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4.有關(guān)數(shù)列的應(yīng)用問(wèn)題也一直備受關(guān)注。

預(yù)測(cè)2007年高考對(duì)本將的考察為:

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3.?dāng)?shù)列與新的章節(jié)知識(shí)結(jié)合的特點(diǎn)有可能加強(qiáng),如與解析幾何的結(jié)合等;

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2.?dāng)?shù)列推理題是將繼續(xù)成為數(shù)列命題的一個(gè)亮點(diǎn),這是由于此類題目能突出考察學(xué)生的邏輯思維能力,能區(qū)分學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性、靈敏程度、靈活程度;

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數(shù)列求和和數(shù)列綜合及實(shí)際問(wèn)題在高考中占有重要的地位,一般情況下都是出一道解答題,解答題大多以數(shù)列為工具,綜合運(yùn)用函數(shù)、方程、不等式等知識(shí),通過(guò)運(yùn)用逆推思想、函數(shù)與方程、歸納與猜想、等價(jià)轉(zhuǎn)化、分類討論等各種數(shù)學(xué)思想方法,這些題目都考察考生靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,它們都屬于中、高檔題目。

有關(guān)命題趨勢(shì):

1.?dāng)?shù)列是一種特殊的函數(shù),而不等式則是深刻認(rèn)識(shí)函數(shù)和數(shù)列的有效工具,三者的綜合題是對(duì)基礎(chǔ)和能力的雙重檢驗(yàn),在三者交匯處設(shè)計(jì)試題,特別是代數(shù)推理題是高考的重點(diǎn);

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2.能在具體的問(wèn)題情境中,發(fā)現(xiàn)數(shù)列的數(shù)列的通項(xiàng)和遞推關(guān)系,并能用有關(guān)等差、等比數(shù)列知識(shí)解決相應(yīng)的實(shí)際問(wèn)題。

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1.探索并掌握一些基本的數(shù)列求前n項(xiàng)和的方法;

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3.等比數(shù)列的性質(zhì)

①等比數(shù)列任意兩項(xiàng)間的關(guān)系:如果是等數(shù)列的第項(xiàng),是等差數(shù)列的第項(xiàng),且,公,則有;

②對(duì)于等比數(shù)列,若,則,也就是:,如圖所示:。

③若數(shù)列是等數(shù)列,是其前n項(xiàng)的和,,那么,,成等數(shù)列。

如下圖所示:

試題詳情

2.等比數(shù)列的判定方法

①定義法:對(duì)于數(shù)列,若,則數(shù)列是等比數(shù)列;

②等比中項(xiàng):對(duì)于數(shù)列,若,則數(shù)列是等比數(shù)列。

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1.等比數(shù)列的知識(shí)要點(diǎn)(可類比等差數(shù)列學(xué)習(xí))

(1)掌握等比數(shù)列定義q(常數(shù))(nN),同樣是證明一個(gè)數(shù)列是等比數(shù)列的依據(jù),也可由an·an+2來(lái)判斷;

(2)等比數(shù)列的通項(xiàng)公式為ana1·qn-1;

(3)對(duì)于Gab 的等差中項(xiàng),則G2ab,G=±;

(4)特別要注意等比數(shù)列前n 項(xiàng)和公式應(yīng)分為q=1與q≠1兩類,當(dāng)q=1時(shí),Snna1,當(dāng)q≠1時(shí),SnSn

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題型1:等比數(shù)列的概念

例1.“公差為0的等差數(shù)列是等比數(shù)列”;“公比為的等比數(shù)列一定是遞減數(shù)列”;“a,b,c三數(shù)成等比數(shù)列的充要條件是b2=ac”;“a,b,c三數(shù)成等差數(shù)列的充要條件是2b=a+c”,以上四個(gè)命題中,正確的有(   )

A.1個(gè)           B.2個(gè)            C.3個(gè)          D.4個(gè)

解析:四個(gè)命題中只有最后一個(gè)是真命題。

命題1中未考慮各項(xiàng)都為0的等差數(shù)列不是等比數(shù)列;

命題2中可知an+1=an×,an+1<an未必成立,當(dāng)首項(xiàng)a1<0時(shí),an<0,則an>an,即an+1>an,此時(shí)該數(shù)列為遞增數(shù)列;

命題3中,若a=b=0,c∈R,此時(shí)有,但數(shù)列a,b,c不是等比數(shù)列,所以應(yīng)是必要而不充分條件,若將條件改為b=,則成為不必要也不充分條件。

點(diǎn)評(píng):該題通過(guò)一些選擇題的形式考察了有關(guān)等比數(shù)列的一些重要結(jié)論,為此我們要注意一些有關(guān)等差數(shù)列、等比數(shù)列的重要結(jié)論。

例2.命題1:若數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn=an+b(a≠1),則數(shù)列{an}是等比數(shù)列;

命題2:若數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn=an2+bn+c(a≠0),則數(shù)列{an}是等差數(shù)列;

命題3:若數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn=na-n,則數(shù)列{an}既是等差數(shù)列,又是等比數(shù)列;上述三個(gè)命題中,真命題有(   )

A.0個(gè)            B.1個(gè)            C.2個(gè)           D.3個(gè)

解析: 由命題1得,a1=a+b,當(dāng)n≥2時(shí),an=Sn-Sn-1=(a-1)·an-1。若{an}是等比數(shù)列,則=a,即=a,所以只有當(dāng)b=-1且a≠0時(shí),此數(shù)列才是等比數(shù)列。

由命題2得,a1=a+b+c,當(dāng)n≥2時(shí),an=Sn-Sn-1=2na+b-a,若{an}是等差數(shù)列,則a2-a1=2a,即2a-c=2a,所以只有當(dāng)c=0時(shí),數(shù)列{an}才是等差數(shù)列。

由命題3得,a1=a-1,當(dāng)n≥2時(shí),an=Sn-Sn-1=a-1,顯然{an}是一個(gè)常數(shù)列,即公差為0的等差數(shù)列,因此只有當(dāng)a-1≠0;即a≠1時(shí)數(shù)列{an}才又是等比數(shù)列。

點(diǎn)評(píng):等比數(shù)列中通項(xiàng)與求和公式間有很大的聯(lián)系,上述三個(gè)命題均涉及到Sn與an的關(guān)系,它們是an=,正確判斷數(shù)列{an}是等差數(shù)列或等比數(shù)列,都必須用上述關(guān)系式,尤其注意首項(xiàng)與其他各項(xiàng)的關(guān)系。上述三個(gè)命題都不是真命題,選擇A。

題型2:等比數(shù)列的判定

例3.(2000全國(guó)理,20)(Ⅰ)已知數(shù)列{cn},其中cn=2n+3n,且數(shù)列{cn+1pcn}為等比數(shù)列,求常數(shù)p;(Ⅱ)設(shè){an}、{bn}是公比不相等的兩個(gè)等比數(shù)列,cn=an+bn,證明數(shù)列{cn}不是等比數(shù)列。

解析:(Ⅰ)解:因?yàn)閧cn+1pcn}是等比數(shù)列,

故有:(cn+1pcn)2=(cn+2pcn+1)(cnpcn-1),

cn=2n+3n代入上式,得:

[2n+1+3n+1p(2n+3n)]2=[2n+2+3n+2p(2n+1+3n+1)]·[2n+3np(2n-1+3n-1)],

即[(2-p)2n+(3-p)3n2

=[(2-p)2n+1+(3-p)3n+1][(2-p)2n-1+(3-p)3n-1],

整理得(2-p)(3-p)·2n·3n=0,解得p=2或p=3。

(Ⅱ)證明:設(shè){an}、{bn}的公比分別為p、q,pq,cn=an+bn

為證{cn}不是等比數(shù)列只需證c22c1·c3。

事實(shí)上,c22=(a1p+b1q)2a12p2+b12q2+2a1b1pq,

c1·c3=(a1+b1)(a1p2+b1q2)=a12p2+b12q2+a1b1(p2+q2),

由于pqp2+q2>2pq,又a1b1不為零,

因此c22c1·c3,故{cn}不是等比數(shù)列。

點(diǎn)評(píng):本題主要考查等比數(shù)列的概念和基本性質(zhì),推理和運(yùn)算能力。

例4.(2003京春,21)如圖3-1,在邊長(zhǎng)為l的等邊△ABC中,圓O1為△ABC內(nèi)切圓,圓O2與圓O1外切,且與AB,BC相切,…,圓On+1與圓On外切,且與AB、BC相切,如此無(wú)限繼續(xù)下去.記圓On的面積為an(n∈N*),證明{an}是等比數(shù)列;

證明:記rn為圓On的半徑,則r1=tan30°=。=sin30°=,所以rn=rn-1(n≥2),于是a1=πr12=,故{an}成等比數(shù)列。

點(diǎn)評(píng):該題考察實(shí)際問(wèn)題的判定,需要對(duì)實(shí)際問(wèn)題情景進(jìn)行分析,最終對(duì)應(yīng)數(shù)值關(guān)系建立模型加以解析。

題型3:等比數(shù)列的通項(xiàng)公式及應(yīng)用

例5.一個(gè)等比數(shù)列有三項(xiàng),如果把第二項(xiàng)加上4,那么所得的三項(xiàng)就成為等差數(shù)列,如果再把這個(gè)等差數(shù)列的第三項(xiàng)加上32,那么所得的三項(xiàng)又成為等比數(shù)列,求原來(lái)的等比數(shù)列。

解析:設(shè)所求的等比數(shù)列為a,aq,aq2;

則2(aq+4)=a+aq2,且(aq+4)2=a(aq2+32);

解得a=2,q=3或a=,q=-5;

故所求的等比數(shù)列為2,6,18或,-,。

點(diǎn)評(píng):第一種解法利用等比數(shù)列的基本量,先求公比,后求其它量,這是解等差數(shù)列、等比數(shù)列的常用方法,其優(yōu)點(diǎn)是思路簡(jiǎn)單、實(shí)用,缺點(diǎn)是有時(shí)計(jì)算較繁。

例6.(2006年陜西卷)已知正項(xiàng)數(shù)列,其前項(xiàng)和滿足成等比數(shù)列,求數(shù)列的通項(xiàng)

解析:∵10Sn=an2+5an+6, ①

∴10a1=a12+5a1+6,解之得a1=2或a1=3。

又10Sn-1=an-12+5an-1+6(n≥2),②

由①-②得 10an=(an2-an-12)+6(an-an-1),即(an+an-1)(an-an-1-5)=0

∵an+an-1>0  , ∴an-an-1=5 (n≥2)。

當(dāng)a1=3時(shí),a3=13,a15=73,a1, a3,a15不成等比數(shù)列

∴a1≠3;

當(dāng)a1=2時(shí),,a3=12, a15=72,有 a32=a1a15 , ∴a1=2, ∴an=5n-3。

點(diǎn)評(píng):該題涉及等比數(shù)列的求和公式與等比數(shù)列通項(xiàng)之間的關(guān)系,最終求得結(jié)果。

題型4:等比數(shù)列的求和公式及應(yīng)用

例7.(1)(2006年遼寧卷)在等比數(shù)列中,,前項(xiàng)和為,若數(shù)列也是等比數(shù)列,則等于(  )

A.         B.            C.             D.

(2)(2006年北京卷)設(shè),則等于(  )

    A.        B.    C.     D.

(3)(1996全國(guó)文,21)設(shè)等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,若S3+S6=2S9,求數(shù)列的公比q;解析:(1)因數(shù)列為等比,則,因數(shù)列也是等比數(shù)列,

,所以,故選擇答案C。

(2)D;

(3)解:若q=1,則有S3=3a1S6=6a1,S9=9a1

a1≠0,得S3+S6≠2S9,顯然q=1與題設(shè)矛盾,故q≠1。

S3+S6=2S9,得,整理得q3(2q6q3-1)=0,由q≠0,得2q6q3-1=0,從而(2q3+1)(q3-1)=0,因q3≠1,故q3=-,所以q=-。

點(diǎn)評(píng):對(duì)于等比數(shù)列求和問(wèn)題要先分清數(shù)列的通項(xiàng)公式,對(duì)應(yīng)好首項(xiàng)和公比求出最終結(jié)果即可。

例8.(1)(2002江蘇,18)設(shè){an}為等差數(shù)列,{bn}為等比數(shù)列,a1b1=1,a2+a4b3b2b4a3.分別求出{an}及{bn}的前10項(xiàng)的和S10T10

(2)(2001全國(guó)春季北京、安徽,20)在1與2之間插入n個(gè)正數(shù)a1,a2,a3……,an,使這n+2個(gè)數(shù)成等比數(shù)列;又在1與2之間插入n個(gè)正數(shù)b1,b2,b3,……,bn,使這n+2個(gè)數(shù)成等差數(shù)列.記Ana1a2a3……an,Bnb1+b2+b3+……+bn.

(Ⅰ)求數(shù)列{An}和{Bn}的通項(xiàng);

(Ⅱ)當(dāng)n≥7時(shí),比較AnBn的大小,并證明你的結(jié)論。

(3)(2002天津理,22)已知{an}是由非負(fù)整數(shù)組成的數(shù)列,滿足a1=0,a2=3,

an+1an=(an-1+2)(an-2+2),n=3,4,5,….

(Ⅰ)求a3;

(Ⅱ)證明anan-2+2,n=3,4,5,…;

(Ⅲ)求{an}的通項(xiàng)公式及其前n項(xiàng)和Sn

解析:(1)∵{an}為等差數(shù)列,{bn}為等比數(shù)列,

a2+a4=2a3,b2b4b32

已知a2+a4b3b2b4a3,

b3=2a3a3b32

b3=2b32

b3≠0  ∴b3,a3

a1=1,a3知{an}的公差為d,

S10=10a1+

b1=1,b3知{bn}的公比為qq

當(dāng)q時(shí),,

當(dāng)q時(shí),。

(2)(Ⅰ)設(shè)公比為q,公差為d,等比數(shù)列1,a1,a2,……,an,2,等差數(shù)列1,b1,b2,……,bn,2。

A1a1=1·q  A2=1·q·1·q2  A3=1·q·1·q2·1·q3

又∵an+2=1·qn+1=2得qn+1=2,

Anq·q2qnq(n=1,2,3…)

又∵bn+2=1+(n+1)d=2  ∴(n+1)d=1

B1b1=1+d  B2b2+b1=1+d+1+2d  Bn=1+d+…+1+ndn

(Ⅱ)AnBn,當(dāng)n≥7時(shí)

證明:當(dāng)n=7時(shí),23.5=8·An  Bn×7,∴AnBn

設(shè)當(dāng)nk時(shí),AnBn,則當(dāng)nk+1時(shí),       

又∵Ak+1·  AkBk  ∴Ak+1·k

Ak+1Bk+1

又∵k=8,9,10…  ∴Ak+1Bk+1>0,綜上所述,AnBn成立.

(3)(Ⅰ)解:由題設(shè)得a3a4=10,且a3、a4均為非負(fù)整數(shù),所以a3的可能的值為1,2,5,10.

a3=1,則a4=10,a5,與題設(shè)矛盾.

a3=5,則a4=2,a5,與題設(shè)矛盾.

a3=10,則a4=1,a5=60,a6,與題設(shè)矛盾.

所以a3=2.

(Ⅱ)用數(shù)學(xué)歸納法證明:

①當(dāng)n=3,a3a1+2,等式成立;

②假設(shè)當(dāng)nk(k≥3)時(shí)等式成立,即akak-2+2,由題設(shè)ak+1ak=(ak-1+2)·(ak-2+2),因?yàn)?i>akak-2+2≠0,所以ak+1ak-1+2,

也就是說(shuō),當(dāng)nk+1時(shí),等式ak+1ak-1+2成立;

根據(jù)①和②,對(duì)于所有n≥3,有an+1=an-1+2。

(Ⅲ)解:由a2k-1a2(k-1)-1+2,a1=0,及a2ka2(k-1)+2,a2=3得a2k-1=2(k-1),a2k=2k+1,k=1,2,3,…,即ann+(-1)n,n=1,2,3,…。

所以Sn

點(diǎn)評(píng):本小題主要考查數(shù)列與等差數(shù)列前n項(xiàng)和等基礎(chǔ)知識(shí),以及準(zhǔn)確表述,分析和解決問(wèn)題的能力。

題型5:等比數(shù)列的性質(zhì)

例9.(1)(2005江蘇3)在各項(xiàng)都為正數(shù)的等比數(shù)列{an}中,首項(xiàng)a1=3,前三項(xiàng)和為21,則a3+a4+a5=(   )

(A)33     (B)72     (C)84     (D)189

(2)(2000上海,12)在等差數(shù)列{an}中,若a10=0,則有等式a1+a2+…+an=a1+a2+…+a19n(n<19,n∈N成立.類比上述性質(zhì),相應(yīng)地:在等比數(shù)列{bn}中,若b9=1,則有等式   成立。

解析:(1)答案:C;解:設(shè)等比數(shù)列{an}的公比為q(q>0),由題意得:a1+a2+a3=21,即3+3q+3q2=21,q2+q-6=0,求得q=2(q=-3舍去),所以a3+a4+a5=q2(a1+a2+a3)=4故選C。

(2)答案:b1b2bnb1b2b17n(n<17,n∈N*);

解:在等差數(shù)列{an}中,由a10=0,得a1+a19a2+a18=…=an+a20nan+1+a19n=2a10=0,

所以a1+a2+…+an+…+a19=0,即a1+a2+…+an=-a19a18-…-an+1

又∵a1=-a19,a2=-a18,…,a19n=-an+1

a1+a2+…+an=-a19a18-…-an+1a1+a2+…+a19n,

a9=0,同理可得a1+a2+…+ana1+a2+a17n,

相應(yīng)地等比數(shù)列{bn}中,則可得:b1b2bnb1b2b17n(n<17,n∈N*)。

點(diǎn)評(píng):本題考查了等比數(shù)列的相關(guān)概念及其有關(guān)計(jì)算能力。

例10.(1)設(shè)首項(xiàng)為正數(shù)的等比數(shù)列,它的前n項(xiàng)和為80,前2n項(xiàng)和為6560,且前n項(xiàng)中數(shù)值最大的項(xiàng)為54,求此數(shù)列的首項(xiàng)和公比q。

(2)在之間插入n個(gè)正數(shù),使這個(gè)數(shù)依次成等比數(shù)列,求所插入的n個(gè)數(shù)之積。

(3)設(shè)等比數(shù)列{an}的各項(xiàng)均為正數(shù),項(xiàng)數(shù)是偶數(shù),它的所有項(xiàng)的和等于偶數(shù)項(xiàng)和的4倍,且第二項(xiàng)與第四項(xiàng)的積是第3項(xiàng)與第4項(xiàng)和的9倍,問(wèn)數(shù)列{lgan}的前多少項(xiàng)和最大?(lg2=0  3,lg3=0.4)

解析:(1)設(shè)等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,依題意設(shè):a1>0,Sn=80 ,S2n=6560。

 ∵S2n≠2Sn ,∴q≠1;

從而 =80,且=6560。

兩式相除得1+qn=82 ,即qn=81。

∴a1=q-1>0 即q>1,從而等比數(shù)列{an}為遞增數(shù)列,故前n項(xiàng)中數(shù)值最大的項(xiàng)為第n項(xiàng)。

∴a1qn-1=54,從而(q-1)qn-1=qn-qn-1=54。

∴qn-1=81-54=27

∴q==3。

∴a1=q-1=2

故此數(shù)列的首為2,公比為3。

(2)解法1:設(shè)插入的n個(gè)數(shù)為,且公比為q,

。

解法2:設(shè)插入的n個(gè)數(shù)為

。

(3)解法一  設(shè)公比為q,項(xiàng)數(shù)為2m,m∈N*,

依題意有:,

化簡(jiǎn)得,

設(shè)數(shù)列{lgan}前n項(xiàng)和為Sn,

Sn=lga1+lga1q2+…+lga1qn1=lga1n·q1+2+…+(n1)

=nlga1+n(n-1)·lgq=n(2lg2+lg3)-n(n-1)lg3

=(-n2+(2lg2+lg3)·n

可見,當(dāng)n=時(shí),Sn最大,

=5,故{lgan}的前5項(xiàng)和最大,

解法二  接前,,于是lgan=lg[108()n1]=lg108+(n-1)lg

∴數(shù)列{lgan}是以lg108為首項(xiàng),以lg為公差的等差數(shù)列,

令lgan≥0,得2lg2-(n-4)lg3≥0,

n=5.5,

由于n∈N*,可見數(shù)列{lgan}的前5項(xiàng)和最大。

點(diǎn)評(píng):第一種解法利用等比數(shù)列的基本量,先求公比,后求其它量,這是解等差數(shù)列、等比數(shù)列的常用方法,其優(yōu)點(diǎn)是思路簡(jiǎn)單、實(shí)用,缺點(diǎn)是有時(shí)計(jì)算較繁;第二種解法利用等比數(shù)列的性質(zhì),與“首末項(xiàng)等距”的兩項(xiàng)積相等,這在解題中常用到。

題型6:等差、等比綜合問(wèn)題

例11.(2006年廣東卷)已知公比為的無(wú)窮等比數(shù)列各項(xiàng)的和為9,無(wú)窮等比數(shù)列各項(xiàng)的和為。

(Ⅰ)求數(shù)列的首項(xiàng)和公比;

(Ⅱ)對(duì)給定的,設(shè)是首項(xiàng)為,公差為的等差數(shù)列.求數(shù)列的前10項(xiàng)之和。

解析:(Ⅰ)依題意可知:,

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,,所以數(shù)列的的首項(xiàng)為,公差,,即數(shù)列的前10項(xiàng)之和為155。

點(diǎn)評(píng):對(duì)于出現(xiàn)等差、等比數(shù)列的綜合問(wèn)題,一定要區(qū)分開各自的公式,不要混淆。

試題詳情


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