格物学 第四章 数列4.3 等比数列

等比数列的定义与证明-4.3 等比数列知识点专题进阶单选题自测题解析-甘肃省等高二数学选择必修,平均正确率52.0%

2025-05-25
等比数列的定义与证明-4.3 等比数列知识点专题进阶单选题自测题解析-甘肃省等高二数学选择必修,平均正确率52.0%
1、['数列的前n项和', '数列的递推公式', '等比数列的通项公式', '裂项相消法求和', '等比数列的定义与证明', '对数的运算性质']

正确率40.0%已知数列{$${{a}_{n}}$$}的前$${{n}}$$项和为$$S_{n}, a_{1}=2,$$$$S_{n}=\left( 1-\frac{1} {2^{n}} \right) a_{n+1}, b_{n}=\operatorname{l o g}_{2} a_{n},$$则数列$$\frac{1} {b_{n} b_{n+1}}$$的前$${{n}}$$项和$${{T}_{n}{=}}$$(

D

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

B.$$\frac{2 n} {n+1}$$

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

D.$$\frac{n} {n+1}$$

2、['数列的函数特征', '等比数列前n项和的性质', '等比数列的定义与证明']

正确率60.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的前$${{n}}$$项和$$S_{n}=2 \times3^{n}+9,$$则(

D

A.$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$是等比数列

B.$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$是递增数列

C.$$a_{1}, ~ a_{6}, ~ a_{1 1}$$成等比数列

D.$$S_{1 0}-S_{5}, \, \, S_{1 5}-S_{1 0}, \, \, S_{2 0}-S_{1 5}$$成等比数列

3、['等比数列的定义与证明', '等比数列的基本量']

正确率60.0%各项都是正数的数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$满足$$a_{n+1}=2 a_{n}$$,且$$a_{3} \cdot a_{1 1}=1 6$$,则$${{a}_{5}{=}{(}}$$

A

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{4}}$$

D.$${{8}}$$

4、['等差数列的定义与证明', '等比数列的定义与证明', '等差数列的前n项和的性质']

正确率40.0%等差数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$的公差$$d \neq0, \, \, a_{n} \in R$$,前$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}}$$,则对正整数$${{m}}$$,下列四个结论中:
$$(1$$成等差数列,也可能成等比数列;
$$( 2 ) \, \, S_{m}, \, \, S_{2 m}-S_{m}, \, \, S_{3 m}-S_{2 m}$$成等差数列,但不可能成等比数列;
$$( 3 ) ~ S_{m}, ~ S_{2 m}, ~ S_{3 m}$$可能成等比数列,但不可能成等差数列;
$$( 4 ) \, \, S_{m}, \, \, S_{2 m}, \, \, S_{3 m}$$不可能成等比数列,也不可能成等差数列;
正确的是(

D

A.$$( {\bf1} ) \setminus( {\bf3} )$$

B.$$( 1 ) \setminus( 4 )$$

C.$$( 2 ) \setminus( 3 )$$

D.$$( 2 ) \setminus( 4 )$$

5、['等比数列的通项公式', '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$${{n}}$$项和为$${{S}_{n}}$$,且$$S_{n}=2 a_{n}-1$$,则$$\frac{S_{6}} {a_{6}}=( \eta)$$

A

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

B.$$\frac{3 1} {1 6}$$

C.$$\frac{1 2 3} {6 4}$$

D.$${\frac{1 2 7} {1 2 8}}$$

6、['数列的递推公式', '等比数列通项公式与指数函数的关系', '等比数列的通项公式', '等比数列的定义与证明']

正确率60.0%已知数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$中,$$a_{1}=2, \, \, \, \frac{a_{n+1}-1} {a_{n}-1}=3$$,若$${{a}_{n}{⩽}{{1}{0}{0}{0}}}$$,则$${{n}}$$的最大取值为(

D

A.$${{4}}$$

B.$${{5}}$$

C.$${{6}}$$

D.$${{7}}$$

8、['等比数列的定义与证明', '数列的通项公式']

正确率40.0%数列$$a_{1}, a_{2}-a_{1}, a_{3}-a_{2}, \cdots, a_{n}-a_{n-1}, \cdots$$是首项为$${{1}}$$,公比为$${{2}}$$的等比数列,则$$a_{1 0}=\alpha$$

B

A.$${{1}{0}{2}{2}}$$

B.$${{1}{0}{2}{3}}$$

C.$${{1}{0}{2}{4}}$$

D.$${{1}{0}{2}{5}}$$

9、['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$$S_{n}=2^{n+1}-2$$,则$$a_{1}^{2}+a_{2}^{2}+\ldots+a_{n}^{2}=~ ($$

C

A.$$4 \ ( \mathbf{2}^{n}-\mathbf{1} )^{\mathbf{2}}$$

B.$$4 \ ( \mathbf{2}^{n-1}+\mathbf{1} )^{\mathbf{2}}$$

C.$$\frac{4 ( 4^{n}-1 )} {3}$$

D.$$\frac{4 ( 4^{n-1}+2 )} {3}$$

10、['数列的递推公式', '等比数列的定义与证明', '数列的通项公式']

正确率40.0%已知函数$${{f}{(}{x}{)}}$$在$${{R}}$$上的图象是连续不断的一条曲线,当$${{x}{>}{0}}$$时,$$f ( x ) < 2$$,对任意的$$x, \, \, y \in R, \, \, \, f ( x )+f ( y )=f ( x+y )+2$$成立,若数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$满足$$a_{1}=f ( 0 )$$,且$$f ( a_{n+1} )=f ( \frac{a_{n}} {a_{n}+3} ), \, \, \, n \in N^{*}$$,则$$a_{2 0 1 8}$$的值为$${{(}{)}}$$

C

A.$${{2}}$$

B.$$\frac6 {2 \times3^{2 \; 0 1 7}-1}$$

C.$$\frac2 {2 \times3^{2 \; 0 1 7}-1}$$

D.$$\frac2 {2 \times3^{2 \; 0 1 6}-1}$$

### 第一题解析

已知数列 $$\{a_n\}$$ 的前 $$n$$ 项和为 $$S_n$$,且 $$a_1 = 2$$,$$S_n = \left(1 - \frac{1}{2^n}\right) a_{n+1}$$。首先求通项公式:

由递推关系可得: $$S_{n} = \left(1 - \frac{1}{2^{n}}\right) a_{n+1}$$ $$S_{n-1} = \left(1 - \frac{1}{2^{n-1}}\right) a_{n}$$ 两式相减得: $$a_n = \left(1 - \frac{1}{2^{n}}\right) a_{n+1} - \left(1 - \frac{1}{2^{n-1}}\right) a_n$$ 整理后: $$\frac{a_{n+1}}{a_n} = \frac{2^{n+1}}{2^{n+1} - 1}$$ 这是一个递推关系,通过累乘可得: $$a_n = a_1 \cdot \prod_{k=1}^{n-1} \frac{2^{k+1}}{2^{k+1} - 1} = 2 \cdot \prod_{k=1}^{n-1} \frac{2^{k+1}}{2^{k+1} - 1}$$ 但直接求解较复杂,考虑验证选项。设 $$b_n = \log_2 a_n$$,则: $$\frac{1}{b_n b_{n+1}} = \frac{1}{\log_2 a_n \cdot \log_2 a_{n+1}}$$ 通过计算前几项发现 $$a_n = 2^{n}$$ 满足初始条件和递推关系,因此: $$b_n = n$$ 于是: $$\frac{1}{b_n b_{n+1}} = \frac{1}{n(n+1)} = \frac{1}{n} - \frac{1}{n+1}$$ 求和得: $$T_n = \sum_{k=1}^n \left(\frac{1}{k} - \frac{1}{k+1}\right) = 1 - \frac{1}{n+1} = \frac{n}{n+1}$$ 故选 D。
### 第二题解析

已知数列 $$\{a_n\}$$ 的前 $$n$$ 项和 $$S_n = 2 \times 3^n + 9$$,求其性质:

首先求通项公式: $$a_n = S_n - S_{n-1} = 2 \times 3^n + 9 - (2 \times 3^{n-1} + 9) = 4 \times 3^{n-1}$$ 验证 $$a_1 = S_1 = 6 + 9 = 15$$,而 $$4 \times 3^{0} = 4$$ 不符,因此 $$a_1 = 15$$,$$a_n = 4 \times 3^{n-1}$$($$n \geq 2$$)。数列不是等比数列,排除 A。
检查单调性: $$a_{n+1} - a_n = 4 \times 3^n - 4 \times 3^{n-1} = 8 \times 3^{n-1} > 0$$,故数列递增,B 正确。
检查 $$a_1, a_6, a_{11}$$: $$a_1 = 15$$,$$a_6 = 4 \times 3^5 = 972$$,$$a_{11} = 4 \times 3^{10} = 236196$$,显然不成等比数列,排除 C。
检查 $$S_{10} - S_5$$ 等: $$S_{10} - S_5 = 2 \times 3^{10} - 2 \times 3^5 = 2 \times 3^5 (3^5 - 1)$$ $$S_{15} - S_{10} = 2 \times 3^{15} - 2 \times 3^{10} = 2 \times 3^{10} (3^5 - 1)$$ $$S_{20} - S_{15} = 2 \times 3^{20} - 2 \times 3^{15} = 2 \times 3^{15} (3^5 - 1)$$ 显然成等比数列,公比为 $$3^5$$,D 正确。
综上,正确答案为 B 和 D,但选项未提供 BD 组合,可能是题目描述有误或选项不全。
### 第三题解析

已知数列 $$\{a_n\}$$ 满足 $$a_{n+1} = 2 a_n$$,且 $$a_3 \cdot a_{11} = 16$$,求 $$a_5$$:

数列为等比数列,公比 $$q = 2$$,设首项为 $$a_1$$,则: $$a_n = a_1 \times 2^{n-1}$$ 由条件: $$a_3 \cdot a_{11} = a_1 \times 2^{2} \cdot a_1 \times 2^{10} = a_1^2 \times 2^{12} = 16$$ 解得: $$a_1^2 = 2^{-8}$$,故 $$a_1 = \frac{1}{16}$$(各项为正数) 因此: $$a_5 = a_1 \times 2^{4} = \frac{1}{16} \times 16 = 1$$ 故选 A。
### 第四题解析

等差数列 $$\{a_n\}$$ 的公差 $$d \neq 0$$,前 $$n$$ 项和为 $$S_n$$,判断结论的正确性:

对于等差数列,$$S_m, S_{2m} - S_m, S_{3m} - S_{2m}$$ 也是等差数列,公差为 $$m^2 d$$,但不可能成等比数列(除非 $$d = 0$$,与条件矛盾),故 (2) 正确。
$$S_m, S_{2m}, S_{3m}$$ 可能成等比数列吗?设 $$S_n = An^2 + Bn$$,若 $$S_m, S_{2m}, S_{3m}$$ 成等比数列,需满足: $$(A(2m)^2 + B(2m))^2 = (Am^2 + Bm)(A(3m)^2 + B(3m))$$ 化简得: $$(4Am + 2B)^2 = (Am + B)(9Am + 3B)$$ 展开整理得: $$16A^2 m^2 + 16ABm + 4B^2 = 9A^2 m^2 + 12ABm + 3B^2$$ 即: $$7A^2 m^2 + 4ABm + B^2 = 0$$ 由于 $$d \neq 0$$,$$A \neq 0$$,判别式需非负: $$(4AB)^2 - 4 \times 7A^2 \times B^2 = 16A^2 B^2 - 28A^2 B^2 = -12A^2 B^2 \leq 0$$ 仅当 $$B = 0$$ 时成立,此时 $$S_n = An^2$$,$$S_m, S_{2m}, S_{3m}$$ 成等比数列(公比为 4),故 (3) 正确。
综上,(2) 和 (3) 正确,选 C。
### 第五题解析

已知数列 $$\{a_n\}$$ 满足 $$S_n = 2 a_n - 1$$,求 $$\frac{S_6}{a_6}$$:

由递推关系得: $$a_n = S_n - S_{n-1} = 2 a_n - 1 - (2 a_{n-1} - 1) = 2 a_n - 2 a_{n-1}$$ 整理得: $$a_n = 2 a_{n-1}$$ 又 $$a_1 = S_1 = 2 a_1 - 1$$,解得 $$a_1 = 1$$,故数列为等比数列,公比 $$q = 2$$,通项为: $$a_n = 2^{n-1}$$ $$S_n = 2^n - 1$$ 因此: $$\frac{S_6}{a_6} = \frac{2^6 - 1}{2^5} = \frac{63}{32}$$ 故选 A。
### 第六题解析

已知数列 $$\{a_n\}$$ 满足 $$a_1 = 2$$,$$\frac{a_{n+1} - 1}{a_n - 1} = 3$$,求满足 $$a_n \leq 1000$$ 的最大 $$n$$:

设 $$b_n = a_n - 1$$,则递推关系为: $$\frac{b_{n+1}}{b_n} = 3$$ 且 $$b_1 = a_1 - 1 = 1$$,故: $$b_n = 3^{n-1}$$ $$a_n = 1 + 3^{n-1}$$ 由 $$a_n \leq 1000$$ 得: $$3^{n-1} \leq 999$$ $$n-1 \leq 6$$(因为 $$3^6 = 729 \leq 999 < 3^7 = 2187$$) 故 $$n \leq 7$$,最大值为 7,选 D。
### 第八题解析

数列 $$a_1, a_2 - a_1, a_3 - a_2, \ldots$$ 是首项为 1,公比为 2 的等比数列,求 $$a_{10}$$:

设 $$b_n = a_n - a_{n-1}$$($$n \geq 2$$),$$b_1 = a_1 = 1$$,则: $$b_n = 2^{n-1}$$ 因此: $$a_n = a_1 + \sum_{k=2}^n b_k = 1 + \sum_{k=1}^n 2^{k-1} - 1 = \sum_{k=1}^n 2^{k-1} = 2^n - 1$$ 故: $$a_{10} = 2^{10} - 1 = 1023$$ 但题目描述可能有误,若 $$b_1 = a_1 = 1$$,$$b_2 = a_2 - a_1 = 2$$,则: $$a_n = 1 + \sum_{k=2}^n 2^{k-1} = 1 + (2^n - 2) = 2^n - 1$$ 结果相同,故选 B(1023)。
### 第九题解析

已知数列 $$\{a_n\}$$ 的前 $$n$$ 项和 $$S_n = 2^{n+1} - 2$$,求 $$a_1^2 + a_2^2 + \ldots + a_n^2$$:

由 $$S_n = 2^{n+1} - 2$$ 得: $$a_n = S_n - S_{n-1} = 2^{n+1} - 2 - (2^n - 2) = 2^n$$ 因此: $$a_n^2 = 4^n$$ 求和: $$\sum_{k=1}^n a_k^2 = \sum_{k=1}^n 4^k = \frac{4(4^n - 1)}{3}$$ 故选 C。
### 第十题解析

已知函数 $$f(x)$$ 满足 $$f(x) + f(y) = f(x+y) + 2$$,且 $$f(a_{n+1}) = f\left(\frac{a_n}{a_n + 3}\right)$$,求 $$a_{2018}$$:

设 $$f(x) = 2 - c^x$$,代入函数方程: $$2 - c^x + 2 - c^y = 2 - c^{x+y} + 2$$ 化简得: $$2 - c^x - c^y = -c^{x+y}$$ 即: $$c^{x+y} - c^x - c^y + 2 = 0$$ 取 $$x = y = 0$$ 得: $$c^0 - 2c^0 + 2 = 0 \Rightarrow c = 1$$ 或矛盾,故需重新考虑。
更一般地,设 $$f(x) = 2 - k$$(常数函数),则: $$2 - k + 2 - k = 2 - k + 2 \Rightarrow k = 0$$,即 $$f(x) = 2$$,但此时 $$f(a_{n+1}) = f\left(\frac{a_n}{a_n + 3}\right)$$ 恒成立,无法确定 $$a_n$$。
另一种解法:由 $$f(0) = a_1$$,且 $$f(x)$$ 满足 Cauchy 方程变形,设 $$g(x) = f(x) - 2$$,则: $$g(x) + g(y) = g(x+y)$$ 故 $$g(x)$$ 是线性函数,$$g(x) = -x$$(由当 $$x > 0$$ 时 $$f(x) < 2$$ 知斜率为负),即: $$f(x) = 2 - x$$ 因此: $$f(a_{n+1}) = f\left(\frac{a_n}{a_n + 3}\right) \Rightarrow 2 - a_{n+1} = 2 - \frac{a_n}{a_n + 3}$$ 化简得: $$a_{n+1} = \frac{a_n}{a_n + 3}$$ 取倒数: $$\frac{1}{a_{n+1}} = \frac{3}{a_n} + 1$$ 设 $$b_n = \frac{1}{a_n}$$,则: $$b_{n+1} = 3 b_n + 1$$ 解递推关系: $$b_n + \frac{1}{2} = 3 \left(b_{n-1} + \frac{1}{2}\right)$$ 故: $$b_n + \frac{1}{2} = 3^{n-1} \left(b_1 + \frac{1}{2}\right)$$ 由 $$a_1 = f(0) = 2$$,$$b_1 = \frac{1}{2}$$,因此: $$b_n + \frac{1}{2} = 3^{n-1} \times 1 \Rightarrow b_n = 3^{n-1} - \frac{1}{2}$$ $$a_n = \frac{1}{3^{n-1} - \frac{1}{2}} = \frac{2}{2 \times 3^{n-1} - 1}$$ 因此: $$a_{2018} = \frac{2}{2 \times 3^{2017} - 1}$$ 故选 C。
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