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第六章 數列與級數

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Academic year: 2021

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(1)

第六章 數列與級數

6-1 等差數列與等差級數

數列與級數

1. 數列:將一連串的數字依某種次序排成一列,稱為數列,以{ }a 表示n n項數列a 、1 a 、…、2 a ,其中第一項n a 稱為1 首項,第na 稱為n 末項。

(1)若數列a 、1 a 、…、2 a 的項數為有限項時,稱為n 有限數列。

(2)若數列a 、1 a 、…、2 a 、…的項數為無限多項時,稱為n 無窮數列。

2. 級數:將數列{ }a 的各項,用「+」號連接起來,稱為n 級數。

(1)數列a 、1 a 、…、2 a 的和,稱為n 有限級數,即 1 2

1 n

n n k

k

S a a a a

   

(2)數列a 、1 a 、…、2 a 、…的和,稱為n 無窮級數,即 1 2

1

n k

k

S a a a a

   

(3)若Sna1a2an,則 1 1

1 ( 2)

n n n

a S

a S S n

 

   

 。

3. 符號的運算性質與公式:

(1)

1 1 1

( )

n n n

k k k k

k k k

a b a b

  

  

(2)

1 n

k n

c c c c nc

    



c 為常數)。

(3) 1 2 1 2

1 1

( )

n n

k n n k

k k

ca ca ca ca c a a a c a

        

(4)

1

( 1) 1 2 3

2

n

k

k n n n

      

數列{ }a 的第n n

若數列{ }a 的第n nan n,試求

2 8 32

a  a a 之值。

原式 2 8 32  2 2 2 4 2  7 2

若數列{ }a 的第n nann n(  ,試求 1)

1 2 3 4

aa   之值。 a a

原式       1 2 2 3 3 4 4 5   2 6 12 20

40

(2)

S 與n a 的關係 n 已知數列{ }a 的前 n 項和n Snn2 ,試求:2

(1)S (2)10 a (3)1 a (4)10 a6  a10。 (1)S10 102 2 102

(2)a1S1  12 2 3

(3)a10S10S9 102 83 19 

(4)a6  a10S10S5 102 27 75 

已知 2

1 n 2

k k

a n n

 

,試求:

(1) 10

1 k k

a

(2)a (3)10 10 6 k k

a

(1) 10 2

1

2 10 10 190

k k

a

   

(2) 10 10 9

1 1

190 153 37

k k

k k

a a a

   (3) 10 10 5

6 1 1

190 45 145

k k k

k k k

a a a

    

  

參考 NO.1

 的性質 15

1 k 8

k

a

15 2

1 k 50

k

a

,試求 15

1

( 2)

k k

k

a a

 之值。

原式 15 2 15

1 1

k 2 k

k k

a a

50 2 8  66

10

1 k 16

k

a

10

1 k 9

k

b

,試求 10

1

(2 k 3 k 1)

k

a b

 

之值。

原式 10 10 10

1 1 1

2 k 3 k 1

k k k

a b

    2 16 3 9 10 15

參考 NO.2

級數求和 試求 10

1

(2 1)

k

k

之值。

原式 10 10

1 1

2 1

k k

k

 

 10 11

2 1 10

2

     120

試求 12

1

( 5)

k

k

之值。

原式 12 12

1 1

5

k k

k

 

 12 13

2 5 12

    18

參考 NO.3

(3)

等差數列與等差級數

1. 等差數列:數列{ }a 中,若n a2 a1 a3a2anan1d,則數列{ }a 稱為n 等差數列,

d稱為公差。

2. 等差級數:若數列{ }a 為等差數列,則n a1a2an稱為等差級數。

3. 常用公式:

(1)公差d a2 a1 a3a2anan1(公差d 後項前項)。

(2)一般項:①an   a1 (n 1)d

anam (n m d)  an am d n m

 

 (n m )。

(3)若 a、b、c 成等差數列,則等差中項

2 ba c 。

(4)前n項和

2 1 ( 1)

( 1 )

2 2

n n

n a n d n a a

S   

  等差中項項數。

等差數列 設一等差數列首項為5,公差為 3,求第十項。

10 1 9

a  a d    5 9 3 32 32

已知一等差數列首項為3,第 12 項為 25,求 公差。

12 1 11

a  a d

25 3 11d 

d 2

參考 NO.4

等差數列 設一等差數列之第2 項為 7,第 15 項為 46,

試求:(1)公差 (2)第 20 項。

(1) 46 7 39 15 2 13 3 d    

(2)a20a155d 46 5 3 61  

若一等差數列的第4 項為 4,第 10 項為 28,

試求:(1)公差 (2)首項。

(1) 28 4 24 10 4 6 4 d    

(2)a4  a1 3d  4  a1 3 4

a1 8

參考 NO.5、NO.6

(4)

等差數列 已知等差數列的首項為18,第7 項為 14 , 則此數列從第幾項開始為正數?

14 ( 18) 4 2

7 1 6 3

d     

18 ( 1) 2 0

n 3

a      n

n 1 27

n28

故第29 項開始為正數

已知等差數列的首項為64,公差為3,則此 數列從第幾項開始出現負數?

1 ( 1) ( 3) 0 an      a n

 64 3 n 3 0

 3n67

 67

3 22.3 n 

故第23 項開始出現負數

參考 NO.7

等差中項 3x22x35x4三數成等差數列,

試求x之值。

即2x3為3x25x4的等差中項

∴ (3 2) (5 4) 2 3

2

x x

x    

x2

2x13 x3x5的等差中項,試求x 之值。

∵ 2x1為3 x3x5的等差中項

∴ (3 ) (3 5)

2 1

2

x x

x    

x5

等差級數 求等差級數4 7 10 13     100之和。

1 4

a  ,d   7 4 3 4 ( 1) 3 100

an     nn33

33

(4 100) 33 2 1716

S    

求等差級數11 8 5    至第30 項之和。

1 11

a

8 11 3 d    

30

30[22 29 ( 3)]

S  2     975

參考 NO.8、NO.9、NO.10、NO.11

(5)

等差級數 在48 與 6 之間插入六個數,使成等差數列,

試求:(1)插入六個數中之第三數 (2)插入六 個數之和。

8 1 7 6

a  a d   d  6 (1)插入第三數即數列之第四項

4 1 3 48 3 ( 6) 30 a  a d     (2)插入六個數之和 (48 6) 6

2 162

   

在2 與 32 之間插入五個數,使成等差數列,

試求:(1)此數列的第 5 項 (2)插入五個數之 和。

7 2 6 32

a   d   d 5 (1)a5  a1 4d    2 4 5 22 (2)插入五個數之和 (2 32) 5

2 85

 

 

參考 NO.12、NO.13

等差級數 設一等差級數首項為 ,公差為 3,前4 n

和為95,求此級數的項數n。 4 ( 1) 3 3 7 an      n n

[ 4 (3 7)]

2 95

n

n n

S      

 3n211n190 0

 (n10)(3n19) 0

n10或 19

 3 (不合)

設一等差級數首項為 ,前 15 項和為 495,2 求此級數的公差。

15 1 14 2 14

a  a d    d

15

[ 2 ( 2 14 )] 15 2 495

S      d  

  4 14d 66

d 5

參考 NO.14

似是而非( 原來如此(○)

1.

1 1

( 1) 1

n n

k k

k k

a a

  

 

1 1 1

( 1) 1

n n n

k k

k k k

a a

  

  

1 n

k k

a n

 2.

1 1 1

( 1) ( )( ( 1))

n n n

k k k

k k k k

  

  

2 2

1 1 1 1

( 1) ( )

n n n n

k k k k

k k k k k k

    

   

(6)

( A ) 1. 設級數 2

1

99

n i i

a n

 

,則 10

6 i i

a

(A) 75 (B) 64 (C) 60 (D) 51。 【96 商】

( D ) 2. 已知100

1 k 205

k

a

100

1 k 26

k

b

,求100

1

( 1)

5 2

k k

k

a b

 

之值 (A) 29 (B) 68 (C) 80

(D) 128。 【102 商】

( D ) 3. 求 30

1

(3 2)

k

k

 

(A) 1320 (B) 1325 (C) 1330 (D) 1335。 【99 商】

( D ) 4. 設一等差數列為 5、12、19、…,則第 101 項為何? (A) 695 (B) 698 (C) 700

(D) 705。 【100 商】

( D ) 5. 設a 、1 a 、2 a 、3 a 是一n n項等差數列,若第9 項a9 58且第15 項a15 100,則 674 是這個等差數列的第幾項? (A) 94 (B) 95 (C) 96 (D) 97。 【97 商】

( B ) 6. 已知一等差數列之第 3 項為 8,第 7 項為 20,則該等差數列之第 32 項為何? (A) 93

(B) 95 (C) 96 (D) 98。 【104 商】

( D ) 7. 若一等差數列的首項為20,第7 項為 11 ,則此數列從第幾項開始為正數? (A) 12

(B) 13 (C) 14 (D) 15。 【92 商】

( D ) 8. 若等差級數1018

10 k k

a

之值為2018,則a514  ? (A) 2018 (B) 1008 (C) 514 (D) 2。

【107 護】

( B ) 9. 今有一等差數列an  ,若前二項為a1  、3 a2  ,則此數列前 16 項之和2 S16  ? (A) 80 (B) 72 (C) 64 (D) 56。 【106 護】

( D ) 10. 若數列a 、1 a 、2 a 、3 a 的第n n項 2

n 3

an,則a1a2  a3 a20之值為何?

(A)106 (B)320

3 (C)520

3 (D)140。 【98 商】

( C ) 11. 已知<an>為一個等差數列,且a1=1、a4=10,則數列<an>的前 10 項和a1+a2++a10 為何? (A) 140 (B) 142 (C) 145 (D) 148。 【105 護】

( A ) 12. 若5,abcde,19 為一等差數列,且a b c d e    ,則a b c d e    ? (A) 35 (B) 42 (C) 72 (D) 79。 【103 護】

( B ) 13. 設1

2、xy 、7

2為一等差數列,則x y ? (A)7

2 (B) 4 (C)9

2 (D) 5。

【102 藝】

( C ) 14. 某集會場為前窄後寬形狀。已知第一排有 20 位、第二排有 24 位、…(即每一後排 皆較前排多4 位),且恰能提供 504 人座位。請問此集會場共有幾排座位? (A) 10

(B) 11 (C) 12 (D) 13。 【104 藝】

(7)

6-2 等比數列與等比級數

等比數列與等比級數 1. 等比數列:數列{ }a 中,若n 2 3

1 2 1

n n

a a

a r

aa  a  ,則數列{ }a 稱為n 等比數列,r 稱為公比。

2. 等比級數:若數列{ }a 為等比數列,則n a1a2an稱為等比級數。

3. 常用公式:

(1)公比 2 3

1 2 1

n n

a a

r a

a a a

   (公比r後項 前項)。 (2)一般項:① an  a r1 n1

anamrn mn m )。 (3)前n項和 1 1

1

(1 ) ( 1)

1 1 1

1

n n

n

a r a r

S r r r

n a r

  

 

  

  

(4)若abc成等比數列,則等比中項b  acb2ac

等比數列 等比數列首項為2,公比為3,試求第6 項。

6 1 5

6 1 2 ( 3) 486 a  a r     

等比數列首項為4,公比為 2,試求第 10 項。

10 1 9

10 1 4 2 2048

a  a r   

參考 NO.7

等比數列 等比數列首項為128,第 7 項為 2,試求公比。

1 128

a  ,a7 128r7 1 2

6 1 r  64

 1

r 2

已知等比數列a1  ,4 a6  972,試求公比。

1 4

a  ,a6  4 r6 1  972

r5  243

r 3

(8)

等比數列 設一等比數列第2 項為1

8,第5 項為 1,試求 第8 項。

5 2 3

5 2

1 1

aar   8 r

r3 8  r2

3

8 5 1 8 8

a     a r

已知一等比數列第3 項為 4,第 8 項為1 8, 試求第10 項。

8 3 5

8 3

4 1 a  a r   r 8

5 1

r 32  1 r 2

2

10 8

1 1 1 8 4 32 a  a r   

參考 NO.1

等比數列 6與 1458 之間插入四個數,使成等比數

列,試求插入四個數中之第三數。

1 6

a   ,a6   a r1 5 1458  r 3 插入第三數即數列之第四項

a4      a r1 3 ( 6) ( 3)3 162

在3 與 384 之間插入六個數,使成等比數列,

試求此數列的第6 項。

1 3

a  ,a8  a r1 7 384  r2

5 5

6 1 3 2 96

a    a r

等比數列 設四正數abcd成等比數列,

a b 18,c d 72,試求公比。

設公比為rr 0

b arc ar2d ar3

∵ 18

72 a b c d

  

  

2 318 72 a ar

ar ar

 



 

(12 ) 18 (1 ) 72

a r

ar r

  

  





② :r2 4

 

② ①  r 2 又r0 ∴ r 2

設四正數abcd成等比數列,

a b 12,c d 3,試求公比。

設公比為rr0

b arc ar2d ar3

∵ 12 3 a b c d

  

  

2 312 3 a ar ar ar

 



 

(12 ) 12 (1 ) 3

a r

ar r

  

  





2 1

:r 4

 

② ①  1 r 2 又r 0 ∴ 1

r2

參考 NO.2

(9)

等比級數 等比級數1 2 2  2   2n的和為1023,試求

n之值。

1 1

a  ,r 2 1 (2 1 1)

2 1 1023

n

Sn

 

 2n1 1024

n9

等比級數首項為5,公比為 3,和為 1820,

試求項數。

1 5

a  ,r3 5 (3 1)

3 1 1820

n

Sn  

 

 3n 729

n6

參考 NO.3、NO.4

等比級數的應用 已 知 等 比 級 數 Sn     3 32 33  3n , 若

n 1000

S  ,試求n之最小值。

1 3

a  ,r3 3 (3 1)

3 1 1000

n

Sn    

 2003

3 667.6

3

n   

又36 729 ∴ n之最小值為6

已 知 等 比 級 數 Sn  2 2223  2n , 若

n 2000

S  ,試求n之最小值。

1 2

a  ,r2 2 (2 1)

2 1 2000

n

Sn    

 2n 1001

又210 1024 ∴ n之最小值為10

無窮等比級數

1. 無窮數列的極限:無窮數列{ }a 中,當n n趨近於無限大(n )時,a 的值趨近於某一定n 值 (an  ),則稱  為數列{ }a 的極限,記為 limn n

n a

  。

2. 無窮等比數列:若無窮等比數列{ }r 中,公比為 r ,則 n (1)當| | 1r  時,lim n 0

n r

  (收斂數列)。

(2)當r 時,1 lim n 1

n r

  (收斂數列)。

(3)當| | 1r  時,lim n

n r

 不存在(發散數列)。

(4)當r  時,1 lim n

n r

 不存在(發散數列)。

3. 無窮等比級數:設 1 2 1

1

k k

k

S ar a ar ar ar

     ,則 (1)當| | 1r  時,其和

1 S a

r

 (收斂級數)。

(2)當| | 1r  時,其和S不存在(發散級數)。

(10)

無窮等比級數 試求無窮等比級數 1 1 1

2  2 8 32之和。

首項a12,公比 1 r  4

∴ 和 2 8

1 5 1 ( )

4

S  

 

試求無窮等比級數 2 4 8

1  3 9 27 之和。

首項a1 1,公比 2 r3

∴ 和 1

2 3 1 3

S 

參考 NO.5、NO.6

無窮等比級數 若無窮等比級數3 3 r3r23r3 之和為

15

4 ,試求r 之值。

3 15

1 4

Sr

  1

r5

若無窮等比級數2 2 x2x22x3 之和為 7

5,試求x之值。

2 7

1 5

Sx

  3

x 7

參考 NO.8

無窮等比級數 試求:(1)

1

( )3 4

n n

(2) 1

3 4n

n

(1) 2 3

1

3 3 3 3

( ) ( ) ( )

4 4 4 4

n n

   

3 4 3 1 3

4

 

(2) 2 3

1

3 3 3 3 4n 4 4 4

n

   

3 4 1 1 1

4

 

試求:(1)

1

( )2 5

n n

(2) 1

2 5n

n

(1)

1

2

2 5 2

( )5 1 2 3 5

n n

 

(2)

1 1

2 1

5n 2 5n

n n

1 2 5

1 1 5

 

 1

 2

參考 NO.9

(11)

無窮級數 試求無窮級數

1

2 ( 3) 5

k k

k k

  之和。

原式

1 1

2 3

( ) ( )

5 5

k k

k k

2 3

5 5

2 3

1 1 ( )

5 5

  

  

2 3 7 ( ) 3 8 24

   

試求無窮級數

1

4 3 6

n n

n n

之和。

原式

1 1

2 1

( ) ( )

3 2

n n

n n

2 1

3 2

2 1

1 1

3 2

 

 

  2 1 3

參考 NO.10、NO.11

無窮級數 試 求 無 窮 級 數1 32 73 2 1

5 5 5 5

n n

     

和。

原式

1 1 1

2 1 2 1

( ) ( )

5 5 5

n n n

n n n n

 

2 1

5 5

2 1

1 1

5 5

 

 

2 1 5 3 4 12

  

試求無窮級數2 10 262 3 3 ( 1)

7 7 7 7

n n

n

      

之和。

原式

1 1 1

3 ( 1) 3 1

( ) ( )

7 7 7

n n n

n

n n n n

  

3 1

7 7

3 1

1 1 ( )

7 7

  

  

3 1 5 4 8 8

  

參考 NO.12

化循環小數為分數

將下列各循環小數化為最簡分數:

(1)0.24 (2)0.518。

(1) 24 8

0.249933 (2) 518 5 57

0.518

990 110

  

將下列各循環小數化為最簡分數:

(1)0.36 (2)0.1232。

(1) 36 4

0.3699 11

(2) 1232 12 61 0.1232

9900 495

  

參考 NO.13

(12)

( B ) 1. 已知一等比數列bn  ,其中b3  、2 b7 10,試b11 ? (A) 20 (B) 50 (C) 100

(D) 200。 【103 藝】

( B ) 2. 設abcd四正數成等比數列,若

81

abcd ,則此數列的公比為何? (A) 2

(B) 3 (C) 9 (D) 81。 【94 商】

( C ) 3. 設一等比級數的首項為1

4,公比為 ,則此等比級數前 81 項的總和為何? 1 (A)

1 81

4

  

  (B) 1 80

4

  

  (C)1

4 (D)1

2。 【104 藝】

( B ) 4. 若一等比級數的首項為 3,公比為 4,和為 4095,則此級數共有多少項? (A) 5

(B) 6 (C) 7 (D) 8。 【93 商】

( B ) 5. 已知無窮等比級數 10 10 2 10

101.001 1.001   1.001n之和為 P ,則 P 之值為何?

(A) 10000 (B) 10010 (C) 10100 (D) 11000。 【102 商】

( B ) 6. 無窮等比級數 3 9 27

2  2 8 32的和為多少? (A)4

7 (B)8

7 (C)7

2 (D) 8。

【92 商】

( C ) 7. 已知ab為實數,若a、2、3、b為一等比數列,則a b ? (A) 4 (B) 31 6 (C) 35

6 (D) 7。 【106 護】

( A ) 8. 若無窮等比級數 2 3 4 2 2 4 8

xxxx   3,則x? (A)2

7 (B)1

2 (C)1

3 (D)3 5。

【98 商】

( D ) 9. 求無窮級數 1

1

( 1) 2

n n

之和? (A) (B)12  (C)31 13 (D)16 101 商】

( C ) 10. 試求無窮級數

0

2 5 3

n n n

 

(A)23 (B) 8 (C)212 (D) 。 97 商】

( B ) 11. 設{ }an n1為一無窮數列,若 2 ( 1) 5

n n

n n

a    ,則

1 n n

a

(A)15 (B)12 (C)23 (D)5

6。 【94 商】

( D ) 12. 無窮級數3 52 93 2 1

5 5 5 5

n n

     的和為多少? (A)2

3 (B)3

4 (C)5

6 (D)11 12。

【93 商】

( B ) 13. 已知循環小數0.9 0.9999 ,令a0.9 0.9 ,則下列何者正確? (A)a0.89 (B)a0.89 (C)a0.9 (D)a0.9。 【103 商】

(13)

( C ) 1. 若 2

1

= 2

n

n i

i

S a n n

,則a8  (A) 13 (B) 15 (C) 17 (D) 19。 【6-1】

( C ) 2. 設10 8

1 1

15 8

k k

k k

a b

 

a10  ,2 b9  ,則4 9

1

(2 k 3 k 4)

k

a b

  

(A) 22 (B) 24

(C) 26 (D) 28。 【6-1】

( B ) 3. 設等差數列第 3 項為 8,第 8 項為 28,則其前 10 項之和為 (A) 160 (B) 180

(C) 200 (D) 220。 【6-1】

( C ) 4. 在 4 與 30 之間插入 12 個數,使成等差數列,則此 12 個數的和為 (A) 180 (B) 192

(C) 204 (D) 216。 【6-1】

( C ) 5. 設等差級數首項為 2,公差為 3,和為 126,則此級數共有幾項? (A) 7 (B) 8

(C) 9 (D) 10。 【6-1】

( B ) 6. 由 100 到 200 的自然數中,可被 9 整除之總和為 (A) 1536 (B) 1683 (C) 1742

(D) 1815。 【6-1】

( B ) 7. 一等差數列第 2 項為 4,第 12 項為 32,則第 7 項為 (A) 16 (B) 18 (C) 20 (D) 22。

【6-1】

( C ) 8. 設{ }a 為一等比數列,且n a2  ,4 7 1

a  ,則8 a10  (A) 1

16 (B) 1

32 (C) 1 64 (D) 1

128。 【6-2】

( D ) 9. 設abcd四正數成等比數列,若a c 24b d 120,則公比為 (A) 2

(B) 3 (C) 4 (D) 5。 【6-2】

( A ) 10. 在 2 與486之間插入4 個數,使成等比數列,則插入之第 3 數為 (A)54 (B) 54

(C)162 (D) 162。 【6-2】

( B ) 11. 等比數列第 3 項為 40,第 8 項為 1280,則公比為 (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4。

【6-2】

( C ) 12. 等比數列第 3 項為 20,第 6 項為 160,則前 10 項的和為 (A) 2555 (B) 2560

(C) 5115 (D) 5120。 【6-2】

( A ) 13. 等比級數的首項為 2,公比為3,和為364,則此級數共有多少項? (A) 6 (B) 7

(C) 8 (D) 9。 【6-2】

CHAPTER 6 數列與級數

(14)

( B ) 14. 求無窮等比級數 1 1 1

2 1 2 22 2 2 

    (A) 2

2 (B) 2 (C)2 2 3

(D)2 2。 【6-2】

( B ) 15. 求無窮級數 2 4 8 16

2  3 9 27 81 之和為 (A)7

2 (B) 4 (C)10

3 (D)15

4 。 【6-2】

( D ) 16. 若無窮等比級數 2 3 4 2 2 4 8 16

xxxx 3,則x (A)1

2 (B)1

3 (C)1

4 (D)1 5。

【6-2】

( A ) 17. 求無窮級數

1

3 7n

n

之和為 (A)12 (B)32 (C)52 (D)72 6-2】

( A ) 18. 求無窮級數

1

3 2 7

n n n

之和為 (A)101 (B)207 (C)65 (D)72 【6-2】

( B ) 19. 求無窮級數

1 1

3 2 6

n n

n n

之和為 (A)14 (B)34 (C)54 (D)74 6-2】

( B ) 20. 求無窮級數1 3 1 9 1 27 1 3 ( ) ( ) 3 4 9 16 27 64 3 4

n n

        之和為 (A)5

2 (B)7 2 (C)9

2 (D)11

2 。 【6-2】

參考文獻

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