數(shù)列求和 - 對按照一定規(guī)律排列的數(shù)進(jìn)行求和
數(shù)列求和對按照一定規(guī)律排列的數(shù)進(jìn)行求和。求Sn實質(zhì)上是求{an}的通項公式,應(yīng)注意對其含義的理解。常見的方法有公式法、錯位相減法、倒序相加法、分組法、裂項法、數(shù)學(xué)歸納法、通項化歸、并項求和。數(shù)列是高中代數(shù)的重要內(nèi)容,又是學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)。在高考和各種數(shù)學(xué)競賽中都占有重要的地位。數(shù)列求和是數(shù)列的重要內(nèi)容之一,除了等差數(shù)列和等比數(shù)列有求和公式外,大部分?jǐn)?shù)列的求和都需要有一定的技巧。

公式法
等差數(shù)列求和公式:
(首項+末項)×項數(shù)/2
舉例:1+2+3+4+5+6+7+8+9=(1+9)×9/2=45
等比數(shù)列求和公式:
差比數(shù)列求和公式:
a:等差數(shù)列首項
d:等差數(shù)列公差
e:等比數(shù)列首項
q:等比數(shù)列公比
其他
錯位相減法
適用題型:適用于通項公式為等差的一次函數(shù)乘以等比的數(shù)列形式(等差等比數(shù)列相乘)
{an}、{bn}分別是等差數(shù)列和等比數(shù)列.
例如:
Tn=上述式子/ - 1-q
此外.①式可變形為
Sn為{bn}的前n項和.
此形式更理解也好記
阿貝爾求和公式
該公式又叫做分部求和公式,是離散型的分部積分法,最早由數(shù)學(xué)家阿貝爾提出。這個方法也適合解決等差等比數(shù)列相乘的數(shù)列求和,但比起上面的錯位相減法,該方法方便快捷并且證明十分容易,考試中先寫出證明過程再直接代公式即可。
設(shè){an}為公差為d的等差數(shù)列,{bn}為等比數(shù)列,Sn為數(shù)列{bn}的前n項和,Tn為數(shù)列{anbn}的前n項和,則:
再利用等比數(shù)列的求和公式把Sn寫出來即可。(這里不寫是因為化簡后的公式十分復(fù)雜,字母繁多,不如具體問題具體分析)
證明:
事實上因為,所以
括號里面又含有等比數(shù)列前n-1項和(首項和公比均為q),所以這個方法看起來長,但只要反復(fù)運用等比數(shù)列求和公式便可以求出Tn。
倒序相加法
這是推導(dǎo)等差數(shù)列的前n項和公式時所用的方法,就是將一個數(shù)列倒過來排列(反序),再把它與原數(shù)列相加,就可以得到n個 - a1+an
Sn=a1+a2+a3+……+an
Sn=an+an-1+an-2……+a1
上下相加得Sn= - a1+ann/2
分組法
有一類數(shù)列,既不是等差數(shù)列,也不是等比數(shù)列,若將這類數(shù)列適當(dāng)拆開,可分為幾個等差、等比或常見的數(shù)列,然后分別求和,再將其合并即可。
例如:an=2n+n-1,可看做是2n與n-1的和
Sn=a1+a2+…+an
=2+0+22+1+23+2+…+2n+n-1
= - 2+22+…+2n+ - 0+1+…+n-1
=2 - 2n-1/ - 2-1+ - 0+n-1n/2
=2n+1+n - n-1/2-2
裂項相消法
適用于分式形式的通項公式,把一項拆成兩個或多個的差的形式,即an=f - n+1-f - n,然后累加時抵消中間的許多項。
常用公式:
(1)
(2)
(3)
(4)(當(dāng)a≠b時)
(5)
[例]求數(shù)列an=1 - n+1的前n項和.
解:an=1 - n+1=(裂項)
則Sn=1-1/2+1/2-1/3+1/4…+1-1/ - n+1(裂項求和)
=1-1/ - n+1
=n/ - n+1
小結(jié):此類變形的特點是將原數(shù)列每一項拆為兩項之后,其中中間的大部分項都互相抵消了。只剩下有限的幾項。
注意:余下的項具有如下的特點
1、余下的項前后的位置前后是對稱的。
2、余下的項前后的正負(fù)性是相反的。
數(shù)學(xué)歸納法
一般地,證明一個與正整數(shù)n有關(guān)的命題,有如下步驟:
(1)證明當(dāng)n取第一個值時命題成立;
(2)假設(shè)當(dāng)n=k(k≥n的第一個值,k為自然數(shù))時命題成立,證明當(dāng)n=k+1時命題也成立。
例:
求證:
1×2×3×4+2×3×4×5+3×4×5×6+.……+n - n+1 - n+2 - n+3=[n - n+1 - n+2 - n+3 - n+4]/5
證明:
當(dāng)n=1時,有:
1×2×3×4=24=2×3×4×5/5
假設(shè)命題在n=k時成立,于是:
1×2×3×4+2×3×4×5+3×4×5×6+.……+k - k+1 - k+2 - k+3=[k - k+1 - k+2 - k+3 - k+4]/5
則當(dāng)n=k+1時有:
1×2×3×4+2×3×4×5+3×4×5×6+……+ - k+1 - k+2 - k+3 - k+4
=1×2×3×4+2×3×4×5+3×4×5×6+……+k - k+1 - k+2 - k+3+ - k+1 - k+2 - k+3 - k+4
=[k - k+1 - k+2 - k+3 - k+4]/5+ - k+1 - k+2 - k+3 - k+4
= - k+1 - k+2 - k+3 - k+4* - k/5+1
=[ - k+1 - k+2 - k+3 - k+4 - k+5]/5
即n=k+1時原等式仍然成立,歸納得證。
通項化歸法
先將通項公式進(jìn)行化簡,再進(jìn)行求和。
如:求數(shù)列1,1+2,1+2+3,1+2+3+4,……的前n項和。此時先將an求出,再利用分組等方法求和。
并項求和法
(常采用先試探后求和的方法)
例:1-2+3-4+5-6+……+(2n-1)-2n
方法一:(并項)
求出奇數(shù)項和偶數(shù)項的和,再相減。
方法二:
(1-2)+(3-4)+(5-6)+……+[(2n-1)-2n]
方法三:
構(gòu)造新的數(shù)列,可借用等差數(shù)列與等比數(shù)列的復(fù)合。
an=n - -1^(n+1)
求和公式
通項式為K^m(m為自然數(shù))的數(shù)列求和公式
系數(shù)數(shù)列為
l為{1;1/2;1/12;0;-1/720;0;……}其除第二項的所有偶數(shù)項皆為0,證明略.
例如m等于2求和公式
通項式為多項式的數(shù)列求和公式
通項式為多項式的數(shù)列求和公式為其中各項求和公式簡單的線性組合。不做贅述。
數(shù)列求和極限
常用方法有:
通過恒等變形化為可用極限四則運算法則的情形;
適當(dāng)放大縮小法則;
化為積分和利用定積分求極限;
利用數(shù)值級數(shù)求和的方法。
