數列求和是歷年高考的必考內容,重點要熟練掌握等差數列、等比數列的求和公式,其中錯位相減法和裂項相消法也是考查的重點。下面為大家發分享了數列求和公式方法,希望對大家有幫助!
一、分組轉化求和法
若一個數列的通項公式是由若干個等差數列或等比數列或可求和的`數列構成,則求這個數列的前n項和Sn時可以用分組求和法求解。一般步驟是:拆裂通項――重新分組――求和合並。
例1求Sn=1×4+2×7+3×10+…+n(3n+1)的和
解由和式可知,式中第n項為an=n(3n+1)=3n2+n
∴Sn=1×4+2×7+3×10+…+n(3n+1)
=(3×12+1)+(3×22+2)+(3×32+3)+…+(3n2+n)
=3(12+22+32+…+n2)+(1+2+3+…+n)
=3×16n(n+1)(2n+1)+n(n+1)2
=n(n+1)2
二、奇偶分析求和法
求一個數列的前n項和Sn,如果需要對n進行奇偶性討論或將奇數項、偶數項分組求和再求解,這種方法稱為奇偶分析法。
例2:求和:Sn=-1+3-5+7-9+11-…+(-1)n(2n-1)
分析:觀察數列的通項公式an=(-1)n(2n-1)可知Sn與數列項數n的奇偶性有關,故利用奇偶分析法及分組求和法求解,也可以在奇偶分析法的基礎上利用並項求和法求的結果。
解:當n為偶數時,
Sn=-1+3-5+7-9+11-…+(-1)n(2n-1)
=-(1+5+9+…+2n-3)+(3+7+11+…+2n-1)
=-n2(1+2n-3)2+n2(3+2n-1)2
=-n2-n2+n2+n2=n
當n為奇數時,
=-n+12(1+2n-1)2+n-12(3+2n-3)2
=-n2+n2+n2-n2=-n
綜上所述,Sn=(-1)nn
三、並項求和法
一個數列an的前n項和Sn中,某些項合在一起就具有特殊的性質,因此可以幾項結合求和,再求Sn,稱之為並項求和法。形如an=(-1)nf(n)的型別,就可以採用相鄰兩項合併求解。如例3中可用並項求和法求解。
例3:求S=-12+22-32+42-…-992+1002
解S=(-12+22)+(-32+42)+…+(-992+1002)
=(1+2)+(3+4)+…+(99+100)=5050
四、基本公式法
如果一個數列是符合以下某種形式,如等差、等比數列或通項為自然數的平方、立方的,那麼可以直接利用以下數列求和的公式求和。
常用公式有
(1)等差數列求和公式:Sn=na1+n(n-1)2d=n(a1+an)2
(2)等比數列求和公式:Sn=na1a1(1-qn)1-q=a1-anq1-q(q=1)(q≠1)
(3)1+2+3+…+n=n(n+1)2
(4)1+3+5+…+2n-1=n2
(5)2+4+6+…+2n=n(n+1)
(6)12+22+32+…+n2=16n(n+1)(2n+1)
(7)13+23+33+…+n3=14n2(n+1)2
例1:已知等比數列an的通項公式是an=12n-1,設Sn是數列an的前n項和,求Sn。
解:∵an=12n-1∴a1=1,q=12
∴Sn=1+12+14+…+12n-1=1(1-12n)1-12=2-12n-1
五、裂項相消法
如果一個數列an的通項公式能拆分成兩項差的形式,並且相加過程中可以互相抵消至只剩下有限項時,這時只需求有限項的和,把這種求數列前n項和Sn的方法叫做裂項相消法。
裂項相消法中常用的拆項轉化公式有:
(1)1n(n+1)=1n-1n+1,1n(n+k)=1k(1n-1n+k)
(2)1(2n-1)(2n+1)=12(12n-1-12n+1)
(3)1n(n+1)(n+2)=12[1n(n+1)-1(n+1)(n+2)]
(4)1n+n+1=n+1-n,1n+n+k=1k(n+k-n),
其中n∈N,k∈R且k≠0
例5:求數列1,11+2,11+2+3,…,11+2+3+…+n,…的前n和Sn。
解由題知,an=11+2+3+…+n=2n(n+1)=2(1n-1n+1)
∴Sn=1+11+2+11+2+3+…+11+2+3+…+n
=2(1-12)+2(12-13)+2(13-14)+…+2(1n-1n+1)
=2(1-12+12-13+13-14+…+1n-1n+1)
=2(1-1n+1)=2nn+1
數列求和是歷年高考的必考內容,重點要熟練掌握等差數列、等比數列的求和公式,其中錯位相減法和裂項相消法也是考查的重點。下面為大家發分享了數列求和公式方法,希望對大家有幫助!
一、分組轉化求和法
若一個數列的通項公式是由若干個等差數列或等比數列或可求和的`數列構成,則求這個數列的前n項和Sn時可以用分組求和法求解。一般步驟是:拆裂通項――重新分組――求和合並。
例1求Sn=1×4+2×7+3×10+…+n(3n+1)的和
解由和式可知,式中第n項為an=n(3n+1)=3n2+n
∴Sn=1×4+2×7+3×10+…+n(3n+1)
=(3×12+1)+(3×22+2)+(3×32+3)+…+(3n2+n)
=3(12+22+32+…+n2)+(1+2+3+…+n)
=3×16n(n+1)(2n+1)+n(n+1)2
=n(n+1)2
二、奇偶分析求和法
求一個數列的前n項和Sn,如果需要對n進行奇偶性討論或將奇數項、偶數項分組求和再求解,這種方法稱為奇偶分析法。
例2:求和:Sn=-1+3-5+7-9+11-…+(-1)n(2n-1)
分析:觀察數列的通項公式an=(-1)n(2n-1)可知Sn與數列項數n的奇偶性有關,故利用奇偶分析法及分組求和法求解,也可以在奇偶分析法的基礎上利用並項求和法求的結果。
解:當n為偶數時,
Sn=-1+3-5+7-9+11-…+(-1)n(2n-1)
=-(1+5+9+…+2n-3)+(3+7+11+…+2n-1)
=-n2(1+2n-3)2+n2(3+2n-1)2
=-n2-n2+n2+n2=n
當n為奇數時,
Sn=-1+3-5+7-9+11-…+(-1)n(2n-1)
=-(1+5+9+…+2n-3)+(3+7+11+…+2n-1)
=-n+12(1+2n-1)2+n-12(3+2n-3)2
=-n2+n2+n2-n2=-n
綜上所述,Sn=(-1)nn
三、並項求和法
一個數列an的前n項和Sn中,某些項合在一起就具有特殊的性質,因此可以幾項結合求和,再求Sn,稱之為並項求和法。形如an=(-1)nf(n)的型別,就可以採用相鄰兩項合併求解。如例3中可用並項求和法求解。
例3:求S=-12+22-32+42-…-992+1002
解S=(-12+22)+(-32+42)+…+(-992+1002)
=(1+2)+(3+4)+…+(99+100)=5050
四、基本公式法
如果一個數列是符合以下某種形式,如等差、等比數列或通項為自然數的平方、立方的,那麼可以直接利用以下數列求和的公式求和。
常用公式有
(1)等差數列求和公式:Sn=na1+n(n-1)2d=n(a1+an)2
(2)等比數列求和公式:Sn=na1a1(1-qn)1-q=a1-anq1-q(q=1)(q≠1)
(3)1+2+3+…+n=n(n+1)2
(4)1+3+5+…+2n-1=n2
(5)2+4+6+…+2n=n(n+1)
(6)12+22+32+…+n2=16n(n+1)(2n+1)
(7)13+23+33+…+n3=14n2(n+1)2
例1:已知等比數列an的通項公式是an=12n-1,設Sn是數列an的前n項和,求Sn。
解:∵an=12n-1∴a1=1,q=12
∴Sn=1+12+14+…+12n-1=1(1-12n)1-12=2-12n-1
五、裂項相消法
如果一個數列an的通項公式能拆分成兩項差的形式,並且相加過程中可以互相抵消至只剩下有限項時,這時只需求有限項的和,把這種求數列前n項和Sn的方法叫做裂項相消法。
裂項相消法中常用的拆項轉化公式有:
(1)1n(n+1)=1n-1n+1,1n(n+k)=1k(1n-1n+k)
(2)1(2n-1)(2n+1)=12(12n-1-12n+1)
(3)1n(n+1)(n+2)=12[1n(n+1)-1(n+1)(n+2)]
(4)1n+n+1=n+1-n,1n+n+k=1k(n+k-n),
其中n∈N,k∈R且k≠0
例5:求數列1,11+2,11+2+3,…,11+2+3+…+n,…的前n和Sn。
解由題知,an=11+2+3+…+n=2n(n+1)=2(1n-1n+1)
∴Sn=1+11+2+11+2+3+…+11+2+3+…+n
=2(1-12)+2(12-13)+2(13-14)+…+2(1n-1n+1)
=2(1-12+12-13+13-14+…+1n-1n+1)
=2(1-1n+1)=2nn+1