2018-2019高中數(shù)學 第二章 數(shù)列 2.3.3 第1課時 等比數(shù)列前n項和公式的推導及簡單應用學案 蘇教版必修5.docx

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第1課時　等比數(shù)列前n項和公式的推導及簡單應用 學習目標　1.掌握等比數(shù)列的前n項和公式及公式證明思路.2.會用等比數(shù)列的前n項和公式解決有關等比數(shù)列的一些簡單問題． 知識點一　等比數(shù)列的前n項和公式 思考　對于S64＝1＋2＋4＋8＋…＋262＋263，用2乘以等式的兩邊可得2S64＝2＋4＋8＋…＋262＋263＋264，對這兩個式子作怎樣的運算能解出S64? 答案　比較兩式易知，兩式相減能消去相同項，解出S64，即S64＝＝264－1. 梳理　等比數(shù)列的前n項和公式： 已知量 首項a1，項數(shù)n與公比q 首項a1，末項an與公比q 公式 Sn＝ Sn＝ 特別提醒：在應用公式求和時，應注意到Sn＝的使用條件為q≠1，而當q＝1時應按常數(shù)列求和，即Sn＝na1. 知識點二　等比數(shù)列的前n項和公式的應用 思考　要求等比數(shù)列前8項的和： (1)若已知其前三項，用哪個公式比較合適？ (2)若已知a1，a9，q的值．用哪個公式比較合適？ 答案　(1)用Sn＝.(2)用Sn＝. 梳理　一般地，使用等比數(shù)列求和公式時需注意： (1) 一定不要忽略q＝1的情況． (2) 知道首項a1、公比q和項數(shù)n，可以用；知道首尾兩項a1，an和q，可以用. (3) 在通項公式和前n項和公式中共出現(xiàn)了五個量：a1，n，q，an，Sn.知道其中任意三個，可求其余兩個． 1．在等比數(shù)列{an}中，a1＝b，公比為q，則前3項和為.() 2．等比數(shù)列{an}的公比q≠1，則前n項和Sn＝.() 3．首項為a的數(shù)列既是等差數(shù)列又是等比數(shù)列，則其前n項和為Sn＝na.(√) 類型一　等比數(shù)列前n項和公式的應用 命題角度1　前n項和公式的直接應用 例1　求下列等比數(shù)列前8項的和： (1)，，，…； (2)a1＝27，a9＝，q<0. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　求等比數(shù)列的前n項和 解　(1)因為a1＝，q＝， 所以S8＝＝. (2)由a1＝27，a9＝，可得＝27q8. 又由q<0， 可得q＝－， 所以S8＝＝＝＝. 反思與感悟　求等比數(shù)列前n項和，要確定首項、公比或首項、末項、公比，應特別注意q＝1是否成立． 跟蹤訓練1　若等比數(shù)列{an}滿足a2＋a4＝20，a3＋a5＝40，則公比q＝________；前n項和Sn＝________. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　求等比數(shù)列的前n項和 答案　2　2n＋1－2 解析　設等比數(shù)列的公比為q， ∵a2＋a4＝20，a3＋a5＝40， ∴20q＝40，且a1q＋a1q3＝20， 解得q＝2，且a1＝2. 因此Sn＝＝2n＋1－2. 命題角度2　通項公式、前n項和公式的綜合應用 例2　在等比數(shù)列{an}中，a1＝2，S3＝6，求a3和q. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　等比數(shù)列的前n項和有關的基本量計算問題 解　由題意，得若q＝1，則S3＝3a1＝6，符合題意． 此時，q＝1，a3＝a1＝2. 若q≠1，則由等比數(shù)列的前n項和公式， 得S3＝＝＝6， 解得q＝－2. 此時，a3＝a1q2＝2(－2)2＝8. 綜上所述，q＝1，a3＝2或q＝－2，a3＝8. 反思與感悟　(1)應用等比數(shù)列的前n項和公式時，首先要對公比q＝1或q≠1進行判斷，若兩種情況都有可能，則要分類討論． (2)當q＝1時，等比數(shù)列是常數(shù)列，所以Sn＝na1；當q≠1時，等比數(shù)列的前n項和Sn有兩個公式．當已知a1，q與n時，用Sn＝比較方便；當已知a1，q與an時，用Sn＝比較方便． 跟蹤訓練2　在等比數(shù)列{an}中，S2＝30，S3＝155，求Sn. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　求等比數(shù)列的前n項和 解　方法一　由題意知 解得或 從而Sn＝＝(5n－1) 或Sn＝＝，n∈N*. 方法二　若q＝1，則S3∶S2＝3∶2， 而事實上，S3∶S2＝31∶6，故q≠1. 所以 兩式作比，得＝， 解得或 從而Sn＝＝(5n－1) 或Sn＝＝，n∈N*. 類型二　等比數(shù)列前n項和的實際應用 例3　小華準備購買一臺售價為5000元的電腦，采用分期付款方式，并在一年內將款全部付清．商場提出的付款方式為：購買2個月后第1次付款，再過2個月后第2次付款，…，購買12個月后第6次付款，每次付款金額相同，約定月利率為0.8%，每月利息按復利計算，求小華每期付款金額是多少． 考點　等比數(shù)列前n項和應用題 題點　等比數(shù)列前n項和的應用題 解　方法一　設小華每期付款x元，第k個月末付款后的欠款本利為Ak元，則： A2＝5000(1＋0.008)2－x＝50001.0082－x， A4＝A2(1＋0.008)2－x＝50001.0084－1.0082x－x， … A12＝50001.00812－(1.00810＋1.0088＋…＋1.0082＋1)x＝0， 解得x＝ ＝≈880.8. 故小華每期付款金額約為880.8元． 方法二　設小華每期付款x元，到第k個月時已付款及利息為Ak元，則： A2＝x； A4＝A2(1＋0.008)2＋x＝x(1＋1.0082)； A6＝A4(1＋0.008)2＋x＝x(1＋1.0082＋1.0084)； … A12＝x(1＋1.0082＋1.0084＋1.0086＋1.0088＋1.00810)． ∵年底付清欠款，∴A12＝50001.00812， 即50001.00812＝x(1＋1.0082＋1.0084＋…＋1.00810)， ∴x＝≈880.8. 故小華每期付款金額約為880.8元． 反思與感悟　解決此類問題的關鍵是建立等比數(shù)列模型及弄清數(shù)列的項數(shù)，所謂復利計息，即把上期的本利和作為下一期本金，在計算時每一期本金的數(shù)額是不同的，復利的計算公式為S＝P(1＋r)n，其中P代表本金，n代表存期，r代表利率，S代表本利和． 跟蹤訓練3　一個熱氣球在第一分鐘上升了25m的高度，在以后的每一分鐘里，它上升的高度都是它在前一分鐘里上升高度的80%，這個熱氣球上升的高度能超過125m嗎？ 考點　等比數(shù)列前n項和應用題 題點　等比數(shù)列前n項和的應用題 解　用an表示熱氣球在第n分鐘上升的高度， 由題意，得an＋1＝an， 因此，數(shù)列{an}是首項a1＝25，公比q＝的等比數(shù)列． 熱氣球在前n分鐘內上升的總高度為 Sn＝a1＋a2＋…＋an＝ ＝＝125<125. 故這個熱氣球上升的高度不可能超過125m. 1．等比數(shù)列1，x，x2，x3，…的前n項和Sn＝__________. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　求等比數(shù)列的前n項和 答案　 解析　當x＝1時，Sn＝n； 當x≠1時，Sn＝. 2．設等比數(shù)列{an}的公比q＝2，前n項和為Sn，則＝______. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　等比數(shù)列的前n項和有關的基本量計算問題 答案　 解析　方法一　由等比數(shù)列的定義，S4＝a1＋a2＋a3＋a4＝＋a2＋a2q＋a2q2， 得＝＋1＋q＋q2＝. 方法二　∵S4＝，a2＝a1q， ∴＝＝. 3．等比數(shù)列{an}的各項都是正數(shù)，若a1＝81，a5＝16，則它的前5項的和是________． 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　等比數(shù)列的前n項和有關的基本量計算問題 答案　211 解析　∵q4＝＝＝4，且q>0， ∴q＝，∴S5＝＝＝211. 4．某廠去年產值為a，計劃在5年內每年比上一年產值增長10%，從今年起5年內，該廠的總產值為________． 考點　等比數(shù)列前n項和應用題 題點　等比數(shù)列前n項和的應用題 答案　11a(1.15－1) 解析　去年產值為a，今年起5年內各年的產值分別為1.1a，1.12a,1.13a,1.14a,1.15a， ∴1.1a＋1.12a＋1.13a＋1.14a＋1.15a＝11a(1.15－1)． 1．在等比數(shù)列的通項公式和前n項和公式中，共涉及五個量：a1，an，n，q，Sn，其中首項a1和公比q為基本量，且“知三求二”． 2．前n項和公式的應用中，注意前n項和公式要分類討論，即當q≠1和q＝1時是不同的公式形式，不可忽略q＝1的情況． 3．一般地，如果數(shù)列{an}是等差數(shù)列，{bn}是等比數(shù)列且公比為q，求數(shù)列{anbn}的前n項和時，可采用錯位相減法求和． 一、填空題 1．設數(shù)列{(－1)n}的前n項和為Sn，則Sn＝____________. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　求等比數(shù)列的前n項和 答案　 解析　Sn＝＝. 2．在各項都為正數(shù)的等比數(shù)列{an}中，首項a1＝3，前3項和為21，則a3＋a4＋a5＝________. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　等比數(shù)列的前n項和有關的基本量計算問題 答案　84 解析　由S3＝a1(1＋q＋q2)＝21且a1＝3， 得q2＋q－6＝0. ∵q>0， ∴q＝2， ∴a3＋a4＋a5＝q2(a1＋a2＋a3)＝q2S3 ＝2221＝84. 3．設Sn為等比數(shù)列{an}的前n項和，8a2＋a5＝0，則＝________. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　等比數(shù)列的前n項和有關的基本量計算問題 答案?。?1 解析　由8a2＋a5＝0得8a1q＋a1q4＝0， ∴q＝－2，則＝＝－11. 4．等比數(shù)列{an}的前n項和為Sn，已知S3＝a2＋10a1，a5＝9，則a1＝________. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　等比數(shù)列的前n項和有關的基本量計算問題 答案　 解析　設等比數(shù)列{an}的公比為q， 由S3＝a2＋10a1，得a1＋a2＋a3＝a2＋10a1， 即a3＝9a1，q2＝9，又a5＝a1q4＝9，所以a1＝. 5．設公比為q(q>0)的等比數(shù)列{an}的前n項和為Sn.若S2＝3a2＋2，S4＝3a4＋2，則a1＝________. 答案?。? 解析　由S2＝3a2＋2，S4＝3a4＋2，得a3＋a4＝3a4－3a2，即q＋q2＝3q2－3，解得q＝－1(舍去)或q＝，將q＝代入S2＝3a2＋2中得a1＋a1＝3a1＋2，解得a1＝－1. 6．已知數(shù)列{an}滿足3an＋1＋an＝0，a2＝－，則{an}的前10項和為__________． 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　求等比數(shù)列的前n項和 答案　3(1－3－10) 解析　由3an＋1＋an＝0，得＝－， 故數(shù)列{an}是公比q＝－的等比數(shù)列． 又a2＝－，可得a1＝4. 所以S10＝＝3(1－3－10)． 7．一彈球從100米高處自由落下，每次著地后又跳回到原來高度的一半再落下，則第10次著地時所經過的路程和是________米．(結果保留到個位) 考點　等比數(shù)列前n項和應用題 題點　等比數(shù)列前n項和的應用題 答案　300 解析　小球10次著地共經過的路程為100＋100＋50＋…＋1008＝299≈300(米)． 8．設等比數(shù)列{an}的前n項和為Sn，若a1＝1，S6＝4S3，則a4＝________. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　等比數(shù)列的前n項和有關的基本量計算問題 答案　3 解析　∵S6＝4S3，∴q≠1，∴＝，∴q3＝3，∴a4＝a1q3＝13＝3. 9．數(shù)列a1，a2－a1，a3－a2，…，an－an－1，…是首項為1，公比為2的等比數(shù)列，那么an＝________. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　等比數(shù)列的前n項和有關的基本量計算問題 答案　2n－1 解析　an－an－1＝a1qn－1＝2n－1， 即 各式相加得an－a1＝2＋22＋…＋2n－1＝2n－2， 故an＝a1＋2n－2＝2n－1. 10．等比數(shù)列{an}的前n項和為Sn，已知S1,2S2,3S3成等差數(shù)列，則{an}的公比為________． 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　等比數(shù)列的前n項和有關的基本量計算問題 答案　 解析　由已知4S2＝S1＋3S3， 即4(a1＋a2)＝a1＋3(a1＋a2＋a3)． ∴a2＝3a3， ∴{an}的公比q＝＝. 11．設等比數(shù)列{an}的前n項和為Sn，若S3＋S6＝2S9，則數(shù)列的公比q＝________. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　等比數(shù)列的前n項和有關的基本量計算問題 答案?。? 解析　當q＝1時， Sn＝na1，S3＋S6＝3a1＋6a1＝9a1＝S9≠2S9，不合題意； 當q≠1時，＋＝2， 得2－q3－q6＝2－2q9，∴2q9－q6－q3＝0， 解得q3＝－或q3＝1(舍去)或q3＝0(舍去)， ∴q＝－. 二、解答題 12．求和：121＋222＋323＋…＋n2n，n∈N*. 考點　錯位相減法求和 題點　錯位相減法求和 解　設Sn＝121＋222＋323＋…＋n2n， 則2Sn＝122＋223＋…＋(n－1)2n＋n2n＋1， ∴－Sn＝21＋22＋23＋…＋2n－n2n＋1 ＝－n2n＋1＝2n＋1－2－n2n＋1 ＝(1－n)2n＋1－2， ∴Sn＝(n－1)2n＋1＋2. 13．已知{an}是公差為3的等差數(shù)列，數(shù)列{bn}滿足b1＝1，b2＝，anbn＋1＋bn＋1＝nbn. (1)求{an}的通項公式； (2)求{bn}的前n項和． 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　求等比數(shù)列的前n項和 解　(1)由已知，a1b2＋b2＝b1，b1＝1，b2＝，得a1＝2. 所以數(shù)列{an}是首項為2，公差為3的等差數(shù)列，通項公式為an＝3n－1. (2)由(1)和anbn＋1＋bn＋1＝nbn得bn＋1＝，因此{bn}是首項為1，公比為的等比數(shù)列． 記{bn}的前n項和為Sn，則 Sn＝＝－. 三、探究與拓展 14．在等比數(shù)列{an}中，對任意n∈N*，a1＋a2＋…＋an＝2n－1，則a＋a＋…＋a＝____________. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　求等比數(shù)列的前n項和 答案　 解析　∵a1＋a2＋…＋an＝2n－1，∴a1＝21－1＝1. ∵a1＋a2＝1＋a2＝22－1＝3，∴a2＝2，∴{an}的公比為2. ∴{a}的公比為4，首項為a＝1. ∴a＋a＋…＋a＝＝. 15．已知正項等比數(shù)列{an}的前n項和為Sn，且S2＝6，S4＝30，n∈N*，數(shù)列{bn}滿足bnbn＋1＝an，b1＝1. (1)求an，bn； (2)求數(shù)列{bn}的前n項和Tn. 考點　等比數(shù)列前n項和 題點　求等比數(shù)列的前n項和 解　(1)設正項等比數(shù)列{an}的公比為q(q>0)，由題意可得a1＋a1q＝6，a1＋a1q＋a1q2＋a1q3＝30，解得a1＝q＝2(負值舍去)，可得an＝a1qn－1＝2n，由bnbn＋1＝an＝2n，b1＝1，可得b2＝2，即有bn＋1bn＋2＝an＋1＝2n＋1，可得＝2，可得數(shù)列{bn}中奇數(shù)項、偶數(shù)項分別為公比為2的等比數(shù)列，即有bn＝ (2)當n為偶數(shù)時，前n項和為Tn＝＋＝＋＝3()n－3；當n為奇數(shù)時，前n項和為Tn＝Tn－1＋＝3()n－1－3＋＝()n＋3－3.綜上可得，Tn＝