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让我们从一个生活中的例子开始。假设你有一张足够大的纸,厚度是0.1毫米。每对折一次,厚度就翻倍。对折一次变成0.2毫米,对折两次变成0.4毫米,对折三次变成0.8毫米。我们发现,每次变化都是前一次的2倍,这就是等比增长的特点。
现在我们来学习等比数列的定义和公式。等比数列是指从第二项起,每一项与前一项的比值都等于同一个常数q,且q不等于0。通项公式是a_n等于a_1乘以q的n减1次方。前n项和公式是S_n等于a_1乘以1减q的n次方,再除以1减q,其中q不等于1。右边的数轴展示了各项之间的等比关系。
让我们通过一个典型例题来演示如何使用等比数列公式。题目:已知等比数列首项a₁等于3,公比q等于2,求第5项a₅与前5项和S₅。解题分为三步:第一步,找出已知条件a₁等于3,q等于2,n等于5。第二步,代入通项公式,a₅等于3乘以2的4次方,等于48。第三步,代入求和公式,S₅等于3乘以1减2的5次方,除以1减2,等于93。
现在让我们做一个练习来巩固刚才学到的知识。题目:已知a₁等于5,q等于负二分之一,求a₄和S₄。请大家先自己思考一下。好,现在公布答案:a₄等于5乘以负二分之一的3次方,等于负八分之五。S₄等于5乘以1减负二分之一的4次方,除以1减负二分之一,等于八分之二十五。
让我们看一个等比数列在实际生活中的应用。假设1人感染病毒,每人每天传染3人,求第4天新增感染人数。第0天有1人感染,第1天新增3人,第2天新增9人,第3天新增27人。我们发现新增人数构成首项为3、公比为3的等比数列。因此第4天新增感染人数为81人。这个例子说明等比数列在描述指数增长现象时非常有用。