數列求和的基本方法

2022-07-10 08:51:05 字數 3645 閱讀 7025

數列是高中代數的重要內容,數列求和是數列的重要內容之一,除了等差數列和等比數列有求和公式外,大部分數列的求和都需要一定的技巧.

一、利用常用求和公式求和

利用下列常用求和公式求和是數列求和的最基本最重要的方法.

1、 等差數列求和公式:

2、等比數列求和公式:

34、5、

例1 例1:求數列,,,…,,…的前n項和。

解:=+++…+

=(1+2+3+…+n)+

==例2是否存在常數a,b,c使得等式1·22+2·32+……+n(n+1)2= (an2+bn+c)對一切自然數n都成立?並證明你的結論。

解析:考查數列通項公式an=n(n+1)2=n3+2n2+n,則

1·22=13+2·12+1,2·32=23+2·22+2……

故1·22+2·32+…+n(n+1)2=(13+23+…+n3)+2(12+22+…+n2)+(1+2+…+n)

=+2·+

= [3n(n+1)+4(2n+1)+6]= (3n2+11n+10),

故對於一切自然數n都存在a=3,b=11,c=10,使題設等式成立。

(其中12+22+……+n2=n(n+1)(2n+1),13+23+……+n3=).

評注:直接運用等差數列或等比數列求和公式及正數平方和,立方和公式來求解。

例3. 求數列1,(3+5),(7+9+11),(13+15+17+19),…,前n項的和。

解:在數列的前n項中共有1+2+3+…+n=個奇數,

故最未乙個奇數為:2·

因此,所求數列的前n項和為:sn=

練習1 求和s=1·(n2-1)+2·(n2-22)+3·(n2-32)+…+n(n2+n2)

解:s =(1+2+3+…+n)n2

點評:此例在解法上與例2類似,它通過適當的變形採用化歸思想,以公式法為基礎達到了解題的目的。

二、錯位相減法求和

這種方法是在推導等比數列的前n項和公式時所用的方法,這種方法主要用於求數列的前n項和,其中、分別是等差數列和等比數列.

例4]求數列前n項的和.

解:由題可知,{}的通項是等差數列的通項與等比數列{}的通項之積

設……………①

………② (設制錯位)

①-②得 (錯位相減)

∴例5 求和:………①

解:由題可知,{}的通項是等差數列的通項與等比數列{}的通項之積

設………. ② (設制錯位)

①-②得 (錯位相減)

再利用等比數列的求和公式得:

這樣對嗎?

三、倒序相加法求和

這是推導等差數列的前n項和公式時所用的方法,就是將乙個數列倒過來排列(反序),再把它與原數列相加,就可以得到n個.若乙個數列和的各項係數是「首尾」對稱的,則可採用此法。

例6 求證:

證明: 設

又有 (反序)

又由可得 ②

①+②得 (反序相加

例7 求的值

解:設 ①

將①式右邊反序得

反序)又因為①+②得=89

∴ s=44.5

練習:1 求和:sn=

解:sn=

又兩式相加,並由得

∴練習2.已知函式f(x)滿足對一切實數x,有,記

,求。解:∵

∴上兩式相加,得

四、分組法求和

有一類數列,既不是等差數列,也不是等比數列,若將這類數列適當拆開,可分為幾個等差、等比或常見的數列,然後分別求和,再將其合併即可.

例8 求數列的前n項和:,…

解:設將其每一項拆開再重新組合得

(分組)

當a=1時分組求和)

當時,=

例9 求數列的前n項和.

解:設 ∴ =

將其每一項拆開再重新組合得

sn= (分組)

=分組求和)

五、分類法。

例10:已知數列的前n項和sn=10n-n2(n∈n*),又bn=|an|,求的前n項和tn.

解析:當n≥2時,an=sn-sn-1=11-2n,又當n=1時,a1=s1=9適合上式,

∴an=11-2n(n∈n*),則易知a5>0,a6<0,

故當n≤5時,bn=an,即tn=sn=10n-n2,

當n>5時,bn=-an,則tn=a1+a2+……+a5-a6-a7-……-an=2s5-sn

=50-(10n-n2)=n2-10n+50,

即tn=.

評注:當數列通項公式中含(-1)n的因式時,需分n為偶數時和n為奇數時來討論解決。

例11.乙個數列,當n為奇數時,;當n為偶數時,;求這個數列的前n項和。

解:∵∴構成首項是6,公差是10的等差數列,

構成首項是2,公比是2的等比數列。

∴當n=2m時,

當n=2m+1時,

練習:1求數列的前n項和

解:當n為奇數時,

當n為偶數時,

點評:本題也可用錯位相減法求和,但仍需分n為奇偶討論。

六、裂項法求和

這是分解與組合思想在數列求和中的具體應用. 裂項法的實質是將數列中的每項(通項)分解,然後重新組合,使之能消去一些項,最終達到求和的目的. 通項分解(裂項)如:

(1) (2)n·n!=(n+1)!-n!、cn-1r-1=cnr-cn-1r

(3)(4)(5)(6)

例12 求數列的前n項和.

解:設 (裂項)

則 (裂項求和)

==例13.求數列1,的前n項和

∴點評:例5中的求和,首先需對通項an的分母求和,然後再採用裂項求和,這是一道數列求和的綜合考查題,考查學生的觀察能力和綜合運用知識的能力。

例14.求和:

解:則原式=

==評注:如果數列的通項公式可轉化為f(n+1)-f(n)形式,可嘗試採用此法,使用此法時必須注意有哪些項被消去,哪些項被保留。

例15:求證:1+++……+>2-2

解析:由於=>=2(),故1>2(-1), >2(-), >2(-),則1+++……+>2[(-1)+

2()>2-2.

練習:1 在數列中,,又,求數列的前n項的和.

解:∵ ∴ (裂項)

∴ 數列的前n項和

(裂項求和)

六、合併法求和

針對一些特殊的數列,將某些項合併在一起就具有某種特殊的性質,因此,在求數列的和時,可將這些項放在一起先求和,然後再求sn.

例16 數列:,求s2002.

解:設s2002=

由可得……

∵ (找特殊性質項)

∴ s2002合併求和)

====5

練習:1 在各項均為正數的等比數列中,若的值.

解:設由等比數列的性質 (找特殊性質項)

和對數的運算性質得

(合併求和)

== =10

七、利用數列的通項求和

先根據數列的結構及特徵進行分析,找出數列的通項及其特徵,然後再利用數列的通項揭示的規律來求數列的前n項和,是乙個重要的方法.

[例17] 求之和.

解:由於找通項及特徵)

∴= (分組求和)===

[例16] 已知數列:的值.

解:∵ (找通項及特徵設制分組)

裂項)∴ (分組、裂項求和) ==

數列求和的基本方法

一 公式法 利用等差 等比數列的前n項和公式進行求和 例1 等比數列中,求數列的前n項和 二 週期轉化法 如果乙個數列具有週期性,那麼只要求出了數列在乙個週期內各項的和,就可以利用這個和與週期的性質對數列的前n項和進行轉化合併 例2 已知數列中,求的值 三 分類轉化法 對於一些 擺動 型 項按一定的...

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