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第二章 数列
2.5 等比数列的前n项和
第1课时 等比数列前n项和的示解
A级 基础巩固
一、选择题
1.设{an}是公比为正数的等比数列,若a1=1,a5=16,则数列{an}前7项的和为( )
A.63 B.64 C.127 D.128
解析:设数列{an}的公比为q(q>0),则有a5=a1q4=16,
所以q=2,数列的前7项和为S7==
=127.
答案:C
2.已知等比数列{an}中,an=2×3n-1,则由此数列的偶数项所组成的新数列的前n项和Sn的值为( )
A.3n-1 B.3(3n-1)
C. D.
解析:因为an=2×3n-1,则数列{an}是以2为首项,3为公比的等比数列,由此数列的偶数项所组成的新数列是以6为首项,以9为公比的等比数列,则前n项和为Sn==.
答案:D
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3.一座七层的塔,每层所点的灯的盏数都等于上面一层的2倍,一共点381盏灯,则底层所点灯的盏数是( )
A.190 B.191 C.192 D.193
解析:设最下面一层灯的盏数为a1,则公比q=,n=7,由=381,解得a1=192.
答案:C
4.已知数列{an}满足3an+1+an=0,a2=-,则{an}的前10项和等于( )
A.-6(1-3-10) B.(1-3-10)
C.3(1-3-10) D.3(1+3-10)
解析:因为3an+1+an=0,a2=-≠0,
所以an≠0,所以=-,所以数列{an}是以-为公比的等比数列.
因为a2=-,所以a1=4,
所以S10==3(1-3-10).
答案:C
5.已知数列{an}满足log3an+1=log3an+1(n∈N*),且a2+a4+a6
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=9,则log(a5+a7+a9)的值是( )
A.- B.-5 C.5 D.
解析:由log3an+1=log3an+1(n∈N*),得log3an+1-log3an=1且an>0,即log3=1,解得=3,所以数列{an}是公比为3的等比数列.因为a5+a7+a9=(a2+a4+a6)q3,所以a5+a7+a9=9×33=35.所以log(a5+a7+a9)=log35=-log335=-5.
答案:B
二、填空题
6.在等比数列{an}中,a1+a2=30,a3+a4=60,则a7+a8=________.
解析:因为a1+a2=a1(1+q)=30,a3+a4=a1q2(1+q)=60,所以q2=2,所以a7+a8=a1q6(1+q)=[a1(1+q)]·(q2)3=30×8=240.
答案:240
7.设数列{an}是首项为1,公比为-2的等比数列,则a1+|a2|+a3+|a4|=________.
解析:法一:a1+|a2|+a3+|a4|=1+|1×(-2)|+1×(-2)2+|1×(-2)3|=15.
法二:因为a1+|a2|+a3+|a4|=|a1|+
|a2|+|a3|+|a4|,数列{|an|}是首项为1,公比为2的等比数列,故所求代数式的值为=15.
答案:15
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8.(2016·浙江卷)设数列{an}的前n项和为Sn.若S2=4,an+1=2Sn+1,n∈N*,则a1=________,S5=________.
解析:a1+a2=4,a2=2a1+1⇒a1=1,a2=3,
再由an+1=2Sn+1,an=2Sn-1+1(n≥2)⇒an+1-an=2an⇒an+1=3an(n≥2),又a2=3a1,
所以an+1=3an(n≥1),S5==121.
答案:1 121
三、解答题
9.已知等差数列{an}满足a2=0,a6+a8=-10.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求数列的前n项和.
解:(1)设等差数列{an}的公差为d,由已知条件可得
解得
故数列{an}的通项公式为an=2-n.
(2)设数列的前n项和为Sn,即Sn=a1++…+,故S1=1,=++…+.
所以,当n>1时,=a1++…+-=
1--=
1--=,
所以Sn=,
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综上,数列的前n项和Sn=.
10.数列{an}满足a1=1,nan+1=(n+1)an+n(n+1),n∈N*.
(1)证明:数列是等差数列;
(2)设bn=3n·,求数列{bn}的前n项和Sn.
(1)证明:由已知可得=+1,
即-=1,
所以是以=1为首项,1为公差的等差数列.
(2)解:由(1)得=1+(n-1)·1=n,
所以an=n2.从而bn=n·3n。
Sn=1×31+2×32+3×33+…+n·3n,①
3Sn=1×32+2×33+…+(n-1)·3n+n·3n+1.②
①—②得,-2Sn=31+32+…+3n-n·3n+1=-n·3n+1=.
所以Sn=.
B级 能力提升
1.在等比数列{an}中,a1+a2+…+an=2n-1(n∈N*),则a+a+…+a等于( )
A.(2n-1)2 B.(2n-1)2
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C.4n-1 D.(4n-1)
解析:a1+a2+…+an=2n-1,即Sn=2n-1,则Sn-1=2n-1-1(n≥2),则an=2n-2n-1=2n-1(n≥2),又a1=1也符合上式,所以an=2n-1,a=4n-1,所以a+a+…+a=(4n-1).
答案:D
2.设等比数列{an}的公比为q,前n项和为Sn,若Sn+1,Sn,Sn+2成等差数列,则q的值为________.
解析:由已知条件,得2Sn=Sn+1+Sn+2,
即2Sn=2Sn+2an+1+an+2,
即=-2.
答案:-2
3.等比数列{an}的前n项和为Sn,已知对任意的n∈N*,点(n,Sn)均在函数y=bx+r(b>0且b≠1,b,r均为常数)的图象上.
(1)求r的值;
(2)当b=2时,记bn=(n∈N*),求数列{bn}的前n项和Tn.
解:(1)由题意,Sn=bn+r,
当n≥2时,Sn-1=bn-1+r,
所以an=Sn-Sn-1=bn-1·(b-1),
由于b>0且b≠1,
所以a≥2时,{an}是以b为公比的等比数列,
又a1=b+r,a2=b(b-1),=b,
即=b,
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解得r=-1.
(2)由(1)知,n∈N*,an=(b-1)bn-1=2n-1,所以bn==.
Tn=+++ …+,
Tn=++…++,
两式相减得Tn=+++…+-=
--,
所以Tn=--=-.
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