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等于同一个常数,这个数列就叫做等比数列,这个常数叫做等比数列的公比,公比通常用字母q表示.
注意:
(1)q是指从第2项起每一项与前一项的比,顺序不要错,即
(2)由定义可知,等比数列的任意一项都不为0,因而公比q也不为0.
(3)公比q可为正数、负数,特别当q=1时,为常数列a1,a1,……;q=-1时,数列为a1,-a1,a1,-a1,…….
(4)要证明一个数列是等比数列,必须对任意n∈N+,an+1÷an=q,或an÷an-1=q(n≥2)都成立.
2、等比数列的通项公式
由a2=a1q,a3=a2q=a1q2,a4=a3q=a1q3,……,归纳得出an=a1qn-1.此公式对n=1也成立.
注意:
(1)通项公式an=a1qn-1是通过不完全归纳法得出的.
(2)由等比数列通项公式可得,当q>0且q≠1时,y=qx是一个指数函数,而是一个不为0的常数与指数函数的积.因此等比数列{an}的图象是的图象上的一群孤立点.
(3)公式中含四个量a1,an,d,n,如已知任意三个,可求第四个量.
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.
注意:
(1)如果G是a与b的等比中项,那么,即.所以两个同号的数才有等比中项,而且等比中项有两个,它们互为相反数.
(2)当a>0,b>0时,也叫做a,b的几何平均数.
(3)在等比数列中,从第二项起,每一项(有穷数列末项除外)都是它前后两项的等比中项.
4、等比数列的判定方法
(1)an=an-1·q(n≥2),q是不为零的常数,an-1≠0{an}是等比数列.
(2)an2=an-1·an+1(n≥2, an-1,an,an+1≠0){an}是等比数列.
(3)an=c·qn(c,q均是不为零的常数){an}是等比数列.
5、等比数列的性质
设{an}为等比数列,首项为a1,公比为q.
(1)当q>1,a1>0或0<q<1,a1<0时,{an}是递增数列;当q>1,a1<0或0<q<1,a1>0时,{an}是递减数列;当q=1时,{an}是常数列;当q<0时,{an}是摆动数列.
(2)an=am·qn-m(m、n∈N*).
(3)当m+n=p+q(m、n、q、p∈N*)时,有am·an=ap·aq.
(4){an}是有穷数列,则与首末两项等距离的两项积相等,且等于首末两项之积.
(5)数列{λan}(λ为不等于零的常数)仍是公比为q的等比数列;若{bn}是公比为q′的等比数列,则数列{an·bn}是公比为qq′的等比数列;数列是公比为的等比数列;{|an|}是公比为|q|的等比数列.
(6)在{an}中,每隔k(k∈N*)项取出一项,按原来顺序排列,所得新数列仍为等比数列且公比为qk+1.
(7)当数列{an}是各项均为正数的等比数列时,数列{lgan}是公差为lgq的等差数列.
(8){an}中,连续取相邻两项的和(或差)构成公比为q的等比数列.
(9)若m、n、p(m、n、p∈N*)成等差数列时,am、an、ap成等比数列.
6、等比数列的前n项和公式
设等比数列a1,a2,a3,…,an,…,它的前n项和是Sn=a1+a2+…+an,根据等比数列的通项公式可将Sn写成Sn=a1+a1q+a1q2+…+a1qn-1. …①
①两边乘以q得qSn=a1q+a1q2+a1q3+…+a1qn …②
两式相减得 (1-q)Sn=a1-a1qn,
由此得q≠1时等比数列{an}的前n项和的公式.
因为an=a1qn-1,所以上面公式还可以写成 .
当q=1时,Sn=na1.
注意:
①公比为1与公比不为1时公式不同;
②当已知a1,q,n时,用公式 ;当已知a1,q,an时,用公式 .
③问Sn公式推导可以有几种方法?
证法二:由等比定义知:
证法三:
在解决等比数列问题时,如已知a1,an,q,n,Sn中任意三个,就可求出其余2个.
7、等比数列前n项和的一般形式
一般地,如果a1,q是确定的,那么
8、等比数列的前n项和的性质
(1)若某数列前n项和公式为Sn=an-1(a≠0,±1),则{an}成等比数列.
(2)若数列{an}是公比为q的等比数列,则
(ⅰ)Sn+m=Sn+qn·Sm.
(ⅱ)在等比数列中,若项数为2n(n∈N*),则
(ⅲ)Sn,S2n-Sn,S3n-S2n成等比数列.