数列求和问题的探讨

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  数列求和往往是数列知识的综合体现,考查学生的基础知识,以及分析问题、解决问题的能力。因此应给予足够重视。题目往往以选择题、填空题形式出现,属于低档题,也常出现于数列的解答题中。
   这部分基础知识出现于新课改A版必修5中。求数列的前n项和,一般有下列几种题型:
  题型1、公式法:主要使用等差或等比数列的前n项和公式进行求解。
  已知{an},an=13-2n,求{|an|}的前n项和Tn。
  解析由an=13-2n0,得n132,即当1n6(n∈N*)时,an>0;当n7时,an<0.
  (1)当1n6(n∈N*)时,Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=a1+a2+…+an=12n-n2
  (2)当n7(n∈N*)时,Tn=|a1|+|a2|+…+|an|=(a1+a2+…+a6)-(a7+a8+…+an)=
  -(a1+a2+…+an)+2(a1+a2+…+a6)=-Sn+2S6=n2-12n+72。
  所以Tn=12n-n2(1n6,n∈N*)
  n2-12n+72(n7,n∈N*)
  点评:此类求和问题先由an的正负去掉绝对值符号,然后分类讨论转化成{an}的求和问题。
  题型2、拆项分组法:把一个数列分成几个可以直接求和的数列。
  例2 求和:Sn=1+11+111+…
  分析写出数列的一个通项公式an=19(10n-1)分析通项可知,可转化为一个等比数列19×10n和19常数列的求和问题。
  解 因为an=19(10n-1),所以
  Sn=1+11+111+…=19[(10-1)+(102-1)+…+(10n-1)]=19[(10+102+…+10n)-n]=1910(10n-1)9-n=1910(10n-1)9-n=10n+1-9n-1081
  点评:这种题型可参考新课改A版必修5P61习题2.5A组第4题(1)(2)。当数列不能直接求和时,仔细观察式子结构,看可不可以转化为等差数列或等比数列求和,或转化为等差、等比数列和的形式,然后分组直接应用等差、等比数列公式求和。
  题型3、裂项相消法:把一个数列的通项公式分成两项差的形式,相加过程消去中间项,只剩有限项再求和。
  例3求数列11×3,12×4,13×5,…,1n(n+2),…的前n项和Sn。
  分析:考查裂项相消法求和及分析问题和解决问题的能力。通项是公式的形式,可考虑采用裂项相消法求和。
  解因为1n(n+2)=12(1n-1n+2),所以
  Sn=12(1-13)+(12-14)+…+(1n-1n+2)=12(1+12-1n+1-1n+2)=34-12n+2-12n+4
  点评:这种题型可参考新课改A版必修5P475习题2.3B组第4题。
  题型4、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。
  求和令bn=2nxn(x∈R),求数列{bn}的前n项和。
  分析:这种题型可参考新课改A版必修5P61习题2.5A组第4题(3).
  解:令Sn=b1+b2+…+bn,则由bn=2nxn,得
  Sn=2x+4x2+…+(2n-2)xn-1+2nxn,①
  xSn=2x2+4x3+…+(2n-2)xn+2nxn+1,②
  当时x≠1,①-②得,(1-x)Sn=2(x+x2+…xn)-2nxn+1
  =2x(1-xn)1-x-2nxn+1,所以Sn=2x(1-xn)(1-x)2-2nxn+11-x。
  当x=1时,Sn=2+4+…+2n=n(n+1)。
  综上所得当x=1时,Sn=n(n+1);当x≠1时,Sn=2x(1-xn)(1-x)2-2nxn+11-x。
  点评:使用“错位相减法”求和的特征是“数列的通项是由一个等差数列和一个等比数列对应项相乘形成的”,其解题程序为先写出其前n项和,然后两边同乘以由通项公式分离出来的等比数列的公比,并把二式作差即可。
  题型5、倒序相加求和法:例如等差数列前n项和公式的推导方法(不再举例)。
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