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n項a 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Sn a1 a2 an,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
個
(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項
若數列{ }a 的第n n項an 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 n項an n n( ,試求 1)
1 2 3 4
a a 之值。 a a
原式 1 2 2 3 3 4 4 5 2 6 12 20
40
S 與n a 的關係 n 已知數列{ }a 的前 n 項和n Sn n2 ,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)a10 S10S9 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 ka
。(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 56 1 1
190 45 145
k k k
k k k
a a a
參考 NO.1
的性質 設 15
1 k 8
k
a
, 15 21 k 50
k
a
,試求 151
( 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
設 10
1 k 16
k
a
,101 k 9
k
b
,試求 101
(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
10 112 1 10
2
120
試求 12
1
( 5)
k
k
之值。原式 12 12
1 1
5
k k
k
12 132 5 12
18
參考 NO.3
等差數列與等差級數
1. 等差數列:數列{ }a 中,若n a2 a1 a3a2 anan1d,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 a1a2 an稱為等差級數。
3. 常用公式:
(1)公差d a 2 a1 a3a2 anan1(公差d 後項前項)。
(2)一般項:①an a1 (n 1)d。
②an am (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)a20 a155d 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
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
n28
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
3n67
67
3 22.3 n
故第23 項開始出現負數
參考 NO.7
等差中項 若3x2、2x3、5x4三數成等差數列,
試求x之值。
即2x3為3x2與5x4的等差中項
∴ (3 2) (5 4) 2 3
2
x x
x
x2
若2x1為3 x 與3x5的等差中項,試求x 之值。
∵ 2x1為3 x 與3x5的等差中項
∴ (3 ) (3 5)
2 1
2
x x
x
x5
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 n n33
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
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項
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
3n211n190 0
(n10)(3n19) 0
n10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 21 1 1 1
( 1) ( )
n n n n
k k k k
k k k k k k
( A ) 1. 設級數 2
1
99
n i i
a n
,則 106 i i
a
? (A) 75 (B) 64 (C) 60 (D) 51。 【96 商】( D ) 2. 已知100
1 k 205
k
a
、1001 k 26
k
b
,求1001
( 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
a n,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,a,b,c,d,e,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、x、y 、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】
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
a a 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 a1 a2 an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。
② an amrn m (n 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a、b、c成等比數列,則等比中項b ac b2 ac。
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 128r7 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
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
a a r 8 r
r3 8 r2
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 在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 r2
5 5
6 1 3 2 96
a a r
等比數列 設四正數a、b、c、d成等比數列,
若a b 18,c d 72,試求公比。
設公比為r,r 0
則b ar 、c ar 2、d ar 3
∵ 18
72 a b c d
2 318 72 a ar
ar ar
(12 ) 18 (1 ) 72
a r
ar r
①
② :r2 4
② ① r 2 又r0 ∴ r 2
設四正數a、b、c、d成等比數列,
若a b 12,c d 3,試求公比。
設公比為r,r0
則b ar 、c ar 2、d ar 3
∵ 12 3 a b c d
2 312 3 a ar ar ar
(12 ) 12 (1 ) 3
a r
ar r
①
②
2 1
:r 4
② ① 1 r 2 又r 0 ∴ 1
r2
參考 NO.2
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
2n1 1024
n9
等比級數首項為5,公比為 3,和為 1820,
試求項數。
1 5
a ,r3 5 (3 1)
3 1 1820
n
Sn
3n 729
n6
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 2223 2n , 若
n 2000
S ,試求n之最小值。
1 2
a ,r2 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)。
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a12,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 r3
∴ 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 r3r23r3 之和為
15
4 ,試求r 之值。
3 15
1 4
S r
1
r5
若無窮等比級數2 2 x2x22x3 之和為 7
5,試求x之值。
2 7
1 5
S x
3
x 7
參考 NO.8
無窮等比級數 試求:(1)
1
( )3 4
n n
(2) 13 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) 12 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
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
之
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
0.249933 (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
0.3699 11
(2) 1232 12 61 0.1232
9900 495
參考 NO.13
( 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a、b、c、d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
101.001 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a、b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
x x x x 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)56。 【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)a0.89 (B)a0.89 (C)a0.9 (D)a0.9。 【103 商】
( 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
,
且a10 ,2 b9 ,則4 91
(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a、b、c、d四正數成等比數列,若a c 24,b 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
( B ) 14. 求無窮等比級數 1 1 1
2 1 2 22 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
x x x x 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】