數(shù)列求和問題經(jīng)常出現(xiàn)在數(shù)列試題中.這類問題常以解答題的形式出現(xiàn).解答數(shù)列求和問題,需熟練運(yùn)用等差數(shù)列和等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式.下面主要談一談求解復(fù)雜數(shù)列求和問題的方法.
一、錯(cuò)位相減法
如果一個(gè)數(shù)列的通項(xiàng)公式是等比數(shù)列和等差數(shù)列的乘積,那么就可以使用錯(cuò)位相減法來求和.先將數(shù)列的通項(xiàng)公式拆分為等比數(shù)列和等差數(shù)列,并確定等比數(shù)列的公比;然后列出數(shù)列前n項(xiàng)和的表達(dá)式;接著在該式的兩邊同時(shí)乘以等比數(shù)列的公比;再將兩式錯(cuò)開一位相減,就可以使差式中的大部分項(xiàng)構(gòu)成一個(gè)新等比數(shù)列;最后利用等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式進(jìn)行求和即可.
例1.已知數(shù)列{an}是等差數(shù)列,a1=2,a1+a2+a3=12,數(shù)列{bn}滿足bn=an xn(x∈R*),求數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和.
解:
對于公比為參數(shù)的數(shù)列,要運(yùn)用等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式求和,需分q=1和q≠1兩種情況進(jìn)行討論.本題中對于x≠1的情形,可以將bn=2n?xn視為等差數(shù)列{2n}和等比數(shù)列{xn}的乘積,運(yùn)用錯(cuò)位相減法進(jìn)行求和.
二、裂項(xiàng)相消法
對于某些復(fù)雜數(shù)列,我們可以通過約分、通分、拆項(xiàng)、分母有理化等方式,將數(shù)列的通項(xiàng)公式裂為兩項(xiàng)之差的形式,這樣和式中互為相反數(shù)的項(xiàng)就會相互抵消,我們就可以通過簡單的計(jì)算順利求得數(shù)列的和.
例2.
解:
數(shù)列{ } 1 Sn 的通項(xiàng)公式為 1 Sn = 1 2n(n + 1) ,將其拆分為兩項(xiàng)之差 1 Sn = 1 2 ( 1 n - 1 n + 1 ) ,即可運(yùn)用裂項(xiàng)相消法快速求得數(shù)列的和.
三、分組求和法
有些復(fù)雜數(shù)列通過拆分、重組可以化為幾個(gè)簡單數(shù)列,如等比數(shù)列、等差數(shù)列、常數(shù)列的和差,就可以采用分組求和法進(jìn)行求和.將每個(gè)簡單數(shù)列分成一組,分別根據(jù)等差數(shù)列和等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式進(jìn)行求和即可.
例3.已知數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為an=2n-1,數(shù)列{bn}是等比數(shù)列,且b2=3,b3=9,a1=b1,設(shè)cn=an+bn,求數(shù)列{cn}的前n項(xiàng)和Tn.
解:
先將數(shù)列 {cn} 拆分為兩組 30 ,3 1 ,???,3n - 1 、2 × 1, 2 × 2,???,2n ;然后根據(jù)等差數(shù)列和等比數(shù)列的前n項(xiàng)和公式分組進(jìn)行求和,即可解題.
上述三種方法都是解答數(shù)列求和問題常用的方法.無論運(yùn)用哪種方法求和,都要先仔細(xì)研究數(shù)列的通項(xiàng)公式,將其進(jìn)行合理的拆分、裂項(xiàng)、變形,以將問題轉(zhuǎn)化為簡單的數(shù)列求和問題或計(jì)算問題,從而達(dá)到化難為易的目的.
(作者單位:江蘇省興化中學(xué))