数列求和方法总结例题和答案全解
1 直接求和
适用于等差数列或等比数列的求和(指前项和)问题,在四个量(或), 中,已知三个量时,可以求出来,我们简称为“知三求和”问题.它们的求和问题可以直接利用求和公式解决.
等差数列前项和公式:已知时,利用公式求和;
已知时,利用公式求和.
等比数列前项和公式:已知时,利用公式求和;
已知时,利用公式()求和.
例1
此式可看为一个等比数列的前项和,且此等比数列首项为1,公比为,故可直接运用等比数列前项和公式 () 求和.
解
例2 一个等差数列的前项和等于,前项和等于(其中m),试求这个数列的前项和.
根据等差数列前项和公式运用所需的条件最好先求出数列首项与公差,然后运用求和.
解 设这个数列的首项为,公差为,根据已知条件,有
得
=
因为
所以
由此得 ,
于是,这个数列的前项和为
2 转化求和
适用于不是等差数列或等比数列,不便直接求其前项和的数列.
2.1反序相加法
将与两式相加,如果得到一个常数列,其和为,那么
例3已知满足,当时,,若求
由知只要自变量即成立,又知1,…,则易求
解 因为, ①
所以 ②
①+②,得
所以
2.2错项相减法
如果数列中的和分别是等差数列和等比数列且等比数列公比为,那么与两式“错项相减”可以求出
例4求和:1
数列2,2,2,…,2,1与1,2,3,…,, 分别是等比数列()与等差数列(),可考虑用“错项相减法”求和.
解 令1 ①
则 1+ ②
①-②,得
.
则.
2.3组合数法
原数列各项可写成组合数形式,则可利用公式求解.
例5求的和
由知可利用“组合数法”求和
解
…
.
3 裂项求和
将数列的每一项分裂成两项之差,如果求数列的前项和时,除首尾若干项外,其余各项可以交叉相消.
例6求
此数列故知拆项后是一个等比数列.
解 因为,
所以
.
例7 求证<
此为分数数列求和问题,仍然用裂项求和法,难点在于分母出现了阶乘,为此,需将数列的第项作一些恒等变形,以便将其分裂为两项之差.
解 因为 ()
所以
<.
4 归纳求和
针对可猜想出其前项和的数列.
4.1直接利用归纳法
猜测出数列前n项和的形式,直接利用数学归纳法证明结论
例8在一个圆的直径两端写上自然数1,将此直径分得的两个半圆都对分,在每个分点上写上该点相邻两数之和,然后把分得的四个圆周各自对分,在所分点上写上该点相邻两数之和,如此继续下去,问这样做第步之后,圆周所有分点上之和的和是多少?
由题意知,
,
,
,
由此可猜想出,则可利用数学归纳法证明.
解 由题意有
,
,
,
,
故猜想S=,下面利用数学归纳法给予严格的证明.
当时,命题显然成立;
设当时,命题成立,则;
当时,.
则证出时命题成立,从而证明对所有的自然数都成立.
4.2待定归纳法
解决与自然数有关的某一问题,首先应对结论的代数形式做一正确推测,并将结论用待定系数设出来,随之令其满足数学归纳法的各个步骤,从中得到待定系数的方程或方程组,求出待定系数,即可使问题得解.
例9求数列2,4,6,…,2的前项和.
因为数列的通项公式为它是关于的多项式,与之类似的数列求和问题我们熟悉的有
(1)
(2)1
(3)
以上各式中,左端的通项公式及右端的和展开后都是关于的多项式,对其次数进行比较便可得到这样的结论:若数列的通项公式是关于的多项式,则其前项和是比通项公式高一次的多项式.对本题来讲,因为通项公式
是关于的三次多项式,所以我们猜想该数列的前项和是关于的四次多项式,故可设.
解 令满足数学归纳法的各个步骤,
即时上式均成立,有
①
②
又因为
③
比较②、③两式同类项系数可得
解方程得 代入①式有,
故
5 逐差法
针对一类高阶等差数列求和问题.某些数列的构成规律不十分明显,我们可以逐次求出它的各阶差数列,如果某一阶差数列正好是等差数列或等比数列,那么可以利用这些数列的有限和得出原数列的一个通项公式,然后再求出其前项和
例10求数列5,6,9,16,31,62,…的前项和
考虑数列的各差数列:
原数列:5,6,9,16,31,62,…
一阶差数列:1,3,7,15,31,…
二阶差数列:2,4,8,16,…
由于二阶差数列是等比数列,可用逐差法求数列的通项,然后再求其前项和
解 设原数列为,一阶差数列为,二阶差数列为
那么
…
以上个式子相加,有
.
因为,所以.
又
…
所以
.
因为,所以.
数列的前项和为
第二篇:数列高考综合题方法总结
数列知识
数学探索©版权所有www.delve.cn(1)理解数列的概念,了解数列通项公式的意义了解递推公式是给出数列的一种方法,并能根据递推公式写出数列的前几项.
数学探索©版权所有www.delve.cn(2)理解等差数列的概念,掌握等差数列的通项公式与前n项和公式,并能解决简单的实际问题.
数学探索©版权所有www.delve.cn(3)理解等比数列的概念,掌握等比数列的通项公式与前n项和公式,井能解决简单的实际问题.
1.数列的定义:按照一定顺序排列的一列数称为数列,数列中的每个数称为该数列的项.
2.通项公式:如果数列的第项与序号之间可以用一个式子表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式,即.
3.递推公式:如果已知数列的第一项(或前几项),且任何一项与它的前一项(或前几项)间的关系可以用一个式子来表示,即或,那么这个式子叫做数列的递推公式.
⒋数列的表示方法:解析法、图像法、列举法、递推法.
⒌ 数列的分类:有穷数列,无穷数列;递增数列,递减数列,摆动数列,常数数列;有界数列,无界数列.
其中i有界数列:存在正数使.
ii无界数列:对于任何正数,总有项使得.
等差数列
1.定义:如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的差等于同一个常数,那么这个数列就叫做等差数列,这个常数叫做等差数列的公差,公差通常用字母d表示。
即:
2.等差数列的判定方法:
①定义法:对于数列,若(常数),则数列是等差数列。
②等差中项法:对于数列,若,则数列是等差数列。
③(为常数).
3.等差数列的通项公式:
如果等差数列的首项是,公差是,则等差数列的通项为。
4.等差数列的前n项和:
① ②
5.等差中项:
如果,,成等差数列,那么叫做与的等差中项。即:或
推广:2=
6.等差数列的性质:
递推公式;
①.等差数列任意两项间的关系:如果是等差数列的第项,是等差数列的第项,且,公差为,则有
②.对于等差数列,若,则。
③.设数列是等差数列,是奇数项的和,是偶数项项的和,是前n项的和,则有如下性质:
(i)奇数项
(ii) ;
(iii) ;
(iv)若等差数列的前项的和为,等差数列的前项的和为,则.
④(可为零也可不为零→为等差数列充要条件(即常数列也是等差数列)→若不为0,则是等差数列充分条件).
⑤等差{}前n项和 →可以为零也可不为零→为等差的充要条件→若为零,则是等差数列的充分条件;若不为零,则是等差数列的充分条件.
⑥非零常数列既可为等比数列,也可为等差数列.(不是非零,即不可能有等比数列)
⑦⑴在等差数列中,若项数也构成一个等差数列,则为等差数列,公差为
⑵等差数列依次每k项的和仍成等差数列,其公差为原公差的k2倍;
⑶数列是等差数列,则数列、(是常数)都是等差数列;
⑷若等差数列的前项和,则是等差数列;
⑸若、是等差数列公差分别为d,d’则 (、是非零常数)也成等差数列公差为kd+kd’;
(6) 若是等比数列公比为q,且,则是等差数列公差为q.
(7)如果两等差数列有公共项,那么由它们的公共项顺次组成的新数列也是等差数列,且新等差数列的公差是原两等差数列公差的最小公倍数. 注意:公共项仅是公共的项,其项数不一定相同,即研究.
⑧常用公式:1): 1+2+3+...+n =
2) 1+3+5+...+(2n-1) =
3)
4)
5)
6)
7) 9,99,999,…; 5,55,555,….
⑨在等差数列{}中,有关Sn 的最值问题:
i当>0,d<0时,满足的项数m使得取最大值.
ii当<0,d>0时,满足的项数m使得取最小值。
⑩为减少运算量,要注意设元的技巧,如奇数个数成等差,可设为…,…(公差为);偶数个数成等差,可设为…,,…(公差为2)
等比数列
1.定义:
2.等比中项:
如果在与之间插入一个数,使,,成等比数列,那么叫做与的等比中项。也就是,如果是的等比中项,那么,即。
注意:任意两数a、c不一定有等比中项,除非有ac>0,则等比中项一定有两个.
3.等比数列的判定方法:
⑴定义法:对于数列,若,则数列是等比数列。
⑵等比中项:对于数列,若,则数列是等比数列。
4.等比数列的通项公式:
如果等比数列的首项是,公比是,则等比数列的通项为。
5.等比数列的前n项和:
6.等比数列的性质:
⑴等比数列任意两项间的关系:如果是等比数列的第项,是等差数列的第项,且,公比为,则有
⑵对于等比数列,若,则
也就是:。
⑶若数列是等比数列,是其前n项的和,,那么,,成等比数列。
⑷数列是等比数列,则数列、(是常数)都是等比数列;
⑸在等比数列中,等距离取出若干项也构成一个等比数列,即为等比数列,公比为.
⑹等比数列的前项和公式的常见应用题:
i生产部门中有增长率的总产量问题. 例如,第一年产量为,年增长率为,则每年的产量成等比数列,公比为. 其中第年产量为,且过年后总产量为:
ii银行部门中按复利计算问题. 例如:一年中每月初到银行存元,利息为,每月利息按复利计算,则每月的元过个月后便成为元. 因此,第二年年初可存款:
=.
iii分期付款应用题:为分期付款方式贷款为a元;m为m个月将款全部付清;为年利率.
⑺看数列是不是等比数列有以下四种方法:
i. ,是a、b、c成等比的双非条件,即a、b、c等比数列.
ii. (ac>0)→为a、b、c等比数列的充分不必要.
iii. →为a、b、c等比数列的必要不充分.
iv. 且→为a、b、c等比数列的充要.
⑻(为非零常数) 成等比.
⑼正数列{}成等比的充要条件是数列{}()成等差数列.
⑽
数列的求通项方法
1. :这类其实就用叠加法就可以了
……..
把这些全部加起来就有
2. :这类类比上面的用叠乘法即可。
3. :这个在实际其实用的是挺多的,处理方法就是待定系数
设,展开,得
综合上面两式,就有
令,则有,这就是我们最常见的等比啦,于是
4.还有一个和这个有相似都是在左右加减的,即右边是关于的分式,这也就是个分式递推关系。
可以令(也就是求式子右边所表示的函数的不动点)
当求两个不等根时,用原式在左右两边减得将右边通分化简
同理可得
将这两个式子相除得其实你会很快发现这中间有个等比数列,然后就用去代替求通项再求
当求两个等根时,用原式在左右两边减得将右边通分化简,然后很容易找到等差数列然后同样用去代替求通项再求
5. :处理这类关系,只要在两边同除,再令转化为第一种去求
6. :左右都为乘积时,可考虑取对数化积为加
即再令即可转化为第三种来求
7.(特征根)这个也很重要,用的较多
解方程(称作特征方程)得两根(称作特征根)
若,则通项为
若,,则通项为
其中系数p,q有给定的初始值确定,从而求出通项
数列的求和方法
(1)等差与等比数列
(2)裂项相消法:
(3)错位相减法:,
所以有
⑷倒序相加法
求数列{an}的最大、最小项的方法
an+1-an=…… (an>0)
an=f(n) 研究函数f(n)的增减性