格物学 第四章 数列4.3 等比数列

等比数列前n项和的应用-4.3 等比数列知识点月考进阶选择题自测题解析-河南省等高二数学选择必修,平均正确率52.0%

2025-06-10
等比数列前n项和的应用-4.3 等比数列知识点月考进阶选择题自测题解析-河南省等高二数学选择必修,平均正确率52.0%
1、['等比数列前n项和的应用']

正确率60.0%已知等比数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$中,$$a_{1}=1,$$​$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}}$$,$$S_{5}=5 S_{3}-4$$,则$${{S}_{4}{=}}$$()​

C

A.$${{7}}$$

B.$${{9}}$$

C.$${{1}{5}}$$

D.$${{2}{0}}$$

2、['数列在日常经济生活中的应用', '等比数列前n项和的应用', '公式法求和', '等比模型', '等比数列的基本量']

正确率60.0%某病毒研究所为了更好地研究新型冠状病毒,计划改建五个实验室,每个实验室的改建费用分为装修费和设备费.设备费(单位:万元)从第一到第五实验室依次构成等比数列,已知第三实验室比第一实验室的设备费用高$${{9}}$$万元,第五实验室比第三实验室的设备费用高$${{3}{6}}$$万元,则该研究所改建这五个实验室投入的设备费用为(

A

A.$${{9}{3}}$$万元

B.$${{4}{5}}$$万元

C.$${{1}{8}{9}}$$万元

D.$${{9}{6}}$$万元

3、['等比数列前n项和的应用', '公式法求和']

正确率80.0%数列$$1, 5, 5^{2}, 5^{3}, 5^{4}, \cdots$$的前$${{1}{0}}$$项和为(

B

A.$$\frac{1} {5} \times( 5^{1 0}-1 )$$

B.$$\frac{1} {4} \times( 5^{1 0}-1 )$$

C.$$\frac{1} {4} \times( 5^{9}-1 )$$

D.$$\frac{1} {4} \times( 5^{1 1}-1 )$$

4、['等比数列的通项公式', '等比数列前n项和的应用']

正确率60.0%设等比数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和为$$S_{n}, a_{2}=-8, \, \, a_{7}=\frac{1} {4},$$则$${{S}_{6}{=}}$$(

C

A.$$- \frac{2 1} {2}$$

B.$$\frac{1 5} {2}$$

C.$$\frac{2 1} {2}$$

D.$$\frac{6 3} {2}$$

5、['等比数列的通项公式', '等比数列前n项和的性质', '等比数列前n项和的应用', '等比数列的定义与证明']

正确率40.0%在等比数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$中,已知其前$${{n}}$$项和$$S_{n}=2^{n+1}+a$$,则$${{a}}$$的值为(

C

A.$${{−}{1}}$$

B.$${{1}}$$

C.$${{−}{2}}$$

D.$${{2}}$$

6、['等比数列前n项和的应用', '数列的通项公式']

正确率40.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}{,}}$$定义数列$$\{a_{n+1}-2 a_{n} \}$$为数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的$${{“}{2}}$$倍差数列$${{”}}$$,若$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的$${{“}{2}}$$倍差数列$${{”}}$$的通项公式为$$a_{n+1}-2 a_{n}=2^{n+1}$$,且$${{a}_{1}{=}{2}}$$,若函数$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}}$$,则$$S_{3 3}=\langle$$

B

A.$$2^{3 8}+1$$

B.$$2^{3 9}+2$$

C.$$2^{3 8}+2$$

D.$$2^{3 9}$$

7、['等比数列的通项公式', '等比数列前n项和的应用']

正确率40.0%已知等比数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和$$S_{n} \!=\! 3^{n} \!+\! a ( a$$为常数$${{)}}$$,则数列$${{\{}{{a}^{2}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和为$${{(}{)}}$$

A

A.$$\frac{1} {2} ( 9^{n} \!-\! 1 )$$

B.$$\frac{1} {4} ( 9^{n} \!-\! 1 )$$

C.$${\frac{1} {8}} ( 9^{n}+a )$$

D.$$\frac{3+a} {8} ( 9^{n}-1 )$$

8、['等比数列前n项和的应用', '命题的真假性判断', '等差数列的性质']

正确率40.0%在等差数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$中,首项$${{a}_{1}{>}{0}}$$,公差$${{d}{≠}{0}}$$,前$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}}$$,有下列命题:$${①}$$若$$S_{4}=S_{1 4}$$,则必有$$S_{1 9} < 0 ; \, \oplus$$若$$S_{4}=S_{1 4}$$,则必有$${{S}_{9}}$$是$${{S}_{n}}$$中的最大项;$${③}$$若$$S_{1 0} > S_{1 1}$$,则必有$$S_{1 1} > S_{1 2} ; \oplus$$若$$S_{9} > S_{1 0}$$,则必有$$S_{8} > S_{1 1}$$.其中正确命题的个数是

D

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

9、['数列的递推公式', '等比数列前n项和的应用', '其他方法求数列通项', '等比数列的定义与证明', '等比数列的基本量']

正确率40.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和$${{S}_{n}}$$满足$$S_{n}=1+\frac{1} {4} a_{n} ( n \in N^{*} )$$,则$${{S}_{n}{=}{(}}$$

D

A.$$1+(-\frac{1} {3} )^{'^{\prime}}$$

B.$$2 \left[ 1-( \frac{1} {3} )^{n} \right]$$

C.$${\frac{9} {1 6}} [ 1-(-{\frac{1} {3}} )^{n} ]$$

D.$$1-(-\frac{1} {3} )^{r}$$

10、['等比数列的通项公式', '等比数列前n项和的应用']

正确率60.0%已知等比数列{$${{a}_{n}}$$}的公比$$q=\frac{1} {2},$$且$$a_{1}+a_{3}+a_{5}+\ldots+a_{9 9}$$$${{=}{{6}{0}}{,}}$$则$$a_{1}+a_{2}+a_{3}+a_{4}+\ldots+a_{1 0 0}$$等于(

B

A.$${{1}{0}{0}}$$

B.$${{9}{0}}$$

C.$${{6}{0}}$$

D.$${{4}{0}}$$

1. 解析:

等比数列 $$\{a_n\}$$ 的首项 $$a_1 = 1$$,公比为 $$r$$。前 $$n$$ 项和公式为 $$S_n = \frac{a_1(1 - r^n)}{1 - r}$$。

根据题意,$$S_5 = 5S_3 - 4$$,代入公式得:

$$\frac{1 - r^5}{1 - r} = 5 \cdot \frac{1 - r^3}{1 - r} - 4$$

化简得 $$1 - r^5 = 5(1 - r^3) - 4(1 - r)$$,即 $$1 - r^5 = 5 - 5r^3 - 4 + 4r$$。

整理得 $$r^5 - 5r^3 + 4r = 0$$,即 $$r(r^4 - 5r^2 + 4) = 0$$。

解得 $$r = 0$$(舍去)或 $$r^2 = 1$$ 或 $$r^2 = 4$$。

若 $$r = 1$$,则 $$S_n = n$$,代入 $$S_5 = 5 = 5 \cdot 3 - 4 = 11$$ 不成立。

若 $$r = -1$$,则 $$S_n$$ 交替为 1 或 0,不满足条件。

若 $$r = 2$$,则 $$S_4 = \frac{1 - 2^4}{1 - 2} = 15$$。

若 $$r = -2$$,则 $$S_4 = \frac{1 - (-2)^4}{1 - (-2)} = -5$$,不符合选项。

因此,$$S_4 = 15$$,答案为 C

2. 解析:

设第一实验室的设备费为 $$a$$,公比为 $$r$$,则第三实验室为 $$ar^2$$,第五实验室为 $$ar^4$$。

根据题意:

$$ar^2 - a = 9$$,即 $$a(r^2 - 1) = 9$$。

$$ar^4 - ar^2 = 36$$,即 $$ar^2(r^2 - 1) = 36$$。

两式相除得 $$r^2 = 4$$,即 $$r = 2$$(舍去负值)。

代入第一式得 $$a(4 - 1) = 9$$,即 $$a = 3$$。

五个实验室的设备费总和为:

$$S_5 = 3 \cdot \frac{1 - 2^5}{1 - 2} = 3 \cdot 31 = 93$$ 万元。

答案为 A

3. 解析:

数列 $$1, 5, 5^2, 5^3, \ldots$$ 是首项为 1,公比为 5 的等比数列。

前 10 项和为:

$$S_{10} = \frac{1 \cdot (5^{10} - 1)}{5 - 1} = \frac{1}{4} (5^{10} - 1)$$。

答案为 B

4. 解析:

等比数列 $$\{a_n\}$$ 中,$$a_2 = -8$$,$$a_7 = \frac{1}{4}$$。

设首项为 $$a_1$$,公比为 $$r$$,则:

$$a_2 = a_1 r = -8$$,

$$a_7 = a_1 r^6 = \frac{1}{4}$$。

两式相除得 $$r^5 = -\frac{1}{32}$$,即 $$r = -\frac{1}{2}$$。

代入 $$a_1 r = -8$$ 得 $$a_1 = 16$$。

前 6 项和为:

$$S_6 = \frac{16 \left[1 - \left(-\frac{1}{2}\right)^6\right]}{1 - \left(-\frac{1}{2}\right)} = \frac{16 \left(1 - \frac{1}{64}\right)}{\frac{3}{2}} = \frac{16 \cdot \frac{63}{64}}{\frac{3}{2}} = \frac{63}{6} = \frac{21}{2}$$。

答案为 C

5. 解析:

等比数列 $$\{a_n\}$$ 的前 $$n$$ 项和 $$S_n = 2^{n+1} + a$$。

当 $$n = 1$$ 时,$$S_1 = a_1 = 2^2 + a = 4 + a$$。

当 $$n = 2$$ 时,$$S_2 = a_1 + a_2 = 2^3 + a = 8 + a$$,故 $$a_2 = 4$$。

等比数列公比 $$r = \frac{a_2}{a_1} = \frac{4}{4 + a}$$。

当 $$n = 3$$ 时,$$S_3 = 16 + a$$,且 $$S_3 = a_1 + a_2 + a_3 = 4 + a + 4 + 4r = 8 + a + 4r$$。

解得 $$16 + a = 8 + a + 4r$$,即 $$r = 2$$。

代入 $$r = \frac{4}{4 + a} = 2$$ 得 $$4 + a = 2$$,即 $$a = -2$$。

答案为 C

6. 解析:

定义数列 $$\{b_n\}$$ 为 $$b_n = a_{n+1} - 2a_n = 2^{n+1}$$。

递推关系为 $$a_{n+1} = 2a_n + 2^{n+1}$$。

两边除以 $$2^{n+1}$$ 得 $$\frac{a_{n+1}}{2^{n+1}} = \frac{a_n}{2^n} + 1$$。

设 $$c_n = \frac{a_n}{2^n}$$,则 $$c_{n+1} = c_n + 1$$,且 $$c_1 = \frac{a_1}{2} = 1$$。

因此 $$c_n = n$$,即 $$a_n = n \cdot 2^n$$。

前 33 项和为:

$$S_{33} = \sum_{k=1}^{33} k \cdot 2^k$$。

利用求和公式 $$\sum_{k=1}^n k \cdot 2^k = 2^{n+1}(n - 1) + 2$$,得:

$$S_{33} = 2^{34} \cdot 32 + 2 = 2^{39} + 2$$。

答案为 B

7. 解析:

等比数列 $$\{a_n\}$$ 的前 $$n$$ 项和 $$S_n = 3^n + a$$。

当 $$n = 1$$ 时,$$a_1 = S_1 = 3 + a$$。

当 $$n = 2$$ 时,$$S_2 = 9 + a$$,故 $$a_2 = 6$$。

公比 $$r = \frac{a_2}{a_1} = \frac{6}{3 + a} = 3$$(因为 $$S_n$$ 是等比数列的和)。

解得 $$a = -1$$,故 $$a_n = 2 \cdot 3^{n-1}$$。

数列 $$\{a_n^2\}$$ 是首项为 4,公比为 9 的等比数列,其前 $$n$$ 项和为:

$$T_n = \frac{4(9^n - 1)}{9 - 1} = \frac{1}{2}(9^n - 1)$$。

答案为 A

8. 解析:

等差数列 $$\{a_n\}$$ 中,$$a_1 > 0$$,$$d \neq 0$$。

命题分析:

① 若 $$S_4 = S_{14}$$,则对称性表明 $$S_{18} = 0$$,且 $$S_{19} = S_{18} + a_{19} = a_{19} < 0$$(因为 $$d < 0$$),故正确。

② 若 $$S_4 = S_{14}$$,则 $$S_9$$ 是最大值(对称点),故正确。

③ 若 $$S_{10} > S_{11}$$,则 $$a_{11} < 0$$,且 $$d < 0$$,故 $$S_{11} > S_{12}$$ 正确。

④ 若 $$S_9 > S_{10}$$,则 $$a_{10} < 0$$,且 $$d < 0$$,故 $$S_8 > S_{11}$$ 正确。

综上,四个命题均正确,答案为 D

9. 解析:

数列 $$\{a_n\}$$ 满足 $$S_n = 1 + \frac{1}{4}a_n$$。

当 $$n = 1$$ 时,$$S_1 = a_1 = 1 + \frac{1}{4}a_1$$,解得 $$a_1 = \frac{4}{3}$$。

当 $$n \geq 2$$ 时,$$a_n = S_n - S_{n-1} = \frac{1}{4}a_n - \frac{1}{4}a_{n-1}$$,即 $$a_n = -\frac{1}{3}a_{n-1}$$。

因此 $$a_n = \frac{4}{3} \left(-\frac{1}{3}\right)^{n-1}$$。

前 $$n$$ 项和为:

$$S_n = 1 + \frac{1}{4}a_n = 1 + \frac{1}{3} \left(-\frac{1}{3}\right)^{n-1}$$。

选项中无完全匹配的表达式,但最接近的是 $$1 - \left(-\frac{1}{3}\right)^n$$(需进一步验证)。

答案为 D(题目可能有笔误,但 D 最接近)。

10. 解析:

等比数列 $$\{a_n\}$$ 的公比 $$q = \frac{1}{2}$$。

奇数项和为 $$a_1 + a_3 + \ldots + a_{99} = 60$$。

奇数项构成新的等比数列,公比为 $$q^2 = \frac{1}{4}$$,其和为:

$$\frac{a_1 \left[1 - \left(\frac{1}{4}\right)^{50}\right]}{1 - \frac{1}{4}} \approx \frac{a_1}{\frac{3}{4}} = \frac{4a_1}{3} = 60$$,故 $$a_1 = 45$$。

前 100 项和为:

$$S_{100} = \frac{45 \left[1 - \left(\frac{1}{2}\right)^{100}\right]}{1 - \frac{1}{2}} \approx 90$$。

答案为 B

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