数列求和的基本方法和技巧数列是高中代数的重要内容,又是学习高等数学的基础. 在高考和各种数学竞赛中都占有重要的地位. 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. 下面,就几个历届高考数学和数学竞赛试题来谈谈数列求和的基本方法和技巧.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、 )1(211+==∑=n n k S nk n 4、)12)(1(6112++==∑=n n n k S nk n5、 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 n n x x x x S +⋅⋅⋅+++=32 (利用常用公式)=xx x n--1)1(=211)211(21--n =1-n 21 练习设S n =1+2+3+…+n,n ∈N *,求1)32()(++=n nS n S n f 的最大值.练习: 求11111111111个n ⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+++之和.练习:1113.1___1212312s 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 ………………………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n n x n x x x x xS )12(7531432-+⋅⋅⋅++++=………………………. ② (设制错位)①-②得 n n 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 xx x S x )12(1121)1(1----⋅+=-- ∴ 21)1()1()12()12(x x x n x n S n n n -+++--=+ 练习.已知数列)0()12(,,5,3,112≠--a a n a a n ,求前n 项和。
练习: 求数列⋅⋅⋅⋅⋅⋅,22,,26,24,2232n n前n 项的和.三、倒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3] 求89sin 88sin 3sin 2sin 1sin 22222++⋅⋅⋅+++的值解:设89sin 88sin 3sin 2sin 1sin 22222++⋅⋅⋅+++=S …………. ①将①式右边反序得1sin 2sin 3sin 88sin 89sin 22222+++⋅⋅⋅++=S …………..②(反序)又因为 1cos sin ),90cos(sin 22=+-=x x x x①+②得 (反序相加))89cos 89(sin )2cos 2(sin )1cos 1(sin 2222222 ++⋅⋅⋅++++=S =89∴ S =44.5练习1:求222222222222123101102938101++++++++ 的和. :练习2:已知(),1x f x x =+求111(1)(2)(2008)()()()(1)__200820072f f f f f f f ++++++++=四、裂项法求和裂项相消法:将数列的通项分成二项的差的形式,相加消去中间项,剩下有限项再求和的方法。
通项分解(裂项)如:(1))()1(n f n f a n -+= (2)n n n n tan )1tan()1cos(cos 1sin -+=+ (3)111)1(1+-=+=n n n n a n (4))121121(211)12)(12()2(2+--+=+-=n n n n n a n(5)])2)(1(1)1(1[21)2)(1(1++-+=+-=n n n n n n n a n(6) 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 常用技巧有: ①)11(1)(1k n n k k n n +-=+; ②)(11n k n k n k n -+=++③)121121(21)12)(12(1+--=+-n n n n ; ④!)!1(!n n n n -+=⋅⑤])2)(1(1)1(1[21)2)(1(1++-+=++n n n n n n n[例4] 求数列⋅⋅⋅++⋅⋅⋅++,11,,321,211n n 的前n 项和.解:设n n n n a n -+=++=111则 11321211+++⋅⋅⋅++++=n n S n=)1()23()12(n n -++⋅⋅⋅+-+- =11-+n[例5] 求证:1sin 1cos 89cos 88cos 12cos 1cos 11cos 0cos 12=+⋅⋅⋅++ 解:设89cos 88cos 12cos 1cos 11cos 0cos 1+⋅⋅⋅++=S∵n n n n tan )1tan()1cos(cos 1sin -+=+ ∴89cos 88cos 12cos 1cos 11cos 0cos 1+⋅⋅⋅++=S =]}88tan 89[tan )2tan 3(tan )1tan 2(tan )0tan 1{(tan 1sin 1-+-+-+- =)0tan 89(tan 1sin 1 -=1cot 1sin 1⋅= 1sin 1cos 2 ∴ 原等式成立 练习: 在数列{a n }中,11211++⋅⋅⋅++++=n n n n a n ,又12+⋅=n n n a a b ,求数列{b n }的前n 项的和.练习;.求和)12)(12()2(534312222+-++⋅+⋅=n n n S n五、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 a a a S n n)23741()1111(12-+⋅⋅⋅+++++⋅⋅⋅+++=-n aa a S n n当a =1时,2)13(n n n S n -+==2)13(nn +当1≠a 时,2)13(1111n n aa S n -+--==2)13(11n n a a a n-+---练习: 求数列{n(n+1)(2n+1)}的前n 项和.练习:求数列11111246248162n n ++ ,,,,, 的前n 项和n S .练习:(2)21n n =-+-n n 数列{a }满足:a ,求前n 项和___=n S六、合并法求和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,在求数列的和时,可将这些项放在一起先求和,然后再求S n .[例7] 求cos1°+ cos2°+ cos3°+···+ cos178°+ cos179°的值.解:设S n = cos1°+ cos2°+ cos3°+···+ cos178°+ cos179°∵ )180cos(cos n n --=∴S n = (cos1°+ cos179°)+( cos2°+ cos178°)+ (cos3°+ cos177°)+··· +(cos89°+ cos91°)+ cos90°= 0练习: 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.练习:S n =1-3+5-7+9-…+(-1)1-n (2n-1)=______练习:求22222212979899100-++-+-七、分组数列求和[例8]求数列1,3+4,5+6+7,7+8+9+10,…前n 项和n Skk k k k k k k k k a k 23252)]23()12[()]1()12[()12(2)12(2-=-+-=-+-+++++-=2)1(236)12)(1(25)21(23)21(2522221+-++⋅=+++-+++=+++=n n n n n n n a a a S n n)25)(1(61-+=n n n练习:求数列1,3+5,7+9+11,13+15+17+19,…前n 项和n S八、其它求和法:如归纳猜想法,奇偶法等[例9]已知数列{}n n n n S n a a 求],)1([2,---=。
思路分析:n n n a )1(22---=,通过分组,对n 分奇偶讨论求和。
解:nn n a )1(22-+-=,若∑=-+++++-===mk km n m S S m n 212)1(2)2321(2,2 则)1(2)12()2321(2+-=+-=++++-=n n m m m S n若)12(22)12(])1(2[22)12(,1222212-++-=--++-=-==-=-m m m m m m a S S S m n m m m m n 则22)1()1(224222---=-+++-=-+-=n n n n m m⎩⎨⎧---+-=∴)(2)()1(2为正奇数为正偶数n n n n n n S n [例10]已知数列{}n a 的通项65()2()n n n n a n -⎧=⎨⎩为奇数为偶数,求其前n 项和n S .解:奇数项组成以11a =为首项,公差为12的等差数列, 偶数项组成以24a =为首项,公比为4的等比数列; 当n 为奇数时,奇数项有12n +项,偶数项有12n -项, ∴1121(165)4(14)(1)(32)4(21)221423n n n n n n n S --++--+--=+=+-, 当n 为偶数时,奇数项和偶数项分别有2n项,∴2(165)4(14)(32)4(21)221423n n n n n n n S +----=+=+-,所以,1(1)(32)4(21)()23(32)4(21)()23n n nn n n S n n n -⎧+--+⎪⎪=⎨--⎪+⎪⎩为奇数为偶数.高考在线1.在等差数列{}n a 中,11a =,前n 项和n S 满足条件242,1,2,1n n S n n S n +==+ , (Ⅰ)求数列{}n a 的通项公式;(Ⅱ)记(0)n a n n b a p p =>,求数列{}n b 的前n 项和n T 。