,即数列 SKIPIF 1 < 0 是递增数列,所以数列 SKIPIF 1 < 0 的最小项为 SKIPIF 1 < 0 ;
②若有 SKIPIF 1 < 0 (或 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ),
则 SKIPIF 1 < 0 ,即数列 SKIPIF 1 < 0 是递减数列,所以数列 SKIPIF 1 < 0 的最大项为 SKIPIF 1 < 0 .
【典例1】(2023秋·河北张家口·高三统考开学考试)已知数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项的积为 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,则数列 SKIPIF 1 < 0 ( ).
A.有最大项,有最小项 B.有最大项,无最小项
C.无最大项,有最小项 D.无最大项,无最小项
【答案】A
【解析】当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 为最小项, SKIPIF 1 < 0 为最大项.故选:A
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)若数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项积 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的最大值与最小值的和为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C.2 D.3
【答案】C
【解析】∵数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项积 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 时也适合上式,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴当 SKIPIF 1 < 0 时,数列 SKIPIF 1 < 0 单调递减,且 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时,数列 SKIPIF 1 < 0 单调递减,且 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 的最大值为 SKIPIF 1 < 0 ,最小值为 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 的最大值与最小值之和为2.故选:C.
【典例3】(2023秋·湖北·高三校联考阶段练习)(多选)已知数列 SKIPIF 1 < 0 的通项为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则( )
A.数列 SKIPIF 1 < 0 的最小项为 SKIPIF 1 < 0 B.数列 SKIPIF 1 < 0 的最大项为 SKIPIF 1 < 0
C.数列 SKIPIF 1 < 0 的最小值为-0.8 D.数列 SKIPIF 1 < 0 的最大值为2.4
【答案】BCD
【解析】 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 单调递减,
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以数列 SKIPIF 1 < 0 的最大项为 SKIPIF 1 < 0 ,无最小项,故A错误,B正确;
SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递减, SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时,各项为正且 SKIPIF 1 < 0 单调递减, SKIPIF 1 < 0
所以数列 SKIPIF 1 < 0 的最小值为 SKIPIF 1 < 0 ,
数列 SKIPIF 1 < 0 的最大值为 SKIPIF 1 < 0 ,故CD正确,故选:BCD
四、等差数列的基本运算的解题策略
1、等差数列的通项公式及前n项和公式共涉及五个量a1,an,d,n,Sn,知其中三个就能求另外两个,体现了方程思想.
2、数列的通项公式和前n项和公式在解题中起到变量代换的作用,而a1和d是等差数列的两个基本量,用它们表示已知量和未知量是常用方法.
【典例1】(2023秋·江西吉安·高三校考开学考试)已知 SKIPIF 1 < 0 为等差数列, SKIPIF 1 < 0 为其前 SKIPIF 1 < 0 项和, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A.36 B.45 C.54 D.63
【答案】B
【解析】设公差为 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .故选:B.
【典例2】(2023秋·湖南益阳·高三统考阶段练习)(多选)设等差数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和为 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,则( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0 最大
【答案】AB
【解析】设等差数列的公差为 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
化简得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 正确;
SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 正确;
SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 错误;故选: SKIPIF 1 < 0
【典例3】(2023·全国·高三专题练习)已知等差数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则实数m的值是 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】依题意 SKIPIF 1 < 0 ,
设等差数列 SKIPIF 1 < 0 的公差为 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
两式相减得 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 .故答案为: SKIPIF 1 < 0
五、等差数列的判定与证明的方法:
1、定义法: SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 是等差数列;
2、定义变形法:验证是否满足 SKIPIF 1 < 0 ;
3、等差中项法: SKIPIF 1 < 0 为等差数列;
4、通项公式法:通项公式形如 SKIPIF 1 < 0 为常数 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 为等差数列;
5、前n项和公式法: SKIPIF 1 < 0 为常数 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 为等差数列.
注意:(1)若判断一个数列不是等差数列,只需找出三项 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 即可;
(2)如果要证明一个数列是等差数列,则必须用定义法或等差中项法.
【典例1】(2023·福建·校联考模拟预测)已知数列 SKIPIF 1 < 0 的首项不为零,满足 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】2023
【解析】因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0
两式相加得 SKIPIF 1 < 0 .
故数列 SKIPIF 1 < 0 的奇数项成等差数列,公差为 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)在数列 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 是1与 SKIPIF 1 < 0 的等差中项,求证:数列 SKIPIF 1 < 0 是等差数列.
【答案】证明见解析
【解析】证明:因为 SKIPIF 1 < 0 是1与 SKIPIF 1 < 0 的等差中项,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,是常数,
故数列 SKIPIF 1 < 0 是等差数列.
【典例3】(2023·全国·高三专题练习)记 SKIPIF 1 < 0 为数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和.已知 SKIPIF 1 < 0 .证明: SKIPIF 1 < 0 是等差数列;
【答案】证明见解析
【解析】证明:因为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ①,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ②,
① SKIPIF 1 < 0 ②得, SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 是以 SKIPIF 1 < 0 为公差的等差数列.
【典例4】(2023秋·江苏南京·高三统考开学考试)已知公比大于1的等比数列 SKIPIF 1 < 0 满足: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)求 SKIPIF 1 < 0 的通项公式;
(2)记数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和为 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,证明: SKIPIF 1 < 0 是等差数列.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)证明见解析
【解析】(1)方法1:设公比为 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 是等比数列,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
因此 SKIPIF 1 < 0 ;
方法2:设公比为 SKIPIF 1 < 0 ,
由等比数列性质得出 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因此 SKIPIF 1 < 0 .
(2)由(1)得 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
两式作差可得 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,整理得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
方程同除以 SKIPIF 1 < 0 得, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 ).
所以数列 SKIPIF 1 < 0 是公差为 SKIPIF 1 < 0 的等差数列.
六、等差数列性质的应用
1、在等差数列{an}中,当m≠n时,d=eq \f(am-an,m-n)为公差公式,利用这个公式很容易求出公差,
还可变形为am=an+(m-n)d.
2、等差数列{an}中,每隔相同的项抽出来的项按照原来的顺序排列,构成的新数列仍然是等差数列.
3、等差数列{an}中,若m+n=p+q,则an+am=ap+aq(n,m,p,q∈N*),
特别地,若m+n=2p,则an+am=2ap.
【典例1】(2023·河南·统考模拟预测)设 SKIPIF 1 < 0 是等差数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A.15 B.30 C.45 D.60
【答案】C
【解析】由题意得 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 .故选:C.
【典例2】(2022秋·四川遂宁·高三校考阶段练习)设等差数列 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A.6 B.8 C.10 D.12
【答案】B
【解析】由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,两式相减可得 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 .故选:B
七、等差数列的前n项和常用的性质应用
1、等差数列的依次k项之和,Sk,S2k-Sk,S3k-S2k,…组成公差为k2d的等差数列.
2、数列{an}是等差数列⇔Sn=an2+bn(a,b为常数)⇔数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(Sn,n)))为等差数列.
3、若S奇表示奇数项的和,S偶表示偶数项的和,公差为d,
①当项数为偶数2n时,S偶-S奇=nd,eq \f(S奇,S偶)=eq \f(an,an+1);
②当项数为奇数2n-1时,S奇-S偶=an,eq \f(S奇,S偶)=eq \f(n,n-1).
【典例1】(2023秋·天津河东·高三校考阶段练习)在等差数列 SKIPIF 1 < 0 中,已知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A.90 B.40 C.50 D.60
【答案】D
【解析】因为 SKIPIF 1 < 0 为等差数列,所以 SKIPIF 1 < 0 成等差数列,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 .故选:D
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)已知 SKIPIF 1 < 0 是等差数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和,若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】设等差数列 SKIPIF 1 < 0 的公差为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
故对任意的 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
因此,数列 SKIPIF 1 < 0 为等差数列,且其公差为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以, SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以, SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
【典例3】(2022秋·陕西榆林·高三校考阶段练习)若等差数列 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的前n项和分别为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】因为 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
由等差数列前 SKIPIF 1 < 0 项和的性质得 SKIPIF 1 < 0 ,故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
【典例4】(2022·浙江·高三专题练习)在项数为2n+1的等差数列中,所有奇数项的和为165,所有偶数项的和为150,则n等于( )
A.9 B.10 C.11 D.12
【答案】B
【解析】分别设该数列奇数项和与偶数项和分别为 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,∴n=10,故选:B.
八、等差数列前n项和最值求法
1、二次函数法: 将Sn=na1+eq \f(nn-1,2)d=eq \f(d,2)n2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a1-\f(d,2)))n配方.转化为求二次函数的最值问题,但要注意n∈N*,结合二次函数图象的对称性来确定n的值,更加直观.
2、邻项变号法:当a1>0,d<0,eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(an≥0,,an+1≤0))时,Sn取得最大值;当a1<0,d>0,eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(an≤0,,an+1≥0))时,Sn取得最小值.
特别地,若a1>0,d>0,则S1是{Sn}的最小值;若a1<0,d<0,则S1是{Sn}的最大值.
【典例1】(2023秋·天津武清·高三天津市武清区城关中学校考阶段练习)设等差数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和为 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,则当 SKIPIF 1 < 0 取得最大值时, SKIPIF 1 < 0 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】因为 SKIPIF 1 < 0 是等差数列,
所以由 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因此该数列是递减数列,显然当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 取得最大值,故答案为: SKIPIF 1 < 0
【典例2】(2023·四川南充·模拟预测)等差数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的最大值为( )
A.60 B.50 C. SKIPIF 1 < 0 D.30
【答案】D
【解析】由 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,
由于 SKIPIF 1 < 0 为等差数列,且 SKIPIF 1 < 0 ,所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 的最大值为 SKIPIF 1 < 0 ,故选:D
【典例3】(2023秋·江苏·高三校联考阶段练习)(多选)设等差数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和为 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,则下列结论正确的是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 最大 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】AD
【解析】因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,则A正确.
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 最小,故B错误.
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
对称轴为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,则C错误.
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以D正确.故选:AD
【典例4】(2023·全国·高三专题练习)设等差数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和为 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求 SKIPIF 1 < 0 及数列 SKIPIF 1 < 0 的通项公式;
(2)求 SKIPIF 1 < 0 的最小值及对应的n的值.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ,n=8或n=9
【解析】(1)由等差数列的前n项和公式可知 SKIPIF 1 < 0 ,所以k=0,
即 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
当n=1时也符合上式,故 SKIPIF 1 < 0 .
(2)由(1)可得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 是关于n的二次函数,
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以当n=8或n=9时, SKIPIF 1 < 0 取得最小值,
故 SKIPIF 1 < 0 .
九、已知{an}为等差数列,求数列{|an|}的前n项和的步骤
第一步,解不等式an≥0(或an≤0)寻找{an}的正负项分界点.
第二步,求和:①若an各项均为正数(或均为负数),则{|an|}各项的和等于{an}的各项的和(或其相反数);②若a1>0,d<0(或a1<0,d>0),这时数列{an}只有前面有限项为正数(或负数),可分段求和再相加.
【典例1】(2023秋·广东·高三校联考阶段练习)已知等差数列 SKIPIF 1 < 0 前三项的和为 SKIPIF 1 < 0 ,前三项的积为8.
(1)求等差数列 SKIPIF 1 < 0 的通项公式;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 成等比数列,求数列 SKIPIF 1 < 0 的前10项和 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;(2)105
【解析】(1)设等差数列 SKIPIF 1 < 0 的公差为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由题意得 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
故 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 分别为 SKIPIF 1 < 0 ,不成等比数列;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 分别为 SKIPIF 1 < 0 成等比数列,满足条件.
故 SKIPIF 1 < 0 ,
记数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 .
故数列 SKIPIF 1 < 0 的前10项和为 SKIPIF 1 < 0 .
【典例2】(2023秋·广东·高三校联考阶段练习)记 SKIPIF 1 < 0 为等差数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和,已知 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求 SKIPIF 1 < 0 的通项公式;
(2)求数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】(1)设等差数列的公差为 SKIPIF 1 < 0 ,
由题意可得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
(2)因为 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时,则 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时,则 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ;
综上所述: SKIPIF 1 < 0 .
【典例3】(2023·全国·高三专题练习)已知等差数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和为 SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)求数列 SKIPIF 1 < 0 的通项;
(2)求数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和为 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】(1)设 SKIPIF 1 < 0 的公差为 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
综上所述: SKIPIF 1 < 0 .
十、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项和公式中联系着五个量: SKIPIF 1 < 0 ,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a1与q,在解题中根据已知条件建立关于a1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 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;在判断等比数列单调性时,也必须对 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 分类讨论.
【典例1】(2023秋·湖南岳阳·高三校考开学考试)设等比数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D.3
【答案】A
【解析】设等比数列的公比为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .故选:A
【典例2】(2023秋·江西·高三校联考阶段练习)设 SKIPIF 1 < 0 为等比数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和,且 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【解析】设公比为 SKIPIF 1 < 0 ,由题意可得 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .故选:C.
【典例3】(2023秋·山东济南·高三统考开学考试)记 SKIPIF 1 < 0 为等比数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和,若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C.85 D.120
【答案】C
【解析】根据题意,设等比数列 SKIPIF 1 < 0 的公比为 SKIPIF 1 < 0 ,
若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
则有 SKIPIF 1 < 0 ,变形可得 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
又由 SKIPIF 1 < 0 ,则有 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 .故选:C.
十一、等比数列的性质及应用
1、等比数列性质应用问题的解题突破口
等比数列的性质可以分为三类:一是通项公式的变形,二是等比中项公式的变形,三是前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.
2、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 SKIPIF 1 < 0 ,则有 SKIPIF 1 < 0 ”,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.
【典例1】(2023·全国·高三专题练习)在等比数列 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A.3 B.6 C.9 D.18
【答案】B
【解析】因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 .故选:B
【典例2】(2023·福建泉州·统考模拟预测)记等比数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和为 SKIPIF 1 < 0 .若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【解析】设等比数列 SKIPIF 1 < 0 的公比为 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 ),
则 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,故选:C.
【典例3】(2022秋·黑龙江哈尔滨·高三校考期中)在正项等比数列 SKIPIF 1 < 0 中,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】在正项等比数列 SKIPIF 1 < 0 中,因为 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
【典例4】(2023秋·云南·高三校考阶段练习)已知等比数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和为 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A.90 B.135 C.150 D.180
【答案】C
【解析】由题意,
在等比数列 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,
由等比数列前n项和的性质可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 成等比数列,
∴有 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
整理可得 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 (舍)或 SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴有 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,故选:C.
【典例5】(2022秋·广东佛山·高三校考阶段练习)已知等比数列 SKIPIF 1 < 0 的公比 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】120
【解析】因为在等比数列中,若项数为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为:120
十二、等比数列的判定与证明常用的方法:
1、定义法: SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 为常数且 SKIPIF 1 < 0 数列 SKIPIF 1 < 0 是等比数列.
2、等比中项法: SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 数列 SKIPIF 1 < 0 是等比数列.
3、通项公式法: SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 数列 SKIPIF 1 < 0 是等比数列.
4、前 SKIPIF 1 < 0 项和公式法:若数列的前 SKIPIF 1 < 0 项和 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,则该数列是等比数列.
其中前两种方法是证明等比数列的常用方法,而后两种方法一般用于选择题、填空题中.
注意:(1)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.
(2)只满足 SKIPIF 1 < 0 的数列未必是等比数列,要使其成为等比数列还需要 SKIPIF 1 < 0 .
【典例1】(2023·全国·高三专题练习)已知数列 SKIPIF 1 < 0 的首项为1,向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 .证明: SKIPIF 1 < 0 为等比数列.
【答案】证明见解析.
【解析】由题可知:若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
故可得 SKIPIF 1 < 0 ,
故数列 SKIPIF 1 < 0 是首项为 SKIPIF 1 < 0 ,公比为 SKIPIF 1 < 0 的等比数列,即证.
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)已知数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和为 SKIPIF 1 < 0 ,数列 SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 ),再从下面的条件①与②中任选一个作为已知条件,证明: SKIPIF 1 < 0 是等比数列. ① SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 );② SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 ).
【答案】证明见解析
【解析】选条件①:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,于是 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,即有 SKIPIF 1 < 0 ,两式相减得 SKIPIF 1 < 0 ,
因此 SKIPIF 1 < 0 ,即当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,显然 SKIPIF 1 < 0 满足上式,则当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以数列 SKIPIF 1 < 0 是首项、公比均为3的等比数列.
选条件②:由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
而 SKIPIF 1 < 0 ,因此 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,于是数列 SKIPIF 1 < 0 是常数列,
由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以数列 SKIPIF 1 < 0 是首项、公比均为3的等比数列.
易错点1 混淆数列与函数的区别
点拨:数列是一种特殊的函数,在求解数列问题时有时可以利用函数的性质,但是在利用函数单调性求解数列问题,要注意 SKIPIF 1 < 0 的取值不是连续实数,忽略这一点很容易出错。
【典例1】(2023秋·重庆沙坪坝·高三重庆一中校考阶段练习)在数列 SKIPIF 1 < 0 中,若 SKIPIF 1 < 0 ,前 SKIPIF 1 < 0 项和 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的最大值为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】由数列 SKIPIF 1 < 0 中,因为 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
可得 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的二次函数,对称轴为 SKIPIF 1 < 0 ,故当 SKIPIF 1 < 0 或6时取得最大值,
又由 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 的最大值为 SKIPIF 1 < 0 .故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
【典例2】(2023秋·江苏淮安·高三统考开学考试)已知等差数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)求数列 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的通项公式;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 ,求数列 SKIPIF 1 < 0 的最大项.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ; SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】(1)设等差数列 SKIPIF 1 < 0 的首项为 SKIPIF 1 < 0 ,公差为d,
则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
因为 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 构成首项为1,公比为2的等比数列,所以 SKIPIF 1 < 0 .
(2)因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 时单调递减,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以数列 SKIPIF 1 < 0 的最大项为 SKIPIF 1 < 0 .
易错点2 忽视两个“中项”的区别
点拨:若 SKIPIF 1 < 0 成等比数列,则 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的等比中项。由定义可知只有同号的两数才有等比中项, “ SKIPIF 1 < 0 ”仅是“ SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的等比中项”的必要不充分条件,在解题时务必要注意此点。
【典例1】(2022·全国·高三专题练习)若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 成等比数列, SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的等比中项, SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的等比中项,则( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 同号 D. SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 同号
【答案】C
【解析】当 SKIPIF 1 < 0 时,满足题目条件,所以A,B错误;
若 SKIPIF 1 < 0 ,则由 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,再由 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 .
同理,当 SKIPIF 1 < 0 ,可推出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,C正确;
当 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 时,满足题目条件,但是 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 不同号,D错误.故选:C.
【典例2】(2022秋·河南三门峡·高三统考期中)设等差数列 SKIPIF 1 < 0 的公差 SKIPIF 1 < 0 不为0, SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的等比中项,则k等于 .
【答案】5
【解析】因为 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的等比中项,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 (舍去).故答案为:5
【典例3】(2023·全国·高三专题练习)已知 SKIPIF 1 < 0 是公差为3的等差数列,其前 SKIPIF 1 < 0 项的和为 SKIPIF 1 < 0 ,设甲: SKIPIF 1 < 0 的首项为零;乙: SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的等比中项,则( )
A.甲是乙的充分不必要条件
B.甲是乙的必要不充分条件
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】C
【解析】由 SKIPIF 1 < 0 是公差为3的等差数列,可知 SKIPIF 1 < 0 .
若 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的等比中项,则 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 (舍去,因为此时 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的等比中项能推出 SKIPIF 1 < 0 的首项为零,
若 SKIPIF 1 < 0 的首项为零,即 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 是公差为3的等差数列,
则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 的首项为零可推出 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的等比中项,
可见“ SKIPIF 1 < 0 ”是“ SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的等比中项”的充要条件.故选:C.
易错点3 等比数列求和时忽视对 SKIPIF 1 < 0 讨论
点拨: 注意等比数列的求和公式是分段表示的: SKIPIF 1 < 0 ,所以在利用等比数列求和公式求和时要先判断公比是否可能为1,,若公比未知,则要注意分两种情况q=1和q≠1讨论.
【典例1】(2023秋·江苏·高三校联考阶段练习)记 SKIPIF 1 < 0 为等比数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A.6 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D.18
【答案】D
【解析】设等比数列 SKIPIF 1 < 0 的公比为 SKIPIF 1 < 0 ,
若 SKIPIF 1 < 0 ,则由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,不合题意;
故 SKIPIF 1 < 0 ,则由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,故选:D
【典例2】(2023秋·江西宜春·高三江西省宜丰中学校考阶段练习)记 SKIPIF 1 < 0 为等比数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和,若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( ).
A.120 B.85 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【解析】方法一:设等比数列 SKIPIF 1 < 0 的公比为 SKIPIF 1 < 0 ,首项为 SKIPIF 1 < 0 ,
若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,与题意不符,所以 SKIPIF 1 < 0 ;
若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,与题意不符,所以 SKIPIF 1 < 0 ;
由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 可得, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ①,
由①可得, SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 .故选:C.
方法二:设等比数列 SKIPIF 1 < 0 的公比为 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,否则 SKIPIF 1 < 0 ,
从而, SKIPIF 1 < 0 成等比数列,
所以有, SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即为 SKIPIF 1 < 0 ,
易知, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
与 SKIPIF 1 < 0 矛盾,舍去.故选:C.
【典例3】(2023·江苏淮安·统考模拟预测)设数列 SKIPIF 1 < 0 的前 SKIPIF 1 < 0 项和为 SKIPIF 1 < 0 .记命题 SKIPIF 1 < 0 :“数列 SKIPIF 1 < 0 为等比数列”,命题 SKIPIF 1 < 0 :“ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 成等比数列”,则 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 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】若数列 SKIPIF 1 < 0 为等比数列,设公比为 SKIPIF 1 < 0 ,
则当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
显然 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 成等比数列,
当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
但是当 SKIPIF 1 < 0 且当 SKIPIF 1 < 0 为正偶数时,此时 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 不成等比数列,故充分性不成立,
若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 成等比数列,
当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 成等比数列,
当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 成等比数列,
不妨令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
显然满足 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 成等比数列,但是 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 不成等比数列,
故必要性不成立,所以 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的既不充分也不必要条件.故选:D分类标准
类型
满足条件
按项数
分类
有穷数列
项数有限
无穷数列
项数无限
按项与项间的大小关系分类
递增数列
SKIPIF 1 < 0
其中n∈N*
递减数列
SKIPIF 1 < 0
常数列
SKIPIF 1 < 0
按其他标准分类
有界数列
存在正数M,使 SKIPIF 1 < 0
摆动数列
从第二项起,有些项大于它的前一项,有些项小于它的前一项的数列
周期数列
对n∈N*,存在正整数常数k,使 SKIPIF 1 < 0
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