本题导读
本题考查等比数列的前n项和公式,以及无穷递缩等比数列的极限。
📌【题干】
Question
(2004年上海卷(理)) 设等比数列 () 的公比 ,且 ,则 .
🔍【思路分析】
破题导航
- 构造奇数项子数列:设新数列 。利用原等比数列通项性质,求出子数列 的首项与新公比 的表达式。
- 写出子数列的前 项和及极限:新数列 依然是等比数列,其前 项和即为已知条件中的 。由于新公比满足 ,套用无穷递缩等比数列求和公式 。
- 方程求解:建立关于 的一元一次方程,代入数据求解。
✅【答案】
Success
✍【详细解析】
Abstract
解:
第一步:构造并分析奇数项子数列 已知原等比数列 的公比为 。 考虑由奇数项组成的子数列: 计算其相邻两项的比值: 由此可知,奇数项构成的新数列仍是一个等比数列,其首项为 ,新公比记为 :
第二步:利用无穷递缩等比级数公式求极限 因为新公比 满足 ,所以该子数列的前 项和在 时极限存在。 根据无穷递缩等比数列求和公式: 代入已知极限值 与新公比 得: 化简左侧分母:
第三步:解方程求 两边同时乘以 3 约去分母:
答:2
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:等比数列隔项子数列性质(原公比为 ,则隔项子数列公比为 )、无穷等比级数求和公式 。
- 核心方法:子数列转化方程法。
- 避坑指南:
- 切勿将子数列的公比错当成原公比 。奇数项是隔项抽取的,项与项之间相差两步(如 ),因此新公比是 ,而不是原公比 。
- 注意极限公式的适用前提是公比的绝对值严格小于 1(即 ),本题 满足条件。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 经典高考数列与极限交汇的基础填空题。
- 结论推广: 一般地,对于公比为 的无穷等比数列 :
- 其所有奇数项的和为: ;
- 其所有偶数项的和为: 。 两式相加即为全项无穷和: ,逻辑完全闭环。
🔗【关联脉络】
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