第4章第3节 等比数列 2025-2026学年高中数学选择性必修二同步复习讲义(人教A版2019)

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第4章第3节 等比数列 2025-2026学年高中数学选择性必修二同步复习讲义(人教A版2019)

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第4章第3节 等比数列
题型1 数列的函数特性 题型2 数列的单调性
题型3 数列的最大项最小项 题型4 等比数列的概念与判定
题型5 等比中项及其性质 题型6 由等比数列中若干项求通项公式或其中的项
题型7 等比数列通项公式的应用 题型8 数列的应用
题型9 数列的求和 题型10 数列求和的其他方法
题型11 数列递推式 题型12 数列与函数的综合
题型13 数列的极限 题型14 数列与不等式的综合
▉题型1 数列的函数特性
【知识点的认识】
1、等差数列的通项公式:an=a1+(n﹣1)d;前n项和公式Sn=na1n(n﹣1)d或者Sn
2、等比数列的通项公式:an=a1qn
﹣1;前n项和公式Sn
(q≠1)
3、用函数的观点理解等差数列、等比数列
(1)对于等差数列,
an
=a1+(n﹣1)d=dn+(a1﹣d),当d≠0时,an
是n的一次函数,对应的点(n,an
)是位于直线上的若干个点.当d>0时,函数是增函数,对应的数列是递增数列;同理,d=0时,函数是常数函数,对应的数列是常数列;d<0时,函数是减函数,对应的数列是递减函数.
若等差数列的前n项和为Sn
,则Sn
=pn2+qn(p、q∈R).当p=0时,{an
}为常数列;当p≠0时,可用二次函数的方法解决等差数列问题.
(2)对于等比数列:
an=a1qn
﹣1.可用指数函数的性质来理解.
当a1>0,q>1或a1<0,0<q<1时,等比数列是递增数列;
当a1>0,0<q<1或a1<0,q>1时,等比数列{an
}是递减数列.
当q=1时,是一个常数列.
当q<0时,无法判断数列的单调性,它是一个摆动数列.
1.已知数列1、、2、、4、…,根据该数列的规律,16是该数列的(  )
A.第7项 B.第8项 C.第9项 D.第10项
【答案】C
【解答】解:设该数列为{an},则,,,,,
根据以上规律可额,由可得n=9.
因此16是该数列的第9项.
故选:C.
2.对于函数y=f(x),部分x与y的对应关系如表:
x 1 2 3 4 5 6 7 8 9
y 3 7 5 9 6 1 8 2 4
数列{xn}满足:x1=1,且对于任意n∈N*,点(xn,xn+1)都在函数y=f(x)的图象上,则x1+x2+ +x2024=(  )
A.7569 B.7576 C.7584 D.7590
【答案】D
【解答】解:x1=1,
x2=f(x1)=f(1)=3,
x3=f(x2)=f(3)=5,
x4=f(x3)=f(5)=6,
x5=f(x4)=f(6)=1, ,
则数列{xn}是周期为4的周期数列,
故x1+x2+ +x2024=506×(1+3+5+6)=7590.
故选:D.
3.已知数列{an}的通项公式是an,那么这个数列是(  )
A.递增数列 B.递减数列 C.摆动数列 D.常数列
【答案】A
【解答】解:an+1﹣an0,
∴an+1>an.
an>0.
数列是递增数列.
故选:A.
▉题型2 数列的单调性
【知识点的认识】
数列的单调性是指数列是递增还是递减的性质.
由于数列{an
}中的每一项an
与它的序号n是一一对应的,所以数列{an
}是从正整数集N*(或它的有限子集{1,2,…,n})到实数集R的函数,其自变量是序号n,对应的函数值是数列的第n项an
,记为an
=f(n).也就是说,当自变量从1开始,按照从小到大的顺序依次取值时,对应的一系列函数值f(1),f(2),…,f(n),…就是数列{an
}.
4.已知数列{an}是无穷项等比数列,公比为q,则“q>1”是“数列{an}单调递增”的(  )
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分又不必要条件
【答案】D
【解答】解:根据题意,对于等比数列{an},若a1<0,q>1,则数列{an}单调递减,
故q>1不能推出数列{an}单调递增,即充分性不成立;
若等比数列{an}单调递增,则a1>0,q>1,或a1<0,0<q<1,不能推出q>1,
即必要性不成立;
故“q>1”是“数列{an}单调递增”的既不充分也不必要条件,
故选:D.
5.已知数列{an}满足an+an+3=an+1+an+2对任意n∈N*成立.数列{bn}为周期数列,即存在k∈N*,使得bn+k=bn对任意n∈N*成立.给出下列两个结论:
①对任意{an},存在{bn},使得{an+bn}为递增数列;
②对任意{an},存在{bn},使得{an+bn}为等差数列.
则下列判断正确的是(  )
A.①②都正确 B.①正确,②错误
C.①②都错误 D.①错误,②正确
【答案】D
【解答】解:对于①,不妨取,
因为数列{bn}为周期数列,即存在k∈N*,使得bn+k=bn对任意n∈N*成立,
所以a1+b1=ak+1+bk+1,此时数列{an+bn}不是递增数列,①错;
对于②,因为an+an+3=an+1+an+2,则an+3﹣an+1=an+2﹣an,
令cn=an+2﹣an,则cn+1=cn,
则数列{cn}为常数列,不妨设cn=t,即an+2﹣an=t,
所以数列{an}的奇数项和偶数项分别成公差为t的等差数列,
当n为奇数时,设n=2k﹣1(k∈N*),可得,
则,
当n为偶数时,设n=2k(k∈N*),可得,
则,
不妨取,则,
显然对任意的n∈N*,bn+2=bn,即数列{bn}是周期为2的周期数列,
此时,
即{an+bn}为等差数列,故对任意{an},存在{bn},使得{an+bn}为等差数列,②对.
故选:D.
6.已知数列{an}的通项公式为,若{an}是递增数列,则λ的取值范围是(  )
A.(0,+∞) B. C. D.(1,+∞)
【答案】C
【解答】解:由题可得an+1>an恒成立,即λ(n+1)2﹣2(n+1)﹣λn2+2n>0,
即对任意n∈N*恒成立,
又因为函数为(0,+∞)上的单调递减函数,
所以,所以.
故选:C.
7.已知{an}是各项都为正整数的递减数列,若a1+a2+…+an=100,则n的最大值为  13  ;当n取最大值时,a1的最小值为  14  .
【答案】13;14
【解答】解:当n≥14且n∈N*时,a1+a2+…+an≥a1+a2+…+a14≥14+13+…+1105,
而a1+a2+…+an=100,矛盾,所以n≤13,
又因为数列22,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1满足题意,
所以n的最大值为13.
当n=13时,由已知可得:a1≥13,
当a1=13时,数列只能为13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,
而13+12+11+…+191≠100,与a1+a2+…+an=100矛盾,
所以当a1=14时,存在数列14,13,12,11,10,9,8,7,6,4,3,2,1满足题意,
所以当n取最大值时,a1的最小值为14.
故答案为:13;14.
8.若等比数列{an}中,首项为a1,公比为q,则下列条件中,使数列{an}递减数列的充要条件是  ③  .
①|q|<1
②a1>0,q<1
③a1>0,0<q<l或a1<0,q>1
④q>1
【答案】③.
【解答】解:因为等比数列{an}为递减数列,所以an<an﹣1,即,(n≥2,n∈N*)
所以,所以q>0,所以a1(q﹣1)<0
所以a1>0,0<q<1或a1<0,q>1,必要性得证;
反之,当a1>0,0<q<1或a1<0,q>1时,an﹣an﹣1,
所以数列{an}为递减数列,充分性得证;
所以数列{an}递减数列的充要条件是:a1>0,0<q<1或a1<0,q>1.
故答案为:③.
▉题型3 数列的最大项最小项
【知识点的认识】
数列的最大项最小项是指数列中的最大值和最小值.
由于数列{an
}中的每一项an
与它的序号n是一一对应的,所以数列{an
}是从正整数集N*(或它的有限子集{1,2,…,n})到实数集R的函数,其自变量是序号n,对应的函数值是数列的第n项an
,记为an
=f(n).也就是说,当自变量从1开始,按照从小到大的顺序依次取值时,对应的一系列函数值f(1),f(2),…,f(n),…就是数列{an
}.
9.已知数列{an}的通项公式为,前n项和为Sn,则下列结论错误的是(  )
A.{an}的最小项是a7=﹣5,最大项是a8=6
B.当n=7时,Sn最小
C. n∈N*,an<an+1
D. n∈N*,an<an+1
【答案】C
【解答】解:数列{an}的通项公式为,
可得,
故数列{an}在1≤n≤7,n≥8是单调递减数列,
当1≤n≤7时,,当n≥8时,0<an≤a8=6,
又a7=﹣5,所以{an}的最小项是a7=﹣5,最大项是a8=6,故A正确;
a1>0,a2=0,当3≤n≤7时,an<0,所以当n=7时,Sn最小,故B正确;
由,所以a8>a9,故C错误;
由a7=﹣5,a8=6,所以a7<a8,故D正确.
故选:C.
10.若数列{an}满足,d为常数),则称数列{an}为“调和数列”,已知正项数列为“调和数列”,且b1+b2+…+b2026=20260,则b1b2026的最大值是 100  .
【答案】100.
【解答】解:由“调和数列”的定义,正项数列为调和数列,则为常数,
即bn+1﹣bn为常数,故数列{bn}是等差数列.
等差数列{bn}的前2026项和为20260,由前n项和公式得,
化简得b1+b2026=20.
因{bn}是正项数列,故b1>0,b2026>0,由基本不等式得,
当且仅当b1=b2026=10时,等号成立.
故答案为:100.
11.数列的最大项为第k项,则k=  5或6  .
【答案】5或6.
【解答】解:根据题意可知,数列的最大项为第k项,
所以,即,即5≤k≤6,
由于k是正整数,所以k=5或6.
故答案为:5或6.
▉题型4 等比数列的概念与判定
【知识点的认识】
等比数列
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,这个数列就叫做等比数列,因为第二项与第一项的比和第三项与第二项的比相等,这个常数叫做等比数列的公比,公比通常用字母q表示(q≠0).注:q=1 时,an为常数列.
12.在正项数列{an}中,设甲:am+n=aman,乙:{an}是等比数列,则(  )
A.甲是乙的充分条件但不是必要条件
B.甲是乙的必要条件但不是充分条件
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】A
【解答】解:根据题意,正项数列{an}中,有a1>0,
若甲:am+n=aman,令m=1,有an+1=ana1,
故数列{an}是等比数列,乙成立,充分性成立,
反之,数列{an}是等比数列,设其公比为q,则,
所以,,
得,
当时,am+n=aman;
当时,am+n=aman不成立,即必要性不成立,
所以甲是乙的充分不必要条件.
故选:A.
13.已知数列{an}的前n项和为Sn,Sn=an+1﹣2且a1=1,则(  )
A.数列{an}是等比数列 B.
C.a4+a7<a5+a6 D.数列{Sn}是等比数列
【答案】B
【解答】解:由Sn=an+1﹣2,得Sn﹣1=an﹣2(n≥2),
两式相减得Sn﹣Sn﹣1=an+1﹣2﹣(an﹣2)(n≥2),
所以an=an+1﹣an(n≥2),
所以an+1=2an(n≥2),所以,
又S1=a2﹣2,又a1=1,所以a2=3,所以,
所以an
所以数列{an}不是等比数列,选选A错误;
由A可知,数列{an}去掉第一项,可构成以a2=3为首项,2为公比的等比数列,
所以,选项B正确;

所以a4+a7>a5+a6,选选C错误;
由C可得S1=1,S2=3+1=4,S3=4+6=10,
所以,所以数列{Sn}不是等比数列,故D错误.
故选:B.
(多选)14.已知数列{an}是等比数列,则下列结论中正确的是(  )
A.数列是等比数列
B.若a1>a2>a3,则数列{an}是递减数列
C.若a3=4,a7=16,则a5=±8
D.数列{an+an+1}是等比数列
【答案】AB
【解答】解:对A:,故数列是以为首项,q2为公比的等比数列,故A正确;
对B:若a1>a2>a3,则,
若a1>0,则1>q>q2,解得0<q<1,
则,此时数列{an}是递减数列;
若a1<0,则1<q<q2,解得q>1,
则,此时数列{an}是递减数列;
故数列{an}是递减数列,故B正确;
对C:,则q4=4,故q2=2(负值舍去),
故,故C错误;
对D:若,则,
此时数列{an+an+1}不是等比数列,故D错误.
故选:AB.
(多选)15.设数列{an},{bn}都是等比数列,则下列选项中一定是等比数列的有(  )
A.{an+bn} B.{an﹣bn} C.{anbn} D.
【答案】CD
【解答】解:设等比数列{an},{bn}的公比分别为q,p.
则q,p,
an+bn与an﹣bn可能为0,有可能不是等比数列,故AB错误;
,故{anbn}是等比数列,故C正确;
,故是等比数列,故D正确.
故答案为:CD.
(多选)16.下列命题中错误的是(  )
A.若a,b,c是等差数列,则log2a,log2b,log2c是等比数列
B.若a,b,c是等比数列,则log2a,log2b,log2c是等差数列
C.若a,b,c是等差数列,则2a,2b,2c是等比数列
D.若a,b,c是等比数列,则2a,2b,2c是等差数列
【答案】ABD
【解答】解:当a<0时,log2a不存在,因此AB均错;
选项C,若 a,b,c 是等差数列,则(2b)2=22b=2a+c=2a 2c,
显然2a,2b,2c均为正数,因此2a,2b,2c成等比数列,C正确;
选项D,例如a=1,b=2,c=4,它们成等比数列,
但2a=2,2b=4,2c=16,它们不成等差数列,D错.
故选:ABD.
17.已知数列{an}中a1=1,an+1=2an+3,n∈N*.
(1)证明数列{an+3}是等比数列;
(2)若数列{bn}的通项公式为bn=(n+1) (an+3),求数列{bn}的前n项和Sn.
【答案】(1)证明见解析;
(2).
【解答】解:(1)证明:数列{an}中a1=1,an+1=2an+3,n∈N*,
可得an+1+3=2(an+3),即,为常数,
故数列{an+3}是首项为4,公比为2的等比数列.
(2)由等比数列的通项公式可得,即,
所以,
故,
所以,
两式相减得,﹣Sn=8+8+16+...+2n+1﹣(n+1) 2n+2=4(n+1) 2n+2=﹣n 2n+2,
所以.
▉题型5 等比中项及其性质
【知识点的认识】
等比数列
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,这个数列就叫做等比数列,因为第二项与第一项的比和第三项与第二项的比相等,这个常数叫做等比数列的公比,公比通常用字母q表示(q≠0).注:q=1 时,an为常数列.
在两个数a和b中,插入一个数G使a、G、b成等比数列,那么G叫做a、b的等比中项.
有 G2=a b (ab≠0)
18.已知等比数列{an}中,a1,a5是方程x2﹣5x+3=0的两根,则a3=(  )
A.3 B. C. D.
【答案】C
【解答】解:等比数列{an}中,a1,a5是方程x2﹣5x+3=0的两根,
∴a1a5=3,
∵a1+a5=5>0,
则a3.
故选:C.
19.已知实数﹣1,x,﹣4成等比数列,则x=(  )
A.﹣8 B.±8 C.﹣2 D.±2
【答案】D
【解答】解:实数﹣1,x,﹣4成等比数列,
可得x2=(﹣1)×(﹣4)=4,解得x=±2.
故选:D.
20.已知等差数列{an}中,a3=1,公差,则a2与a6的等比中项是(  )
A.3 B. C. D.
【答案】D
【解答】解:等差数列{an}中,a3=1,公差,
则a2,a6=a3+3d=1,
所以a2a6,
所以a2与a6的等比中项为.
故选:D.
21.设等比数列{an}的前n项和为Sn,且a2+a4恰为a3和a5的等差中项,则(  )
A.5 B.6 C.8 D.9
【答案】D
【解答】解:设等比数列{an}的公比为q,
由等比数列{an}的前n项和为Sn,且a2+a4恰为a3和a5的等差中项,
可得:a3+a5=2(a2+a4),,
所以.
故选:D.
22.已知等差数列{an}的公差为﹣2,若a1,a3,a4成等比数列,Sn是{an}的前n项和,则S9等于(  )
A.8 B.6 C.﹣10 D.0
【答案】D
【解答】解:∵等差数列{an}的公差为﹣2,且a1,a3,a4成等比数列,
∴,
∴,化为2a1=16,解得a1=8,
Sn是{an}的前n项和,
则.
故选:D.
23.在各项为正的等比数列{an}中,a8与a10的等比中项为2,则log2a6+log2a12=(  )
A.4 B.3 C.1 D.2
【答案】D
【解答】解:根据题意,在各项为正的等比数列{an}中,a8与a10的等比中项为2,
则有,
所以log2a6+log2a12=log2(a6 a12)=log2(a8 a10)=log24=2.
故选:D.
24.在1与4中间插入3个数,使这5个数成等比数列,则插入的3个数的乘积为 8  .
【答案】8.
【解答】解:由题意,设插入的3个数为x,y,z,
则1,x,y,z,4成等比数列,
设此等比数列的公比为q,
可得y=1×q2=q2>0,
又y2=1×4,解得y=2,
又由于xz=y2=4,
可得xyz=8.
故答案为:8.
25.在等比数列{an}中a1+a2+a3=5,a5+a6+a7=10,则a9+a10+a11= 20  .
【答案】20.
【解答】解:等比数列{an}中a1+a2+a3=5,a5+a6+a7=10,
设公比为q,
可得a5+a6+a7=q4(a1+a2+a3),即10=5q4,解得q4=2,
故a9+a10+a11=q4(a5+a6+a7)=2×10=20.
故答案为:20.
26.已知正项等比数列{an}的公比不为1,若在{an}的前20项中随机抽取4项,则这4项按原来的顺序仍然成等比数列的概率为    .(用最简分数作答)
【答案】.
【解答】解:设正项等比数列{an}的首项为a1=2,公比q≠1,则.
①当公比为q时,设选出来的四项为;
由,则,解得1≤m≤17,所以m∈{1,2,…,17},此时有17种情况;
②当公比为q2时,设选出来的四项为;
由,则,解得1≤m≤14,
所以m∈{1,2,…,14},此时有14种情况;
③当公比为qn时,设选出来的四项为am,,,,m∈N*;
由,则,
解得1≤m≤20﹣3n,1≤n≤6,
所以m∈{1,2,…,20﹣3n},此时有20﹣3n种情况;
这是一个首项为b1=17,公差d=﹣3的等差数列,
那么按原来顺序仍然成等比数列的组合数的总和.
在{an}的前20项中随机抽取4项,共有种取法;
故这4项按原来的顺序仍然成为等比数列的概率为.
故答案为:.
27.已知等比数列{an}的前n项乘积为Tn,若T2=T4,则T6= 1  .
【答案】1.
【解答】解:等比数列{an}中,因为T2=T4,即a1a2=a1a2a3a4,显然an≠0,所以a3a4=1,
则a3a4=a1a6=a2a5=1,故T6=a1a2a3 a6=1.
故答案为:1.
▉题型6 由等比数列中若干项求通项公式或其中的项
【知识点的认识】
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值等于同一个常数,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,通常用字母q表示(q≠0).从等比数列的定义看,等比数列的任意项都是非零的,公比q也是非零常数.
2.等比数列的通项公式
设等比数列{an}的首项为a1,公比为q,则它的通项an=a1 qn﹣1
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{an}为等比数列,且k+l=m+n,(k,l,m,n∈N*),则 ak al=am an
(3)若{an},{bn}(项数相同)是等比数列,则{λan}(λ≠0),{a},{an bn},仍是等比数列.
28.已知递增的等比数列{an}满足a6+a8=10,a3a11=9,则{an}的公比q=(  )
A.6 B.3 C.2 D.
【答案】B
【解答】解:因为递增的等比数列{an}满足a6+a8=10,a3a11=9,
可得a6a8=a3a11=9,a6+a8=10,解得或(舍),
即,则,
又{an}为递增的等比数列,所以q=3.
故选:B.
29.已知等比数列{an}中,a3=3,a7=27,则a5=(  )
A.15 B.9 C.﹣9 D.±9
【答案】B
【解答】解:设公比为q(q≠0),则,
因为a3=3,a7=27,
由等比中项的性质可得,故a5=9.
故选:B.
30.已知等比数列{an}满足a1+a2+a4=2,公比q=2,则a6+a7+a9=(  )
A.32 B.64 C.128 D.256
【答案】B
【解答】解:因为a1+a2+a4=2且q=2,
所以.
故选:B.
31.已知等比数列{an}的公比为q,则“q=3”是“a4,6a3,a5”成等差数列的(  )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
【答案】A
【解答】解:等比数列{an}的公比为q,a4,6a3,a5成等差数列,
则a4+a5=12a3,
∴,
∴q+q2=12,解得q=3或﹣4,
∴“q=3”是“a4,6a3,a5”成等差数列的充分不必要条件.
故选:A.
(多选)32.2,m,8为等比数列的前三项,则m的可能值为(  )
A.4 B.5 C.﹣4 D.﹣5
【答案】AC
【解答】解:由2,m,8为等比数列的前三项,得m2=16,
∴m=﹣4或m=4.
故选:AC.
(多选)33.设公比为q的等比数列{an}的前n项积为Tn,若8T5=T8,则(  )
A.当a1=2时,q=1
B.a7=2
C.当q≠1时,{log2|Tn|}为等差数列
D.
【答案】BD
【解答】解:公比为q的等比数列{an}中,
由8T5=T8可得,则a7=2,故B正确;
当a1=2时,,所以q=1或﹣1,故A不正确;
当q≠1时,log2|q|≠0,0,
则log2|Tn+1|﹣log2|Tn|不为常数,故{log2|Tn|}不为等差数列,故C不正确;
,当且仅当a6=a8=a7=2时等号成立,故D正确.
故选:BD.
34.在等比数列{an}中,已知a1a3=9,a2+a4=9,则a4=  6  .
【答案】6
【解答】解:在等比数列{an}中,a1a3=9,a2+a4=9,
∴,
∴,
∵1+q2>0,∴,
则a43×2=6.
故答案为:6.
35.在正项等比数列{an}中,a2a6=4,a5=1,则公比q=    .
【答案】.
【解答】解:在正项等比数列{an}中,a2a6=4,a5=1,
由等比中项定义可知,可得a4=±2,
所以a4=2(负值舍),则.
故答案为:.
36.已知{an}是各项均为正数,公差不为0的等差数列,其前n项和为Sn,且a2=3,a1,a3,a7成等比数列.则数列{an}的通项公式为 an=n+1  ;若定义在数列{an}中,使log3(an+1)为整数的an叫做“调和数”,则在区间[1,2024]内所有“调和数”之和为  1086  .
【答案】an=n+1;1086
【解答】解:因为a1,a3,a7成等比数列,所以,
因为{an}是各项均为正数,公差不为0的等差数列,
所以,所以d=1,a1=2,
故an=a1+(n﹣1)d=2+n﹣1=n+1.
设b=log3(an+1),所以,令1≤b≤2022,且b为整数,
又由,36=729,37=2187,36<2022<37,
所以b可以取1,2,3,4,5,6,此时an分别为31﹣1,32﹣1,33﹣1,34﹣1,35﹣1,36﹣1,
所以区间[1,2024]内所有“调和数”之和
=(31+32+33+34+35+36)﹣61086.
故答案为:an=n+1;1086.
37.设公比为正的等比数列{an}前n项和为Sn,S3=7a1,且a1,a3,20+a2成等差数列.
(1)求{an}的通项;
(2)若数列{bn}满足bn=bn+1+bnbn+1log2an,b1=1,求数列{bn}的前n项和Tn.
【答案】(1);
(2).
【解答】解:(1)因为等比数列公比q>0,,
所以q2+q+1=7 (q﹣2)(q+3)=0,即q=2,
由a1,a3,20+a2是等差数列,所以2a3=20+a2+a1 8a1=20+2a1+a1 a1=4,
所以.
(2)因为bn=bn+1+bnbn+1log2an,所以,
所以,故,
累加法得出,


▉题型7 等比数列通项公式的应用
【知识点的认识】
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值等于同一个常数,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,通常用字母q表示(q≠0).从等比数列的定义看,等比数列的任意项都是非零的,公比q也是非零常数.
2.等比数列的通项公式
设等比数列{an}的首项为a1,公比为q,则它的通项an=a1 qn﹣1
3.等比中项:
如果在a与b中间插入一个数G,使a,G,b成等比数列,那么G叫做a与b的等比中项.G2=a b (ab≠0)
4.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{an}为等比数列,且k+l=m+n,(k,l,m,n∈N*),则 ak al=am an
(3)若{an},{bn}(项数相同)是等比数列,则{λan}(λ≠0),{a},{an bn},仍是等比数列.
(4)单调性:或 {an}是递增数列;或 {an}是递减数列;q=1 {an}是常数列;q<0 {an}是摆动数列.
38.设等比数列{an}的公比为q,若a1+a5=4,a2a4=4,则q=(  )
A.1 B.﹣2 C.或2 D.﹣1或1
【答案】D
【解答】解:等比数列{an}中,a1a5=4,
所以a2a4=4,因为a1+a5=4,解得a5=a1=2,
由等比数列的性质可得,q4=1,所以q=﹣1或q=1.
故选:D.
39.已知等比数列{an}中,a1+a3=2,a4+a6=16,则a10+a12=(  )
A.26 B.32 C.512 D.1024
【答案】D
【解答】解:设等比数列{an}的公比为q,
因为a1+a3=2,a4+a6=16,
所以,,
由,则q3=8,得q=2,
解得,
所以.
故选:D.
40.已知等比数列{an}的首项为1,公比为e,则数列{lnan}(n∈N*)的前10项和为(  )
A.15 B.35 C.45 D.55
【答案】C
【解答】解:因为等比数列{an}的首项为1,公比为e,
所以an=en﹣1,lnan=n﹣1,
故该数列的前10项和为45.
故选:C.
41.已知等比数列{an}中,a5=9,a3a8=81a2,则a2a6=  27  .
【答案】27.
【解答】解:因为等比数列{an}中,a5=9,a3a8=81a2,
所以a5a6=81a2,可得q49,q2=3,
故a2a6=a5a3=(a5)2 27.
故答案为:27.
42.已知等比数列{an}满足a2+a3=20,a1a4=64,q>1,则数列{an}的通项公式an=  4n﹣1 .
【答案】4n﹣1.
【解答】解:等比数列{an}满足a2+a3=20,a1a4=64,q>1,
由题意得,结合q>1,解得,
则.
故答案为:4n﹣1.
43.对数列{an},a1=2,对于任意的n,m∈N+,都有am an=am+n,若对于任意的n∈N+恒成立,则λ的最大值为   .
【答案】.
【解答】解:数列{an},a1=2,对于任意的n,m∈N+,都有am an=am+n,
令m=1,则an+1=an a1=2an,所以数列{an}为等比数列,且a1=2,公比q=2,
所以.
对数列,由.
随着n的增大,的值越来越大.
且当n=2时,,当n=1时,;
所以数列的最小值为:.
由对于任意的n∈N+恒成立,则λ的最大值为.
故答案为:.
44.在等比数列{an}中,已知公比q>0,且a2=1,a3+a4=12.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求数列前10项的和S10.
【答案】(1);
(2).
【解答】解:(1)由题意知,
∵a2=1,
∴q2+q﹣12=0,即(q+4)(q﹣3)=0,
∵q>0,
∴q=3,
∴;
(2)∵,
∴.
▉题型8 数列的应用
【知识点的认识】
1、数列与函数的综合
2、等差数列与等比数列的综合
3、数列的实际应用
数列与银行利率、产品利润、人口增长等实际问题的结合.
45.如果数列{an}对任意的n∈N*,都有an+2﹣an+1>an+1﹣an,则称数列{an}为“快速增长数列”.若数列{an}为“快速增长数列”,且任意项an∈Z,a1=1,a2=3,ak=2025,则正整数k的最大值为 63  .
【答案】63.
【解答】解:设bn=an+1﹣an,则b1=a2﹣a1=2,
根据“快速增长数列”定义an+2﹣an+1>an+1﹣an,可得bn+1>bn,
则{bn}是严格递增的正整数数列,
为使k最大,需让数列增长最慢,则满足条件的差分数列{bn}序列应为b1=2.b2=3,b3=4,…,bk﹣1=k,﹣,bn=n+1(n≥1),
即差分数列{bn}为公差为1,首项为2的等差数列,
所以当k≥2,ak=(ak﹣ak﹣1)+(ak﹣1﹣ak﹣2)+.+(a2﹣a1)+a1≥(bk﹣1+bk﹣2+…b2+b1)+a1

所以ak=2025,则,
当k=63时,,
当k=64时,,
所以正整数k的最大值为63.
故答案为:63.
(多选)46.如图,曲线下有一系列正三角形,设第n个正三角形Qn﹣1PnQn(Q0为坐标原点)的边长为an,则(  )
A.a2=1
B.记Sn为数列{an}的前n项和,则Pn+1为
C.记Sn为数列{an}的前n项和,则
D.数列{an}的前n项和为
【答案】BCD
【解答】解:A.由题意可知△Q0P1Q1为等边三角形,如图,OQ1=a1,则,
因为点P1在曲线上,可得,解得或a1=0(舍),
又由题意可知△Q1P2Q2为边长为a2的等边三角形,则Q1Q2=a2,
则,可得,
解得或(舍),故A错误;
B.由△Qn﹣1PnQn为边长为an的等边三角形,可得,故B正确;
CD.由点Pn+1在曲线上,则,整理得,
当n≥2时,可得,
所以,
可化为,
因为an>0,则an+1+an>0,所以,n≥2
又因为,符合上式,故,
则数列{an}是以为首项,为公差的等差数列,
所以数列{an}的通项公式为,,
所以,故D正确.
则,

所以,故C选项正确.
故选:BCD.
47.△A1B1C1的内角A1,B1,C1的对边分别为a1,b1,c1,且a1=7,b1=5,c1=3.
(1)求角A1;
(2)记.
(i)求证:以a2,b2,c2为三边可构成△A2B2C2(其中A2,B2,C2分别为边a2,b2,c2所对的角),且a2为三角形的最长边;
(ii)记,同样可得:以a3,b3,c3为三边可构成△A3B3C3(其中A3,B3,C3分别为边a3,b3,c3所对的角),如此往复构造可得一系列△A2B2C2、△A3B3C3、 、△AnBn n,求数列{An}的通项公式.
【答案】(1);
(2)(i)因为,则,且,
所以,
又,

从而a2>b2,a2>c2,
因为,
所以

所以以a2,b2,c2为三边可构成△A2B2C2(其中A2,B2,C2分别为边a2,b2,c2所对的角),且a2为三角形的最长边;
(ii).
【解答】(1)解:在△A1B1C1中,由余弦定理得:,
因为A1∈(0,π),所以.
(2)(i)证明:因为,则,且,
所以,
又,

从而a2>b2,a2>c2,
因为,
所以

所以以a2,b2,c2为三边可构成△A2B2C2(其中A2,B2,C2分别为边a2,b2,c2所对的角),且a2为三角形的最长边;
(ii)解:依题意有;,
设,
显然,
在△An+1Bn+1Cn+1中,由余弦定理得:

因为
=2sinYnsinZn(sinYnsinZn﹣cosYncosZn)
=2sinYnsinZn[﹣cos(Yn+Zn)]
所以cosAn+1=﹣cos(Yn+Zn)=cosXn.
又在(0,π)上单调递减,
故,
因为,所以是等比数列,
即,故数列{An}的通项公式:.
48.已知数列a1,a2, ,an(n≥3)满足如下条件:
①ai∈N,i=1,2, ,n;
②0=a1<a2< <an;
③存在正整数i(2≤i≤n),使得ai=2026;
④对任意正整数i,j,k满足1≤i<j<k≤n,都有ai+ak≤2aj.
(1)若n=3,求a3的最大值;
(2)设n的最大值为m,求m的值;
(3)当n取最大值m时,求am的最小值.
【答案】(1)4052;
(2)13;
(3)2058.
【解答】解:(1)若n=3,当a3=2026时,只需a1+a3≤2a2,
即0+2026≤2a2,解得a2≥1013,如等差数列0,1013,2026满足题意条件;
当a2=2026时,只需a1+a3≤2a2,
即0+a3≤2×2026,解得a3≤4052,如等差数列0,2026,4052满足题意条件;
综上可知,a3的最大值为4052.
(2)由性质④对任意正整数i,j,k满足1≤i<j<k≤n,ai+ak≤2aj,
令k=n,i分别取值1,2,3, ,n﹣2,可得,
所以,
各式相加得,
即;可变形为2n﹣2(an﹣an﹣1)≤an,
由性质①ai∈~N,i=1,2, ,n与性质②0=a1<a2< <an,可得an﹣an﹣1≥1(n≥2),
故任意n≥2,都有,
又因为性质③存在正整数i(2≤i≤n),使得ai=2026,可知a2≤ai=2026,
所以2n﹣2≤4052,解得n≤13;
当n=13时,数列0,2026,3039,3546,3799,3926,3989,4021,4037,4045,4049,4051,4052符合题意,
所以n的最大值m=13.
(3)由(2)知m=13,故n=13.
由a12≤a13﹣1,a11≤a12﹣1≤a13﹣2,
由性质④对任意正整数i,j,k满足1≤i<j<k≤n,都有ai+ak≤2aj,
可得下列不等式,记为系列不等式(*)
a10≤2a11﹣a13≤a13﹣4,a9≤2a10﹣a13≤a13﹣8,a8≤2a9﹣a13≤a13﹣16,
a7≤2a8﹣a13≤a13﹣32,a6≤2a7﹣a13≤a13﹣64,a5≤2a6﹣a13≤a13﹣128,
a4≤2a5﹣a13≤a13﹣256,a3≤2a4﹣a13≤a13﹣512,a2≤2a3﹣a13≤a13﹣1024,
由(2)知任意n≥2,都有,则,
又因为a13=a13+a1≤2a2,故2a2≥a13≥2048,解得a2≥1024.
下面结合a2,a13的取值情况讨论.
若a2=1024且上述系列不等式(*)均取等号时,a13=2048,
此时a7=2016,a8=2032,可知此时数列中不含2026,故不合题意;
①当a13=2048时,由a7≤2a8﹣a13≤a13﹣32=2016,且数列{an}递增,
故若ai=2026,则i≥8.
若a8=2026时,此时a8<a13﹣16(即不等式a8≤2a9﹣a13≤a13﹣16一侧取不到等号),
故由上述系列不等式(*)依次可得
a7≤2a8﹣a13<a13﹣32,a6≤2a7﹣a13<a13﹣64,
a5≤2a6﹣a13<a13﹣128,a4≤2a5﹣a13<a13﹣256,
a3≤2a4﹣a13<a13﹣512,a2≤2a3﹣a13<a13﹣1024=1024,
故a2<1024,这与a2≥1024矛盾,故不合题意;
若ai=2026(i=9,10,11,12)时,由a8<ai=2026<a13﹣16,
同理可得a2<1024,故也不合题意;
②当2049≤a13≤2057时,由a7≤a13﹣32≤2025,且数列{an}递增,
故若ai=2026,同样可得i≥8.
但因为,又由,
则由系列不等式(*)可得,
,即;
由,即,
同理依次可得
,,,
,由数列{an}递增,
则任意i≥8,ai≥a8>2032,这与存在i≥8,ai=2026矛盾,不合题意;
③当,同上可得a8>2032,又由a6≤a13﹣64=1994,
故若ai=2026,则i=7,满足a7≤a13﹣32≤2026,
当a7=a13﹣32=2026时,上述系列不等式(*)均取等号时,此时a2=1034>1024,
此时数列0,1034,1546,1802,1930,1994,2026,2042,2050,2054,2056,2057,2058满足题意,
故am的最小值为2058.
49.现计划将某山体的一面绿化,自山顶向山底栽种10排塔松,第1排栽种6棵,第2排比第1排多栽种2棵,第3排比第2排多栽种4棵,…,第n排比第n﹣1排多栽种2(n﹣1)棵(2≤n≤10且n∈N*),则第10排栽种塔松的棵数为(  )
A.90棵 B.92棵 C.94棵 D.96棵
【答案】D
【解答】解:设第n排栽种的塔松的数量为an(n=1,2,3, ,10),
由题意知a1=6,a2﹣a1=2,a3﹣a2=4, ,a10﹣a9=18,
所以.
故选:D.
50.如图是瑞典数学家科赫在1904年构造的能够描述雪花形状的图案.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.设原三角形(图①)的边长为1,记第n个图形的周长为an,数列{an}的前n项和为Sn,则使得Sn>72成立的n的最小值为(参考数据:log32≈0.63)(  )
A.6 B.7 C.8 D.9
【答案】C
【解答】解:观察图形知,从第二个图形开始,每一个图形的边数是前一个图形的4倍,边长是前一个图形的,
因此从第二个图形开始,每一个图形的周长是前一个图形周长的,
∴数列{an}是以a1=3为首项,以为公比的等比数列,,
由Sn>72得,,
∴,
即,
则n(log34﹣1)>2,
即n(2log32﹣1)>2,
解得,
∴使得Sn>72成立的n的最小值为8.
故选:C.
▉题型9 数列的求和
【知识点的认识】
就是求出这个数列所有项的和,一般来说要求的数列为等差数列、等比数列、等差等比数列等等,常用的方法包括:
(1)公式法:
①等差数列前n项和公式:Sn=na1n(n﹣1)d或Sn
②等比数列前n项和公式:
③几个常用数列的求和公式:
(2)错位相减法:
适用于求数列{an×bn}的前n项和,其中{an}{bn}分别是等差数列和等比数列.
(3)裂项相消法:
适用于求数列{}的前n项和,其中{an}为各项不为0的等差数列,即().
(4)倒序相加法:
推导等差数列的前n项和公式时所用的方法,就是将一个数列倒过来排列(反序),再把它与原数列相加,就可以得到n个(a1+an).
(5)分组求和法:
有一类数列,既不是等差数列,也不是等比数列,若将这类数列适当拆开,可分为几个等差、等比或常见的数列,然后分别求和,再将其合并即可.
51.已知数列{an}的通项公式为,函数,求f′(1)=   .
【答案】.
【解答】解:由,
可得,
则函数,
导数为,

故答案为:.
52.已知数列{an}的前n项和Sn,满足,若Tn是数列{Sn}的前n项和,则T2n=  (1)  .
【答案】(1).
【解答】解:由,可得S1a1a1,解得a1,
当n为偶数时,Snan,Sn﹣1an﹣1,
相减可得anan+an﹣1,即an﹣1;
当n为奇数(大于2)时,Snan,Sn﹣1an﹣1,
相减可得anan﹣an﹣1,
可得2an+an﹣1,
即为2×()+an﹣1,解得an﹣1,
则an,
即有Sn,
T2n=(S1+S3+S5+...+S2n﹣1)+(S2+S4+...+S2n)0(1).
故答案为:(1).
▉题型10 数列求和的其他方法
【知识点的认识】
就是求出这个数列所有项的和,一般来说要求的数列为等差数列、等比数列、等差等比数列等等,常用的方法包括:
(1)公式法:
①等差数列前n项和公式:Sn=na1n(n﹣1)d或Sn
②等比数列前n项和公式:
③几个常用数列的求和公式:
(2)错位相减法:
适用于求数列{an×bn}的前n项和,其中{an}{bn}分别是等差数列和等比数列.
(3)裂项相消法:
适用于求数列{}的前n项和,其中{an}为各项不为0的等差数列,即().
(4)倒序相加法:
推导等差数列的前n项和公式时所用的方法,就是将一个数列倒过来排列(反序),再把它与原数列相加,就可以得到n个(a1+an).
(5)分组求和法:
有一类数列,既不是等差数列,也不是等比数列,若将这类数列适当拆开,可分为几个等差、等比或常见的数列,然后分别求和,再将其合并即可.
53.数列{an}的前n项和为Sn,,则S2026=(  )
A. B.0 C. D.
【答案】C
【解答】解:因为数列{an}的前n项和为Sn,,
所以当n为奇数时,,
因为函数的最小正周期为8,
所以当n为奇数时,an+1+8+an+8=an+1+an.
又,

所以a8+a7+a6+a5+a4+a3+a2+a1=0,
所以.
故选:C.
▉题型11 数列递推式
【知识点的认识】
1、递推公式定义:如果已知数列{an}的第1项(或前几项),且任一项an与它的前一项an﹣1(或前几项)间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的递推公式.
2、数列前n项和Sn与通项an的关系式:an.
在数列{an
}中,前n项和Sn
与通项公式an
的关系,是本讲内容一个重点,要认真掌握.
注意:(1)用an=Sn﹣Sn﹣1求数列的通项公式时,你注意到此等式成立的条件了吗?(n≥2,当n=1时,a1=S1);若a1适合由an
的表达式,则an
不必表达成分段形式,可化统一为一个式子.
(2)一般地当已知条件中含有an与Sn的混合关系时,常需运用关系式an=Sn﹣Sn﹣1,先将已知条件转化为只含an或Sn的关系式,然后再求解.
54.在数列{an}中,若a2=2,an=(n+2)(an+1﹣an),则a2026=(  )
A.1014 B.1013 C.2023 D.2024
【答案】A
【解答】解:因为an=(n+2)(an+1﹣an),
所以(n+3)an=(n+2)an+1,
所以,所以数列是常数列,
因为a2=2,所以,所以a2026=1014.
故选:A.
55.任取一个正整数,若是奇数,就将该数乘3再加上1;若是偶数,就将该数除以2.反复进行上述两种运算,经过有限次步骤后,必进入循环图1→4→2→1,这就是数学史上著名的“冰霓猜想”(又称“角谷猜想”等).已知数列{an}满足:a1=3,,则a157=(  )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【解答】解:由题意可知a1=3,a2=10,a3=5,a4=16,a5=8,a6=4,
a7=2,a8=1,a9=4,a10=2,a11=1,……,
可知数列从a6开始,是以3为周期的数列,
所以根据“冰霓猜想”可知a157=a7+3×50=a7=2.
故选:B.
▉题型12 数列与函数的综合
【知识点的认识】
数列的函数特性:
等差数列和等比数列的通项公式及前n项和公式中共涉及五个量a1,an
,q,n,Sn
,知三求二,体现了方程的思想的应用.解答数列与函数的综合问题要善于综合运用函数方程思想、化归转化思想等数学思想以及特例分析法,一般递推法,数列求和及求通项等方法来分析、解决问题.
56.已知函数f(x)=tanx﹣kx.
(1)若k=2,求函数f(x)在区间上的单调区间;
(2)若k=1,函数f(x)在区间(0,+∞)的零点从小到大依次构成数列{an};
(i)证明:函数f(x)在区间有唯一零点,且an+π<an+1;
(ii)令bn=an+1﹣an,判断并证明数列{bn}的单调性.
【答案】(1)单调递减区间为,单调递增区间为,;
(2)(i)证明:当k=1时,,x∈(0,+∞),
则,
∴对于任意n∈N*,f(x)在区间上单调递增,
又f(nπ)=﹣nπ<0,当时,f(x)→+∞,
∴f(x)在区间内有唯一零点,则,
∴an+π和an+1都在区间内,
又tan(an+π)=tanan=an<an+1=tanan+1,∴an+π<an+1.
(ⅱ)数列{bn}是递减数列,证明如下:
要证明数列{bn}是递减数列,即证当n≥2时,bn<bn﹣1,
即证当n≥2时,an+1﹣an<an﹣an﹣1,即证,
记cn=an﹣nπ,则an=cn+nπ,∴只需证明当n≥2时,.
由(ⅰ)知,∴,且tancn=tan(an﹣nπ)=tanan=an.
∴f(cn)=tancn﹣cn=an﹣cn=nπ,则,n≥2,


设函数,n≥2,
则,
∵在区间上单调递增,
∴当,即x>cn﹣1时,,即h′(x)>0,
∴h(x)在x>cn﹣1时单调递增,则h(cn+1)>h(cn﹣1)=0,
即,∴.
又∵f(x)在上单调递增,且,∴,
综上所述,数列{bn}是递减数列.
【解答】解:(1)当k=2时,,,
则,
令f′(x)>0,得或,
令f′(x)<0,得,
∴函数f(x)在上的单调递减区间为,
单调递增区间为,.
(2)(i)证明:当k=1时,,x∈(0,+∞),
则,
∴对于任意n∈N*,f(x)在区间上单调递增,
又f(nπ)=﹣nπ<0,当时,f(x)→+∞,
∴f(x)在区间内有唯一零点,则,
∴an+π和an+1都在区间内,
又tan(an+π)=tanan=an<an+1=tanan+1,∴an+π<an+1.
(ⅱ)数列{bn}是递减数列,证明如下:
要证明数列{bn}是递减数列,即证当n≥2时,bn<bn﹣1,
即证当n≥2时,an+1﹣an<an﹣an﹣1,即证,
记cn=an﹣nπ,则an=cn+nπ,∴只需证明当n≥2时,.
由(ⅰ)知,∴,且tancn=tan(an﹣nπ)=tanan=an.
∴f(cn)=tancn﹣cn=an﹣cn=nπ,则,n≥2,


设函数,n≥2,
则,
∵在区间上单调递增,
∴当,即x>cn﹣1时,,即h′(x)>0,
∴h(x)在x>cn﹣1时单调递增,则h(cn+1)>h(cn﹣1)=0,
即,∴.
又∵f(x)在上单调递增,且,∴,
综上所述,数列{bn}是递减数列.
57.若,数列{an}满足,则f(a1)+f(a2)+…+f(a2024)的值是(  )
A.2024 B.4048 C.3006 D.2025
【答案】B
【解答】解:若,
可得f(x)+f(1﹣x)=x+πsin(x)1﹣x+πsin(x)4,
由数列{an}满足,
则S=f(a1)+f(a2)+…+f(a2024)=f()+f()+...+f(),
又S=f()+f()+...+f(),
相加可得2S=4+4+...+4=4×2024,则S=4048.
故选:B.
58.已知f(x),g(x)都是定义在R上的函数,g(x)≠0,f′(x)g(x)>f(x)g′(x),且f(x)=axg(x)(a>0且a≠1),,若数列的前n项和大于1000,则n的最小值为(  )
A.6 B.7 C.8 D.9
【答案】D
【解答】解:由f(x)=axg(x)且g(x)≠0,得.
由f'(x)g(x)>f(x)g'(x),得,
即,故(ax)'>0,即axlna>0.
因ax>0,故lna>0,得a>1.
由,得,即2a2﹣5a+2=0,解得a=2或.
结合a>1,取a=2,故.
数列是首项为2、公比为2的等比数列,其前n项和.
令2n+1﹣2>1000,即2n+1>1002.
因210=1024,故n+1≥10,得n≥9.
故选:D.
▉题型13 数列的极限
【知识点的认识】
1、数列极限的定义:
一般地,如果当项数n无限增大时,无穷数列{an}的项an无限趋近于某个常数a(即|an
﹣a|无限地接近于0),那么就说数列{an}以a为极限,记作an=a.(注:a不一定是{an
}中的项 )
2、几个重要极限:
3、数列极限的运算法则:
4、无穷等比数列的各项和:
(1)公比的绝对值小于1的无穷等比数列前n项的和,当n无限增大时的极限,叫做这个无穷等比数列各项的和,记做SSn.
(2)
59.设数列的前n项和为Sn,数学家墨卡托、牛顿、GregorySaint﹣Vincen曾分别独立发现当n足够大时,Sn会趋向于一常数ln2,先给出以下三个数学事实:①;②如果求数列前n项和Sn时存在给其中的某些项用括号括起后得到Sn′,,则;③.基于以上数学事实我们可以推出:将数列{an}的项按某种规律重新排列(如:将第m个偶数项排到第2m+1个奇数项后)后前n项和Sn′′在n足够大时(  )
A.最终一定趋于ln2
B.最终一定不趋于任何一个常数
C.最终一定趋于某一常数但不一定是ln2
D.以上均不正确
【答案】D
【解答】解:数列的前n项和为Sn,
即,
则,
两式相加得:...,
是将{an}中第m个偶数项排到原来第2m个奇数项后得到的一个重新排序,
但此时前n项和趋向于,故A、B两项错误;
若将{an}中第p个偶数项排到原来第2p﹣1个奇数项并适当添加括号后得到:
...,
已知③,把上式放缩可得:
Jn,
即Jn→+∞.
故:Jn→+∞,由事实②:去掉括号后仍有J′n→+∞,此时前n项和不趋向于某一常数,故C错误.
故选:D.
▉题型14 数列与不等式的综合
【知识点的认识】
证明与数列求和有关的不等式基本方法:
(1)直接将数列求和后放缩;
(2)先将通项放缩后求和;
(3)先将通项放缩后求和再放缩;
(4)尝试用数学归纳法证明.
常用的放缩方法有:
,,,
[]
(n≥2),
()(n≥2),

2()2().

60.已知{an}的通项公式为an=﹣3n2+λn(λ∈R),若数列{an}为递减数列,则实数λ的取值范围是 (﹣∞,9)  .
【答案】(﹣∞,9).
【解答】解:根据题意,若数列{an}为递减数列,且an=﹣3n2+λn,
则当n≥1时,有an+1﹣an=﹣6n﹣3+λ<0,变形可得λ<6n+3,
又由n≥1,必有λ<9,即λ的取值范围为(﹣∞,9).
故答案为:(﹣∞,9).第4章第3节 等比数列
题型1 数列的函数特性 题型2 数列的单调性
题型3 数列的最大项最小项 题型4 等比数列的概念与判定
题型5 等比中项及其性质 题型6 由等比数列中若干项求通项公式或其中的项
题型7 等比数列通项公式的应用 题型8 数列的应用
题型9 数列的求和 题型10 数列求和的其他方法
题型11 数列递推式 题型12 数列与函数的综合
题型13 数列的极限 题型14 数列与不等式的综合
▉题型1 数列的函数特性
【知识点的认识】
1、等差数列的通项公式:an=a1+(n﹣1)d;前n项和公式Sn=na1n(n﹣1)d或者Sn
2、等比数列的通项公式:an=a1qn
﹣1;前n项和公式Sn
(q≠1)
3、用函数的观点理解等差数列、等比数列
(1)对于等差数列,
an
=a1+(n﹣1)d=dn+(a1﹣d),当d≠0时,an
是n的一次函数,对应的点(n,an
)是位于直线上的若干个点.当d>0时,函数是增函数,对应的数列是递增数列;同理,d=0时,函数是常数函数,对应的数列是常数列;d<0时,函数是减函数,对应的数列是递减函数.
若等差数列的前n项和为Sn
,则Sn
=pn2+qn(p、q∈R).当p=0时,{an
}为常数列;当p≠0时,可用二次函数的方法解决等差数列问题.
(2)对于等比数列:
an=a1qn
﹣1.可用指数函数的性质来理解.
当a1>0,q>1或a1<0,0<q<1时,等比数列是递增数列;
当a1>0,0<q<1或a1<0,q>1时,等比数列{an
}是递减数列.
当q=1时,是一个常数列.
当q<0时,无法判断数列的单调性,它是一个摆动数列.
1.已知数列1、、2、、4、…,根据该数列的规律,16是该数列的(  )
A.第7项 B.第8项 C.第9项 D.第10项
2.对于函数y=f(x),部分x与y的对应关系如表:
x 1 2 3 4 5 6 7 8 9
y 3 7 5 9 6 1 8 2 4
数列{xn}满足:x1=1,且对于任意n∈N*,点(xn,xn+1)都在函数y=f(x)的图象上,则x1+x2+ +x2024=(  )
A.7569 B.7576 C.7584 D.7590
3.已知数列{an}的通项公式是an,那么这个数列是(  )
A.递增数列 B.递减数列 C.摆动数列 D.常数列
▉题型2 数列的单调性
【知识点的认识】
数列的单调性是指数列是递增还是递减的性质.
由于数列{an
}中的每一项an
与它的序号n是一一对应的,所以数列{an
}是从正整数集N*(或它的有限子集{1,2,…,n})到实数集R的函数,其自变量是序号n,对应的函数值是数列的第n项an
,记为an
=f(n).也就是说,当自变量从1开始,按照从小到大的顺序依次取值时,对应的一系列函数值f(1),f(2),…,f(n),…就是数列{an
}.
4.已知数列{an}是无穷项等比数列,公比为q,则“q>1”是“数列{an}单调递增”的(  )
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分又不必要条件
5.已知数列{an}满足an+an+3=an+1+an+2对任意n∈N*成立.数列{bn}为周期数列,即存在k∈N*,使得bn+k=bn对任意n∈N*成立.给出下列两个结论:
①对任意{an},存在{bn},使得{an+bn}为递增数列;
②对任意{an},存在{bn},使得{an+bn}为等差数列.
则下列判断正确的是(  )
A.①②都正确 B.①正确,②错误
C.①②都错误 D.①错误,②正确
6.已知数列{an}的通项公式为,若{an}是递增数列,则λ的取值范围是(  )
A.(0,+∞) B. C. D.(1,+∞)
7.已知{an}是各项都为正整数的递减数列,若a1+a2+…+an=100,则n的最大值为     ;当n取最大值时,a1的最小值为    .
8.若等比数列{an}中,首项为a1,公比为q,则下列条件中,使数列{an}递减数列的充要条件是      .
①|q|<1
②a1>0,q<1
③a1>0,0<q<l或a1<0,q>1
④q>1
▉题型3 数列的最大项最小项
【知识点的认识】
数列的最大项最小项是指数列中的最大值和最小值.
由于数列{an
}中的每一项an
与它的序号n是一一对应的,所以数列{an
}是从正整数集N*(或它的有限子集{1,2,…,n})到实数集R的函数,其自变量是序号n,对应的函数值是数列的第n项an
,记为an
=f(n).也就是说,当自变量从1开始,按照从小到大的顺序依次取值时,对应的一系列函数值f(1),f(2),…,f(n),…就是数列{an
}.
9.已知数列{an}的通项公式为,前n项和为Sn,则下列结论错误的是(  )
A.{an}的最小项是a7=﹣5,最大项是a8=6
B.当n=7时,Sn最小
C. n∈N*,an<an+1
D. n∈N*,an<an+1
10.若数列{an}满足,d为常数),则称数列{an}为“调和数列”,已知正项数列为“调和数列”,且b1+b2+…+b2026=20260,则b1b2026的最大值是     .
11.数列的最大项为第k项,则k=       .
▉题型4 等比数列的概念与判定
【知识点的认识】
等比数列
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,这个数列就叫做等比数列,因为第二项与第一项的比和第三项与第二项的比相等,这个常数叫做等比数列的公比,公比通常用字母q表示(q≠0).注:q=1 时,an为常数列.
12.在正项数列{an}中,设甲:am+n=aman,乙:{an}是等比数列,则(  )
A.甲是乙的充分条件但不是必要条件
B.甲是乙的必要条件但不是充分条件
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
13.已知数列{an}的前n项和为Sn,Sn=an+1﹣2且a1=1,则(  )
A.数列{an}是等比数列 B.
C.a4+a7<a5+a6 D.数列{Sn}是等比数列
(多选)14.已知数列{an}是等比数列,则下列结论中正确的是(  )
A.数列是等比数列
B.若a1>a2>a3,则数列{an}是递减数列
C.若a3=4,a7=16,则a5=±8
D.数列{an+an+1}是等比数列
(多选)15.设数列{an},{bn}都是等比数列,则下列选项中一定是等比数列的有(  )
A.{an+bn} B.{an﹣bn} C.{anbn} D.
(多选)16.下列命题中错误的是(  )
A.若a,b,c是等差数列,则log2a,log2b,log2c是等比数列
B.若a,b,c是等比数列,则log2a,log2b,log2c是等差数列
C.若a,b,c是等差数列,则2a,2b,2c是等比数列
D.若a,b,c是等比数列,则2a,2b,2c是等差数列
17.已知数列{an}中a1=1,an+1=2an+3,n∈N*.
(1)证明数列{an+3}是等比数列;
(2)若数列{bn}的通项公式为bn=(n+1) (an+3),求数列{bn}的前n项和Sn.
▉题型5 等比中项及其性质
【知识点的认识】
等比数列
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,这个数列就叫做等比数列,因为第二项与第一项的比和第三项与第二项的比相等,这个常数叫做等比数列的公比,公比通常用字母q表示(q≠0).注:q=1 时,an为常数列.
在两个数a和b中,插入一个数G使a、G、b成等比数列,那么G叫做a、b的等比中项.
有 G2=a b (ab≠0)
18.已知等比数列{an}中,a1,a5是方程x2﹣5x+3=0的两根,则a3=(  )
A.3 B. C. D.
19.已知实数﹣1,x,﹣4成等比数列,则x=(  )
A.﹣8 B.±8 C.﹣2 D.±2
20.已知等差数列{an}中,a3=1,公差,则a2与a6的等比中项是(  )
A.3 B. C. D.
21.设等比数列{an}的前n项和为Sn,且a2+a4恰为a3和a5的等差中项,则(  )
A.5 B.6 C.8 D.9
22.已知等差数列{an}的公差为﹣2,若a1,a3,a4成等比数列,Sn是{an}的前n项和,则S9等于(  )
A.8 B.6 C.﹣10 D.0
23.在各项为正的等比数列{an}中,a8与a10的等比中项为2,则log2a6+log2a12=(  )
A.4 B.3 C.1 D.2
24.在1与4中间插入3个数,使这5个数成等比数列,则插入的3个数的乘积为      .
25.在等比数列{an}中a1+a2+a3=5,a5+a6+a7=10,则a9+a10+a11=    .
26.已知正项等比数列{an}的公比不为1,若在{an}的前20项中随机抽取4项,则这4项按原来的顺序仍然成等比数列的概率为     .(用最简分数作答)
27.已知等比数列{an}的前n项乘积为Tn,若T2=T4,则T6=    .
▉题型6 由等比数列中若干项求通项公式或其中的项
【知识点的认识】
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值等于同一个常数,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,通常用字母q表示(q≠0).从等比数列的定义看,等比数列的任意项都是非零的,公比q也是非零常数.
2.等比数列的通项公式
设等比数列{an}的首项为a1,公比为q,则它的通项an=a1 qn﹣1
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{an}为等比数列,且k+l=m+n,(k,l,m,n∈N*),则 ak al=am an
(3)若{an},{bn}(项数相同)是等比数列,则{λan}(λ≠0),{a},{an bn},仍是等比数列.
28.已知递增的等比数列{an}满足a6+a8=10,a3a11=9,则{an}的公比q=(  )
A.6 B.3 C.2 D.
29.已知等比数列{an}中,a3=3,a7=27,则a5=(  )
A.15 B.9 C.﹣9 D.±9
30.已知等比数列{an}满足a1+a2+a4=2,公比q=2,则a6+a7+a9=(  )
A.32 B.64 C.128 D.256
31.已知等比数列{an}的公比为q,则“q=3”是“a4,6a3,a5”成等差数列的(  )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
(多选)32.2,m,8为等比数列的前三项,则m的可能值为(  )
A.4 B.5 C.﹣4 D.﹣5
(多选)33.设公比为q的等比数列{an}的前n项积为Tn,若8T5=T8,则(  )
A.当a1=2时,q=1
B.a7=2
C.当q≠1时,{log2|Tn|}为等差数列
D.
34.在等比数列{an}中,已知a1a3=9,a2+a4=9,则a4=      .
35.在正项等比数列{an}中,a2a6=4,a5=1,则公比q=      .
36.已知{an}是各项均为正数,公差不为0的等差数列,其前n项和为Sn,且a2=3,a1,a3,a7成等比数列.则数列{an}的通项公式为    ;若定义在数列{an}中,使log3(an+1)为整数的an叫做“调和数”,则在区间[1,2024]内所有“调和数”之和为      .
37.设公比为正的等比数列{an}前n项和为Sn,S3=7a1,且a1,a3,20+a2成等差数列.
(1)求{an}的通项;
(2)若数列{bn}满足bn=bn+1+bnbn+1log2an,b1=1,求数列{bn}的前n项和Tn.
▉题型7 等比数列通项公式的应用
【知识点的认识】
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值等于同一个常数,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,通常用字母q表示(q≠0).从等比数列的定义看,等比数列的任意项都是非零的,公比q也是非零常数.
2.等比数列的通项公式
设等比数列{an}的首项为a1,公比为q,则它的通项an=a1 qn﹣1
3.等比中项:
如果在a与b中间插入一个数G,使a,G,b成等比数列,那么G叫做a与b的等比中项.G2=a b (ab≠0)
4.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{an}为等比数列,且k+l=m+n,(k,l,m,n∈N*),则 ak al=am an
(3)若{an},{bn}(项数相同)是等比数列,则{λan}(λ≠0),{a},{an bn},仍是等比数列.
(4)单调性:或 {an}是递增数列;或 {an}是递减数列;q=1 {an}是常数列;q<0 {an}是摆动数列.
38.设等比数列{an}的公比为q,若a1+a5=4,a2a4=4,则q=(  )
A.1 B.﹣2 C.或2 D.﹣1或1
39.已知等比数列{an}中,a1+a3=2,a4+a6=16,则a10+a12=(  )
A.26 B.32 C.512 D.1024
40.已知等比数列{an}的首项为1,公比为e,则数列{lnan}(n∈N*)的前10项和为(  )
A.15 B.35 C.45 D.55
41.已知等比数列{an}中,a5=9,a3a8=81a2,则a2a6=      .
42.已知等比数列{an}满足a2+a3=20,a1a4=64,q>1,则数列{an}的通项公式an=     .
43.对数列{an},a1=2,对于任意的n,m∈N+,都有am an=am+n,若对于任意的n∈N+恒成立,则λ的最大值为     .
44.在等比数列{an}中,已知公比q>0,且a2=1,a3+a4=12.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求数列前10项的和S10.
▉题型8 数列的应用
【知识点的认识】
1、数列与函数的综合
2、等差数列与等比数列的综合
3、数列的实际应用
数列与银行利率、产品利润、人口增长等实际问题的结合.
45.如果数列{an}对任意的n∈N*,都有an+2﹣an+1>an+1﹣an,则称数列{an}为“快速增长数列”.若数列{an}为“快速增长数列”,且任意项an∈Z,a1=1,a2=3,ak=2025,则正整数k的最大值为      .
(多选)46.如图,曲线下有一系列正三角形,设第n个正三角形Qn﹣1PnQn(Q0为坐标原点)的边长为an,则(  )
A.a2=1
B.记Sn为数列{an}的前n项和,则Pn+1为
C.记Sn为数列{an}的前n项和,则
D.数列{an}的前n项和为
47.△A1B1C1的内角A1,B1,C1的对边分别为a1,b1,c1,且a1=7,b1=5,c1=3.
(1)求角A1;
(2)记.
(i)求证:以a2,b2,c2为三边可构成△A2B2C2(其中A2,B2,C2分别为边a2,b2,c2所对的角),且a2为三角形的最长边;
(ii)记,同样可得:以a3,b3,c3为三边可构成△A3B3C3(其中A3,B3,C3分别为边a3,b3,c3所对的角),如此往复构造可得一系列△A2B2C2、△A3B3C3、 、△AnBn n,求数列{An}的通项公式.
48.已知数列a1,a2, ,an(n≥3)满足如下条件:
①ai∈N,i=1,2, ,n;
②0=a1<a2< <an;
③存在正整数i(2≤i≤n),使得ai=2026;
④对任意正整数i,j,k满足1≤i<j<k≤n,都有ai+ak≤2aj.
(1)若n=3,求a3的最大值;
(2)设n的最大值为m,求m的值;
(3)当n取最大值m时,求am的最小值.
49.现计划将某山体的一面绿化,自山顶向山底栽种10排塔松,第1排栽种6棵,第2排比第1排多栽种2棵,第3排比第2排多栽种4棵,…,第n排比第n﹣1排多栽种2(n﹣1)棵(2≤n≤10且n∈N*),则第10排栽种塔松的棵数为(  )
A.90棵 B.92棵 C.94棵 D.96棵
50.如图是瑞典数学家科赫在1904年构造的能够描述雪花形状的图案.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.设原三角形(图①)的边长为1,记第n个图形的周长为an,数列{an}的前n项和为Sn,则使得Sn>72成立的n的最小值为(参考数据:log32≈0.63)(  )
A.6 B.7 C.8 D.9
▉题型9 数列的求和
【知识点的认识】
就是求出这个数列所有项的和,一般来说要求的数列为等差数列、等比数列、等差等比数列等等,常用的方法包括:
(1)公式法:
①等差数列前n项和公式:Sn=na1n(n﹣1)d或Sn
②等比数列前n项和公式:
③几个常用数列的求和公式:
(2)错位相减法:
适用于求数列{an×bn}的前n项和,其中{an}{bn}分别是等差数列和等比数列.
(3)裂项相消法:
适用于求数列{}的前n项和,其中{an}为各项不为0的等差数列,即().
(4)倒序相加法:
推导等差数列的前n项和公式时所用的方法,就是将一个数列倒过来排列(反序),再把它与原数列相加,就可以得到n个(a1+an).
(5)分组求和法:
有一类数列,既不是等差数列,也不是等比数列,若将这类数列适当拆开,可分为几个等差、等比或常见的数列,然后分别求和,再将其合并即可.
51.已知数列{an}的通项公式为,函数,求f′(1)=     .
52.已知数列{an}的前n项和Sn,满足,若Tn是数列{Sn}的前n项和,则T2n=     .
▉题型10 数列求和的其他方法
【知识点的认识】
就是求出这个数列所有项的和,一般来说要求的数列为等差数列、等比数列、等差等比数列等等,常用的方法包括:
(1)公式法:
①等差数列前n项和公式:Sn=na1n(n﹣1)d或Sn
②等比数列前n项和公式:
③几个常用数列的求和公式:
(2)错位相减法:
适用于求数列{an×bn}的前n项和,其中{an}{bn}分别是等差数列和等比数列.
(3)裂项相消法:
适用于求数列{}的前n项和,其中{an}为各项不为0的等差数列,即().
(4)倒序相加法:
推导等差数列的前n项和公式时所用的方法,就是将一个数列倒过来排列(反序),再把它与原数列相加,就可以得到n个(a1+an).
(5)分组求和法:
有一类数列,既不是等差数列,也不是等比数列,若将这类数列适当拆开,可分为几个等差、等比或常见的数列,然后分别求和,再将其合并即可.
53.数列{an}的前n项和为Sn,,则S2026=(  )
A. B.0 C. D.
▉题型11 数列递推式
【知识点的认识】
1、递推公式定义:如果已知数列{an}的第1项(或前几项),且任一项an与它的前一项an﹣1(或前几项)间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的递推公式.
2、数列前n项和Sn与通项an的关系式:an.
在数列{an
}中,前n项和Sn
与通项公式an
的关系,是本讲内容一个重点,要认真掌握.
注意:(1)用an=Sn﹣Sn﹣1求数列的通项公式时,你注意到此等式成立的条件了吗?(n≥2,当n=1时,a1=S1);若a1适合由an
的表达式,则an
不必表达成分段形式,可化统一为一个式子.
(2)一般地当已知条件中含有an与Sn的混合关系时,常需运用关系式an=Sn﹣Sn﹣1,先将已知条件转化为只含an或Sn的关系式,然后再求解.
54.在数列{an}中,若a2=2,an=(n+2)(an+1﹣an),则a2026=(  )
A.1014 B.1013 C.2023 D.2024
55.任取一个正整数,若是奇数,就将该数乘3再加上1;若是偶数,就将该数除以2.反复进行上述两种运算,经过有限次步骤后,必进入循环图1→4→2→1,这就是数学史上著名的“冰霓猜想”(又称“角谷猜想”等).已知数列{an}满足:a1=3,,则a157=(  )
A.1 B.2 C.3 D.4
▉题型12 数列与函数的综合
【知识点的认识】
数列的函数特性:
等差数列和等比数列的通项公式及前n项和公式中共涉及五个量a1,an
,q,n,Sn
,知三求二,体现了方程的思想的应用.解答数列与函数的综合问题要善于综合运用函数方程思想、化归转化思想等数学思想以及特例分析法,一般递推法,数列求和及求通项等方法来分析、解决问题.
56.已知函数f(x)=tanx﹣kx.
(1)若k=2,求函数f(x)在区间上的单调区间;
(2)若k=1,函数f(x)在区间(0,+∞)的零点从小到大依次构成数列{an};
(i)证明:函数f(x)在区间有唯一零点,且an+π<an+1;
(ii)令bn=an+1﹣an,判断并证明数列{bn}的单调性.
57.若,数列{an}满足,则f(a1)+f(a2)+…+f(a2024)的值是(  )
A.2024 B.4048 C.3006 D.2025
58.已知f(x),g(x)都是定义在R上的函数,g(x)≠0,f′(x)g(x)>f(x)g′(x),且f(x)=axg(x)(a>0且a≠1),,若数列的前n项和大于1000,则n的最小值为(  )
A.6 B.7 C.8 D.9
▉题型13 数列的极限
【知识点的认识】
1、数列极限的定义:
一般地,如果当项数n无限增大时,无穷数列{an}的项an无限趋近于某个常数a(即|an
﹣a|无限地接近于0),那么就说数列{an}以a为极限,记作an=a.(注:a不一定是{an
}中的项 )
2、几个重要极限:
3、数列极限的运算法则:
4、无穷等比数列的各项和:
(1)公比的绝对值小于1的无穷等比数列前n项的和,当n无限增大时的极限,叫做这个无穷等比数列各项的和,记做SSn.
(2)
59.设数列的前n项和为Sn,数学家墨卡托、牛顿、GregorySaint﹣Vincen曾分别独立发现当n足够大时,Sn会趋向于一常数ln2,先给出以下三个数学事实:①;②如果求数列前n项和Sn时存在给其中的某些项用括号括起后得到Sn′,,则;③.基于以上数学事实我们可以推出:将数列{an}的项按某种规律重新排列(如:将第m个偶数项排到第2m+1个奇数项后)后前n项和Sn′′在n足够大时(  )
A.最终一定趋于ln2
B.最终一定不趋于任何一个常数
C.最终一定趋于某一常数但不一定是ln2
D.以上均不正确
▉题型14 数列与不等式的综合
【知识点的认识】
证明与数列求和有关的不等式基本方法:
(1)直接将数列求和后放缩;
(2)先将通项放缩后求和;
(3)先将通项放缩后求和再放缩;
(4)尝试用数学归纳法证明.
常用的放缩方法有:
,,,
[]
(n≥2),
()(n≥2),

2()2().

60.已知{an}的通项公式为an=﹣3n2+λn(λ∈R),若数列{an}为递减数列,则实数λ的取值范围是     .

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