摘要:等比數(shù)列是高中階段一種重要的數(shù)列模型,也是高考重要考點(diǎn)之一,本文結(jié)合筆者在一輪復(fù)習(xí)教學(xué)過程中的感受和啟發(fā)淺談等比數(shù)列中的易錯問題.
關(guān)鍵詞:等比數(shù)列;等差數(shù)列;規(guī)律總結(jié);參考方略與突破
等比數(shù)列是高中階段一種重要的數(shù)列模型,也是高考重要考點(diǎn)之一,筆者結(jié)合一輪復(fù)習(xí)教學(xué)過程中的感受和啟發(fā)淺談等比數(shù)列中的易錯問題,并就錯誤原因分析與應(yīng)對、例題解析、參考方略與突破這三個方面作簡要總結(jié).
易錯點(diǎn)分類剖析
易錯點(diǎn)1混淆等比數(shù)列與等差數(shù)列的性質(zhì)
例1各項(xiàng)均為正數(shù)的等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,若Sn=2,S3n=14,則S=_______.
解析:設(shè)S2n=x,S2n-Sn=x-2,S3n-S2n=14-x,由Sn,S2n-Sn,S3n-S2n成等比數(shù)列,得(x-2)2=2(14-x),即x2-2x-24=0,解得x1=-4(舍),x2=6,即S2n=6. 數(shù)列Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…的公比為2,所以S4n-S3n=2?23=16,所以S4n=16+S3n=30.
誤區(qū)1:錯認(rèn)為Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…為等差數(shù)列;
誤區(qū)2:把此性質(zhì)錯認(rèn)為Sn,S2n,S3n,…為等比數(shù)列.
易錯點(diǎn)2 思維定式致使出錯
例2設(shè)等比數(shù)列{an}的公比為q,前n項(xiàng)和Sn>0(n∈N*).
?。?)求q的取值范圍;
(2)設(shè)bn=an+2-an+1,記{bn}的前n項(xiàng)和為Tn,試比較Sn和Tn的大小.
解析:(1)因?yàn)椋醤}是等比數(shù)列,Sn>0,可得a1=S1>0,q≠0. 當(dāng)q=1時,Sn=na1>0;當(dāng)q≠1時,Sn=>0,即>0?圳1-q<0,1-qn<0,①或1-q>0,1-qn>0.②
解①得q>1;解②,由于n可為奇數(shù),也可為偶數(shù),得-1 綜上所述,q的取值范圍是(-1,0)∪(0,+∞).
?。?)由bn=an+2-an+1得
bn=anq2-q,T=q2-qSn,于是Tn-Sn=Snq2-q-1=Snq+(q-2). 又S>0,且-10,則當(dāng)-1
2時,Tn-Sn>0,即Tn>Sn;當(dāng)-
誤區(qū)1:在求q的取值范圍時,尤其是在解第二個不等式時,容易忽視對n為偶數(shù)的討論.
誤區(qū)2:在比較Sn與Tn的大小時,直接作差,造成計(jì)算量大、不易求解.
易錯點(diǎn)3混淆等比數(shù)列的肯定與否定的證明
例3等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,a1=1+,S3=9+3.
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)an與前n項(xiàng)和Sn;
?。?)設(shè)bn=,求證:數(shù)列{bn}中任意不同三項(xiàng)都不可能成為等比數(shù)列.
解析:(1)由已知得a1=+1,3a1+3d=9+3,所以d=2,故an=2n-1+,Sn=n(n+).
?。?)由(1)得bn==n+. 假設(shè)數(shù)列{bn}中存在三項(xiàng)09e87c450388b21eda997f9e16c8bb87bp,bq,br(p,q,r互不相等)成等比數(shù)列,則b=bpbr,即(q+)2=(p+)(r+),所以(q2-pr)+(2q-p-r)=0. 因?yàn)閜,q,r∈N*,所以q2-pr=0,2q-p-r=0, 所以2=pr,(p-r)2=0,所以p=r,這與p≠r矛盾,所以數(shù)列{bn}中任意不同三項(xiàng)都不可能成為等比數(shù)列.
誤區(qū)1:證明數(shù)列為等比數(shù)列或數(shù)列任意三項(xiàng)不成等比數(shù)列時只證特殊項(xiàng)滿足條件;
誤區(qū)2:證明數(shù)列不是等比數(shù)列時,大費(fèi)文章說明任意項(xiàng)為等比數(shù)列.
易錯點(diǎn)4 忽視“項(xiàng)”的位置
例4在等差數(shù)列{an}中,公差d不為0,a2是a1與a4的等比中項(xiàng). 已知數(shù)列a1,a3,ak1,ak2,…,akn,…成等比數(shù)列,求數(shù)列{kn}的通項(xiàng)kn.
解 析:依題設(shè)得an=a1+(n-1)d,a=a1a4,所以(a1+d)2=a1(a1+3d),整理得d2=a1d. 因?yàn)閐≠0,所以d=a1,所以an=nd. 由已知得d,3d,k1d,k2d,…,knd,…是等比數(shù)列,有d≠0,所以數(shù)列1,3,k1,k2,…,kn,…也是等比數(shù)列,首項(xiàng)為1,公比為3,由此得k1=9. 等比數(shù)列{kn}的首項(xiàng)k1=9,公比q=3,所以kn=9×qn-1=3n+1.
誤區(qū):在由an為等差數(shù)列中的項(xiàng)寫出akn關(guān)于d的表達(dá)式時,對akn為{an}中的第幾項(xiàng)判斷有誤.
易錯點(diǎn)5等比數(shù)列求和忽視“q=1”的討論
例5在等差數(shù)列{an}中,a1=1,前n項(xiàng)和Sn滿足條件=,n∈N*.
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;
?。?)記bn=anpan(p>0), 求數(shù)列{bn}前n項(xiàng)和Tn.
解析:(1)設(shè)等差數(shù)列{an}的公差為d,由條件知S1=a1=1,S2=3S1=3,a2=S2-S1=2,所以an=n.
?。?)由(1)得bn=anpan=npn,所以Tn=p+2p2+…+(n-1)pn-1+npn. ①
當(dāng)p=1時,由①式得Tn=1+2+…+n=;當(dāng)p≠1時,在①式兩邊同乘以p,得到pTn=p2+2p3+…+(n-1)pn+npn+1. ②
①-②,得(1-p)Tn=p+p2+p3+…+pn-npn+1=-npn+1,所以Tn=-.
綜上所述,Tn=,p=1,-,p≠1.
誤區(qū)1:解題中忽視“特殊數(shù)列”;
誤區(qū)2:用“錯位相減法”求和時,“錯位”出錯.
規(guī)律總結(jié)與應(yīng)對
1. 規(guī)律總結(jié)
?。?)在利用等比數(shù)列中的基本量——a1,q,n,an,Sn列方程組解題過程中,尤其是未知元多,而方程少于未知元個數(shù)時,要注意整體代換思想的應(yīng)用.
?。?)注意分類討論的思想在解決數(shù)列前n項(xiàng)和或求參數(shù)取值范圍中的作用,涉及正整數(shù)n的不等式一定要考慮是否對n為正整數(shù)分情況求解.
?。?)正確理解等比數(shù)列的概念. 注意理解“公比q≠0”,等比數(shù)列的每一項(xiàng)都不為0,即an≠0.
?。?)在應(yīng)用等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式求和時不要死記公式,要注意求和的數(shù)列有多少項(xiàng). 注意當(dāng)q=1時,Sn=na1;當(dāng)q≠1時,.
?。?)要注意錯位相減法求和的實(shí)質(zhì)——構(gòu)造等比數(shù)列求和. 應(yīng)用此法求和時要注意用錯位相減法所得的新數(shù)列求和表達(dá)式中的等比數(shù)列求和部分的首項(xiàng)、公比及項(xiàng)數(shù).
2. 應(yīng)用指導(dǎo)
(1)等比數(shù)列與等差數(shù)列有很多類似的性質(zhì),因此在學(xué)習(xí)的時候應(yīng)該把等比數(shù)列與等差數(shù)列進(jìn)行類比. 通過復(fù)習(xí)等差數(shù)列的定義和性質(zhì)去學(xué)習(xí)理解等比數(shù)列的定義和性質(zhì),在學(xué)習(xí)中注意理解等差數(shù)列中的“差是個常數(shù)”與等比數(shù)列中“比是一個常數(shù)”.
?。?)解決等比數(shù)列有關(guān)問題的常見思想方法.
?、俜匠痰乃枷耄?等比數(shù)列中有五個量a1,q,n,an,Sn,一般可以“知三求二”,通過列方程(組)求關(guān)鍵量a1和q.
②數(shù)形結(jié)合的思想. 通項(xiàng)an=a1qn-1可化為an=qn,因此,an是關(guān)于n的函數(shù),即{an}中的各項(xiàng)所表示的點(diǎn)(n,an)在曲線y=qx上是一群孤立的點(diǎn).
?、鄯诸愑懻撍枷耄缺葦?shù)列的前n項(xiàng)和公式涉及對公比q的分類討論,此處是??嫉囊族e點(diǎn).
?。?)已知三個數(shù)成等差數(shù)列時,可設(shè)三個數(shù)為a,aq,aq2,也可設(shè)為,a,aq;若四個數(shù)成等比數(shù)列時,可設(shè)為,,aq,aq2.
(4)一般地,若數(shù)列{an}為等差數(shù)列,{bn}為等比數(shù)列且公比為q,求數(shù)列{an?bn}的前n項(xiàng)和,可用錯位相減法.
參考方略與突破
1. 注意“整體代換”思想的應(yīng)用
整體代換,求比值的方法在處理數(shù)列問題及其他有關(guān)數(shù)學(xué)問題時經(jīng)常用到,如例1可用基本量求解. 由已知可列兩個方程組成的方程組,但方程組中有三個量,要獨(dú)立求出三個量是不可能的,進(jìn)行整體代換可使問題得到解決.
2. 明確等比數(shù)列的概念是證明數(shù)列為等比數(shù)列或非等比數(shù)列的前提
判定一個數(shù)列是等比數(shù)列,不能只驗(yàn)證數(shù)列的前幾項(xiàng);等比數(shù)列的判定有如下幾種方法:
(1)定義法:=q(q是不為0的數(shù),n∈N*)?圳{an}是等比數(shù)列.
?。?)通項(xiàng)公式法:an=cqn-1(c,q均為不為0的數(shù),n∈N*)?圳{an}是等比數(shù)列.
?。?)等比中項(xiàng)公式法:a=an?an+2?(an+1?an?an+2≠0)?圳{an}是等比數(shù)列.
(4)前n項(xiàng)和公式法:Sn=qn-=kqn-k(k=是常數(shù),且q≠0,q≠1)?圳{an}是等比數(shù)列.
3. 注意等比數(shù)列性質(zhì)的應(yīng)用
?。?)m,n,p,q∈N*,若m+n=p+q,則am,an,ap,aq的關(guān)系為aman=apaq,特別地,a1an=a2an-1=….
?。?)等比數(shù)列{an}的單調(diào)性:
當(dāng)a1>0,q>1或a1<0,0 當(dāng)a>0,0
1時,{an}是遞減數(shù)列.
?。?)若{an}和{bn}均是等比數(shù)列,則{manbn}(m≠0)仍是等比數(shù)列.
?。?)等比數(shù)列中依次k項(xiàng)和成等比數(shù)列,即Sk,S2k-Sk,S3k-S2k,…成等比數(shù)列,其公比為qk.
(5)等比數(shù)列中依次k項(xiàng)積成等比數(shù)列,記前n項(xiàng)積為Tn,即Tk,,,…成等比數(shù)列,其公比為qk2.
4. 識別題目類型,正確選擇求和方法
?。?)若數(shù)列{an}為等差數(shù)列,{bn}為等比數(shù)列且公比為q,求數(shù)列{anbn}前n項(xiàng)和可用“錯位相減法”.用此法時注意:①在寫出“Sn”與“qSn”的表達(dá)式時,應(yīng)特別注意將兩式錯位對齊,以便下一步準(zhǔn)確寫出“Sn-qSn”的表達(dá)式. ②應(yīng)用等比數(shù)列求和公式時必須注意公比q≠1這一前提條件.
?。?)裂項(xiàng)相消法實(shí)質(zhì)是將數(shù)列中某些項(xiàng)分解,然后重新組合,使之能消去一些項(xiàng),最終達(dá)到求和的目的.
如果數(shù)列的通項(xiàng)公式可以寫成f(n-1)-f(n)的形式常用裂項(xiàng)求和的方法.特別地,當(dāng)數(shù)列形如,其中{an}是等差數(shù)列時,也可用此法. 此法主要有如下兩種類型:①分式形式=?-;
?、诟叫问??(-).