核心概念
等比数列是指从第二项开始,每项与前一项之比都等于某个常数的数列。该常数称为公比,通常用 表示q
。
数学定义
对于数列{an}
,若存在常数q=0
满足:
anan+1=q(n∈N∗,an=0)
则{an}
称为公比为 q
的等比数列。
通项公式
an=a1⋅qn−1
其中:
-a1
为首项
-q
为公比
-n
为项序号
级数求和公式
**当q=1
**时:
**当q=1
**时
Sn=1−qa1(1−qn)=1−qa1−anq
:
Sn=n⋅a1
几何级数与等差级数
| 特征 | 几何级数 | 等差级数 |
|---------|----------| 特征 | 连续项的比值恒定 | 连续项的差值恒定 |
| 符号 |a_{n+1} - a_n = d$$\frac{a_{n+1}}{a_n} = q
| |
| 通项 |an=a1⋅qn−1
|an=a1+(n−1)d
|
| 平均值 |b2=ac
(几何平均)b=2a+c
| (算术平均) |
现实应用
应用1:细胞分裂
问题:每小时细胞分裂为2个子细胞。8小时后有多少细胞?
解法:
个细胞
应用2:复利
问题:10,000美元按年利率5%(复利)存入银行,10年后总额是多少?
解法:
a11=10000×1.0510≈$16,288.95
应用3:放射性衰变
问题:某物质每年衰变20%,初始质量100克,5年后剩余多少?
解法:
a6=100×0.85=32.768 g
CSCA模拟试题
> 💡 注:以下练习题依据CSCA考试大纲及中国标准化考试形式设计,旨在帮助学生熟悉题型与解题思路。
例题1:基础题(难度★★☆☆☆)
在等比数列{an}
中,a2=6
且a5=48
。求公比q
。
选项:
详细解法:
a5=a2⋅q3
48=6⋅q3
q3=8
q=2
答案:A
例题2:中级(难度 ★★★☆☆)
在等比数列{an}
中,a1+a2=3
且a2+a3=6
。求a5
。
详细解法:
a1(1+q)=3
... ①a1q(1+q)=6
... ②
②÷①得:
代入①得q=2
:
a1=1
故:
a5=1×24=16
答案:16
常见错误
❌ 错误1:等比数列必然递增
纠正:增长取决于a1
和 q
:
-a1>0,q>1
→ 递增
-a1>0,0<q<1
→ 递减
-q<0
→ 符号交替
❌ 错误2:公比可为零
纠正q=0
:公比≠0,否则第二项起所有项皆为零。
❌ 错误3:混淆几何平均与算术平均
纠正:
-
几何平均:
b2=ac
-
算术平均:
b=2a+c
切勿混淆!
❌ 错误4:求和时忘记分类
修正:求和时务必分别考虑q=1
q=1
和 的情况。
学习要点
- ✅ 与等差数列对比:理解"公比"与"公差"的区别
- ✅ 掌握公式: 牢记通项公式与求和公式
- ✅ 分情况分析:针对不同情况分别q
处理4. ✅ 实际应用:细胞分裂、复利计算、衰变模型等典型案例
💡 考试技巧:几何数列与等差数列在CSCA考试中同等重要,各占数列题约50%。建议进行对比学习!