资源简介 第03讲 等比数列及其前n项和目录01 考情透视·目标导航 202 知识导图·思维引航 303 考点突破·题型探究 4知识点1:等比数列的有关概念 4知识点2:等比数列的有关公式 4知识点3:等比数列的性质 5解题方法总结 6题型一:等比数列的基本运算 6题型二:等比数列的判定与证明 7题型三:等比数列项的性质应用 9题型四:等比数列前n项和的性质 10题型五:奇偶项求和问题的讨论 11题型六:等差数列与等比数列的综合应用 12题型七:等比数列的范围与最值问题 13题型八:等比数列的实际应用 14题型九:公共项与插项问题 1604真题练习·命题洞见 1805课本典例·高考素材 1906易错分析·答题模板 20易错点:不能灵活运用等比数列的性质 20考点要求 考题统计 考情分析(1)等比数列的有关概念 (2)等比数列的通项公式与求和公式 (3)等比数列的性质 2023年甲卷(理)第5题,5分 2023年II卷第8题,5分 2023年乙卷(理)第15题,5分 高考对等比数列的考查相对稳定,考查内容、频率、题型、难度均变化不大.重点是(1)选择题、填空题多单独考查基本量的计算;(2)解答题多与等差数列结合考查,或结合实际问题或其他知识考查.复习目标: (1)理解等比数列的概念. (2)掌握等比数列的通项公式与前n项和公式. (3)了解等比数列与指数函数的关系.知识点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,通常用字母表示,定义的表达式为.(2)等比中项:如果,,成等比数列,那么叫做与的等比中项.即是与的等比中项 ,,成等比数列 .【诊断自测】某景点上山共有999级台阶,寓意长长久久.甲上台阶时,可以一步上一个台阶,也可以一步上两个台阶,若甲每步上一个台阶的概率为,每步上两个台阶的概率为,为了简便描述问题,我们约定,甲从0级台阶开始向上走,一步走一个台阶记1分,一步走两个台阶记2分,记甲登上第n个台阶的概率为,其中,且. 证明:数列是等比数列.知识点2:等比数列的有关公式(1)等比数列的通项公式设等比数列的首项为,公比为,则它的通项公式.推广形式:(2)等比数列的前n项和公式等比数列的公比为,其前项和为注①等比数列的前项和公式有两种形式,在求等比数列的前项和时,首先要判断公比是否为1,再由的情况选择相应的求和公式,当不能判断公比是否为1时,要分与两种情况讨论求解.②已知(项数),则利用求解;已知,则利用求解.③,为关于的指数型函数,且系数与常数互为相反数.【诊断自测】若数列是公比为的等比数列,且,,则的值为( )A.2 B.4 C. D.知识点3:等比数列的性质(1)等比中项的推广.若时,则,特别地,当时,.(2)①设为等比数列,则(为非零常数),,仍为等比数列.②设与为等比数列,则也为等比数列.(3)等比数列的单调性(等比数列的单调性由首项与公比决定).当或时,为递增数列;当或时,为递减数列.(4)其他衍生等比数列.若已知等比数列,公比为,前项和为,则:①等间距抽取为等比数列,公比为.②等长度截取为等比数列,公比为(当时,不为偶数).【诊断自测】在正项等比数列中,,是的两个根,则 .解题方法总结(1)若,则.(2)若,(项数相同)是等比数列,则,,,,仍是等比数列.(3)在等比数列中,等距离取出若干项也构成一个等比数列,即为等比数列,公比为.(4)公比不为-1的等比数列的前项和为,则,,仍成等比数列,其公比为.(5)为等比数列,若,则成等比数列.(6)当,时,是成等比数列的充要条件,此时.(7)有穷等比数列中,与首末两项等距离的两项的积相等.特别地,若项数为奇数时,还等于中间项的平方.(8)若为正项等比数列,则为等差数列.(9)若为等差数列,则为等比数列.(10)若既是等差数列又是等比数列是非零常数列.题型一:等比数列的基本运算【典例1-1】(2024·广东深圳·模拟预测)已知等比数列公比为,前项和为,且满足,则下列说法正确的是( )A. B.C. D.【典例1-2】(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)已知正项等比数列的前三项和为28且,则( )A. B. C. D.【方法技巧】等比数列基本量运算的解题策略(1)等比数列基本量的运算是等比数列中的一类基本问题,等比数列中有五个量,,,,,一般可以“知三求二”,通过列方程(组)便可迎刃而解.(2)等比数列的前项和公式涉及对公比的分类讨论:当时,;当时,【变式1-1】(2024·山东泰安·模拟预测)已知数列是各项均为正数的等比数列,且,,则( )A. B. C. D.【变式1-2】(2024·高三·广西·开学考试)已知等比数列的前三项和为13,,则( )A.81 B.243 C.27 D.729【变式1-3】(2024·陕西安康·模拟预测)已知在正项等比数列中,,且成等差数列,则( )A.157 B.156 C.74 D.73【变式1-4】(2024·陕西渭南·二模)已知等比数列的前项和为,则其公比( )A. B. C. D.题型二:等比数列的判定与证明【典例2-1】(2024·河南·三模)已知数列的各项均不为0,其前项和为,为不等于0的常数,且.(1)证明:是等比数列;(2)若成等差数列,则对于任意的正整数,,,是否成等差数列?若成等差数列,请予以证明;若不成等差数列,请说明理由.【典例2-2】(2024·四川绵阳·模拟预测)已知数列中,,.证明:是等比数列;【方法技巧】等比数列的判定方法定义法 若(为非零常数,或(为非零常数且,),则是等比数列中项公式法 若数列中,且,则是等比数列通项公式法 若数列的通项公式可写成(均为非零常数,),则是等比数列前项和公式法 若数列的前项和(为非零常数,),则是等比数列【变式2-1】(2024·河北石家庄·二模)已知数列满足(1)写出;(2)证明:数列为等比数列;【变式2-2】(2024·青海海南·一模)记等差数列的前项和为,是正项等比数列,且.(1)求和的通项公式;(2)证明是等比数列.【变式2-3】已知数列和满足, ,.证明:是等比数列,是等差数列.【变式2-4】已知点,,设,当时,线段的中点为,关于直线的对称点为.例如,为线段的中点,则,.设,证明:是等比数列.【变式2-5】(2024·全国·模拟预测)已知数列满足.证明:,使得数列成等比数列;题型三:等比数列项的性质应用【典例3-1】(2024·浙江金华·模拟预测)已知数列是等差数列,数列是等比数列,若,,则 .【典例3-2】(2024·高三·内蒙古锡林郭勒盟·开学考试)已知数列为正项等比数列,若,,则 .【方法技巧】(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,则.”,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.【变式3-1】在各项均为正数的等比数列中,,则 .【变式3-2】若等比数列满足,则等于 .【变式3-3】已知等比数列的各项均为正数,且,则 , .【变式3-4】(2024·陕西·模拟预测)等比数列满足:,则的最小值为 .题型四:等比数列前n项和的性质【典例4-1】记为等比数列的前n项和,若,,则 .【典例4-2】设等比数列的前项和是.已知,,则 .【方法技巧】(1)等比数列中,所有奇数项之和与所有偶数项之和具有的性质,设公比为.①若共有项,则;②若共有项,.(2)等比数列中,表示它的前项和.当时,有也成等比数列,公比为.【变式4-1】已知正项等比数列共有项,它的所有项的和是奇数项的和的倍,则公比 .【变式4-2】已知等比数列的前n项和,则 .【变式4-3】(2024·高三·江苏苏州·期末)设Sn是等比数列的前n项和,若,则 .【变式4-4】数列是等差数列,数列是等比数列,公比为q,数列中,,是数列的前n项和.若,,(m为正偶数),则的值为 .题型五:奇偶项求和问题的讨论【典例5-1】(2024·高三·四川成都·期中)数列满足:,数列的前项和记为,则 .【典例5-2】(2024·河南·模拟预测)已知数列满足,是数列的前项和,若已知,那么的值为( )A.322 B.295 C.293 D.270【方法技巧】求解等比数列的前项和,要准确地记住求和公式,并合理选取公式,尤其是要注意其项数的值;对于奇偶项通项不统一问题要注意分类讨论.主要是从为奇数、偶数进行分类.【变式5-1】已知数列满足,若,则的取值范围是( )A. B. C. D.【变式5-2】(2024·高三·河北唐山·期末)记为数列的前n项和,当时,.且.(1)求,;(2)(i)当n为偶数时,求的通项公式;(ⅱ)求.【变式5-3】(2024·福建厦门·模拟预测)已知为等差数列的前n项和,,,.(1)求的通项公式;(2)记为数列的前n项和,若,求n的最小值.【变式5-4】已知数列满足,,为参数且.(1)求、的值(用表示),并探究是否存在使得数列成等比数列,若存在,求的值,无需证明.(2)当时,求的前项和;试给出前项和表达式.题型六:等差数列与等比数列的综合应用【典例6-1】(2024·四川宜宾·模拟预测)已知数列是公差不为0的等差数列,,且满足成等比数列,则数列前6项的和为 .【典例6-2】(2024·陕西西安·模拟预测)已知数列为各项均不相等的等比数列,其前项和为,且成等差数列,则 .【方法技巧】(1)等差数列与等比数列的相互转化:等差数列通过指数运算转化为正项等比数列,正项等比数列通过对数运算转化为等差数列.(2)等差数列和等比数列的交汇,若一个数列既是等差数列又是等比数列,则该数列为非零常数数列.【变式6-1】(2024·湖北荆州·三模)若实数成等差数列,成等比数列,则= .【变式6-2】(2024·浙江杭州·三模)已知公差为正数的等差数列的前n项和为,是等比数列,且,,则的最小项是第 项.【变式6-3】记为公差不为0的等差数列的前n项和,已知,且,,成等比数列,则的最小值为 .【变式6-4】(2024·陕西安康·三模)已知方程的四个根组成以1为首项的等比数列,则( )A.8 B.12 C.16 D.20题型七:等比数列的范围与最值问题【典例7-1】(多选题)设等比数列的公比为,其前项和为,前项积为,若,,且,则下列结论正确的是( )A. B.C.数列中的最大值是 D.数列无最大值【典例7-2】(多选题)(2024·湖北·二模)无穷等比数列的首项为公比为q,下列条件能使既有最大值,又有最小值的有( )A., B.,C., D.,【方法技巧】等比数列的范围与最值问题是数列研究中的重要内容。在处理这类问题时,首先需要明确等比数列的定义和性质,包括通项公式、前n项和公式等。对于范围问题,通常通过不等式求解,利用等比数列的性质确定数列项的取值范围。对于最值问题,则需分析数列的单调性,结合数列项的性质,求出数列的最大项或最小项。【变式7-1】(多选题)(2024·全国·模拟预测)已知正项等比数列的前项的积为,且公比,若对于任意正整数,,则( )A. B. C. D.【变式7-2】(多选题)设等比数列的公比为,其前n项和为,前n项积为,且满足条件,,,则下列选项正确的是( )A. B.C.是数列中的最大项 D.【变式7-3】(多选题)已知等比数列满足,公比,且,,则( )A. B.当时,最小C.当时,最小 D.存在,使得【变式7-4】(多选题)设等比数列的公比为,其前项和为,前项积为,且,,,则下列结论正确的是( )A. B.C.的最大值为 D.的最大值为【变式7-5】(多选题)(2024·福建三明·三模)设等比数列的前项和为,前项积为,若满足,,,则下列选项正确的是( )A.为递减数列 B.C.当时,最小 D.当时,的最小值为4047题型八:等比数列的实际应用【典例8-1】(2024·安徽合肥·三模)某银行大额存款的年利率为,小张于2024年初存入大额存款10万元,按照复利计算8年后他能得到的本利和约为( )(单位:万元,结果保留一位小数)A.12.6 B.12.7 C.12.8 D.12.9【典例8-2】(2024·天津红桥·二模)某同学于2019年元旦在银行存款1万元,定期储蓄年利率为,以后按约定自动转存,那么该同学在年元旦可以得到本利和为( )A. B.C. D.【方法技巧】等比数列在实际应用中广泛存在,其独特的性质使得它在金融、物理、生物学等多个领域都有重要的应用。例如,在金融领域,等比数列可以用于计算复利、贷款分期偿还等问题;在物理学中,等比数列可以用来描述某些放射性物质的衰变过程;在生物学中,它也可以用于描述种群数量的增长等。因此,掌握等比数列的应用具有实际意义。【变式8-1】在等腰直角三角形ABC中,,,以AB为斜边作等腰直角三角形,再以为斜边作等腰直角三角形,依次类推,记的面积为,依次所得三角形的面积分别为,……若,则( )A.2 B. C.3 D.4【变式8-2】如图,雪花形状图形的作法是:从一个正三角形开始,把每条边分成三等份,然后以各边的中间一段为底边分别向外作正三角形,再去掉底边.反复进行这一过程,就得到一条“雪花”状的曲线.设原正三角形(图①)的边长为1,把图①,图②,图③,图④中图形的周长依次记为,,,,则( )A. B. C. D.【变式8-3】(2024·云南昆明·模拟预测)每年6月到9月,昆明大观公园的荷花陆续开放,已知池塘内某种单瓣荷花的花期为3天(第四天完全凋谢),池塘内共有2000个花蕾,第一天有10个花蕾开花,之后每天花蕾开放的数量都是前一天的2倍,则在第几天池塘内开放荷花的数量达到最大( )A.6 B.7 C.8 D.9【变式8-4】(2024·云南昆明·一模)第七届国际数学大会(ICNE7)的会徽图案是由若干三角形组成的.如图所示,作,,,再依次作相似三角形,,,……,直至最后一个三角形的斜边与第一次重叠为止.则所作的所有三角形的面积和为( ) A. B.C. D.题型九:公共项与插项问题【典例9-1】将数列与的公共项由小到大排列得到数列,则数列的前n项的和为 .【典例9-2】已知数列满足,在和之间插入个1,构成数列,则数列的前20项的和为 .【方法技巧】公共项与插项问题是数列研究中的重要内容,具有广泛的应用背景。公共项问题涉及两个或多个数列中共同存在的项。这些项可能具有特定的数值和序号关系,需要利用数列的通项公式和性质进行求解。例如,两个等差数列的公共项可以组成一个新的等差数列,其公差是两原数列公差的最小公倍数。插项问题则是在数列的特定位置插入新的项,以改变数列的原始结构。这类问题通常要求分析插入项对数列性质的影响,如数列的单调性、最值等。在实际应用中,插项问题可用于数列的扩展、数列模型的修正等方面。综上所述,公共项与插项问题是数列研究中的基础而重要的问题,对于深入理解数列的性质和应用具有重要意义。【变式9-1】已知数列满足,在和之间插入个1,构成新的数列,则数列的前20项的和为 .【变式9-2】已知各项均为正数的数列中,且满足,数列的前n项和为,满足.(1)求数列,的通项公式;(2)若在与之间依次插入数列中的k项构成新数列:,,,,,,,,,,……,求数列中前50项的和.【变式9-3】(2024·甘肃张掖·模拟预测)定义:在一个有穷数列的每相邻两项之间插入这两项的和,形成新的数列,我们把这样的操作称为该数列的一次“和扩充”,例如:数列经过第一次“和扩充”后得到数列;第二次“和扩充”后得到数列.设数列经过次“和扩充”后得到的数列的项数为,所有项的和为.(1)若,求;(2)求不等式的解集;(3)是否存在数列,使得数列为等比数列?请说明理由.【变式9-4】(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)已知数列的前n项积为,数列满足,A.14 B.12 C.6 D.34.(2021年全国高考甲卷数学(文)试题)记为等比数列的前n项和.若,,则( )A.7 B.8 C.9 D.105.(2024年上海秋季高考数学真题)无穷等比数列满足首项,记,若对任意正整数集合是闭区间,则的取值范围是 .1.已知数列的首项,且满足.(1)求证:数列为等比数列.(2)若,求满足条件的最大整数n.2.已知是一个无穷等比数列,公比为q.(1)将数列中的前k项去掉,剩余项组成一个新数列,这个新数列是等比数列吗?如果是,它的首项与公比分别是多少?(2)取出数列中的所有奇数项,组成一个新数列,这个新数列是等比数列吗?如果是,它的首项与公比分别是多少?(3)在数列中,每隔10项取出一项,组成一个新数列,这个新数列是等比数列吗?如果是,它的公比是多少?你能根据得到的结论作出关于等比数列的一个猜想吗?3.已知数列为等差数列,,,前n项和为,数列满足,求证:(1)数列为等差数列;(2)数列中的任意三项均不能构成等比数列.4.已知数列为等比数列,,公比.若是数列的前n项积,求的最大值.易错点:不能灵活运用等比数列的性质易错分析:解题的过程中要注意把握等比数列的基本性质,以及前n项和的性质,正确运用学过的知识,进行合理计算即可.【易错题1】在各项均为正数的等比数列中,,则 .【易错题2】等比数列中,,,则21世纪教育网(www.21cnjy.com)第03讲 等比数列及其前n项和目录01 考情透视·目标导航 202 知识导图·思维引航 303 考点突破·题型探究 4知识点1:等比数列的有关概念 4知识点2:等比数列的有关公式 5知识点3:等比数列的性质 5解题方法总结 6题型一:等比数列的基本运算 7题型二:等比数列的判定与证明 10题型三:等比数列项的性质应用 13题型四:等比数列前n项和的性质 15题型五:奇偶项求和问题的讨论 18题型六:等差数列与等比数列的综合应用 22题型七:等比数列的范围与最值问题 24题型八:等比数列的实际应用 28题型九:公共项与插项问题 3104真题练习·命题洞见 3605课本典例·高考素材 3806易错分析·答题模板 41易错点:不能灵活运用等比数列的性质 41考点要求 考题统计 考情分析(1)等比数列的有关概念 (2)等比数列的通项公式与求和公式 (3)等比数列的性质 2023年甲卷(理)第5题,5分 2023年II卷第8题,5分 2023年乙卷(理)第15题,5分 高考对等比数列的考查相对稳定,考查内容、频率、题型、难度均变化不大.重点是(1)选择题、填空题多单独考查基本量的计算;(2)解答题多与等差数列结合考查,或结合实际问题或其他知识考查.复习目标: (1)理解等比数列的概念. (2)掌握等比数列的通项公式与前n项和公式. (3)了解等比数列与指数函数的关系.知识点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,通常用字母表示,定义的表达式为.(2)等比中项:如果,,成等比数列,那么叫做与的等比中项.即是与的等比中项 ,,成等比数列 .【诊断自测】某景点上山共有999级台阶,寓意长长久久.甲上台阶时,可以一步上一个台阶,也可以一步上两个台阶,若甲每步上一个台阶的概率为,每步上两个台阶的概率为,为了简便描述问题,我们约定,甲从0级台阶开始向上走,一步走一个台阶记1分,一步走两个台阶记2分,记甲登上第n个台阶的概率为,其中,且. 证明:数列是等比数列.【解析】证明:由题可得,,则,,∴,由于,,∴,故,则,∴数列是以为首项,为公比的等比数列.知识点2:等比数列的有关公式(1)等比数列的通项公式设等比数列的首项为,公比为,则它的通项公式.推广形式:(2)等比数列的前n项和公式等比数列的公比为,其前项和为注①等比数列的前项和公式有两种形式,在求等比数列的前项和时,首先要判断公比是否为1,再由的情况选择相应的求和公式,当不能判断公比是否为1时,要分与两种情况讨论求解.②已知(项数),则利用求解;已知,则利用求解.③,为关于的指数型函数,且系数与常数互为相反数.【诊断自测】若数列是公比为的等比数列,且,,则的值为( )A.2 B.4 C. D.【答案】A【解析】数列中,由,知,则,又,于是,而,所以.故选:A知识点3:等比数列的性质(1)等比中项的推广.若时,则,特别地,当时,.(2)①设为等比数列,则(为非零常数),,仍为等比数列.②设与为等比数列,则也为等比数列.(3)等比数列的单调性(等比数列的单调性由首项与公比决定).当或时,为递增数列;当或时,为递减数列.(4)其他衍生等比数列.若已知等比数列,公比为,前项和为,则:①等间距抽取为等比数列,公比为.②等长度截取为等比数列,公比为(当时,不为偶数).【诊断自测】在正项等比数列中,,是的两个根,则 .【答案】【解析】由韦达定理得,由于为正项数列,故,.故答案为:解题方法总结(1)若,则.(2)若,(项数相同)是等比数列,则,,,,仍是等比数列.(3)在等比数列中,等距离取出若干项也构成一个等比数列,即为等比数列,公比为.(4)公比不为-1的等比数列的前项和为,则,,仍成等比数列,其公比为.(5)为等比数列,若,则成等比数列.(6)当,时,是成等比数列的充要条件,此时.(7)有穷等比数列中,与首末两项等距离的两项的积相等.特别地,若项数为奇数时,还等于中间项的平方.(8)若为正项等比数列,则为等差数列.(9)若为等差数列,则为等比数列.(10)若既是等差数列又是等比数列是非零常数列.题型一:等比数列的基本运算【典例1-1】(2024·广东深圳·模拟预测)已知等比数列公比为,前项和为,且满足,则下列说法正确的是( )A. B.C. D.【答案】D【解析】等比数列中,又,可得,解得,故C错误;又,,故D正确;又,,所以,故B错误;又,,,故不成立,故A错误.故选:D.【典例1-2】(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)已知正项等比数列的前三项和为28且,则( )A. B. C. D.【答案】C【解析】由题意设公比为,则,即,解得(负值舍),所以.故选:C.【方法技巧】等比数列基本量运算的解题策略(1)等比数列基本量的运算是等比数列中的一类基本问题,等比数列中有五个量,,,,,一般可以“知三求二”,通过列方程(组)便可迎刃而解.(2)等比数列的前项和公式涉及对公比的分类讨论:当时,;当时,【变式1-1】(2024·山东泰安·模拟预测)已知数列是各项均为正数的等比数列,且,,则( )A. B. C. D.【答案】A【解析】设数列的公比为,由得,所以,又因为各项均为正数, 所以,由得,所以,故,故选:A.【变式1-2】(2024·高三·广西·开学考试)已知等比数列的前三项和为13,,则( )A.81 B.243 C.27 D.729【答案】B【解析】设等比数列的公比为,由,得,解得,由的前三项和为13,得,解得,因此等比数列的通项,所以.故选:B【变式1-3】(2024·陕西安康·模拟预测)已知在正项等比数列中,,且成等差数列,则( )A.157 B.156 C.74 D.73【答案】D【解析】由等比中项性质知.由成等差数列,得,所以,所以等比数列的公比,所以,所以.故选:D.【变式1-4】(2024·陕西渭南·二模)已知等比数列的前项和为,则其公比( )A. B. C. D.【答案】C【解析】设等比数列的公比为,因为,若,由,得到,不满足,所以,由,得到①,由,得到②,由①②得,整理得到,解得,故选:C.题型二:等比数列的判定与证明【典例2-1】(2024·河南·三模)已知数列的各项均不为0,其前项和为,为不等于0的常数,且.(1)证明:是等比数列;(2)若成等差数列,则对于任意的正整数,,,是否成等差数列?若成等差数列,请予以证明;若不成等差数列,请说明理由.【解析】(1)证明:因为,①所以,②②①,得,即.当时,,即,所以,所以对,,即是公比为的等比数列.(2)对任意正整数成等差数列.证明如下:由成等差数列,得,且,即,化简得,即.因为,,所以,故对于任意的正整数成等差数列.【典例2-2】(2024·四川绵阳·模拟预测)已知数列中,,.证明:是等比数列;【解析】因为数列中,,,所以,且,所以是等比数列,公比为2,首项为2【方法技巧】等比数列的判定方法定义法 若(为非零常数,或(为非零常数且,),则是等比数列中项公式法 若数列中,且,则是等比数列通项公式法 若数列的通项公式可写成(均为非零常数,),则是等比数列前项和公式法 若数列的前项和(为非零常数,),则是等比数列【变式2-1】(2024·河北石家庄·二模)已知数列满足(1)写出;(2)证明:数列为等比数列;【解析】(1)由可得;;;(2)证明:由题可得,则数列是首项为1,公比为2的等比数列;【变式2-2】(2024·青海海南·一模)记等差数列的前项和为,是正项等比数列,且.(1)求和的通项公式;(2)证明是等比数列.【解析】(1)由题意,设等差数列的公差为,则,解得,则;设正项等比数列的公比为,则,,由题意,可得,解得或(舍去),故.(2)令,则,故是以为首项,公比为的等比数列.【变式2-3】已知数列和满足, ,.证明:是等比数列,是等差数列.【解析】由题意可知,,,,所以,即,所以数列是首项为、公比为的等比数列;因为,所以,数列是首项、公差为的等差数列.【变式2-4】已知点,,设,当时,线段的中点为,关于直线的对称点为.例如,为线段的中点,则,.设,证明:是等比数列.【解析】证明:当时,线段的中点为,,则.由得,所以,即.因为,所以是以2为首项,为公比的等比数列.【变式2-5】(2024·全国·模拟预测)已知数列满足.证明:,使得数列成等比数列;【解析】若,数列成等比数列,则存在非零实数,使得,即,整理得①.因为,所以②.由①②对应项系数相等得解得所以.因为,所以.所以数列的各项均不为0,所以.所以数列是以为首项,为公比的等比数列,即,使得数列成等比数列.题型三:等比数列项的性质应用【典例3-1】(2024·浙江金华·模拟预测)已知数列是等差数列,数列是等比数列,若,,则 .【答案】【解析】由等差数列的性质可知,,即,而,根据等比数列的性质可知,,则,,所以.故答案为:【典例3-2】(2024·高三·内蒙古锡林郭勒盟·开学考试)已知数列为正项等比数列,若,,则 .【答案】【解析】由,由等比数列的性质可得:,,∴,又,∴.故答案为:.【方法技巧】(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,则.”,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.【变式3-1】在各项均为正数的等比数列中,,则 .【答案】3【解析】.故答案为:3【变式3-2】若等比数列满足,则等于 .【答案】【解析】等比数列满足,则,所以.故答案为:.【变式3-3】已知等比数列的各项均为正数,且,则 , .【答案】 3 9【解析】由等比中项的性质可得,又等比数列的各项均为正数,则.由对数的运算性质得,.故答案为:3,9【变式3-4】(2024·陕西·模拟预测)等比数列满足:,则的最小值为 .【答案】【解析】依题意,等比数列满足:,所以,且,所以,当且仅当时等号成立,此时.所以的最小值为.故答案为:题型四:等比数列前n项和的性质【典例4-1】记为等比数列的前n项和,若,,则 .【答案】或【解析】设的公比是,,同理,由已知,否则公比,,与已知矛盾,所以也成等比数列,,又,,所以,解得或,又,所以与同号,因此,所以,,,若,则,,即,若,则,,即.故答案为:或.【典例4-2】设等比数列的前项和是.已知,,则 .【答案】13【解析】因为是等比数列的前项和且,所以,, 也成等比数列,则.因为,,所以,解得.所以.故答案为:.【方法技巧】(1)等比数列中,所有奇数项之和与所有偶数项之和具有的性质,设公比为.①若共有项,则;②若共有项,.(2)等比数列中,表示它的前项和.当时,有也成等比数列,公比为.【变式4-1】已知正项等比数列共有项,它的所有项的和是奇数项的和的倍,则公比 .【答案】【解析】设等比数列的奇数项之和为,偶数项之和为,则,由,得,因为,所以,所以,.故答案为:.【变式4-2】已知等比数列的前n项和,则 .【答案】2【解析】由题设,,若时,,故与矛盾,∴,即,显然成立.故答案为:2.【变式4-3】(2024·高三·江苏苏州·期末)设Sn是等比数列的前n项和,若,则 .【答案】【解析】设等比数列的公比为q,由已知,因为,,,,,.∴.故答案为:.【变式4-4】数列是等差数列,数列是等比数列,公比为q,数列中,,是数列的前n项和.若,,(m为正偶数),则的值为 .【答案】【解析】令,,,q为等比数列的公比,设d为等差数列的公差,∴,∴,同理,∴,结合,,,可得:,解得或,由于m为正偶数,故不合题意;设,同理可知,可得,∴,故答案为:题型五:奇偶项求和问题的讨论【典例5-1】(2024·高三·四川成都·期中)数列满足:,数列的前项和记为,则 .【答案】2191【解析】数列是以公差的等差数列;.,数列是以公比的等比数列;..故答案为:2191.【典例5-2】(2024·河南·模拟预测)已知数列满足,是数列的前项和,若已知,那么的值为( )A.322 B.295 C.293 D.270【答案】A【解析】∵,由可知,数列的前项是首项为,公比为的等比数列,故为奇数,为奇数,所以从第项开始是首项为,公差为的等差数列,所以.故选:A【方法技巧】求解等比数列的前项和,要准确地记住求和公式,并合理选取公式,尤其是要注意其项数的值;对于奇偶项通项不统一问题要注意分类讨论.主要是从为奇数、偶数进行分类.【变式5-1】已知数列满足,若,则的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】B【解析】由题意可知,当为奇数时,,此时为偶数,则 ,所以,即,所以,即,即.故选:B.【变式5-2】(2024·高三·河北唐山·期末)记为数列的前n项和,当时,.且.(1)求,;(2)(i)当n为偶数时,求的通项公式;(ⅱ)求.【解析】(1)令,可得;令,可得;因为,可得,.(2)(i)当n为偶数时,则,,可得,且,可知数列的偶数项成首项为,公比为的等比数列,则,所以(n为偶数);(ⅱ)当n为偶数时,则,即,可得,所以,所以.【变式5-3】(2024·福建厦门·模拟预测)已知为等差数列的前n项和,,,.(1)求的通项公式;(2)记为数列的前n项和,若,求n的最小值.【解析】(1)设数列的公差为d,依题意,, 即,解得,所以的通项公式是.(2)由(1)知,所以,,恒成立,令,由,由于,所以.所以所以的最小值为4.【变式5-4】已知数列满足,,为参数且.(1)求、的值(用表示),并探究是否存在使得数列成等比数列,若存在,求的值,无需证明.(2)当时,求的前项和;试给出前项和表达式.【解析】(1)由递推式可得;;要使得为等比数列,则必有,即,且,解得,此时,即,而所以当时,数列为等比数列;(2)当时,,;当时,,即,所以数列是以为首项,为公比的等比数列,设,则,所以数列的前项和;当时,,即,所以数列是以,为公比的等比数列,设,则数列前项和,故,即,又;令,即, 代入,得;令,即,代入,得;故 .题型六:等差数列与等比数列的综合应用【典例6-1】(2024·四川宜宾·模拟预测)已知数列是公差不为0的等差数列,,且满足成等比数列,则数列前6项的和为 .【答案】【解析】设数列公差为,由成等比数列可得,即,即,因为公差不为0,故.故.故前6项的和为.故答案为:【典例6-2】(2024·陕西西安·模拟预测)已知数列为各项均不相等的等比数列,其前项和为,且成等差数列,则 .【答案】【解析】设数列公比为,则,成等差数列,,即,整理得,解得,或(舍去),∴故答案为:【方法技巧】(1)等差数列与等比数列的相互转化:等差数列通过指数运算转化为正项等比数列,正项等比数列通过对数运算转化为等差数列.(2)等差数列和等比数列的交汇,若一个数列既是等差数列又是等比数列,则该数列为非零常数数列.【变式6-1】(2024·湖北荆州·三模)若实数成等差数列,成等比数列,则= .【答案】【解析】实数成等差数列,则等差数列的公差为,成等比数列,则,由于等比数列奇数项同号,所以,所以,则.故答案为:.【变式6-2】(2024·浙江杭州·三模)已知公差为正数的等差数列的前n项和为,是等比数列,且,,则的最小项是第 项.【答案】2【解析】设的公比为,故,,可得,设的首项为,公差为,故得,化简得,解得,故,故当最小时,,故得是的最小项,即的最小项是第2项.故答案为:2【变式6-3】记为公差不为0的等差数列的前n项和,已知,且,,成等比数列,则的最小值为 .【答案】【解析】设等差数列的公差为,由,成等比数列,得,,即,解得,即,因此所以当或时,有最小值.故答案为:【变式6-4】(2024·陕西安康·三模)已知方程的四个根组成以1为首项的等比数列,则( )A.8 B.12 C.16 D.20【答案】C【解析】设方程的四个根由小到大依次为,,,,不妨设的一根为1,则另一根为27,所以,由等比数列的性质可知,所以,,所以等比数列,,,的公比为,所以,,由韦达定理得,可得.故选:C.题型七:等比数列的范围与最值问题【典例7-1】(多选题)设等比数列的公比为,其前项和为,前项积为,若,,且,则下列结论正确的是( )A. B.C.数列中的最大值是 D.数列无最大值【答案】ABC【解析】由,,可得为单调递减的数列且,由可得,.A选项:,显然A正确;B选项:,根据等比中项可得,显然B正确;C选项:由,为单调递减的数列且,可知的前2023项(包含2023项)都大于1,从第2024项(包含2024项)往后都小于1,所以数列中的最大值是,所以C正确;D选项:由C正确可知,有最大值,所以D错误.故选:ABC.【典例7-2】(多选题)(2024·湖北·二模)无穷等比数列的首项为公比为q,下列条件能使既有最大值,又有最小值的有( )A., B.,C., D.,【答案】BC【解析】,时,等比数列单调递减,故只有最大值,没有最小值;,时,等比数列为摆动数列,此时为大值,为最小值;,时,奇数项都相等且小于零,偶数项都相等且大于零,所以等比数列有最大值,也有最小值;,时,因为,所以无最大值,奇数项为负无最小值,偶数项为正无最大值.故选:BC【方法技巧】等比数列的范围与最值问题是数列研究中的重要内容。在处理这类问题时,首先需要明确等比数列的定义和性质,包括通项公式、前n项和公式等。对于范围问题,通常通过不等式求解,利用等比数列的性质确定数列项的取值范围。对于最值问题,则需分析数列的单调性,结合数列项的性质,求出数列的最大项或最小项。【变式7-1】(多选题)(2024·全国·模拟预测)已知正项等比数列的前项的积为,且公比,若对于任意正整数,,则( )A. B. C. D.【答案】AD【解析】根据题意,在时取得最小值,所以为单调递增数列,所以,所以A正确,B错误;当时,,满足题意,所以C错误;由可得,即,所以,所以D正确.故选:AD.【变式7-2】(多选题)设等比数列的公比为,其前n项和为,前n项积为,且满足条件,,,则下列选项正确的是( )A. B.C.是数列中的最大项 D.【答案】AB【解析】,或,,,同号,且,,即数列前项大于,从第项开始小于1,对于A,,且易知,故,A正确,对于B,易知,故,,B正确,对于C,由题意知是递减数列,且,,故是数列中的最大项,故C错误,对于D,,故D错误,故选:AB【变式7-3】(多选题)已知等比数列满足,公比,且,,则( )A. B.当时,最小C.当时,最小 D.存在,使得【答案】AC【解析】对于A,∵,,∴,又,,∴,故A正确;对于B,C,等比数列满足,公比,,, , , 为递增数列,由等比数列的性质,,又,,,,∵,,,∴,∵,,,∴,则,,即,为递增数列,故当时,最小,故B错误,C正确;对于D,当时,,为递增数列,,故D错误.故选:AC【变式7-4】(多选题)设等比数列的公比为,其前项和为,前项积为,且,,,则下列结论正确的是( )A. B.C.的最大值为 D.的最大值为【答案】ABD【解析】A项,且,而和异号.由于知,,即,,,故A项正确;B项,从前面的求解过程知,,说明是单调递减的正项等比数列,且,所以,那么,故B项正确;C项,是正项数列,没有最大值,故C项错误;D项,从前面的分析过程可知前6项均大于1.从起全部在上.所以的最大值为,故D项正确,故选:ABD【变式7-5】(多选题)(2024·福建三明·三模)设等比数列的前项和为,前项积为,若满足,,,则下列选项正确的是( )A.为递减数列 B.C.当时,最小 D.当时,的最小值为4047【答案】BC【解析】A.由条件可知,,与同号,所以,则,而,则公比,若,数列单调递减,则,那么,与已知矛盾,若,则,则那么,与已知矛盾,只有当,才存在,使,所以等比数列单调递增,故A错误;B.因为,单调递增,所以,则,即,故B正确;C.因为,且,所以当时,最小,故C正确;D.根据等比数列的性质可知,,,所以当时,的最小值为4046,故D错误.故选:BC题型八:等比数列的实际应用【典例8-1】(2024·安徽合肥·三模)某银行大额存款的年利率为,小张于2024年初存入大额存款10万元,按照复利计算8年后他能得到的本利和约为( )(单位:万元,结果保留一位小数)A.12.6 B.12.7 C.12.8 D.12.9【答案】B【解析】存入大额存款10万元,按照复利计算,每年末本利和是以10为首项,为公比的等比数列,所以本利和.故选:B.【典例8-2】(2024·天津红桥·二模)某同学于2019年元旦在银行存款1万元,定期储蓄年利率为,以后按约定自动转存,那么该同学在年元旦可以得到本利和为( )A. B.C. D.【答案】A【解析】记年后得到的本利和为,根据题意知,即数列是一个首项为,公比为的等比数列,∴该同学年元旦在银行存款万元,年元旦即年后得到的本利和为:(元).故选:A【方法技巧】等比数列在实际应用中广泛存在,其独特的性质使得它在金融、物理、生物学等多个领域都有重要的应用。例如,在金融领域,等比数列可以用于计算复利、贷款分期偿还等问题;在物理学中,等比数列可以用来描述某些放射性物质的衰变过程;在生物学中,它也可以用于描述种群数量的增长等。因此,掌握等比数列的应用具有实际意义。【变式8-1】在等腰直角三角形ABC中,,,以AB为斜边作等腰直角三角形,再以为斜边作等腰直角三角形,依次类推,记的面积为,依次所得三角形的面积分别为,……若,则( )A.2 B. C.3 D.4【答案】B【解析】由题知,,,…,,∴,又,∴数列是首项为,公比为的等比数列,∴,∴,故选:B.【变式8-2】如图,雪花形状图形的作法是:从一个正三角形开始,把每条边分成三等份,然后以各边的中间一段为底边分别向外作正三角形,再去掉底边.反复进行这一过程,就得到一条“雪花”状的曲线.设原正三角形(图①)的边长为1,把图①,图②,图③,图④中图形的周长依次记为,,,,则( )A. B. C. D.【答案】A【解析】观察图形发现,从第二个图形开始,每一个图形的周长都在前一个的周长的基础上多了其周长的,即,所以为首项为,公比为的等比数列,.故选:A【变式8-3】(2024·云南昆明·模拟预测)每年6月到9月,昆明大观公园的荷花陆续开放,已知池塘内某种单瓣荷花的花期为3天(第四天完全凋谢),池塘内共有2000个花蕾,第一天有10个花蕾开花,之后每天花蕾开放的数量都是前一天的2倍,则在第几天池塘内开放荷花的数量达到最大( )A.6 B.7 C.8 D.9【答案】B【解析】设第天水塘中的荷花朵数为,则,设第天池塘内开放荷花的数量为,则,,,当时,,当时,,所以荷花的数量在第7天达到最大.故选:B.【变式8-4】(2024·云南昆明·一模)第七届国际数学大会(ICNE7)的会徽图案是由若干三角形组成的.如图所示,作,,,再依次作相似三角形,,,……,直至最后一个三角形的斜边与第一次重叠为止.则所作的所有三角形的面积和为( ) A. B. C. D.【答案】D【解析】因为,设第三角形的斜边长为,面积为,由题意可知:,,,则,,可知数列是以首项,公比为的等比数列,所以所作的所有三角形的面积和为.故选:D.题型九:公共项与插项问题【典例9-1】将数列与的公共项由小到大排列得到数列,则数列的前n项的和为 .【答案】【解析】由题意令,即2不是数列与的公共项;令,即4是数列与的公共项;令,即8不是数列与的公共项;令,即16是数列与的公共项;依次类推,可得数列:,即是首项为4,公比为4的等比数列,故数列的前n项的和为 ,故答案为:【典例9-2】已知数列满足,在和之间插入个1,构成数列,则数列的前20项的和为 .【答案】77【解析】在之间插入个1,构成数列,所以共有个数,当时,,当时,,由于,所以.故答案为:.【方法技巧】公共项与插项问题是数列研究中的重要内容,具有广泛的应用背景。公共项问题涉及两个或多个数列中共同存在的项。这些项可能具有特定的数值和序号关系,需要利用数列的通项公式和性质进行求解。例如,两个等差数列的公共项可以组成一个新的等差数列,其公差是两原数列公差的最小公倍数。插项问题则是在数列的特定位置插入新的项,以改变数列的原始结构。这类问题通常要求分析插入项对数列性质的影响,如数列的单调性、最值等。在实际应用中,插项问题可用于数列的扩展、数列模型的修正等方面。综上所述,公共项与插项问题是数列研究中的基础而重要的问题,对于深入理解数列的性质和应用具有重要意义。【变式9-1】已知数列满足,在和之间插入个1,构成新的数列,则数列的前20项的和为 .【答案】77【解析】在之间插入个1,构成数列,而,则数列中不超过的数的个数为,当时,,当时,,所以.故答案为:【变式9-2】已知各项均为正数的数列中,且满足,数列的前n项和为,满足.(1)求数列,的通项公式;(2)若在与之间依次插入数列中的k项构成新数列:,,,,,,,,,,……,求数列中前50项的和.【解析】(1)由得:∵则是首项,公差为2的等差数列,∴,又当时,得,当,由…①…②由①-②整理得:,∵,∴,∴,∴数列是首项为1,公比为3的等比数列,故;(2)依题意知:新数列中,(含)前面共有:项.由,()得:,∴新数列中含有数列的前9项:,,……,,含有数列的前41项:,,,……,;∴.【变式9-3】(2024·甘肃张掖·模拟预测)定义:在一个有穷数列的每相邻两项之间插入这两项的和,形成新的数列,我们把这样的操作称为该数列的一次“和扩充”,例如:数列经过第一次“和扩充”后得到数列;第二次“和扩充”后得到数列.设数列经过次“和扩充”后得到的数列的项数为,所有项的和为.(1)若,求;(2)求不等式的解集;(3)是否存在数列,使得数列为等比数列?请说明理由.【解析】(1),第一次“和扩充”后得到数列,第二次“和扩充”后得到数列,;(2)数列经每一次“和扩充”后是在原数列的相邻两项中增加一项,数列经过次“和扩充”后得到的数列的项数为,则经第次“和扩充”后增加的项数为,所以,所以,其中数列经过1次“和扩充”后,得到,故,,故是首项为4,公比为2的等比数列,所以,故,则,即,又,解得,(3)因为,,,依次类推,,故,若使为等比数列,则或.【变式9-4】(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)已知数列的前n项积为,数列满足,(,).(1)求数列,的通项公式;(2)将数列,中的公共项从小到大排列构成新数列,求数列的通项公式.【解析】(1),,当时,,当时,,即,而,满足上式,所以数列的通项公式为;若数列满足,(,),则,从而数列的通项公式为;(2)令,解得,这表明,从而只能,所以,所以数列的通项公式为.【变式9-5】(2024·全国·模拟预测)设为等差数列的前n项和,且,数列满足.(1)求和的通项公式;(2)若将数列和的公共项按从小到大的顺序组成一个新的数列,求数列的前n项和.【解析】(1)设等差数列的公差为d,由题意得,解得,所以由等差数列的通项公式可得:.由得数列是首项为4,公比为4的等比数列,所以由等比数列的通项公式可得:(2)令,则可得,所以,即对于数列中的任意一项,都在数列中存在公共项,所以数列是数列的子数列,从而可得,所以.1.(2023年高考全国甲卷数学(理)真题)设等比数列的各项均为正数,前n项和,若,,则( )A. B. C.15 D.40【答案】C【解析】由题知,即,即,即.由题知,所以.所以.故选:C.2.(2023年新课标全国Ⅱ卷数学真题)记为等比数列的前n项和,若,,则( ).A.120 B.85 C. D.【答案】C【解析】方法一:设等比数列的公比为,首项为,若,则,与题意不符,所以;若,则,与题意不符,所以;由,可得,,①,由①可得,,解得:,所以.故选:C.方法二:设等比数列的公比为,因为,,所以,否则,从而,成等比数列,所以有,,解得:或,当时,,即为,易知,,即;当时,,与矛盾,舍去.故选:C.3.(2022年高考全国乙卷数学(理)真题)已知等比数列的前3项和为168,,则( )A.14 B.12 C.6 D.3【答案】D【解析】设等比数列的公比为,若,则,与题意矛盾,所以,则,解得,所以.故选:D.4.(2021年全国高考甲卷数学(文)试题)记为等比数列的前n项和.若,,则( )A.7 B.8 C.9 D.10【答案】A【解析】∵为等比数列的前n项和,∴,,成等比数列∴,∴,∴.故选:A.5.(2024年上海秋季高考数学真题)无穷等比数列满足首项,记,若对任意正整数集合是闭区间,则的取值范围是 .【答案】【解析】由题设有,因为,故,故,当时,,故,此时为闭区间,当时,不妨设,若,则,若,则,若,则,综上,,又为闭区间等价于为闭区间,而,故对任意恒成立,故即,故,故对任意的恒成立,因,故当时,,故即.故答案为:.1.已知数列的首项,且满足.(1)求证:数列为等比数列.(2)若,求满足条件的最大整数n.【解析】(1)由题意,数列满足,可得,可得,即,又由,所以,所以数列表示首项为,公比为的等比数列.(2)由(1)可得,所以设数列的前项和为,则,若,即,因为函数为单调递增函数,所以满足的最大整数的值为.2.已知是一个无穷等比数列,公比为q.(1)将数列中的前k项去掉,剩余项组成一个新数列,这个新数列是等比数列吗?如果是,它的首项不能构成等比数列.4.已知数列为等比数列,,公比.若是数列的前n项积,求的最大值.【解析】因为数列为等比数列,,公比,所以 ,所以当时,最大,即 ,解得:,此时易错点:不能灵活运用等比数列的性质易错分析:解题的过程中要注意把握等比数列的基本性质,以及前n项和的性质,正确运用学过的知识,进行合理计算即可.【易错题1】在各项均为正数的等比数列中,,则 .【答案】4【解析】因为数列为等比数列,所以,又,所以,所以,故答案为:4.【易错题2】等比数列中,,,则【答案】【解析】等比数列中,所有偶数项符号相同,,则所以.故答案为:821世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 2025年新高考数学一轮复习第6章第03讲等比数列及其前n项和(九大题型)(讲义)(学生版).docx 2025年新高考数学一轮复习第6章第03讲等比数列及其前n项和(九大题型)(讲义)(教师版).docx