等比数列及其前n项和
【考点梳理】
1.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个常数(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=q(n∈N*,q为非零常数).
(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⇒G2=ab.
2.等比数列的有关公式
(1)通项公式:an=a1qn-1.
(2)前n项和公式:
Sn=
3.等比数列的常用性质
(1)通项公式的推广:an=am·qn-m(n,m∈N*).
(2)若m+n=p+q=2k(m,n,p,q,k∈N*),则am·an=ap·aq=a;
(3)若数列{an},{bn}(项数相同)是等比数列,则{λan},,{a},{an·bn},(λ≠0)仍然是等比数列;
(4)在等比数列{an}中,等距离取出若干项也构成一个等比数列,即an,an+k,an+2k,an+3k,…为等比数列,公比为qk.
【考点突破】
考点一、等比数列的基本运算
【例1】 (1)已知Sn是各项为正数的等比数列{an}的前n项和,a2·a4=16,S3=7,则a8=( )
A.32 B.64
C.128 D.256
(2)已知数列{an}是递增的等比数列,a1+a4=9,a2a3=8,则数列{an}的前n项和等于__________.
答案] (1)C (2)2n-1
解析] (1)∵{an}为等比数列,a2·a4=16,∴a3=4.∵a3=a1q2=4,S3=7,∴S2==3,∴(1-q2)=3(1-q),即3q2-4q-4=0,
∴q=-或q=2.∵an>0,∴q=2,则a1=1,∴a8=27=128.
(2)设等比数列的公比为q,则有
解得或
又{an}为递增数列,∴∴Sn==2n-1.
【类题通法】
1.等比数列的通项公式与前n项和公式共涉及五个量a1,n,q,an,Sn,一般可以“知三求二”,体现了方程思想的应用.
2.在使用等比数列的前n项和公式时,应根据公比q的情况进行分类讨论,在运算过程中,应善于运用整体代换思想简化运算.
【对点训练】
1. (1)在等比数列{an}中,a3=7,前3项和S3=21,则公比q的值为( )
A.1 B.-
C.1或- D.-1或
(2)设等比数列{an}的前n项和为Sn,若27a3-a6=0,则=__________.
答案] (1)C (2)28
解析] (1)根据已知条件得
②÷①得=3.
整理得2q2-q-1=0,
解得q=1或q=-.
(2)由题可知{an}为等比数列,设首项为a1,公比为q,所以a3=a1q2,a6=a1q5,所以27a1q2=a1q5,所以q=3,由Sn=,得S6=,S3=,所以=·=28.
考点二、等比数列的判定与证明
【例2】 已知数列{an}的前n项和Sn=1+λan,其中λ≠0.
(1)证明{an}是等比数列,并求其通项公式;
(2)若S5=,求λ.
解析] (1)证明:由题意得a1=S1=1+λa1,
故λ≠1,a1=,故a1≠0.
由Sn=1+λan,Sn+1=1+λan+1得an+1=λan+1-λan,
即an+1(λ-1)=λan.
由a1≠0,λ≠0得an≠0,所以=.
因此{an}是首项为,公比为的等比数列,
于是an=n-1.
(2)由(1)得Sn=1-n.
由S5=得1-5=,即5=.
解得λ=-1.
【类题通法】
等比数列的判定方法
(1)定义法:若=q(q为非零常数,n∈N*),则{an}是等比数列.
(2)等比中项法:若数列{an}中,an≠0,且a=an·an+2(n∈N*),则数列{an}是等比数列.
(3)通项公式法:若数列通项公式可写成an=c·qn(c,q均是不为0的常数,n∈N*),则{an}是等比数列.
【对点训练】
2.已知数列{an}的前n项和为Sn,数列{bn}中,b1=a1,bn=an-an-1(n≥2),且an+Sn=n.
(1)设cn=an-1,求证:{cn}是等比数列;
(2)求数列{bn}的通项公式.
解析] (1)证明:∵an+Sn=n,①
∴an+1+Sn+1=n+1,②
②-①得an+1-an+an+1=1,即2an+1=an+1,
∴2(an+1-1)=an-1,即2cn+1=cn.
由a1+S1=1得a1=,∴c1=a1-1=-,
从而cn≠0,∴=.
∴数列{cn}是以-为首项,为公比的等比数列.
(2)由(1)知cn=-×n-1=-n,
又cn=an-1,∴an=cn+1=1-n,
∴当n≥2时,
bn=an-an-1=1-n-=n.
又b1=a1=,适合上式,故bn=n.
考点三、等比数列的性质及应用
【例3】 (1)在各项均为正数的等比数列{an}中,若am+1·am-1=2am(m≥2),数列{an}的前n项积为Tn,若T2m-1=512,则m的值为( )
A.4 B.5
C.6 D.7
(2)设{an}是首项为正数的等比数列,公比为q,则“q