数列求和方法和技巧

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浅谈数列求和的方法和技巧
关键词:求和公式错位相减法倒序相加法分组求和法裂项相消法
数列是高中代数的重要内容,又是学习高等数学的基础。

在高考和各种数学竞赛中都占有重要的地位。

数列求和是数列的重要内容之一,除了等差数列和等比数列有求和公式外,大部分数列的求和都需要一定的技巧。

下面,就几个历届高考数学和数学竞赛试题来谈谈数列求和的基本方法和技巧。

一、利用数列求和公式
利用等差等比数列求和公式是最基本最重要的方法。

1、等差数列求和公式:sn= =na + d
2、等比数列求和公式:sn=na (q=1) = (q=1)
例1:已知log x= ,求x+x2+x3+...+xn+...的前n项和。

解:由log x= ?圯log3x=-log32?圯x=
由等比数列求和公式得:sn=x+x2+x3+...+xn (利用常用公式)= = = 1-
例2:设sn=1+2+3+…+n,n∈n*,求f(n)= 的最大值。

解:由等差数列求和公式得sn= n(n+1),
∴ f(n)= =
= = ?燮
∴当 - ,即n=8时,f(n)max=
二、错位相减法求和
这种方法主要用于求数列{an·bn}的前n项和,其中{ an }、{ bn }分别是等差数列和等比数列。

例3:求和::sn=1+3x+5x2+7x3+…+(2n-1)xn-1.............①
解:由题可知,{(2n-1)xn-1}的通项是等差数列{2n-1}的通项与等比数列{xn-1}的通项之积
设……xsn=1x+3x2+5x3+7x4+...+(2n-1)xn.............②(设制错位)
①-②得(1-x)sn=1+2x+2x2+2x3+2x4+...+2xn-1-(2n-1)xn (错位相减)
再利用等比数列的求和公式得:(1-x)sn=1+2x· -(2n-1)xn ∴sn=
例4:求数列,,,...,前n项的和。

解:由题可知,{ }的通项是等差数列{2n}的通项与等比数列{ }的通项之积
设sn= + + +...+ .........................①
sn= + + +...+ ..................②(设制错位)
①-②得( 1- )sn= + + + +...+ - (错位相减)
=2- -
∴sn=4-
三、倒序相加法求和
这是推导等差数列的前n项和公式时所用的方法,就是将一个数
列倒过来排列(反序),再把它与原数列相加,就可以得到n个(al+an)。

例5:求证:c0n+3c1n+5c2n+...+(2n+1)cnn=(n+1)2n
证明:设sn=c0n+3c1n+5c2n+...+(2n+1)cnn°............... ①
把①式右边倒转过来得
sn=(2n+1)cnn+(2n-1)cn-1n+...+3c1n+c0n (反序)
又由cmn=cn-mn可得
sn=(2n+1)c0n+(2n-1)c1n+....+3cn-1n+cnn................②
①+②得2sn=(2n+2)(c0n+ c1n+...+ cn-1n+cnn)=2(n+1)·2n (反序相加)
∴sn=(n+1)·2n
例6:求的值sin21°+sin22°+sin23°+.....+sin289°的值解:设s=sin21°+sin22°+sin23°+.....+sin288°
+sin289°............
........①
将①式右边反序得
s=sin289°+sin288°+...+sin23°+sin22°
+s=sin21°...................
........②(反序)
又因为sinx=cos(90°-x),sin2x+cos2x=1
①+②得(反序相加)
2s=(sin21°+cos21°)+(sin22°+cos22°)+...+(sin289°+cos289°)=89
∴s=44.5
四、分组法求和
这种方法主要用于求数列{an+bn}的前n项和,其中{ an }、{ bn }分别是等差数列和等比数列。

例7:求数列的前n项和:,1+1, +4, +7,..., +3n-2,... 解:设sn=(1+1)+( +4)+( +7)+...+( +3n-2)
将其每一项拆开再重新组合得
sn=(1+ + +...+ )+(1+4+7+...+3n-2)(分组)
当a=1时,sn=n+ = (分组求和)
当时,a≠1时,sn= + = +
例8:求数列{n(n+1)(2n+1)}的前n项和。

解:设ak=k(k+1)(2k+1)=2k3+3k2+k
∴sn= k(k+1)(2k+1)= k(2k3+3k2+k)
将其每一项拆开再重新组合得
sn=2 k3+3 k2+ k (分组)
=2(13+23+...+n3)+3(12+22+...n2)+(1+2...n)
= + + (分组求和)
=
五、裂项相消法求和
裂项相消法的实质是将数列中的每项(通项)分解,然后重新组合,使之能消去一些项,最终达到求和的目的。

通项裂项如:(1)an=f(n+1)-f(n)
(2) =tan(n+1)°-tann°
(3)an= = -
(4)an= =1+ ( - )
(5)an= = -
(6)an= · = · = -
例9:,,...,,...求数列的前n项和。

解:设an= = - (裂项)
则sn= + +...+ (裂项求和)
=( - )+( - )+...+( - )
= -1
例10:在数列{an}中,an= + +...+ ,又,bn= 求数列{bn}的前n项的和。

解:∵an= + +...+ =
∴bn= =8( - )(裂项)
∴数列{bn}的前n项和
(裂项求和)
sn=8(1- )+( - )+( - )+...+( - )
=8(1- )=
例11:求证: + + =
解:设s= + +...
∵ =tan(n+1)°-tann°(裂项)
∴ s= + +... (裂项求和)
= (tan1°-tan0°)+(tan2°-tan1°)+(tan2°-tan1°)(tan3°-tan2°) + tan89°-tan88°
= (an89°-tan0°)= ·cot1°=
∴原等式成立
以上简单介绍了几种求和方法,这几种方法也就能解决常见题型了。