(三).数列求和的常用方法:公式法.倒序相加法.错位相减法.拆项法.裂项法.累加法.等价转化等. 1. 公式法:适用于等差.等比数列或可转化为等差.等比数列的数列. 2.裂项相消法:适用于其中{ }是各项不为0的等差数列.c为常数,部分无理数列.含阶乘的数列等. 3.错位相减法:适用于其中{ }是等差数列.是各项不为0的等比数列. 4.倒序相加法: 类似于等差数列前n项和公式的推导方法. 5.常用结论 1): 1+2+3+...+n = 2) 1+3+5+...+ = 3) 4) 5) 6) [精典范例] 一 函数方程思想在研究数列问题中的运用 函数作为高中数学最重要的内容.几乎贯穿中学数学的始终.数列作为特殊的函数.与函数有着千丝万缕的联系: 数列的通项公式及前n项和公式都是关于n的函数.当d≠0时.等差数列的通项是关于n的一次函数.前n项和是关于n的一元二次函数,等比数列的通项公式及前n项和公式都与指数函数有关. 在解决数学问题的过程中.把变量之间的制约关系用函数关系反映出来.便形成了函数思想,把众多待求量通过列方程.解方程来确定.便形成了方程思想.函数与方程之间的辩证思维便形成了函数方程思想. 因此.我们可以借助于函数的有关性质来研究数列问题. 例1(1)首项为正数的等差数列{a}.其中S=S.问此数列前几项和最大? (2)等差数列{a}中.S=100.S=300.求 S. (3)等差数列的公差不为0.a=15,a,a,a成等比数列.求S. 分析 (1)等差数列前n项和S=n+(a-)n是关于n的二次函数且常数项为0.故可设S=An+B,运用配方法求最值, (2)由S=An+B及S=100.S=300.求出A.B后再求S. (3)求S的关键.在于求a,由a=dn+(a-d)知.它是关于n的一次函数.故可设a= An+B.由条件列出方程组求A.B. [解](1)设S= An+B. ∵S=S. ∴9A+3B=121A+11B.即14A+B=0. 又∵S= An+B=A(n+)-, ∴当n=-=7时.S有最大值S. 另解由S=S.得a+a+a+a+a+a+a+a=0, 又∵a+ a= a+ a= a+ a= a+a, ∴4(a+a)=0, a+a=0. 由于a>0,据题意知a=-a>0.a<0 因此.前7项和最大. (2)设S=An+Bn ∵S=100.S=300, ∴ ∴S=900×+30×5=600. 另解 ∵S=100.S=300.又S.S-S.S-S成等差数列. ∴S-S=2(S-S)-S ∴S=600 (3)设a=An+B ∵a=15,a=a·a, ∴ ∴ a=2n-1 ∴S=+-+ =2×-n =n(n+1)-n=n. 评析 从函数角度考察等差数列中的通项公式.前n项和公式.从而把数列问题转化为函数解决.体现了函数的思想和方法的应用. 二 求数列的通项公式 数列的通项公式是数列的核心之一.它如同函数中的解析式一样.有解析式便可研究其性质等,而有了数列的通项公式便可求出任一项及前n项和等.看来.求数列的通项往往是解题的突破口.关键点.现将求数列通项公式的几种题目类型及方法总结如下. 1. 观察法 观察法就是观察数列特征.横向看各项之间的关系结构.纵向看各项与项数n的内在联系.从而归纳出数列的通项公式. 例2写出下面各数列的一个通项公式 (1).-, (2)1.--, (3)-, (4)21.203.2005.20007.-, (5)0.2,0.22,0.222,0.2222,-, (6)1.0.1.0.-, (7)1.- [解](1)注意各项的分子分别是1.2.3.4.-.分母比分子大1. ∴数列的通项公式为a=. (2)奇数项为正.偶然项为负.各项分母可看作2-1=1.2-1=3.2-1=7.2-1=15.2-1=31.-.各项分子均为1. ∴数列的通项公式为a=(-1)· (3)各项的分母分别是2.2.2.2.-分子比分母小1. ∴数列的通项公式为a= (4)各项可看作21=2×10+1203=2×100+32005=2×1000+5 20007=2×10000+7. ∴数列的通项公式为a=2×10+. (5)把各项适当变形0.2=2×0.1=×0.9=×(1-),0.22=2×0.11=×0.99=×(1-),0.222=×(1-),0.222=×(1-),-. ∴数列的通项公式为a=·(1-). (6)奇数项皆为1.偶然项为0. ∴数列的通项公式为a= (7)各项可看作1=1+0.=+1.=+0.=+1.=+0.=+1.-.∴数列的通项公式为a=+. 评析 用观察法写数列的通项公式.一般考虑如下几点: (1) 观察数列各项符号变化.考虑通项公式中是否有(-1)或者(-1)部分.如本例中也有所涉及. (2) 分解分子分母的因数(式).考虑其变化规律与序号的关系.应注意根据某些变化规律较明显的项.“猜 出某些因式约分后规律表现得不那么明显的项.同时要特别注意等差.等比关系.如本例等. (3) 考虑分子.分母与一些特殊数列如2.3.n,n等的关系.如本例等. 2. 已知S求a或已知S与a的关系求a 已知数列{a}的前n项和S求a时.要注意运用a和S的关系.即 例3已知下列各数列{a}的前n项和S的公式.求{a}的通项公式. (1) S=10-1,(2)S=10+1, [解](1)当n=1时.a=S=9, 当n≥2时.a= S-S=(10-1)-(10-1)=10-10=9·10. 且n=1时.a=9也适合上式.∴a=9·10(n). (2)当n=1时.a=S=10+1=11, 当n≥2时.a= S-S=(10+1)-(10+1)=9·10. 而n=1时.a=11.不适合上式. ∴ 评析 已知{a}的前n项和S求a时应注意以下三点: (1) 应重视分类类讨论的应用.要先分n=1和n≥2两种情况讨论.特别注意由S-S= a推导的通项a中的n≥2. (2) 由S-S= a.推得的a且当n=1时.a也适合“a式 .则需统一“合写 . (3) 由S-S= a推得的a.当n=1时.a不适合“a式 .则数列的通项应分段表示.即 如本例中.请观察本例中的差异及联系. 3. 累差法 若数列{a}满足a-a=f(n)(n),其中{f(n)}是易求和数列.那么可用累差法求a.(请你复习求等差数列通项公式的部分) 例4求数列1.3.7.13.21.-的一个通项公式. [解] ∵a-a=3-1=2, a-a=7-3=4, a-a=13-7=6, - a-a=2(n-1) 以上n-1个等式左右两边分别相加.得 a-a=2[1+2+3+-+n. ∴a=n-n+1. 且n=1时.a=1适合上式. ∴a=n-n+1. 评析 我们应验证n=1时a=1适合a=n-n+1式.这是什么原因. 4. 累商法 若数列{a}满足=f(n)( n),其中数列{f(n)}前n项积可求.则可用累商法求a. 例5在数列{a}中.a=2.a= a,求通项a. [解] ∵a=2.a= a, ∴=. =. -- =. 以上n-1个等式左右两边分别相乘得 =n, a=2n. 且n=1时.a=2也适合上式. ∴a=2n . 5. 构造法 直接求通项a较难求.可以通过整理变形等.从中构造出一个等差或等比数列.从而将问题转化为较易求解的问题.进一步求出通项a. 例6各项非零的数列{a}.首项a=1,且2S=2aS-a,n≥2,求数列的通项a. [解] ∵a=1.2S=2aS-a, n≥2,又a= S-S. ∴2S=2S-2 SS-S+ S. ∴-=2 ∴数列{}是以=1为首项.以2为公差的等差数列. ∴=1+(n-1)·2=2n-1, S=. ∴a= S-S=-= 又a=S=1,不适合上式. ∴ 有些求通项的题目可能要综合应用几种方法和技巧,当然了.有些题可能有多种解法. 评析 构造法解决问题希大家尽量掌握.这对于提高我们的数学素质大有帮助. 注意 求数列通项公式的问题是最为常见的试题.特别要注意已知S求a的问题. 三 数列求和 数列求和是数列部分的重要内容.求和问题也是很常见的试题.对于等差数列.等比数列的求和主要是运用公式,某些既不是等差数.也不是等比数列的求和问题.一般有以下四种常用求和技巧和方法. 1.公式法 能直接应用等差数列或等比数列的求和公式以及正整数平方和.立方和公式寻求和的方法. 例7数列{a}的通项a=n-n.求前n项和S. [解] S=(1-1)+(2-2)+-+(n-n) =(1+2+-+n)- =- =. 2.倒序求和法 3.错项求和法 [例2]求和S=+++-+. 请你独立完成.相信你会有更深的体会. 答案 S=3-. 4.裂拆项法 例8在数列{a}中.a=10+2n-1,求S [解] S=(10+2×1-1)+(10+2×2-1)+-(10+2n-1) =(10+10+-+10)+2×-n =+n(n+1)-n =(10-1)+n. 注意 把通项进行合理地分拆与组合.转化为易求和的数列的求和问题. 练习:求数列1.1+2.1+2+3.-的前n项的和. 答案 S=. 例9已知数列{a}:...-.-.求它的前n项和. 分析 我们先看通项a==.然后想什么办法求S呢?将通项分裂成两项之差如何? [解]∵a==2(). ∴S=a+a+a+-+a =2[(1-)+(-)+(-)+-+()] =2(1-)=. 评析 如果数列的通项公式可转化为f形式.常采用裂项求和的方法.特别地.当数列的通项公式是关于n的分式形式时.可尝试采用此法. 常用的裂项技巧如:=(), =(-)等. 使用裂项法时要注意正负项相消时.消去了哪些项.保留了哪些项,你是否注意到由于数列{a}中每一项a均裂成一正一负两项.所以互为相反数的项合并为零后.所剩正数项与负数项的项数必是一样多的.切不可漏写未被消去的项. 【查看更多】

 

题目列表(包括答案和解析)

数列求和的常用方法:

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主要有三种常用的表示方法,即________法、________法和________法.

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已知递增等差数列满足:,且成等比数列.

(1)求数列的通项公式;

(2)若不等式对任意恒成立,试猜想出实数的最小值,并证明.

【解析】本试题主要考查了数列的通项公式的运用以及数列求和的运用。第一问中,利用设数列公差为,

由题意可知,即,解得d,得到通项公式,第二问中,不等式等价于,利用当时,;当时,;而,所以猜想,的最小值为然后加以证明即可。

解:(1)设数列公差为,由题意可知,即,

解得或(舍去).      …………3分

所以,.        …………6分

(2)不等式等价于,

当时,;当时,;

而,所以猜想,的最小值为.     …………8分

下证不等式对任意恒成立.

方法一:数学归纳法.

当时,,成立.

假设当时,不等式成立,

当时,, …………10分

只要证  ,只要证  ,

只要证  ,只要证  ,

只要证  ,显然成立.所以,对任意,不等式恒成立.…14分

方法二:单调性证明.

要证 

只要证  ,  

设数列的通项公式,        …………10分

,    …………12分

所以对,都有,可知数列为单调递减数列.

而,所以恒成立,

故的最小值为.

 

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