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4. 等比中项

数列的概念与等差、等比数列 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 若 $b^2=ac$ 且 $a,c$ 同号,则 $b$ 是 $a,c$ 的等比中项。

从哪来 本知识点建立在“等比数列的定义”及“等比中项的基本性质”之上(注:图谱未记录前置,此处依据学科逻辑,默认学生已掌握等比数列通项公式 $a_n = a_1 q^{n-1}$ 及相邻三项关系 $a_{n-1}, a_n, a_{n+1}$ 中 $a_n^2 = a_{n-1}a_{n+1}$ 这一基础结论)。

为什么 等比数列的核心特征是“相邻两项的比值相等”。 设三个数 $a, b, c$ 成等比数列,则 $\frac{b}{a} = \frac{c}{b}$。 交叉相乘得 $b^2 = ac$。 反之,若 $b^2 = ac$,且 $a, c$ 同号(保证比值有意义且不为0),则 $\frac{b}{a} = \frac{c}{b}$ 成立,故 $a, b, c$ 成等比数列。 因此,$b$ 被称为 $a$ 和 $c$ 的等比中项。本质上是等比数列公比恒定性的代数表达。

讲法
适合:逻辑推导型、喜欢从定义出发的学生 讲法:代数推导法 1. 从等比数列定义出发:$a, b, c$ 成等比 $\iff \frac{b}{a} = \frac{c}{b} = q$。 2. 由 $\frac{b}{a} = \frac{c}{b}$ 直接交叉相乘得到 $b^2 = ac$。 3. 强调:这是充要条件(前提是 $a,c$ 同号且非零)。 4. 结论:求等比中项就是解方程 $b^2 = ac$。
讲法
适合:直觉型、喜欢几何直观的学生 讲法:几何平均数类比法 1. 引入概念:等比中项 $b$ 其实就是 $a$ 和 $c$ 的几何平均数。 2. 对比算术平均数:算术平均数 $\frac{a+c}{2}$ 是“加”的平衡,几何平均数 $\sqrt{ac}$ 是“乘”的平衡。 3. 记忆口诀:“等比看乘积,等差看和”。 4. 应用:求 $a, c$ 的等比中项,直接算 $\pm\sqrt{ac}$(注意符号)。
讲法
适合:易混淆、需要辨析概念的学生 讲法:对比辨析法 1. 列出等差中项:若 $a, b, c$ 成等差,则 $2b = a+c$,即 $b = \frac{a+c}{2}$。 2. 列出等比中项:若 $a, b, c$ 成等比,则 $b^2 = ac$,即 $b = \pm\sqrt{ac}$。 3. 关键区别: * 等差中项只有一个值(除非 $a=c$)。 * 等比中项通常有两个值(互为相反数),除非 $a=c=0$(此时无意义)或 $a=c>0$(此时 $b=\pm a$)。 4. 强调:等比中项必须考虑正负号,这是与等差中项最大的不同。
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练一道
基础题
已知 $a=4, c=9$,求它们的等比中项 $b$。
变式
已知 $x, 2, y$ 成等比数列,且 $x+y=5$,求 $x, y$ 的值。
试试手自己判
检测题
若 $a, b, c$ 成等比数列,且 $a=1, c=4$,则 $b$ 的值为( ) A. 2 B. -2 C. $\pm 2$ D. 不存在
看答案和判分标准
答案:C
判对标准:
选 C 为正确。
* 选 A 或 B 为错误,说明学生忽略了等比中项的正负性。
* 选 D 为错误,说明学生误以为 $a,c$ 同号时只有一个解,或混淆了存在性条件。
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