标签:order ble 角度 border 偶数 rac tab style 适用于
等比数列的前\(n\)项的求和公式的推导方法,就是错位相减求和法。
①等比数列[基本];
②差比数列[拓展];错位相减求和法适用于由等差数列\(\{a_n\}\)和等比数列\(\{b_n\}\)对应相乘得到的差比数列\(\{a_n\cdot b_n\}\);比如有题目给定一个数列\(\{\cfrac{n}{2^n}\}\),我们先将其适当变形为\(\{n\cdot (\cfrac{1}{2})^n\}\),则可以看出其第一个因子数列\(a_n=n\)就是个等差数列,第二个因子数列\(b_n=(\cfrac{1}{2})^n\)就是个等比数列;故数列\(\{a_n\cdot b_n\}\)就是差比数列$;
①学会将所给的数列的通项公式找出来;
②从函数的角度看,若数列是关于\(n\)的一次型函数,则此数列一定为等差数列;
③从函数的角度看,若数列是关于\(n\)的指数型函数,则此数列一定为等差数列;
分析:认真观察此数列,把数列的每一项由乘号分隔开,都人为的拆分为两项,
每一项的第一个因子构成数列为\(1\),\(2\),\(3\),\(\cdots\),\(n\),是个等差数列,
每一项的第二个因子构成数列为\(2\),\(2^2\),\(2^3\),\(\cdots\),\(2^n\),是个等比数列,
故上述求和是个差比数列求和,应该使用错位相减求和法;
或者你的函数知识掌握的不错的话,则一眼就能认出来其通项公式为\(n\cdot 2^n\),故其第一个因子数列\(a_n=n\)就是个等差数列,第二个因子数列\(b_n=2^n\)就是个等比数列;故
上述求和是个差比数列求和,应该使用错位相减求和法,
①等差数列的\(S_n=\cfrac{n(a_1+a_n)}{2}=na_1+\cfrac{n(n-1)\cdot d}{2}\)
②等比数列的\(S_n=\left\{\begin{array}{l}{na_1,q=1}\\{\cfrac{a_1\cdot (1-q^n)}{1-q}=\cfrac{a_1-a_nq}{1-q},q\neq 1}\end{array}\right.\)
③\(1+2+3+\cdots+ n=\cfrac{n(n+1)}{2}\);
④\(1+3+5+\cdots +(2n-1)=\cfrac{[1+(2n-1)]\cdot n}{2}=n^2\),注意求和项数为\(n\)项;
⑤\(2+4+6+\cdots +2n=\cfrac{(2+2n)\cdot n}{2}=n^2\),注意求和项数为\(n\)项;
⑥\(1^2+2^2+3^2+\cdots+ n^2=\cfrac{n\cdot (n+1)\cdot (2n+1)}{6}\);
⑦\(1^3+2^3+3^3+\cdots+ n^3=[\cfrac{n(n+1)}{2}]^2\);
⑧由\(a_{n+2}-a_n=2\)可知,数列中奇数项成等差,公差为\(2\);偶数项成等差,公差为\(2\);
⑨由\(\cfrac{a_{n+2}}{a_n}=2\)可知,数列中奇数项成等比,公比为\(2\);偶数项成等比,公比为\(2\);
如数列\(1\),\(\cfrac{1}{1+2}\), \(\cfrac{1}{1+2+3}\),\(\cdots\),\(\cfrac{1}{1+2+3+\cdots+n}\)求和时,
必须首先认识到通项公式:\(a_n=\cfrac{1}{1+2+3+\cdots+n}\),
分析:首先认清求和的数列的通项公式\(a_n=n\cdot2^n\),是个差比数列,其中等比数列的公比为\(2\),
下来按部就班的使用“错位相减法”求和就成了。解如下:
\(S_n=1\cdot2+2\cdot2^2+3\cdot2^3+\cdots+n\cdot2^n\) \(\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad(1)\)
\(2S_n=1\cdot2^2+2\cdot2^3+\cdots+(n-1)\cdot2^n+n\cdot 2^{n+1}\) \(\quad\quad\quad\quad(2)\)
具体的错位方法如下图说明:
$S_n=$ | $1\cdot 2+$ | $2\cdot 2^2+3\cdot 2^3+\cdots+n\cdot 2^n$ | |
---|---|---|---|
$2S_n=$ | $1\cdot 2^2+2\cdot 2^3+\cdots+(n-1)\cdot 2^n$ | $+n\cdot2^{n+1}$ | |
第一部分,有1项 | 第二部分,有1项 | 第三部分,有$n-1$项 | 第四部分,有1项 |
(1)-(2)得到:
\(-S_n=1\cdot2+[1\cdot2^2+1\cdot2^3+\cdots+1\cdot2^n]-n\cdot2^{n+1}\) \(\quad\quad\quad\quad\quad\quad(3)\)
再次整理为
\(-S_n=\cfrac{2\cdot(1-2^n)}{1-2}-n\cdot2^{n+1}\) \(\hspace{4cm}\) \(\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad(4)\)
最后整理为
\(S_n=(n-1)\cdot2^{n+1}+2\)
(1).求数列\(\{a_n\}\)和\(\{b_n\}\)的通项公式;
提示:\(a_n=2n-1\),\(b_n=(-2)^{n-1}\);
(2).设\(c_n=a_n\cdot |b_n|\),求数列\(\{c_n\}\)的前\(n\)项和\(T_n\);
提示:\(c_n=(2n-1)2^{n-1}\),\(T_n=(2n-3)2^n+3\);
提示:\(a_n=10^n\),通项\(b_n=2^{n-1}lga_n=n\cdot 2^{n-1}\),差比数列,\(S_n=(n-1)\cdot 2^n+1\);
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