数列求和方法例题变式解析答案——强烈推荐
数列求和专题,方法大全,7种方法(全面模型+精选例题+习题附答案)精编材料word版
七、数列求和专题1.公式法等差数列求和公式: 11()(1)22n n n a a n n S na d +-==+. 等比数列求和公式:111(1)(1)(1)11n n n na q S a a q a q q q q =⎧⎪=--⎨=≠⎪--⎩.常用求和公式:1123(1)2n n n ++++=+L22221123(1)(21)6n n n n ++++=++L333321123[(1)]2n n n ++++=+L2.分组求和法如果一个数列的通项可以写成n n n c a b =±的形式,而数列{}n a ,{}n b 是等差或等比数列或可转化为能够求和的数列,可采用分组求和法.3.错位相减法{}n a 是等差数列,{}n b 是等比数列,求数列{}n n a b ⋅的前n 项和时,采用错位相减法求解,在等式的两边同乘以{}n b 的公比,然后错位一项与{}n n a b ⋅的同次项对应相减,转化为特殊数列求和问题.需注意{}n b 共比为参数字母时,要对公比是否为1做讨论.它是等比数列前n 项和公式的推导方法.4.裂项相消法将数列每一项拆成两项或若干项,使得相加后有一些项可以相互抵消,从而求得其和.一般未被消去的项有前后对称的特点.常见裂项方法:①111(1)1n n n n=-++②1111()()n n k k n n k=-++③1111()(21)(21)22121n n n n=--+-+④1111[](1)(2)2(1)(1)(2)n n n n n n n=-+++++1k=⑥1log(1)log(1)logaa an nn+=+-注:(1)裂项常见公式没有必要死记硬背,例如对1(5)n n+裂项,可直接把分式从中间截断,变为115n n-+,再通分求得1155(5)n n n n-=++,与原式比较分母变为5倍,则把裂项后的结果115n n-+前面乘以15就变为与原式相等的裂项,即1111()(5)55n n n n=-++.(2)分母为根式相加形式的裂项,本质就是对分母有理化,即=1k=.(3)对数形式的裂项,考察的是对数的基本计算,利用对数性质巧妙构造相消项,如11log(1)log()log(1)loga a a ann nn n++==+-.5.倒序相加法一个数列中,与首末两项等距离的两项之和等于首末两项之和,那么把正着写与倒着写的两个和式相加,就得到一个常数列的和,这一求和的方法称为倒序相加法.它是等差数列前n 项和公式的推导方法.6.并项求和法一个数列的前n 项和中,若项与项之间能两两结合求解,则称为并项求和.形如(1)()n n a f n =-的数列,可用此法.7.含有绝对值的求和关键找到正负转折项进行分类讨论.练习题:答案解析:1n=也适合上式,故3104na n=-+令31040na n=-+≥,解得34.7n≤即当34n≤时,0na>;当35n≥时,0na<(1)当34n≤时,12||||||n nT a a a=+++L12na a a=+++L2320522nS n n==-+(2)当35n≥时,12||||||n nT a a a=+++L12343536()()na a a a a a=+++-+++L L342nS S=-23205350222n n=-+综上:223205(34)2232053502(35)22nnn nTnn n⎧-+≤⎪⎪=⎨⎪-+≥⎪⎩数学浪子整理制作,侵权必究。
数列求和的八种方法及题型
数列求和的八种方法及题型1、抽象加法法:把等差数列的元素抽象为某一个相同的数值(称为项数,式子为S),通过加法求出所求等差数列的和。
例题:这样一个等差数列:2、4、6、8……100,求这一数列的和是多少?答案:抽象加法法:元素个数n = 99,公差d = 2,首项a = 2。
由公式S=n*(a+l)/2可得:S = 99*(2+100)/2 = 99*102/2 = 4950。
2、数值加法法:直接对元素逐一加法求和。
例题:计算这一等差数列的和:1、3、5、7……99?答案:数值加法法:元素个数n = 49,即:1+3+5+7+...+99=49*100/2=4900。
3、改编组合法:将数列改编为组合形式,将大式化简,从这个组合计算其和。
例题:求这一等差数列的和:2、5、8、11……99?答案:改编组合法:元素个数n = 48,公差d = 3,首项a = 2。
将其转换为组合:2+48d ,即2+(48*3)=150,由公式S=n*(a+l)/2可得:S = 48*(2+150)/2 = 48*152/2 = 7344。
4、数表法:把数列列成表,统计其和。
例题:求这一等差数列的和:3、5、7、9……99?答案:数表法:数列:3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99和:3+5+7+9+11+13+15+17+19+21+23+25+27+29+31+33+35+37+39+41+43+ 45+47+49+51+53+55+57+59+61+63+65+67+69+71+73+75+77+79+81+83 +85+87+89+91+93+95+97+99=24505、立方法:一种特殊情形——这一数列两个元素的值等于这两个元素之间的位数的立方和。
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数列专项之求和-4(一)等差等比数列前n 项求和1、 等差数列求和公式:d n n na a a n S n n 2)1(2)(11-+=+=2、等比数列求和公式:⎪⎩⎪⎨⎧≠--=--==)1(11)1()1(111q q q a a qq a q na S n nnn 项求和② 数列{}n a 为等差数列,数列{}n b 为等比数列,则数列{}n n a b ⋅的求和就要采用此法. ②将数列{}n n a b ⋅的每一项分别乘以{}n b 的公比,然后在错位相减,进而可得到数列{}n n a b ⋅的前n 项和.此法是在推导等比数列的前n 项和公式时所用的方法.例23. 求和:132)12(7531--+⋅⋅⋅++++=n n x n x x x S )0(≠x例24.求数列⋅⋅⋅⋅⋅⋅,22,,26,24,2232n n前n 项的和.一般地,当数列的通项12()()n ca anb an b =++ 12(,,,a b b c 为常数)时,往往可将na 变成两项的差,采用裂项相消法求和.可用待定系数法进行裂项:设12n a an b an b λλ=-++,通分整理后与原式相比较,根据对应项系数相等得21cb b λ=-,从而可得12211211=().()()()c c an b an b b b an b an b -++-++常见的拆项公式有: ①111(1)1n n n n =-++; ②1111();(21)(21)22121n n n n =--+-+③1a b=-- ④11;m m mn n n C C C -+=- ⑤!(1)!!.n n n n ⋅=+- ⑥])2)(1(1)1(1[21)2)(1(1++-+=+-n n n n n n n…… 例25. 求数列⋅⋅⋅++⋅⋅⋅++,11,,321,211n n 的前n 项和.例26. 在数列{a n }中,11211++⋅⋅⋅++++=n nn n a n ,又12+⋅=n n n a a b ,求数列{b n }的前n 项的和.有一类数列,既不是等差数列,也不是等比数列,若将这类数列适当拆开,可分为几个等差、等比或常见的数列,然后分别求和,再将其合并即可.一般分两步:①找通向项公式②由通项公式确定如何分组.例27. 求数列{n(n+1)(2n+1)}的前n 项和. 例28. 求数列的前n 项和:231,,71,41,1112-+⋅⋅⋅+++-n aa a n如果一个数列{}n a ,与首末两项等距的两项之和等于首末两项之和,则可用把正着写与倒着写的两个和式相加,就得到了一个常数列的和,这种求和方法称为倒序相加法。
数列求和常用方法(含答案)
数列专题 数列求和常用方法一、公式法例1在数列{a n }中,2a n =a n -1+a n +1(n ≥2),且a 2=10,a 5=-5.(1)求{a n }的通项公式;(2)求{a n }的前n 项和S n 的最大值.解: (1)因为2a n =a n -1+a n +1(n ≥2),所以a n +1-a n =a n -a n -1(n ≥2),所以数列{a n }为等差数列,设首项为a 1,公差为d ,则⎩⎪⎨⎪⎧a 2=a 1+d =10,a 5=a 1+4d =-5,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=15,d =-5, 所以a n =a 1+(n -1)d =15-5(n -1)=-5n +20.(2)由(1)可知S n =na 1+n (n -1)2d =d 2n 2+⎝⎛⎭⎫a 1-d 2n =-52n 2+352n ,因为对称轴n =72, 所以当n =3或4时,S n 取得最大值为S 3=S 4=30. 跟踪练习1、已知等差数列{a n }和等比数列{b n }满足a 1=b 1=1,a 2+a 4=10,b 2b 4=a 5. (1)求{a n }的通项公式; (2)求b 1+b 3+b 5+…+b 2n -1. 解 (1)设等差数列{a n }的公差为d . 因为a 1=1,a 2+a 4=10, 所以2a 1+4d =10, 解得d =2. 所以a n =2n -1.(2)设等比数列{b n }的公比为q . 因为b 2b 4=a 5, 所以b 1q ·b 1q 3=9. 又b 1=1,所以q 2=3.所以b 2n -1=b 1q 2n -2=3n -1.则b 1+b 3+b 5+…+b 2n -1=1+3+32+…+3n -1=3n -12.二、分组转化法例2、已知公差不为0的等差数列{a n }的前n 项和为S n ,S 5=20,a 3是a 2,a 5的等比中项,数列{b n }满足对任意的n ∈N *,S n +b n =2n 2.(1)求数列{a n },{b n }的通项公式;(2)设c n ={b n −n 2,n 为偶数2a n,n 为奇数,求数列{c n }的前2n 项的和T 2n .解:(1)设数列{a n }的公差为d ,由题意得,⎩⎪⎨⎪⎧5a 1+10d =20,(a 1+2d )2=(a 1+d )(a 1+4d ),化简得⎩⎪⎨⎪⎧a 1+2d =4,a 1d =0, 因为d ≠0,所以a 1=0,d =2,所以a n =2n -2(n ∈N *),S n =n 2-n ,n ∈N *, 因为S n +b n =2n 2,所以b n =n 2+n (n ∈N *).(2)由(1)知,c n ={b n −n 2,n 为偶数2a n ,n 为奇数=⎩⎪⎨⎪⎧n ,n 为偶数,4n -1,n 为奇数,所以T 2n =c 1+c 2+c 3+c 4+…+c 2n -1+c 2n =(2+4+…+2n )+(40+42+…+42n -2) =n (2+2n )2+1-16n 1-16=n (n +1)+115(16n -1).跟踪练习1、已知在等差数列{a n }中,S n 为其前n 项和,且a 3=5,S 7=49. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)若b n =2n a+a n ,数列{b n }的前n 项和为T n ,且T n ≥1 000,求n 的取值范围. 解 (1)由等差数列性质知,S 7=7a 4=49,则a 4=7, 故公差d =a 4-a 3=7-5=2, 故a n =a 3+(n -3)d =2n -1.(2)由(1)知b n =22n -1+2n -1, T n =21+1+23+3+…+22n -1+2n -1 =21+23+…+22n -1+(1+3+…+2n -1) =21-22n +11-4+n (1+2n -1)2=22n +13+n 2-23.易知T n 单调递增,且T 5=707<1 000,T 6=2 766>1 000, 故T n ≥1 000,解得n ≥6,n ∈N *.三、并项求和法例3、已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,a 5=9,S 5=25. (1)求数列{a n }的通项公式及S n ;(2)设b n =(-1)n S n ,求数列{b n }的前n 项和T n .解 (1)设数列{a n }的公差为d ,由S 5=5a 3=25得a 3=a 1+2d =5, 又a 5=9=a 1+4d ,所以d =2,a 1=1, 所以a n =2n -1,S n =n (1+2n -1)2=n 2.(2)结合(1)知b n =(-1)n n 2,当n 为偶数时, T n =(b 1+b 2)+(b 3+b 4)+(b 5+b 6)+…+(b n -1+b n )=(-12+22)+(-32+42)+(-52+62)+…+[-(n -1)2+n 2]=(2-1)(2+1)+(4-3)(4+3)+(6-5)(6+5)+…+[n -(n -1)][n +(n -1)] =1+2+3+…+n =n (n +1)2.当n 为奇数时,n -1为偶数, T n =T n -1+(-1)n·n 2=(n -1)n 2-n 2=-n (n +1)2. 综上可知,T n =(-1)n n (n +1)2.四、裂项相消法例4、已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且2S n =3a n -3(n ∈N *).(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若b n =1log 3a n ·log 3a n +1,求数列{b n }的前n 项和T n .解:(1)当n =1时,2a 1=3a 1-3,解得a 1=3;当n ≥2时,2a n =2S n -2S n -1=3a n -3-3a n -1+3=3a n -3a n -1,得a n =3a n -1, 因为a n ≠0,所以a na n -1=3,因为a 1=3, 所以数列{a n }是以3为首项,3为公比的等比数列,所以a n =3n . (2)因为log 3a n =log 33n =n ,所以b n =1log 3a n ·log 3a n +1=1n (n +1)=1n -1n +1,所以数列{b n }的前n 项和T n =⎝⎛⎭⎫11-12+⎝⎛⎭⎫12-13+⎝⎛⎭⎫13-14+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1=1-1n +1=nn +1. 跟踪练习1、已知数列{a n }的前n 项和为S n ,S n =2a n -1,数列{b n }是等差数列,且b 1=a 1,b 6=a 5.(1)求数列{a n }和{b n }的通项公式;(2)若c n =1b n b n +1,记数列{c n }的前n 项和为T n ,证明:3T n <1.解: (1)由S n =2a n -1,可得n =1时,a 1=2a 1-1,解得a 1=1;n ≥2时,S n -1=2a n -1-1,又S n =2a n -1,两式相减可得a n =S n -S n -1=2a n -1-2a n -1+1,即有a n =2a n -1,所以数列{a n }是首项为1,公比为2的等比数列,所以a n =2n -1.设等差数列{b n }的公差为d ,且b 1=a 1=1,b 6=a 5=16,可得d =b 6-b 16-1=3,所以b n =1+3(n -1)=3n -2.(2)证明:c n =1b n b n +1=1(3n -2)(3n +1)=13⎝ ⎛⎭⎪⎫13n -2-13n +1,所以T n =13⎝ ⎛⎭⎪⎫1-14+14-17+17-110+…+13n -2-13n +1=13⎝ ⎛⎭⎪⎫1-13n +1<13,则3T n <1.2、设{a n }是各项都为正数的单调递增数列,已知a 1=4,且a n 满足关系式:a n +1+a n =4+2a n +1a n ,n ∈N *.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若b n =1a n -1,求数列{b n }的前n 项和S n .解 (1)因为a n +1+a n =4+2a n +1a n ,n ∈N *,所以a n +1+a n -2a n +1a n =4,即(a n +1-a n )2=4,又{a n }是各项为正数的单调递增数列, 所以a n +1-a n =2,又a 1=2,所以{a n }是首项为2,公差为2的等差数列, 所以a n =2+2(n -1)=2n ,所以a n =4n 2.(2)b n =1a n -1=14n 2-1=1(2n -1)(2n +1)=12⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1,所以S n =b 1+b 2+…+b n =12⎝⎛⎭⎫1-13+12⎝⎛⎭⎫13-15+…+12⎝ ⎛⎭⎪⎫12n -1-12n +1 =12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12n +1=n2n +1.3、已知数列{a n }满足:a 1=2,a n +1=a n +2n . (1)求{a n }的通项公式; (2)若b n =log 2a n ,T n =1b 1b 2+1b 2b 3+…+1b n b n +1,求T n . 解 (1)由已知得a n +1-a n =2n ,当n ≥2时,a n =a 1+(a 2-a 1)+(a 3-a 2)+…+(a n -a n -1) =2+2+22+…+2n -1=2+2(1-2n -1)1-2=2n .又a 1=2,也满足上式,故a n =2n . (2)由(1)可知,b n =log 2a n =n , 1b n b n +1=1n (n +1)=1n -1n +1,T n =1b 1b 2+1b 2b 3+…+1b n b n +1=⎝⎛⎭⎫1-12+⎝⎛⎭⎫12-13+…+⎝ ⎛⎭⎪⎫1n -1n +1=1-1n +1=n n +1,故T n =nn +1.五、错位相减法例5、在数列{a n }中,a 1=1,a n +1=a n -2a n a n +1. (1)求{a n }的通项公式;(2)若b n =3na n ,求数列{b n }的前n 项和S n .解:(1)∵a 1=1,a n +1=a n -2a n a n +1,∴a n ≠0,∴1a n =1a n +1-2⇒1a n +1-1a n =2,又∵1a 1=1,∴⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是以1为首项,2为公差的等差数列, ∴1a n =1+2(n -1)=2n -1,∴a n =12n -1(n ∈N *). (2)由(1)知:b n =(2n -1)×3n ,∴S n =1×3+3×32+5×33+7×34+…+(2n -1)×3n , 3S n =1×32+3×33+5×34+7×35+…+(2n -1)×3n +1,两式相减得-2S n =3+2×32+2×33+2×34+…+2×3n -(2n -1)×3n +1 =3+2(32+33+34+…+3n )-(2n -1)×3n +1 =3+2×32(1-3n -1)1-3-(2n -1)×3n +1=3+3n +1-9-(2n -1)×3n +1=2(1-n )×3n +1-6 ∴S n =(n -1)×3n +1+3. 跟踪练习1、已知数列{a n }满足:a 1=1,a n +1=2a n +n -1.(1)证明:数列{a n +n }是等比数列并求数列{a n }的前n 项和S n ; (2)设b n =(2n -1)·(a n +n ),求数列{b n }的前n 项和T n .解: (1)因为a n +1=2a n +n -1,所以a n +1+(n +1)=2a n +2n ,即a n +1+(n +1)a n +n=2,又a 1+1=2,所以数列{a n +n }是以2为首项2为公比的等比数列, 则a n +n =2·2n -1=2n ,故a n =2n -n ,所以S n =(2+22+…+2n )-(1+2+…+n )=2·(1-2n )1-2-n (1+n )2=2n +1-2-n (1+n )2.(2)由(1)得,b n =(2n -1)·(a n +n )=(2n -1)·2n , 则T n =2+3×22+5×23+…+(2n -1)·2n ,①2T n =22+3×23+5×24+…+(2n -3)·2n +(2n -1)·2n +1,②①-②得-T n =2+2×22+2×23+…+2×2n -(2n -1)·2n +1=2×(2+22+…+2n )-2-(2n -1)·2n +1=-(2n -3)·2n +1-6,所以T n =(2n -3)·2n +1+6.2、已知数列{a n }的前n 项和为S n ,对任意正整数n ,均有S n +1=3S n -2n +2成立,a 1=2.(1)求证:数列{a n -1}为等比数列,并求{a n }的通项公式; (2)设b n =na n ,求数列{b n }的前n 项和T n .解:(1)当n ≥2时,S n =3S n -1-2(n -1)+2,又S n +1=3S n -2n +2, 两式相减可得S n +1-S n =3S n -3S n -1-2,即a n +1=3a n -2, 即有a n +1-1=3(a n -1),令n =1,可得a 1+a 2=3a 1,解得a 2=2a 1=4,也符合a n +1-1=3(a n -1), 则数列{a n -1}是首项为1,公比为3的等比数列, 则a n -1=3n -1,故a n =1+3n -1. (2)由(1)知b n =na n =n +n ·3n -1,则T n =(1+2+…+n )+(1·30+2·31+3·32+…+n ·3n -1), 设M n =1·30+2·31+3·32+…+n ·3n -1, 3M n =1·3+2·32+3·33+…+n ·3n ,两式相减可得-2M n =1+3+32+…+3n -1-n ·3n =1-3n1-3-n ·3n , 化简可得M n =(2n -1)·3n +14.所以T n =12n (n +1)+(2n -1)·3n +14.3、设{a n }是公比不为1的等比数列,a 1为a 2,a 3的等差中项. (1)求{a n }的公比;(2)若a 1=1,求数列{na n }的前n 项和. 解 (1)设{a n }的公比为q , ∵a 1为a 2,a 3的等差中项, ∴2a 1=a 2+a 3=a 1q +a 1q 2,a 1≠0, ∴q 2+q -2=0, ∵q ≠1,∴q =-2.(2)设{na n }的前n 项和为S n , a 1=1,a n =(-2)n -1,S n =1×1+2×(-2)+3×(-2)2+…+n (-2)n -1,①-2S n =1×(-2)+2×(-2)2+3×(-2)3+…+(n -1)·(-2)n -1+n (-2)n ,② ①-②得,3S n =1+(-2)+(-2)2+…+(-2)n -1-n (-2)n =1-(-2)n 1-(-2)-n (-2)n =1-(1+3n )(-2)n3,∴S n =1-(1+3n )(-2)n9,n ∈N *.4、设数列{a n }满足a 1=3,a n +1=3a n -4n . (1)计算a 2,a 3,猜想{a n }的通项公式; (2)求数列{2n a n }的前n 项和S n .解 (1)由题意可得a 2=3a 1-4=9-4=5, a 3=3a 2-8=15-8=7,由数列{a n }的前三项可猜想数列{a n }是以3为首项,2为公差的等差数列,即a n =2n +1. (2)由(1)可知,a n ·2n =(2n +1)·2n ,S n =3×2+5×22+7×23+…+(2n -1)·2n -1+(2n +1)·2n ,①2S n =3×22+5×23+7×24+…+(2n -1)·2n +(2n +1)·2n +1,② 由①-②得,-S n =6+2×(22+23+…+2n )-(2n +1)·2n +1 =6+2×22×(1-2n -1)1-2-(2n +1)·2n +1=(1-2n )·2n +1-2, 即S n =(2n -1)·2n +1+2.5、已知正项数列{a n }的前n 项和为S n ,且a 2n +1=2S n +n +1,a 2=2. (1)求数列{a n }的通项公式a n ;(2)若b n =a n ·2n ,数列{b n }的前n 项和为T n ,求使T n >2 022的最小的正整数n 的值. 解 (1)当n ≥2时,由a 2n +1=2S n +n +1,a 2=2, 得a 2n =2S n -1+n -1+1,两式相减得a 2n +1-a 2n =2a n +1, 即a 2n +1=a 2n +2a n +1=(a n +1)2.∵{a n }是正项数列,∴a n +1=a n +1. 当n =1时,a 22=2a 1+2=4, ∴a 1=1,∴a 2-a 1=1,∴数列{a n }是以a 1=1为首项,1为公差的等差数列,∴a n =n . (2)由(1)知b n =a n ·2n =n ·2n ,∴T n =1×21+2×22+3×23+…+n ·2n , 2T n =1×22+2×23+…+(n -1)·2n +n ·2n +1, 两式相减得-T n =2·(1-2n )1-2-n ·2n +1=(1-n )2n +1-2, ∴T n =(n -1)2n +1+2.∴T n -T n -1=n ·2n >0, ∴T n 单调递增.当n =7时,T 7=6×28+2=1 538<2 022, 当n =8时,T 8=7×29+2=3 586>2 022, ∴使T n >2 022的最小的正整数n 的值为8.6、已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=-94,且4S n +1=3S n -9(n ∈N *).(1)求数列{a n }的通项公式;(2)设数列{b n }满足3b n +(n -4)a n =0(n ∈N *),记{b n }的前n 项和为T n .若T n ≤λb n ,对任意n ∈N *恒成立,求实数λ的取值范围.解 (1)因为4S n +1=3S n -9,所以当n ≥2时,4S n =3S n -1-9,两式相减可得4a n +1=3a n ,即a n +1a n =34.当n =1时,4S 2=4⎝⎛⎭⎫-94+a 2=-274-9,解得a 2=-2716, 所以a 2a 1=34.所以数列{a n }是首项为-94,公比为34的等比数列,所以a n =-94×⎝⎛⎭⎫34n -1=-3n+14n .(2)因为3b n +(n -4)a n =0, 所以b n =(n -4)×⎝⎛⎭⎫34n.所以T n =-3×34-2×⎝⎛⎭⎫342-1×⎝⎛⎭⎫343+0×⎝⎛⎭⎫344+…+(n -4)×⎝⎛⎭⎫34n ,① 且34T n =-3×⎝⎛⎭⎫342-2×⎝⎛⎭⎫343-1×⎝⎛⎭⎫344+0×⎝⎛⎭⎫345+…+(n -5)×⎝⎛⎭⎫34n +(n -4)×⎝⎛⎭⎫34n +1,② ①-②得14T n =-3×34+⎝⎛⎭⎫342+⎝⎛⎭⎫343+…+⎝⎛⎭⎫34n -(n -4)×⎝⎛⎭⎫34n +1 =-94+916⎣⎡⎦⎤1-⎝⎛⎭⎫34n -11-34-(n -4)×⎝⎛⎭⎫34n +1 =-n ×⎝⎛⎭⎫34n +1,所以T n =-4n ×⎝⎛⎭⎫34n +1.因为T n ≤λb n 对任意n ∈N *恒成立,所以-4n ×⎝⎛⎭⎫34n +1≤λ⎣⎡⎦⎤(n -4)×⎝⎛⎭⎫34n 恒成立,即-3n ≤λ(n -4)恒成立, 当n <4时,λ≤-3n n -4=-3-12n -4,此时λ≤1; 当n =4时,-12≤0恒成立,当n >4时,λ≥-3n n -4=-3-12n -4,此时λ≥-3. 所以-3≤λ≤1.。
数列求和方法(带例题和练习题)
数列的求和数列求和主要思路:1.求数列的和注意方法的选取:关键是看数列的通项公式; 2.求和过程中注意分类讨论思想的运用; 3.转化思想的运用; 数列求和的常用方法一、利用常用求和公式求和利用下列常用求和公式求和是数列求和的最基本最重要的方法. 1、 等差数列求和公式:d n n na a a n S n n 2)1(2)(11-+=+=2、等比数列求和公式:⎪⎩⎪⎨⎧≠--=--==)1(11)1()1(111q q q a a qq a q na S n nn3、 11123(1)2nn k S k n n n ===+++++=+∑… 4、2222211123(1)(21)6nn k S k n n n n ===++++=++∑5、 2333331(1)1232nn k n n S kn =+⎡⎤===++++=⎢⎥⎣⎦∑ 公式法求和注意事项(1)弄准求和项数n 的值;(2)等比数列公比q 未知时,运用前n 项和公式要分类。
例1.求和221-++++n xx x (0,2≠≥x n )二、错位相减法求和这种方法是在推导等比数列的前n 项和公式时所用的方法,这种方法主要用于求数列{a n ·b n }的前n 项和,其中{ a n }、{ b n }分别是等差数列和等比数列. 例2.求和:132)12(7531--+⋅⋅⋅++++=n n x n x x x S例3.求数列⋅⋅⋅⋅⋅⋅,22,,26,24,2232n n前n 项的和. 三、倒序相加法如果一个数列与首末两端等“距离”的两项的和相等或等于同一个常数,那么求这个数列前n 项和即可用倒序相加发,如等差数列的前n 项和就是此法推导的例4.求89sin 88sin 3sin 2sin 1sin 22222++⋅⋅⋅+++的值例4变式训练1:求cos1°+ cos2°+ cos3°+···+ cos178°+ cos179°的值. 例4变式训练2: 数列{a n }:n n n a a a a a a -====++12321,2,3,1,求S 2002.例4变式训练3:在各项均为正数的等比数列中,若103231365log log log ,9a a a a a +⋅⋅⋅++=求的值.四、分组法求和有一类数列,既不是等差数列,也不是等比数列,若将这类数列适当拆开,可分为几个等差、等比或常见的数列,然后分别求和,再将其合并即可.例5.已知数列{}n a 的通项公式321n n a n =+-,求数列{}n a 的前n 项和n S 。
数列求和 所有方法类型全归纳 含解析答案 精品文档可编辑
数列求和一、直接求和法(或公式法)掌握一些常见的数列的前n 项和:,1+3+5+……+(2n-1)= ,等. 例1 求2222222212345699100-+-+-+--+.解:原式22222222(21)(43)(65)(10099)3711199=-+-+-++-=++++.由等差数列求和公式,得原式50(3199)50502⨯+==.变式练习:已知3log 1log 23-=x ,求............32+++++n x x x x 的前n 项和.二、倒序相加法此方法源于等差数列前n 项和公式的推导,目的在于利用与首末两项等距离的两项相加有公因式可提取,以便化简后求和.例2 求222222222222123101102938101++++++++的和. .三、裂项相消法 常见的拆项公式有:, ,等.123+++……+n=(1)2n n +2n 2222123+++……+n =(1)(21)6n n n ++3333123+++……+n =2(1)2n n +⎡⎤⎢⎥⎣⎦1()n n k =+111()k n n k -+=1k1(21)(21)n n =-+111()22121n n --+例3 已知222112(1)(21)6n n n n +++=++,求 22222222235721()11212312n n n *+++++∈++++++N 的和.小结:如果数列{}n a 的通项公式很容易表示成另一个数列{}n b 的相邻两项的差,即1n n n a b b +=-,则有11n n S b b +=-.这种方法就称为裂项相消求和法.变式练习:求数列,,,…,,…的前n 项和S.311⨯421⨯531⨯)2(1+n n四、错位相减法源于等比数列前n 项和公式的推导,对于形如{}n n a b 的数列,其中{}n a 为等差数列,{}n b 为等比数列,均可用此法. 例4 求2335(21)n x x x n x ++++-的和.小结:错位相减法的步骤是:①在等式两边同时乘以等比数列{}n b 的公比;②将两个等式相减;③利用等比数列的前n 项和公式求和.变式练习:求数列a,2a 2,3a 3,4a 4,…,na n , …(a 为常数)的前n 项和。
数列求和(含解析)
数列求和一、公式法(1)等差数列的前n 项和公式S n =n (a 1+a n )2=na 1+n (n -1)2d .(2)等比数列的前n 项和公式①当q =1时,S n =na 1;②当q ≠1时,S n =a 1(1-q n )1-q =5a 1-a n q1-q .还要记住一些正整数的幂和公式22233332222)1(41]2)1([321)12)(1(61321+=+=++++++=++++n n n n n n n n n 例1 已知{}n a 是公差为3的等差数列,数列{}n b 满足12111==3n n n n b b a b b nb +++=1,,. (1)求{}n a 的通项公式; (2)求{}n b 的前n 项和. 解 (1)在11n n n n a b b nb +++=中选1n =,得1221a b b b +=,即11111,233a a +==. 又因为{}n a 是公差为3的等差数列,所以23(1)31n a n n =+-=-. (2)由(1)得()1131n n n n b b nb ++-+=,即113n n b b +=,得{}n b 是以1为首项,13为公比的等比数列,得113n n b -⎛⎫= ⎪⎝⎭.所以{}n b 的前n 项和111313122313n n n S --==-⋅-. 练习1 (1) 等差数列{a n }中,a 6 + a 35 = 10,则S 40 =_________. 200 (2) 等比数列{a n }中,a 1 = 2 , a 2a 6 = 256,则S 5 =_________. 62或22 二、倒序相加法如果一个数列{a n }的前n 项中首末两端等“距离”的两项的和相等或等于同一个常数,那么求这个数列的前n 项和即可用倒序相加法,如等差数列的前n 项和即是用此法推导的. 例2 求 89sin 88sin 3sin 2sin 1sin 22222++⋅⋅⋅+++的值 答案:289 练习2(选做) 求正整数m 与()n m n <之间的分母为3的所有既约分数的和S .解 显然,这些既约分数为31,32,34,,34,32,31---+++n n n m m m有 )31()32()34()34()32()31(-+-+-++++++=n n n m m m S也有 )31()32()34()34()32()31(++++++-+-+-=m m m n n n S所以 2222),(2)(2)(2m n S m n m n n m S -=-=-⋅+= 三、分组求和法把一个数列分成几个可以直接求和的数列.一个数列的通项公式是由若干个等差数列或等比数列或可求和的数列组成,则求和时可用分组求和法,分别求和后再相加减.例3 (1) 求和:112+2122+3123+…+⎝⎛⎭⎫n +12n . (2) 求和:S n =⎝⎛⎭⎫x +1x 2+⎝⎛⎭⎫x 2+1x 22+…+⎝⎛⎭⎫x n +1x n 2(x ≠0). 解析: (1) 求和:112+2122+3123+…+⎝⎛⎭⎫n +12n . 答案 112+2122+3123+…+⎝⎛⎭⎫n +12n =(1+2+3+…+n )+⎝⎛⎭⎫12+122+123+…+12n =n (n +1)2+12⎝⎛⎭⎫1-12n 1-12=n (n +1)2+1-12n . 梳理 分组分解求和的基本思路:通过分解每一项重新组合,化归为等差数列和等比数列求和. (2) 求和:S n =⎝⎛⎭⎫x +1x 2+⎝⎛⎭⎫x 2+1x 22+…+⎝⎛⎭⎫x n +1x n 2(x ≠0). 解 当x ≠±1时,S n =⎝⎛⎭⎫x +1x 2+⎝⎛⎭⎫x 2+1x 22+…+⎝⎛⎭⎫x n +1x n 2 =⎝⎛⎭⎫x 2+2+1x 2+⎝⎛⎭⎫x 4+2+1x 4+…+⎝⎛⎭⎫x 2n +2+1x 2n =(x 2+x 4+…+x 2n )+2n +⎝⎛⎭⎫1x 2+1x 4+…+1x 2n =x 2(x 2n -1)x 2-1+x -2(1-x -2n )1-x -2+2n =(x 2n -1)(x 2n +2+1)x 2n (x 2-1)+2n ;当x =±1时,S n =4n . 综上知,S n =⎩⎪⎨⎪⎧4n ,x =±1,(x 2n -1)(x 2n +2+1)x 2n (x 2-1)+2n ,x ≠±1且x ≠0.反思与感悟 某些数列,通过适当分组,可得出两个或几个等差数列或等比数列,进而利用等差数列或等比数列的求和公式分别求和,从而得出原数列的和. 练习3 (1) 求数列{1+2n -1}的前n 项和 . 解析 ∵a n =1+2n -1,∴S n =n +1-2n 1-2=n +2n -1.(2) 已知数列{a n }是3+2-1,6+22-1,9+23-1,12+24-1,…,写出数列{a n }的通项公式并求其前n 项和S n .解 由数列的前几项可归纳出a n =3n +2n -1,∴S n =(3+2-1)+(6+22-1)+(9+23-1)+...+(3n +2n -1) =(3+6+9+...+3n)+(2+22+...+2n )-(1+1+ (1)=n (3+3n )2+2(2n -1)2-1-n =3n 2+n 2+2n +1-2.(3) 已知{a n }是各项均为正数的等比数列,且a 1+a 2=2⎝⎛⎭⎫1a 1+1a 2,a 3+a 4+a 5=64⎝⎛⎭⎫1a 3+1a 4+1a 5①求{a n }的通项公式;①设b n =⎝⎛⎭⎫a n +1a n 2,求数列{b n }的前n 项和T n . [思路探索] (1)设出公比q ,根据条件列出关于a 1与q 的方程(组),求得a 1与q ,可求得数列的通项公式.(2)由(1)中求得的数列通项公式,可求出{b n }的通项公式,由其通项公式可知其和可分成两个等比数列与一常数列分别求和.解 ①设公比为q ,则a n =a 1q n -1.由已知得⎩⎨⎧a 1+a 1q =2⎝⎛⎭⎫1a 1+1a 1q ,a 1q 2+a 1q 3+a 1q 4=64⎝⎛⎭⎫1a 1q 2+1a 1q 3+1a 1q 4.化简得⎩⎪⎨⎪⎧a 21q =2,a 21q 6=64.又a 1>0,故q =2,a 1=1,所以a n =2n -1.②由①知,b n =⎝⎛⎭⎫a n +1a n 2=a 2n +1a 2n +2=4n -1+14n -1+2, 所以数列{b n }的前n 项和T n =(1+4+ (4)-1)+⎝⎛⎭⎫1+14+…+14n -1+2n =4n -14-1+1-14n 1-14+2n =13(4n -41-n )+2n +1.(3) 求数列{n(n+1)(2n+1)}的前n 项和.答案:n n n a n ++=23322)2()1()321()321(3)321(2222223333++=++++++++++++++=n n n n n n S(4)数列{a n }中,a 1 = 1 , a 2 = 2 , a n+2 – a n = 1 + (–1)n ,则S 100 =__________。
详解数列求和的方法+典型例题
详解数列求和的⽅法+典型例题详解数列求和的常⽤⽅法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。
第⼀类:公式法利⽤下列常⽤求和公式求和是数列求和的最基本最重要的⽅法。
1、等差数列的前n 项和公式2)1(2)(11dn n na a a n S n n -+=+=2、等⽐数列的前n 项和公式≠--=--==)1(11)1()1(111q q q a a q q a q na S n n n3、常⽤⼏个数列的求和公式(1)、)1(213211+=+?+++==∑=n n n k S nk n (2)、)12)(1(61321222212++=+?+++==∑=n n n n k S nk n (3)、2333313)]1(21[321+=+?+++==∑=n n n k S nk n第⼆类:乘公⽐错项相减(等差?等⽐)这种⽅法是在推导等⽐数列的前n 项和公式时所⽤的⽅法,这种⽅法主要⽤于求数列}{n n b a ?的前n 项和,其中}{n a ,}{n b 分别是等差数列和等⽐数列。
例1:求数列}{1-n nq(q 为常数)的前n 项和。
解:Ⅰ、若q =0,则n S =0Ⅱ、若q =1,则)1(21321+=+?+++=n n n S n Ⅲ、若q ≠0且q ≠1,则12321-+?+++=n n nqq q S ①n n nq q q q qS +?+++=3232 ②①式—②式:n n n nq qq q q S q -+?++++=--1321)1()1(11132n n n nq q q q q qS -+?++++-=- ?)11(11n nn nq q q q S ----=q nq q q S nn n ----=1)1(12综上所述:≠≠----=+==)10(1)1(1)1)(1(21)0(02q q q nq q q q n n q S nn n 且解析:数列}{1-n nq是由数列{}n 与{}1-n q 对应项的积构成的,此类型的才适应错位相减,(课本中的的等⽐数列前n 项和公式就是⽤这种⽅法推导出来的),但要注意应按以上三种情况进⾏分类讨论,最后再综合成三种情况。
数列求和最全方法例题含答案
求数列前n项和题型方法总结1、考纲解读(1)了解数列的概念和几种简单的表示方法(列表、图像、通项公式)。
(2)了解数列是自变量为正整数的一类函数。
(3)理解等差数列、等比数列的概念。
(4)掌握等差数列、等比数列通项公式和前n项和公式。
(5)能在具体的问题情境中识别等差关系或等比关系,并能利用有关知识解决问题。
(6)了解等车数列与一次函数,等比数列与指数函数的关系。
常考题型:填空题,选择题,解答题占分比重:10~17分二、考点梳理(命题特点)&考试趋势2.1.数列的概念与简单表示法2.2.等差数列2.3.等比数列2.4.数列求和、数列的综合应用三、题型讲解3.1解题技巧归纳(提分秘笈)3.1.1公式法公式法:直接利用等差等比数列的前n项和公式.q q a a q q a S q na S q n dn n na a a n S n nn n n n n n --=--=≠==-+=+=11)1(,1.b 1.a 2)1(2)(11111时当;时,当项和公式②等比数列的前项和公式①等差数列的前例1{}.6-3942的值,求项和,且为其前为等差数列,若数列s a a n s a n n =答案 27 解析:{}()272292)(9,346-3359195111=⨯=+===++=+a a a S a d a d a d a d a n ,得,有的公差为设数列【注意事项】(1)善于识别题目类型,确定是等差数列还是等比数列. (2)等比数列中要注意公比为1的情况.3.1.2分组求和分组求和法:把一个数列分成几个可以直接求和的数列例2{}{}{}.)2(2)1(.4-2n n n n n n n T n s n s n a s n a s 项和的前求数列为等比数列;证明:项和,且满足的前是数列已知+-=-答案 (1)见解析;(2)283223--++n n n解析:()[]()()()()283222)1(212142212222-2,2212.24}2{421,3,2122,424)(212313211111-11--+=-++--=-+++++++=+==+-+-=+-=+--=+-+-=-=--++++--n n n n n n n T n S n S n S S a n S n S n S S n S S Sn n n n n n n n n n n n n n n n于,所以)知由(的等比数列,公比为是首项首所以,所以又易知)(所以,即已知【注意事项】(1)数列求和应从通项入手,若无通项,则先求通项.(2)将通项分解成一些等差和等比数列或可直接求和的数列再进行求和.补充:常见数列的前n 项和()()()()()2333322222221321612132112531264221321⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=++++++=++++=-+++++=+++++=++++n n n n n n n n n nn n n n n3.1.3裂项相消裂项相消法:把一个数列的通项分成两项差的形式,相加过程中消去中间项,只剩有限项再求和.常见裂项公式{}()()().10log 1log 11log )4(;111)3(;1111)2();11(11),0(0)1(11≠>-+=⎪⎭⎫⎝⎛+-+=+-⎪⎭⎫⎝⎛+-=+-=⋅≠++a a n n n n n n n k n n d k n n a a d a a d d a a a a n n n n n 且则的等差数列,公差为为各项都不为若例3{}{}{}.,)2()1(.240,110111510n n n nn n n n n n T n b a a a a b a s s n a s 项和的前求数列令的通项通项公求数列项和,且满足的前是等差数列设+++===答案()()nn nT nan n21221++== 解析:()()nn nn n n T n n n n n n n n n n b na d a d a d a d n n n 21211141313121211,21111122222222,222402141515110291010,1111++=++-++-+-+-=++-=+++=+++====⎪⎩⎪⎨⎧=⨯+=⨯+ ,解得则有设公差为【注意事项】(1)对于裂项后明显有能够相消的项的一类数列,在求和时常用“裂项相消法”,分式型数列的求和多用此法.(2)利用裂项相消法求和时,应注意抵消后并不一定只剩下第一项和最后一项,也有可能前边剩两项,后边也剩两项.(3)有些情况下,裂项时需要调整前面的系数,使裂开后的两项之差和系数之积与原项相等.3.1.4错位相减错位相减法:适用于一个等差数列和一个等比数列对应项相乘构成的数列求和.例4{}{}{}.,)2()1(.2,22,04322n n nn n n n T n b a nb a a s a s q s n a 项和的前求数列设的通项求数列,公比项和为的前已知等比数列=-=-=>答案()()nn nnn T a222221+-==解析:()()()nn n n n n n n n n n n n n n n n nn n T n n n T n n T n n T n ba a q a q a a a a a a S q q q q a a a a S a S222221122112112122121212121,22122212122123222121222,22,2222.2,0,02222211113213213211112212222434322+-=-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-++++=-+-+++=+-++++===∴=∴-=+∴-=+∴-==>=---=--=-=++++-则②得①②①,知,由所以又因为,则①得,②②,①,已知【注意事项】(1)善于识别题目类型,特别是等比数列公比为负数的情形.(2)在写出“Sn ”与“qSn ”的表达式时应特别注意将两式“错项对齐”,以便于下一步准确写出“Sn-qSn ”的表达式.(3)应用等比数列求和公式必须注意公比q 时候等于1,如果不能确定公比q 是否为1,应分两种情况进行讨论,这在以前的高考中经常会考查.3.1.5倒序相加倒序相加法:把数列正着写和倒着写再相加,例如等差数列前n 项和公式的推导方法.例5()()()()().,lg lg lg lg lg ,12lg ,1,1,lg 1221S y xyy x y x x S b a y b x a nn n n n 求且满足已知平面向量+++++==⋅==---答案()16+=n n S解析:()()()()()()()()()()()[]()()[]()n n n n n n n n nn n n nn n n n n x y y x xy xy y x y x S x y x y xxyy S y xy y x y x x S xy y x b a y b x a lg lg lg lg lg lg lg lg 2lg lg lg lg lg lg lg lg lg lg .12)lg(,12lg lg 12lg ,1,1,lg 111112211221++++++++=+++++=+++++===+=⋅==---------- 两式相加得,,所以,因为即所以,满足因为为平面向()()()()()()[]()()()()16S 112lg 1lg lg lg lg lg lg 11+=+=+=+++=++⋅+=--n n n n xy n n xy xy xy n x y xy y x y x n n n n n n 所以【注意事项】(1)数列特征是“与首末两项等距离的两项之和相等”(2)把数列正着写和倒着写再相加,,即可求出该数列前n 项和的2倍,不要忘记除以 2.3.1.6合并求和合并求和法:针对一些特殊的数列,将某些项合并在一起就具有某种特殊的性质,因此,在数列求和时,可将这些项放在一起先求和,在求Sn.例7{}.log log log 9103231365的值,求中,数列在各项各项均为正数的a a a a a a n +++=答案 10解析:{}109log )(log )(log log log log 95365921013109321310323136592101==⨯⨯⨯==+++====a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a n 所以,是等比数列,所以因为为数【注意事项】(1)善于发现数列的特殊性质,如对数指数的运算等. (2)计算时不要出现错误.3.1.7构造法构造法:先根据数列的结构及特征进行分析,找出数列的通项及其特征,然后再利用数列的通项揭示的规律来求和.例8 之和求个11111111111n ++++ 答案81109101--+n n解析:()()()()()()()[]()()811091091011011091910101010911101101109111111*********199999111111109199991111,11091999111,110919911132121191321--=---⨯=-++++⨯=-++-+-⨯=++++-⨯=⨯=-⨯=⨯=-⨯=⨯=-⨯=⨯=+n n n n n nnn nn n 个个个所以【注意事项】(1)善于发现数列的规律,并能找出其通项.(2)计算时不要出现错误.3.2易错易混归纳3.2.1裂项时不注意系数例1{}{}.611)2()1(.,2,12<⎭⎬⎫⎩⎨⎧∈+=+*n n n n n n n n T T n a a a N n n n S S n a ,求证项和为的前设数列的通项求数列且项和为的前已知数列答案见解析)()2(121+=n a n解析:(1);(2)()()()()()()()()()613121321-3121321-1217151513121321-12121321211122121121212122,311112211=⋅<⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++++⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=++=+=+=+⨯=+=----+=-=≥==+-n n n T n n n n a a n an a a n n n n n S S a n an n n n nn n n n 则所以,因为所以且时,当时,当3.2.2通项公式与n 为奇数有关时,需要分情况讨论例2{}{}{}.,log )2()1(.21n 2n 1n n 1n n n n n S n b a b a a a a a 项和的前求数列若的通项通项公求数列,中,已知在数列===+答案⎪⎩⎪⎨⎧-=⎪⎩⎪⎨⎧=-为偶数,为奇数)(为偶数,为奇数)(n n n n S n n a n nn n 4,4122,2122221解析:{}{}⎪⎩⎪⎨⎧==⋅==⋅======≥=---++为偶数,为奇数的通项通综上,数列为偶数时,当为奇数时,所以当,,又构成等比数列的奇数项奇数项与偶数所以数列,,所以时,,所以当因为n n a a a n a n a a a a a a a a n a a nn n n n n n n n n n 22121-2n 2121n 1211-n 1n 1-n 1-n 1n n 2,2222;221221.2222)1({}⎪⎩⎪⎨⎧-==-+++=++++++=-=-++++=+++++++===+===--++为偶数,为奇数项和的前综上,数列为偶数时当为奇数时当所以,因为n n n n S n b n n b b b b b b S n n n b b b b b b b S n b n b b a b a a a n n n n n n n n n 4,41.4)1(31)()()(,;41)1(420)()()(,,0,,log ,21)2(22214321215432111n n n 2n 1n n 111。
求数列前N项和的七种方法(含例题和答案)
求数列前N项和的七种方法(含例题和答案)求数列前N 项和的七种方法点拨:1. 公式法等差数列前n 项和:11()(1)22n n n a a n n S na d ++==+ 特别的,当前n 项的个数为奇数时,211(21)k k S k a ++=+g ,即前n 项和为中间项乘以项数。
这个公式在很多时候可以简化运算。
等比数列前n 项和: q=1时,1n S na =()1111n n a q q S q-≠=-,,特别要注意对公比的讨论。
其他公式:1、)1(211+==∑=n n k S nk n 2、)12)(1(6112++==∑=n n n k S nk n3、213)]1(21[+==∑=n n k S nk n [例1] 已知3log 1log 23-=x ,求+++++nx x x x 32的前n 项和. 解:由212log log 3log 1log 3323=?-=?-=x x x由等比数列求和公式得 nn x x x x S ++++=32 (利用常用公式)=x x x n --1)1(=211)211(21--n =1-n 21 [例2] 设S n =1+2+3+…+n ,n ∈N *,求1)32()(++=n nS n S n f 的最大值.解:由等差数列求和公式得 )1(21+=n n S n , )2)(1(211++=+n n S n (利用常用公式)∴ 1)32()(++=n n S n S n f =64342++n n n=nn 64341++=50)8(12+-nn 501≤∴ 当nn 8=,即n =8时,501)(max =n f2. 错位相减法这种方法是在推导等比数列的前n 项和公式时所用的方法,这种方法主要用于求数列{a n · b n }的前n 项和,其中{ a n }、{ b n }分别是等差数列和等比数列.[例3] 求和:132)12(7531--+++++=n n x n x x x S ………………………①解:由题可知,{1)12(--n x n }的通项是等差数列{2n -1}的通项与等比数列{1-n x}的通项之积设nn x n x x x x xS )12(7531432-+++++=………………………. ② ①-②得 nn n x n x x x x x S x )12(222221)1(1432--++++++=--(错位相减)再利用等比数列的求和公式得:n n n x n x x x S x )12(1121)1(1 ----?+=-- ∴ 21)1()1()12()12(x x x n x n S n n n -+++--=+ [例4] 求数列,22,,26,24,2232n n前n 项的和.解:由题可知,{n n 22}的通项是等差数列{2n}的通项与等比数列{n 21}的通项之积设n n nS 2226242232++++=…………………………………①14322226242221+++++=n n nS ………………………………②(设制错位)①-②得1432222222222222)211(+-+++++=-n n n nS(错位相减)1122212+---=n n n∴ 1224-+-=n n n S练习:求:S n =1+5x+9x 2+·+(4n-3)x n-1解:S n =1+5x+9x 2+·+(4n-3)x n-1①①两边同乘以x ,得x S n =x+5 x 2+9x 3+·+(4n-3)x n ② ①-②得,(1-x )S n =1+4(x+ x 2+x 3+·+n x )-(4n-3)x n当x=1时,S n =1+5+9+·+(4n-3)=2n 2-n当x ≠1时,S n = 1 1-x [ 4x(1-x n ) 1-x +1-(4n-3)x n]3. 反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)(1n a a +.[例5] 求οοοοο89sin 88sin 3sin 2sin 1sin 22222+++++的值解:设οοοοο89sin 88sin 3sin 2sin 1sin 22222+++++=S …………. ①将①式右边反序得οοοοο1sin 2sin 3sin 88sin 89sin 22222+++++=S …………..②(反序)又因为 1cos sin ),90cos(sin 22=+-=x x x x ο①+②得(反序相加))89cos 89(sin )2cos 2(sin )1cos 1(sin 2222222οοοοοο++++++=S =89∴ S =44.54. 分组法求和有一类数列,既不是等差数列,也不是等比数列,若将这类数列适当拆开,可分为几个等差、等比或常见的数列,然后分别求和,再将其合并即可. [例6] 求数列的前n 项和:231,,71,41,1112-++++-n a a a n ,… 解:设)231()71()41()11(12-++++++++=-n aa a S n n将其每一项拆开再重新组合得)23741()1111(12-+++++++++=-n aa a S n n(分组)当a =1时,2)13(n n n S n -+==2)13(nn + (分组求和)当1≠a 时,2)13(1111n n aa S n n -+--==2)13(11n n a a a n -+---[例7] 求数列{n(n+1)(2n+1)}的前n 项和.解:设k k k k k k a k ++=++=2332)12)(1(∴ ∑=++=n k n k k k S 1)12)(1(=)32(231k k knk ++∑=将其每一项拆开再重新组合得S n =k k k nk n k nk ∑∑∑===++1213132(分组)=)21()21(3)21(2222333n n n +++++++++++=2)1(2)12)(1(2)1(22++++++n n n n n n n (分组求和)=2)2()1(2++n n n练习:求数列+),21(,,813,412,211n n 的前n 项和。
数列求和方法大全例题变式解析答案强烈推荐
1.7 数列前n 项和求法知识点一 倒序相加法特征描述:此种方法主要针对类似等差数列中112n n a a a a -+=+=,具有这样特点的数列.思考: 你能区分这类特征吗?知识点二 错位相减法特征描述:此种方法主要用于数列}{n n b a 的求和,其中}{n a 为等差数列,}{n b 是公比为q 的等比数列,只需用n n S qS -便可转化为等比数列的求和,但要注意讨论q=1和q ≠1两种情况.思考:错位时是怎样的对应关系?知识点三 分组划归法特征描述:此方法主要用于无法整体求和的数列,例如1,112+,11124++,……, 11124+++……+112n -,可将其通项写成等比、等差等我们熟悉的数列分别进行求和,再综合求出所有项的和.思考:求出通项公式后如何分组?知识点四 奇偶求合法特征描述:此种方法是针对于奇、偶数项,要讨论的数列 例如11357(1)(21)n n S n -=-++++--,要求S n ,就必须分奇偶来讨论,最后进行综合.思考:如何讨论?知识点五 裂项相消法 特征描述:此方法主要针对12231111n na a a a a a -+++这样的求和,其中{a n }是等差数列.思考:裂项公式你知道几个?知识点六 分类讨论法特征描述:此方法是针对数列{n a }的其中几项符号与另外的项不同,而求各项绝对值的和的问题,主要是要分段求. 思考:如何表示分段求和?考点一 倒序相加法例题1:等差数列求和12n n S a a a =+++变式1:求证:nn n n n n n C n C C C 2)1()12(53210+=+++++变式2:数列求和2222sin 1sin 2sin 3sin 89++++考点二 错位相减法例题2:试化简下列和式: 21123(0)n n S x x nx x -=++++≠变式1:已知数列)0()12(,,5,3,112≠--a a n a a n ,求前n 项和。
数列求和的经典方法(含答案)
数列求和的经典方法(含答案)数列前n 项和的求法知识归纳:1.拆项求和法:将一个数列拆成若干个简单数列(如等差数列、等比数列、常数数列等等),然后分别求和.(“拆项”的典型例子是数列“n S =n n 21813412211++++”的求和) 2.并项求和法:将数列的相邻的两项(或若干项)并成一项(或一组)得到一个新的且更容易求和的数列.(“并项”的典型例子是数列“n S n n ?-++-+-+-=+1)1(654321 ”的求和.) 3.裂项求和法:将数列的每一项拆(裂开)成两项之差,使得正负项能互相抵消,剩下首尾若干项.(“裂项”的典型例子是数列“)1(1321211+++?+?=n n S n ”的求和) 4.错位求和法:将一个数列的每一项都作相同的变换,然后将得到的新数列错动一个位置与原数列的各项相减,这是仿照推导等比数列前n 项和公式的方法.若}{n a 是等差数列,{n b }是等比数列,则数列{n n b a ?}的求和运用错位求和方法.(比如:.}{,)10 9()(n n nn S n a n a 项和的前求?=) 5.倒序求和法:将一个数列的倒数第k 项(k =1,2,3,…,n )变为顺数第k 项,然后将得到的新数列与原数列进行变换(相加、相减等),这是仿照推导等差数列前n 项和公式的方法.例1(错位求和法):求数列}{1-n nq (q 为常数)的前n 项和。
解:Ⅰ、若q =0,则n S =0Ⅱ、若q =1,则)1(21321+=+?+++=n n n S n Ⅲ、若q ≠0且q ≠1,则12321-+?+++=n n nq q q S ①n n nq q q q qS +?+++=3232 ②①式—②式:n n n nq q q q q S q -+?++++=--1321)1( )1(11132n n n nq q q q q qS -+?++++-=- ?)11(11n nn nq qq q S ----=qnq q q S nn n ----=1)1(12综上所述:≠≠----=+==)10(1)1(1)1)(1(21)0(02q q q nq q q q n n q S nn n 且例二(裂项求和法): 1、乘积形式,如:(1)、111)1(1+-=+=n n n n a n (2)、)121121(211)12)(12()2(2+--+=+-=n n n n n a n (3)、])2)(1(1)1(1[21)2)(1(1++-+=++=n n n n n n n a n(4)、nn n n n n n n S n n n n n n n n n a 2)1(11,2)1(12121)1()1(221)1(21+-=+-?=?+-+=?++= -则 2、根式形式,如:n n nn a n -+=++=111练习1:求数列211?,321?,431?,…,)1(1+n n ,…的前n 项和n S 解:∵)1(1+n n =111+-n n111313121211+-+?++-+-=n n S n ?111+-=n S n 练习2:求数列311?,421?,531?,…,)2(1+n n ,…的前n 项和n S 解:由于:)2(1+n n =211(21+-n n )则:??+-++-+-=)211()4121()311(21n n S n)2111211(21+-+--=n n S n ? 42122143+-+-=n n S n例三(倒序法):已知函数()xf x = (1)证明:()()11f x f x +-=;(2)求128910101010f f f f ??++++的值.练习:若函数)(x f 对任意R x ∈都有2)1()(=-+x f x f 。
数列求和(错位相减法)强烈推荐.ppt
即Sn 1 2 2 22 (n 1) 2n1 n 2n
2Sn 1 22 2 23 (n -1) 2n n 2n1
①-②得
Sn 1 2 1 22 1 23 1 2n n 2n1
即 Sn 2 22 23 2n n 2n1
2 2n 2 n 2n1 (1 n)2n1 2 1 2
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复习回顾
前面,我们学习了数列求和的哪些方法? 2、分组求和法:
通项公式是“等差 等比”型数列的求和 注:
在求和之前,一定要先判断数列的类型, 如何判断?
通项公式:一次函数
等差数列
指数型函数
等比数列
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方法探究
例题:
已知数列{an}的通项公式为an 2n 1,等差数列
数列{bn}的通项公式为bn 2n 等比数列
22
2
2
1 (1)n 22
1 2
n ( 1 ) n1
1 1
2
2
1 (1)n
n
1 n1
2
2
故Tn
2 ( 1 ) n1 2
n(1)n 2
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课堂练习
求和:1 3 3 32 (2n 1) 3n
解:
记Sn 1 3 3 32 (2n 3) 3n1 (2n 1) 3n
(1)求数列{an}的前n项和 (2)求数列{bn}的前n项和
公式法
(3)求数列{an bn}的前n项和 分组求和法
新问题:
? 求数列{anb } 最新n.课件的前n项和
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情景重现: 银行贷款问题
N年后,如果你自己开了公司,当了 老板,但是由于资金短缺,需向银行贷款 1000万。银行向你推荐了一个新的贷款 方案:
归纳与技巧:数列求和(含解析)
归纳与技巧:数列求和基础知识归纳一、公式法1.如果一个数列是等差数列或等比数列,则求和时直接利用等差、等比数列的前n 项和公式,注意等比数列公比q 的取值情况要分q =1或q ≠1.2.一些常见数列的前n 项和公式: (1)1+2+3+4+…+n =n (n +1)2;(2)1+3+5+7+…+2n -1=n 2; (3)2+4+6+8+…+2n =n 2+n . 二、非等差、等比数列求和的常用方法 1.倒序相加法如果一个数列{a n },首末两端等“距离”的两项的和相等或等于同一常数,那么求这个数列的前n 项和即可用倒序相加法,等差数列的前n 项和即是用此法推导的.2.分组转化求和法若一个数列的通项公式是由若干个等差数列或等比数列或可求和的数列组成,则求和时可用分组转化法,分别求和而后相加减.3.错位相减法如果一个数列的各项是由一个等差数列和一个等比数列的对应项之积构成的,那么这个数列的前n 项和即可用此法来求,等比数列的前n 项和就是用此法推导的.4.裂项相消法把数列的通项拆成两项之差,在求和时中间的一些项可以相互抵消,从而求得其和.基础题必做1. 设数列{(-1)n }的前n 项和为S n ,则对任意正整数n ,S n =( ) A.n [(-1)n -1]2B.(-1)n -1+12C.(-1)n +12D.(-1)n -12解析:选D 因为数列{(-1)n }是首项与公比均为-1的等比数列,所以S n =-1-(-1)n ×(-1)1-(-1)=(-1)n -12.2.等差数列{a n }的通项公式为a n =2n +1,其前n 项的和为S n ,则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫S n n 的前10项的和为( )A .120B .70C .75D .100解析:选C ∵S n =n (a 1+a n )2=n (n +2),∴S n n =n +2.故S 11+S 22+…+S 1010=75. 3.数列a 1+2,…,a k +2k ,…,a 10+20共有十项,且其和为240,则a 1+…+a k +…+a 10的值为( )A .31B .120C .130D .185解析:选C a 1+…+a k +…+a 10=240-(2+…+2k +…+20)=240-(2+20)×102=240-110=130.4.若数列{a n }的通项公式为a n =2n +2n -1,则数列{a n }的前n 项和为________. 解析:S n =2(1-2n )1-2+n (1+2n -1)2=2n +1-2+n 2.答案:2n +1+n 2-25.数列12×4,14×6,16×8,…,12n (2n +2),…的前n 项和为________.解析:因a n =12n (2n +2)=14⎝⎛⎭⎫1n -1n +1则S n =14⎝⎛⎭⎫1-12+12-13+…+1n -1n +1=14⎝⎛⎭⎫1-1n +1=n4(n +1). 答案:n4(n +1)解题方法归纳:数列求和的方法(1)一般的数列求和,应从通项入手,若无通项,先求通项,然后通过对通项变形,转化为与特殊数列有关或具备某种方法适用特点的形式,从而选择合适的方法求和.(2)解决非等差、等比数列的求和,主要有两种思路:①转化的思想,即将一般数列设法转化为等差或等比数列,这一思想方法往往通过通项分解或错位相减来完成.②不能转化为等差或等比数列的数列,往往通过裂项相消法、错位相减法、倒序相加法等来求和.分组转化法求和典题导入[例1] 等比数列{a n }中,a 1,a 2,a 3分别是下表第一、二、三行中的某一个数,且a 1,a 2,a 3中的任何两个数不在下表的同一列.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若数列{b n }满足:b n =a n +(-1)n ln a n ,求数列{b n }的前2n 项和S 2n . [自主解答] (1)当a 1=3时,不合题意;当a 1=2时,当且仅当a 2=6,a 3=18时,符合题意; 当a 1=10时,不合题意.因此a 1=2,a 2=6,a 3=18.所以公比q =3,故a n =2·3n -1.(2)因为b n =a n +(-1)n ln a n =2·3n -1+(-1)n ln(2·3n -1)=2·3n -1+(-1)n (ln 2-ln 3)+(-1)n n ln 3,所以S 2n =b 1+b 2+…+b 2n =2(1+3+…+32n -1)+[-1+1-1+…+(-1)2n ](ln 2-ln 3)+[-1+2-3+…+(-1)2n2n ]ln 3=2×1-32n1-3+n ln 3=32n +n ln 3-1.解题方法归纳分组转化法求和的常见类型(1)若a n =b n ±c n ,且{b n },{c n }为等差或等比数列,可采用分组求和法求{a n }的前n 项和.(2)通项公式为a n =⎩⎪⎨⎪⎧b n ,n 为奇数,c n ,n 为偶数的数列,其中数列{b n },{c n }是等比数列或等差数列,可采用分组求和法求和.以题试法1.已知数列{x n }的首项x 1=3,通项x n =2n p +nq (n ∈N *,p ,q 为常数),且x 1,x 4,x 5成等差数列.求:(1)p ,q 的值;(2)数列{x n }前n 项和S n 的公式.解:(1)由x 1=3,得2p +q =3,又因为x 4=24p +4q , x 5=25p +5q ,且x 1+x 5=2x 4,得3+25p +5q =25p +8q , 解得p =1,q =1.(2)由(1),知x n =2n +n ,所以S n =(2+22+…+2n )+(1+2+…+n )=2n +1-2+n (n +1)2.错位相减法求和典题导入[例2] 已知数列{a n }的前n 项和S n =kc n -k (其中c ,k 为常数),且a 2=4,a 6=8a 3. (1)求a n ;(2)求数列{na n }的前n 项和T n .[自主解答] (1)由S n =kc n -k ,得a n =S n -S n -1=kc n -kc n -1(n ≥2).由a 2=4,a 6=8a 3 ,得kc (c -1)=4,kc 5(c -1)=8kc 2(c -1),解得⎩⎪⎨⎪⎧c =2,k =2,所以a 1=S 1=2,a n =kc n -kc n -1=2n (n ≥2),于是a n =2n . (2)T n =∑i =1nia i =∑i =1ni ·2i ,即T n =2+2·22+3·23+4·24+…+n ·2n . T n =2T n -T n =-2-22-23-24-…-2n +n ·2n +1=-2n +1+2+n ·2n +1=(n -1)2n +1+2.解题方法归纳用错位相减法求和应注意:(1)要善于识别题目类型,特别是等比数列公比为负数的情形;(2)在写出“S n ”与“qS n ”的表达式时应特别注意将两式“错项对齐”以便下一步准确写出“S n -qS n ”的表达式.(3)在应用错位相减法求和时,若等比数列的公比为参数,应分公比等于1和不等于1两种情况求解.以题试法2. 已知等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且满足S n =3n +k . (1)求k 的值及数列{a n }的通项公式;(2)若数列{b n }满足a n +12=(4+k )a n b n ,求数列{b n }的前n 项和T n .解:(1)当n ≥2时,由a n =S n -S n -1=3n +k -3n -1-k =2·3n -1,得等比数列{a n }的公比q=3,首项为2.∴a 1=S 1=3+k =2,∴k =-1,∴数列{a n }的通项公式为a n =2·3n -1.(2)由a n +12=(4+k )a nb n ,可得b n =n2·3n -1, 即b n =32·n 3n .∵T n =32⎝⎛⎭⎫13+232+333+…+n 3n , ∴13T n =32⎝⎛⎭⎫132+233+334+…+n 3n +1, ∴23T n =32⎝⎛⎭⎫13+132+133+…+13n -n 3n 1, ∴T n =94⎝⎛⎭⎫12-12·3n -n 3n +1.裂项相消法求和典题导入[例3] 已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,S n =na n -n (n -1)(n ∈N *). (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =2a n a n +1,求数列{b n }的前n 项和T n .[自主解答] (1)∵S n =na n -n (n -1),当n ≥2时, S n -1=(n -1)·a n -1-(n -1)(n -2),∴a n =S n -S n -1=na n -n (n -1)-(n -1)a n -1+(n -1)·(n -2), 即a n -a n -1=2.∴数列{a n }是首项a 1=1,公差d =2的等差数列, 故a n =1+(n -1)·2=2n -1,n ∈N *.(2)由(1)知b n =2a n a n +1=2(2n -1)(2n +1)=12n -1-12n +1,故T n =b 1+b 2+…+b n =⎝⎛⎭⎫1-13+⎝⎛⎭⎫13-15+⎝⎛⎭⎫15-17+…+⎝⎛⎭⎫12n -1-12n +1=1-12n +1=2n2n +1.本例条件不变,若数列{b n }满足b n =1S n +n ,求数列{b n }的前n 项和T n .解:S n =na n -n (n -1)=n (2n -1)-n (n -1)=n 2. b n =1S n +n =1n 2+n =1n (n +1)=1n -1n +1,T n =⎝⎛⎭⎫11-12+⎝⎛⎭⎫12-13+⎝⎛⎭⎫13-14+…+⎝⎛⎭⎫1n -1n +1=1-1n +1=nn +1.解题方法归纳利用裂项相消法求和应注意(1)抵消后并不一定只剩下第一项和最后一项,也有可能前面剩两项,后面也剩两项; (2)将通项裂项后,有时需要调整前面的系数,使裂开的两项之差和系数之积与原通项相等.如:若{a n }是等差数列,则1a n a n +1=1d ⎝⎛⎭⎫1a n -1a n +1,1a n a n +2=12d ⎝⎛⎭⎫1a n -1a n +2.以题试法3. 在等比数列{a n }中,a 1>0,n ∈N *,且a 3-a 2=8,又a 1、a 5的等比中项为16. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =log 4a n ,数列{b n }的前n 项和为S n ,是否存在正整数k ,使得1S 1+1S 2+1S 3+…+1S n<k 对任意n ∈N *恒成立.若存在,求出正整数k 的最小值;不存在,请说明理由. 解:(1)设数列{a n }的公比为q ,由题意可得a 3=16, ∵a 3-a 2=8,则a 2=8,∴q =2. ∴a n =2n +1.(2)∵b n =log 42n +1=n +12,∴S n =b 1+b 2+…+b n =n (n +3)4.∵1S n =4n (n +3)=43⎝⎛⎭⎫1n -1n +3, ∴1S 1+1S 2+1S 3+…+1S n=43⎝⎛⎭⎫11-14+12-15+13-16+…+1n -1n +3 =43⎝⎛⎭⎫1+12+13-1n +1-1n +2-1n +3<229, ∴存在正整数k 的最小值为3.1.已知{a n }是首项为1的等比数列,S n 是{a n }的前n 项和,且9S 3=S 6,则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 的前5项和为( )A.158或5 B.3116或5 C.3116D.158解析:选C 设数列{a n }的公比为q .由题意可知q ≠1,且9(1-q 3)1-q =1-q 61-q,解得q =2,所以数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n 是以1为首项,12为公比的等比数列,由求和公式可得S 5=3116.2.已知数列{a n }的前n 项和S n =an 2+bn (a 、b ∈R ),且S 25=100,则a 12+a 14等于( ) A .16 B .8 C .4D .不确定解析:选B 由数列{a n }的前n 项和S n =an 2+bn (a 、b ∈R ),可知数列{a n }是等差数列,由S 25=(a 1+a 25)×252=100,解得a 1+a 25=8,所以a 1+a 25=a 12+a 14=8.3.数列112,314,518,7116,…,(2n -1)+12n ,…的前n 项和S n 的值等于( )A .n 2+1-12nB .2n 2-n +1-12nC .n 2+1-12n -1D .n 2-n +1-12n解析:选A 该数列的通项公式为a n =(2n -1)+12n ,则S n =[1+3+5+…+(2n -1)]+⎝⎛⎭⎫12+122+…+12n =n 2+1-12n . 4. 若数列{a n }为等比数列,且a 1=1,q =2,则T n =1a 1a 2+1a 2a 3+…+1a n a n +1的结果可化为( )A .1-14nB .1-12nC.23⎝⎛⎭⎫1-14nD.23⎝⎛⎭⎫1-12n 解析:选C a n =2n -1,设b n =1a n a n +1=⎝⎛⎭⎫122n -1,则T n =b 1+b 2+…+b n =12+⎝⎛⎭⎫123+…+⎝⎛⎭⎫122n -1 =12⎝⎛⎭⎫1-14n 1-14=23⎝⎛⎭⎫1-14n . 5.已知等差数列{a n }的前n 项和为S n ,a 5=5,S 5=15,则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n a n +1的前100项和为( )A.100101B.99101C.99100D.101100解析:选A 设等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d . ∵a 5=5,S 5=15,∴⎩⎪⎨⎪⎧a 1+4d =5,5a 1+5×(5-1)2d =15, ∴⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,d =1,∴a n =a 1+(n -1)d =n . ∴1a n a n +1=1n (n +1)=1n -1n +1,∴数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1a n a n +1的前100项和为1-12+12-13+ (1100)1101=1-1101=100101. 6.已知函数f (n )=⎩⎪⎨⎪⎧n 2(当n 为奇数时),-n 2(当n 为偶数时),且a n =f (n )+f (n +1),则a 1+a 2+a 3+…+a 100等于( )A .0B .100C .-100D .10 200解析:选B 由题意,a 1+a 2+a 3+…+a 100=12-22-22+32+32-42-42+52+…+992-1002-1002+1012=-(1+2)+(3+2)+…-(99+100)+(101+100)=-(1+2+…+99+100)+(2+3+…+100+101)=-1+101=100.7.在等差数列{a n }中,S n 表示前n 项和,a 2+a 8=18-a 5,则S 9=________. 解析:由等差数列的性质及a 2+a 8=18-a 5, 得2a 5=18-a 5,则a 5=6, 故S 9=(a 1+a 9)×92=9a 5=54.答案:548.对于数列{a n },定义数列{a n +1-a n }为数列{a n }的“差数列”,若a 1=2,{a n }的“差数列”的通项公式为2n ,则数列{a n }的前n 项和S n =________.解析:∵a n +1-a n =2n ,∴a n =(a n -a n -1)+(a n -1-a n -2)+…+(a 2-a 1)+a 1 =2n -1+2n -2+…+22+2+2=2-2n1-2+2=2n -2+2=2n .∴S n =2-2n +11-2=2n +1-2.答案:2n +1-29.已知等比数列{a n }中,a 1=3,a 4=81,若数列{b n }满足b n =log 3a n ,则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1b n b n +1的前n 项和S n =________.解析:设等比数列{a n }的公比为q ,则a 4a 1=q 3=27,解得q =3.所以a n =a 1q n -1=3×3n -1=3n ,故b n =log 3a n =n ,所以1b n b n +1=1n (n +1)=1n -1n +1.则数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1b n b n +1的前n 项和为1-12+12-13+…+1n -1n +1=1-1n +1=n n +1.答案:nn +110. 在等比数列{a n }中,a 2a 3=32,a 5=32. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设数列{a n }的前n 项和为S n ,求S 1+2S 2+…+nS n . 解:(1)设等比数列{a n }的公比为q ,依题意得⎩⎪⎨⎪⎧a 1q ·a 1q 2=32,a 1q 4=32,解得a 1=2,q =2, 故a n =2·2n -1=2n .(2)∵S n 表示数列{a n }的前n 项和,∴S n =2(1-2n )1-2=2(2n -1),∴S 1+2S 2+…+nS n =2[(2+2·22+…+n ·2n )-(1+2+…+n )]=2(2+2·22+…+n ·2n )-n (n +1),设T n =2+2·22+…+n ·2n ,① 则2T n =22+2·23+…+n ·2n +1,②①-②,得-T n =2+22+…+2n -n ·2n +1=2(1-2n )1-2-n ·2n +1=(1-n )2n +1-2,∴T n =(n -1)2n +1+2,∴S 1+2S 2+…+nS n =2[(n -1)2n +1+2]-n (n +1)=(n -1)2n +2+4-n (n +1).11. 已知等差数列{a n }满足:a 5=9,a 2+a 6=14. (1)求{a n }的通项公式;(2)若b n =a n +qa n (q >0),求数列{b n }的前n 项和S n .解:(1)设数列{a n }的首项为a 1,公差为d ,则由a 5=9,a 2+a 6=14,得⎩⎪⎨⎪⎧a 1+4d =9,2a 1+6d =14,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 1=1,d =2,所以{a n }的通项a n =2n -1.(2)由a n =2n -1得b n =2n -1+q 2n -1.当q >0且q ≠1时,S n =[1+3+5+…+(2n -1)]+(q 1+q 3+q 5+…+q 2n -1)=n 2+q (1-q 2n )1-q 2;当q =1时,b n =2n ,则S n =n (n +1). 所以数列{b n }的前n 项和S n =⎩⎪⎨⎪⎧n (n +1),q =1,n 2+q (1-q 2n )1-q 2,q >0,q ≠1.12. 若数列{a n }满足:a 1=23,a 2=2,3(a n +1-2a n +a n -1)=2.(1)证明:数列{a n +1-a n }是等差数列;(2)求使1a 1+1a 2+1a 3+…+1a n >52成立的最小的正整数n .解:(1)由3(a n +1-2a n +a n -1)=2可得:a n +1-2a n +a n -1=23,即(a n +1-a n )-(a n -a n -1)=23,故数列{a n +1-a n }是以a 2-a 1=43为首项,23为公差的等差数列. (2)由(1)知a n +1-a n =43+23(n -1)=23(n +1), 于是累加求和得a n =a 1+23(2+3+…+n )=13n (n +1), ∴1a n =3⎝⎛⎭⎫1n -1n +1, ∴1a 1+1a 2+1a 3+…+1a n =3-3n +1>52,∴n >5, ∴最小的正整数n 为6.1.已知数列{a n }的前n 项和S n =n 2-6n ,则{|a n |}的前n 项和T n =( )A .6n -n 2B .n 2-6n +18 C.⎩⎪⎨⎪⎧ 6n -n 2(1≤n ≤3)n 2-6n +18(n >3) D.⎩⎪⎨⎪⎧6n -n 2 (1≤n ≤3)n 2-6n (n >3) 解析:选C ∵由S n =n 2-6n 得{a n }是等差数列,且首项为-5,公差为2. ∴a n =-5+(n -1)×2=2n -7,∴n ≤3时,a n <0,n >3时,a n >0,∴T n =⎩⎪⎨⎪⎧6n -n 2(1≤n ≤3),n 2-6n +18(n >3). 2. 若数列{a n }满足a 1=2且a n +a n -1=2n +2n -1,S n 为数列{a n }的前n 项和,则log 2(S 2 012+2)=________.解析:因为a 1+a 2=22+2,a 3+a 4=24+23,a 5+a 6=26+25,….所以S 2 012=a 1+a 2+a 3+a 4+…+a 2 011+a 2 012=21+22+23+24+…+22 011+22 012=2(1-22 012)1-2=22 013-2. 故log 2(S 2 012+2)=log 222 013=2 013.答案:2 0133.已知递增的等比数列{a n }满足:a 2+a 3+a 4=28,且a 3+2是a 2,a 4的等差中项.(1)求数列{a n }的通项公式;(2)若b n =a n log 12a n ,S n =b 1+b 2+…+b n ,求S n . 解:(1)设等比数列{a n }的首项为a 1,公比为q .依题意,有2(a 3+2)=a 2+a 4,代入a 2+a 3+a 4=28,得a 3=8.∴a 2+a 4=20.∴⎩⎪⎨⎪⎧ a 1q +a 1q 3=20,a 3=a 1q 2=8,解得⎩⎪⎨⎪⎧ q =2,a 1=2,或⎩⎪⎨⎪⎧ q =12,a 1=32.又{a n }为递增数列,∴⎩⎪⎨⎪⎧q =2,a 1=2.∴a n =2n . (2)∵b n =2n ·log 122n =-n ·2n , ∴-S n =1×2+2×22+3×23+…+n ×2n .①∴-2S n =1×22+2×23+3×24+…+(n -1)×2n +n ×2n +1.② ①-②得S n =2+22+23+…+2n -n ·2n +1 =2(1-2n )1-2-n ·2n +1 =2n +1-n ·2n +1-2. ∴S n =2n +1-n ·2n +1-2.1.已知{a n }是公差不为零的等差数列,a 1=1,且a 1,a 3,a 9成等比数列.(1)求数列{a n }的通项;(2)求数列{2a n }的前n 项和S n .解:(1)由题设知公差d ≠0,由a 1=1,a 1,a 3,a 9成等比数列得1+2d 1=1+8d 1+2d, 解得d =1或d =0(舍去),故{a n }的通项a n =1+(n -1)×1=n .(2)由(1)知2a n =2n ,由等比数列前n 项和公式得S n =2+22+23+ (2)=2(1-2n )1-2=2n +1-2. 2.设函数f (x )=x 3,在等差数列{a n }中,a 3=7,a 1+a 2+a 3=12,记S n =f (3a n +1),令b n =a n S n ,数列⎩⎨⎧⎭⎬⎫1b n 的前n 项和为T n . (1)求{a n }的通项公式和S n ;(2)求证:T n <13.解:(1)设数列{a n }的公差为d ,由a 3=a 1+2d =7,a 1+a 2+a 3=3a 1+3d =12,解得a 1=1,d =3,则a n =3n -2.∵f (x )=x 3,∴S n =f (3a n +1)=a n +1=3n +1.(2)证明:∵b n =a n S n =(3n -2)(3n +1),∴1b n =1(3n -2)(3n +1)=13⎝⎛⎭⎫13n -2-13n +1. ∴T n =1b 1+1b 2+…+1b n=13⎝⎛⎭⎫1-14+14-17+…+13n -2-13n +1 =13⎝⎛⎭⎫1-13n +1.∴T n <13. 3.已知二次函数f (x )=x 2-5x +10,当x ∈(n ,n +1](n ∈N *)时,把f (x )在此区间内的整数值的个数表示为a n .(1)求a 1和a 2的值;(2)求n ≥3时a n 的表达式;(3)令b n =4a n a n +1,求数列{b n }的前n 项和S n (n ≥3). 解:(1)f (x )=x 2-5x +10,又x ∈(n ,n +1](n ∈N *)时,f (x )的整数个数为a n ,所以f (x )在(1,2]上的值域为[4,6)⇒a 1=2;f (x )在(2,3]上的值域为⎣⎡⎦⎤154,4⇒a 2=1.(2)当n ≥3时,f (x )是增函数,故a n =f (n +1)-f (n )=2n -4.(3)由(1)和(2)可知,b 1=42×1=2,b 2=41×2=2.而当n ≥3时,b n =4(2n -4)(2n -2)=2⎝⎛⎭⎫12n -4-12n -2. 所以当n ≥3时,S n =b 1+b 2+b 3+b 4+…+b n=2+2+2⎝⎛⎭⎫12-14+14-16+…+12n -4-12n -2 =4+2⎝⎛⎭⎫12-12n -2=5-1n -1.。
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1.7 数列前n 项和求法知识点一 倒序相加法特征描述:此种方法主要针对类似等差数列中112n n a a a a -+=+=,具有这样特点的数列.思考: 你能区分这类特征吗? 知识点二 错位相减法特征描述:此种方法主要用于数列}{n n b a 的求和,其中}{n a 为等差数列,}{n b 是公比为q 的等比数列,只需用n n S qS -便可转化为等比数列的求和,但要注意讨论q=1和q ≠1两种情况.思考:错位时是怎样的对应关系? 知识点三 分组划归法特征描述:此方法主要用于无法整体求和的数列,例如1,112+,11124++,……, 11124+++……+112n -,可将其通项写成等比、等差等我们熟悉的数列分别进行求和,再综合求出所有项的和.思考:求出通项公式后如何分组? 知识点四 奇偶求合法特征描述:此种方法是针对于奇、偶数项,要讨论的数列 例如11357(1)(21)n n S n -=-++++--,要求S n ,就必须分奇偶来讨论,最后进行综合.思考:如何讨论?知识点五 裂项相消法 特征描述:此方法主要针对12231111n na a a a a a -+++这样的求和,其中{a n }是等差数列.思考:裂项公式你知道几个? 知识点六 分类讨论法特征描述:此方法是针对数列{n a }的其中几项符号与另外的项不同,而求各项绝对值的和的问题,主要是要分段求. 思考:如何表示分段求和? 考点一 倒序相加法例题1:等差数列求和12n n S a a a =+++变式1:求证:nn n n n n n C n C C C 2)1()12(53210+=+++++变式2:数列求和2222sin 1sin 2sin 3sin 89++++考点二 错位相减法例题2:试化简下列和式: 21123(0)n n S x x nx x -=++++≠变式1:已知数列)0()12(,,5,3,112≠--a a n a a n ,求前n 项和。
变式2:求数列23,2,3,,,n a a a na ;的前n 项和变式3:求和:n n an a a a S ++++= 32321 考点三:分组划归法 例三:求数列1,112+,11124++,……,11124+++……+112n -的和. 变式1:5,55,555,5555,…,5(101)9n-,…; 变式2:13,24,35,,(2),n n ⨯⨯⨯+;变式3:数列1,(1+2),(1+2+22),……(1+2+2 2+…+2 n -1),……前n 项的和是( )A .2 nB .2 n -2C .2 n+1-n -2D .n2n考点四:奇偶求合法 例四:11357(1)(21)n n S n -=-++++--变式1:求和:n 1n S n-3-+ =1-5+9-13++(∈)…(-1)(4) n N变式2:已知数列{a n }中a 1=2,a n +a n+1=1,S n 为{a n }前n 项和,求S n 变式3:已知数列{a n }中a 1=1,a 2=4,a n =a n-2+2 (n ≥3),S n 为{a n }前n 项和,求S n考点五:裂项相消法例五:{a n }为首项为a 1,公差为d 的等差数列,求12233411111n n nS a a a a a a a a -=++++变式1:1111,,,,,132435(2)n n ⨯⨯⨯+;变式2:数列通项公式为n a =n 项和变式3::求和)12)(12()2(534312222+-++⋅+⋅=n n n S n 考点六:分类讨论法例六:在公差为d 的等差数列{a n }中,已知a 1=10,且a 1,2a 2+2,5a 3成等比数列.(1)求d ,a n ;(2)若d<0,求|a 1|+|a 2|+|a 3|+…+|a n |.变式1:在等差数列}{n a 中,,369181716-==++a a a a 其前n 项和为n S . (1)求n S 的最小值,并求出n S 的最小值时n 的值; (2)求n n a a a T +++= 21.变式2:设数列}{n a 满足132,511++=-=+n a a a n n ,已知存在常数q p ,使数列}{q pn a n ++ 为等比数列.求n a a a +++ 21.变式3:已知等比数列{n a }中,1a =64,q=21,设n b =log 2n a ,求数列{|n b |}的前n 项和n S . 答案及解析 考点一 例一: 等差数列求和111()[(1)]a a d a n d =+++++- ①把项的次序反过来,则:()[(1)]n n n n S a a d a n d =+-++--②①+②得: 变式1:思路分析:由mn n m n C C -=可用倒序相加法求和。
证:令)1()12(53210nnn n n n C n C C C S +++++=则)2(35)12()12(0121nn n n n n n n C C C C n C n S ++++-++=-n nn n n n n n C C C C n S 2)1(])[1(210⋅+=+++++=∴ 等式成立变式2:设2222sin 1sin 2sin 3sin 89S =++++, 又∵2222sin 89sin 88sin 87sin 1S =++++, ∴ 289S =,892S =. 考点二例二:解:①若x=1,则S n =1+2+3+…+n =(1)2n n + ②若x ≠1,则21123n n S x x nx -=++++两式相减得:2(1)1n x S x x -=+++…+n n nx x --1∴ 21(1)1n nn x nx S x x-=--- 变式1:思路分析:已知数列各项是等差数列1,3,5,…2n-1与等比数列12,,,,-n a a a a 对应项积,可用错位相减法求和。
解:()1)12(53112--++++=n n a n a a S()2)12(5332nn a n a a a aS -++++=当nn n n a a a S a a )12()1()1(21)1(,121----+=-≠-时 21)1()12()12(1a a n a n a S n n n --++-+=+ 当2,1n S a n ==时变式2:2323n n S a a a na =++++,当1a =时,123n S =+++ (1)2n n n ++=, 当1a ≠时,2323n S a a a =+++…n na + ,23423n aS a a a =+++…1n na ++,两式相减得 23(1)n a S a a a -=+++ (1)1(1)1n n n n a a a nana a++-+-=--,∴212(1)(1)n n n na n a aS a ++-++=-. 变式3:解:⑴⑵01≠≠a a 时,因为n n a na a a S ++++= 32321 ① 1321211++-+++=n n n an a n a a S a ② 由①-②得:考点三例三:求数列1,112+,11124++,……,11124+++……+112n -的和. 解:∵ 11111242n n a -=++++ ∴1111(1)(1)224n S =++++++变式1:235505[10101010](101)9819n n n n =++++-=--. 变式2:∵2(2)2n n n n +=+,∴ 原式222(123=+++ (2))2(123n ++⨯+++…)n +(1)(27)6n n n ++=.变式3:C考点四 例四:解:当n = 2k (k ∈N +)时, 当21()n k k N +=-∈时,综合得:1(1)n n S n+=-变式1:解:当n 为偶数时:()()[]()S 1591342n =-+-+⋯+(4-7) - (4-3) =-=-2nn n n当n 为奇数时:()()[]()159134n 32n S =-+-+⋯+(4-11) - (4-7) +=-+=2-1(4-3)(4-)n -1n n n n变式2:解:①当n 为偶数时:12341n n nS a a a a a a -=++++++…②当n 为奇数时:123451()()()n n n S a a a a a a a -=+++++++…变式3:解:∵a n -a n-2=2 (n ≥3)∴a 1,a 3,a 5,…,a 2n-1为等差数列;a 2,a 4,a 6,…,a 2n 为等差数列当n 为奇数时:11(1)22n n a n +=+-•= 当n 为偶数时:4(1)222n na n =+-•=+即n ∈N +时, 1(1)n n a n ⎡⎤=++-⎣⎦∴①n 为奇数时:1(1)(123)2122n n n n S n n -+=+++++⋅=+-…②n 为偶数时:(1)(123)222n n n n S n n+=+++++⋅=+…考点五例五: 解:∵1111()()k kk k k k k k a d a a a a a d d a a d ++-==++ ∴1223111111()()n S d a a d a a =-+- 变式1: ∵1111()(2)22n n n n =-++,∴11111111[(1)()()()]2324352n S n n =-+-+-++-+1111(1)2212n n =+--++. 变式2:解:∵n a===∴1n S n=+++1)(1n =++++1=.变式3:思路分析:分式求和可用裂项相消法求和. 解:)121121(211)12)(12(11)12)(12(11)2()12)(12()2(22+--+=+-+=+-+-=+-=k k k k k k k k k k a k12)1(2)1211(21)]121121()5131()311[(2121++=+-+=+--++-+-+=+++=n n n n n n n n a a a S n n 练习:求n n a n a a a S ++++= 32321 答案: ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≠----=+=)1()1()1()1()1(2)1(2a a a a n a a a n n S n nn考点六例六:解:(1))由题意得a 1·5a 3=(2a 2+2)2,即d 2-3d -4=0. 所以d =-1或d =4.所以a n =-n +11,n∈N *或a n =4n +6,n∈N *.(2)设数列{a n }的前n 项和为S n .因为d<0,由(1)得d =-1,a n =-n +11,则 当n≤11时,|a 1|+|a 2|+|a 3|+…+|a n |=-12n 2+212n.当n≥12时, |a 1|+|a 2|+|a 3|+…+|a n |=-S n +2S 11=12n 2-212n +110.综上所述,|a 1|+|a 2|+|a 3|+…+|a n|=⎩⎪⎨⎪⎧-12n 2+212n ,n≤11,12n 2-212n +110,n≥12.变式1:解:(1)当20=n 或21时,n S 的最小值为-630.(2)⎪⎩⎪⎨⎧>+-≤+-=21,126021232321,21232322n n n n n n T n 变式2:变式3: 解:n a =1a 1-n q =n -72∴n b = log 2n a =n -7 (1)当n ≤7时,n b ≥0此时,n S =-212n +213n (2)当n >7时,n b <0此时,n S =212n -213n +42(n ≥8) -212n +213n (n ≤7) ∴n S =212n -213n +42(n ≥8)。