等比数列是一种常见的数列类型,它的特点是任意项与前一项的比值都等于同一个常数,这个常数称为公比,通常用字母q表示(q≠0)。等比数列的通项公式为:
$$a_n = a_1 \cdot q^{(n-1)}$$
其中,$a_1$ 是数列的首项,n是项数。
等比数列有以下性质:
乘积性质:
若 $m, n, p, q \in \mathbb{N}^*$ 且 $m+n=p+q$,则 $a_m \cdot a_n = a_p \cdot a_q$。
等比中项:
如果 $G$ 是 $a$ 和 $b$ 的等比中项,则 $G^2 = ab$($G \neq 0$)。
等比数列的和:
等比数列中,依次每 $k$ 项之和仍成等比数列。
等比数列的乘积和商:
若 $\{a_n\}$ 是等比数列,公比为 $q_1$,$\{b_n\}$ 也是等比数列,公比为 $q_2$,则 $\{a_{2n}\}$,$\{a_{3n}\}$…是等比数列,公比为 $q_1^2, q_1^3$…;$\{a_n \cdot b_n\}$,$\{a_n / b_n\}$ 是等比数列,公比为 $q_1, q_1q_2, q_1/q_2$。
等比数列的连续片段和:
等比数列中,连续的、等长的、间隔相等的片段和为等比。
对数性质:
若 $\{a_n\}$ 为等比数列且各项为正,公比为 $q$,则 $(\log_a a_n)$ 成等差,公差为 $\log_a q$。
前n项和公式:
等比数列前 $n$ 项和 $S_n = \frac{a_1(q^n - 1)}{q - 1} = \frac{a_1q^n}{q - 1} - \frac{a_1}{q - 1}$($q \neq 1$)。
等比数列的单调性:
当 $|q| < 1$ 时,等比数列趋近于零,且前 $n$ 项和有上界;当 $|q| > 1$ 时,等比数列增长或减少迅速;当 $|q| = 1$ 时,等比数列为常数数列。
等比数列的公比性质:
等比数列的各项同时乘以一个不等于零的常数,所得的数列仍是等比数列,且公比不变;等比数列各项倒数所成的数列仍是等比数列,且公比等于原公比的倒数;两个等比数列各对应项的积组成的数列,仍是等比数列,且公比等于原来两个等比数列的公比的积。
这些性质是等比数列的基本性质,对于理解和应用等比数列具有重要意义。