探析 “数列求和”在高考中的应用

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  【摘要】数列求和是数列的重要内容,也是高考的重点考察对象。数列求和的内容在课本中没有作为独立的知识点列出,但它在解决数列的有关问题中却有重要意义,有必要进行归纳与总结。本文根据不同题型总结出一些常见题型及解法技巧,以提高同学们数列求和的能力。
  【关键词】高考数学 数列求和 题型 解法技巧
  
  数列求和是数列的重要内容,也是高考的重点考察对象。它几乎涵盖了数列中所有的思想、策略、方法、技巧,对学生的知识和思维能力都有很高的训练价值。考试时把求和作为大题的一个不可缺少的一问单列,其重要性不言而喻。因此,我们根据不同题型总结出一些常见题型及解法技巧,以提高同学们数列求和的能力。
  1.公式法(常规公式)
  (1)直接利用等差数列和等比数列求和均可直接利用求和公式。
  a 等差数列{an} 的前n项和Sn=(a1+an)·n2=na1+n(n-1)2d
  b 等比数列{an} 的前n项和Sn=a1(1-qn)1-q=a1-anqn1-q(q≠1)
  2.倒序相加法
  如果一个数列,与首末两项等距离的两项之和等于首末两项之和,可采用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,这一求和方法称为倒序求和法。这种求和方法在推导等差数列的前n项和也曾用过。
  例1: 求sin21°+sin23°+…+sin288°+sin289° 的值。
  【解题思路】
  本题是求函数值的和,通过对其解析式的研究,寻找它们的规律然后进行解决。
  解:求sin21°+sin22°+sin23°+…+sin288°+sin289° 的值。
  解:设S=sin21°+sin22°+sin23°+…+sin288°+sin289°①
  将①右边反序得
  S=sin289°+sin288°+…+sin23°+sin22°+sin21° ②
  即
  S=cos21°+cos22°+cos23°+…+cos288°+cos289° ③
  ①+③得
  2S=(sin21°+cos21°)+(sin22°+cos22°)+(sin23°+cos23°)+…+(sin288°+cos288°) +(sin289°+cos289°)=89,
  ∴S=4412。
  3.错位相减法
  錯位相减法:
  若{an}为等差数列,{bn}为等比数列,求数列{anbn}(差比数列)前n项和,可由Sn-qSn求Sn,其中q为{bn} 的公比。
  例2:已知等比数列{an} 的前n 项和为Sn=a·2n+b ,且a1=3
  (1)求a 、b 的值及数列{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)n ≥2时,an=Sn-Sn-1=2n-1 。而{an} 为等比数列,得a1=21-1·a=a ,
  又a1=3 ,得a=3 ,从而an=3·2n-1 。又∵a1=2a+b=3,∴b=-3 。
  (2)bn=nan=n3·nn-1 ,Tn=13(1+22+322+…+n2n-1)…①
  12Tn=13(12+222+323+…+n-12n-1+n2n)…②
  ①-②得 ,12Tn=13(1+12+122+…+12n-1-n2n),
  Tn=23[1·(1-12n)1-12-n2n]=43(1-12n-n2n+1)
  练习:求和:Sn=1+2a+3a2+…+nan-1 (a≠1)。
  练习:已知数列{an}的前n项和为Sn,对任何正整数n,点Pn(n,Sn)都在函数 的图象上,且过点Pn(n,Sn)的切线的斜率为Kn.
  (1)求数列{an}的通项公式;
  (2)若bn=2knan ,求数列{bn}的前n项和Tn
  4. 裂项项消法
  “裂项项消法”就是把数列的项拆成几项,并使它们求和的过程中出现相同的项,且这些相同的项能够相互抵消,从而达到将求n个数的和的问题转化为求少数的几项的和的目的。
  例3: 把正偶数列{2n} 中的数按上小下大,左小右大的顺序排序成下图“三角形”所示的数表.设amn 是位于这个三角形数表中从上到下的第m 行,从左到右的第n 列的数.
  (1)若记三角形数表中从上往下数第n 行各数之和为bn ,求数列{bn} 的通项公式.
  (2)记cn-1=nbn+n(n-1) (n…2 ),数列{cn} 的前 n项和为 Sn.
  解:(1)若数列{xn} 的通项公式为xn=2n ,则其前m 项和Tn=n(n+1)
  ∴bnn(n+1)2 [n(n+1)2+1]-(n-1)n2[(n-1)n2+1]=n3+n
  (2)cn-1=nn3+n+n(n-1)=nn3+n2=1n(n+1)
  ∴ cn=1(n+1)(n+2)=1n+1-1n+2
  ∴Sn=12 -13+13-14+…+1n+1-1n+2=12-1n+2
  练习:对于每一个正整数n ,抛物线y=(n2+n)x2-(2n+1)x+1 与 x轴交于An,Bn 两点,则|A1B1|+|A2B2|+…+|A2004B2004| 的值为。
  练习:已知函数f(x)=2xx+2 ,当x1=1 时,xn=f(xn-1)(n≥2,n∈N*) ,求数列{xn} 的通项公式。
  总之,数列求和的内容在课本中没有作为独立的知识点列出,但它在解决数列的有关问题中却有重要意义,有必要进行归纳与总结。数列求和的方法多种多样,在这里我只是列出了几种常用的方法,此外还有一些数列求和方法,比如待定系数法、数学归纳法等等,相应的技巧也应重视,以不变应化变,为高考数列作好充分的准备。
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