(12分)等比数列 a _ n 中, a _ 1 = 1…——2018 高考数学第 17 题答案解析

2018_新课标III Paper

2018 National Question 17 Free-response Differentiating
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17.(12分)等比数列 $\{ \mathsf { a } _ { \mathsf { n } } \}$ 中, $\mathtt { a } _ { 1 } = 1$ $\mathtt { a } _ { 5 } \mathtt { = } 4 \mathtt { a } _ { 3 }$

(1)求 $\{ \mathsf { a } _ { \mathsf { n } } \}$ 的通项公式;

(2)记 $S _ { \mathfrak { n } }$ 为 $\{ \mathsf { a } _ { \mathsf { n } } \}$ 的前n项和.若 $S _ { m } = 6 3$ ,求m

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设等比数列的公比为 $q$。由 $a_1=1$,得
\[ a_3=q^2,\qquad a_5=q^4. \]
由 $a_5=4a_3$,得
\[ q^4=4q^2. \]
等比数列公比 $q\ne0$,所以
\[ q^2=4,\qquad q=\pm2. \]
因此
\[ a_n=q^{n-1}=2^{n-1}\quad\text{或}\quad a_n=(-2)^{n-1}. \]

当 $q=-2$ 时,
\[ S_m=\frac{1-(-2)^m}{1-(-2)}=\frac{1-(-2)^m}{3}. \]
由 $S_m=63$,得
\[ \frac{1-(-2)^m}{3}=63, \]
即
\[ (-2)^m=-188. \]
因为 $(-2)^m$ 只能取 $\pm2^m$,而 $188$ 不是 $2$ 的整数次幂,所以此时无正整数 $m$。

当 $q=2$ 时,
\[ S_m=\frac{1-2^m}{1-2}=2^m-1. \]
由 $S_m=63$,得
\[ 2^m-1=63, \]
所以
\[ 2^m=64, \]
解得
\[ m=6. \]

✅ 来源:2018年 · 全国 · 2018_新课标III卷 · 第 17 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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difficulty
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