内容正文:
专题29 数列求和
知识点 数列求和的几种常用方法
一、公式法:对于等差、等比数列,直接利用前项和公式.
等差:. 等比:
二、分组求和法:数列的通项公式为的形式,其中和满足不同的求和公式.常见于为等差数列,为等比数列或者与分别是数列的奇数项和偶数项,并满足不同的规律.
三、并项求和法
若在一个数列的前项和中,可两两结合求和,则称之为并项求和.形如的,可采用两项合并的方法求和.
四、错位相减法:数列的通项公式为或的形式,其中为等差数列,为等比数列.
五、裂项相消法:将数列恒等变形为连续两项或相隔若干项之差的形式,进行消项.
提醒 常用的裂项公式:
(1);
(2);
(3);
(4);
(5).
六、倒序相加法:如果一个数列的前项中与首末两端等“距离”的两项的和相等或等于同一个常数,那么求这个数列的前项和可用倒序相加法,如等差数列的前项和公式就是用此法推导的.
提醒 常用结论:
(1);
(2).
考点一 分组求和法
【例1】已知是首项为19,公差为的等差数列,为的前项和.
(1)求通项公式及;
(2)设是首项为1,公比为3的等比数列,求数列的通项公式及其前项和.
方法总结
分组求和法的常见题型
(1)若数列的通项公式为,且,为等差数列或等比数列,则可采用分组求和法求数列的前项和.
(2)若数列的通项公式为其中数列,是等比数列或等差数列,则可采用分组求和法求的前项和.
考点二 并项求和法
【例2】已知数列的前项和为,且.
(1)证明是等比数列,并求其通项公式;
(2)设,求数列的前100项和.
方法总结
并项求和法的常见题型
(1)已知数列的通项公式为,求数列的前项和.
(2)已知数列是周期数列或为定值,求数列的前项和.
考点三 错位相减法求和
【例3】(2024·全国甲卷)记为数列的前项和,且.
(1)求的通项公式;
(2)设,求数列的前项和.
方法总结
错位相减法求和的步骤
(1)写出的前项和为,
(2)两边乘公比.(错位)
(3)两式相减,得(相减)
(4)化简
【变式3-1】设等差数列的公差为,前项和为,等比数列的公比为.已知,,,.
(1)求数列,的通项公式;
(2)当时,记,求数列的前项和.
考点四 裂项相消法求和
【例4】已知等比数列的各项均为正数,且,.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,求数列的前项和.
方法总结
裂项相消法的原则及规律
(1)裂项原则:一般是前面裂几项,后面就裂几项,直到发现被消去项的规律为止.
(2)消项规律:消项后前面剩几项,后面就剩几项,前面剩第几项,后面就剩倒数第几项.
【变式4-1】(2022·新高考Ⅰ卷)记为数列的前项和,已知,是公差为的等差数列.
(1)求的通项公式.
(2)证明:.
考点四 倒序相加法求和
【例5】已知数列为等差数列,试用倒序相加法推导数列的前项和的表达式.
方法总结
如果一个数列的前项中与首末两端等“距离”的两项的和相等或等于同一个常数,那么求这个数列的前项和可用倒序相加法,如等差数列的前项和公式就是用此法推导的.
【变式5-1】设函数,且,.
(1)计算的值;
(2)求数列的通项公式.
强化训练:
1.已知数列的前n项和为,且满足.
(1)求数列的通项公式;
(2)已知,求数列的前n项和为.
2.已知公差不为零的等差数列的前n项和为,,且,,成等比数列.
(1)求的通项公式;
(2)若,证明:.
3.已知在等差数列中,,,是数列的前项和,且满足.
(1)求数列和的通项公式;
(2)设,求数列的前项和.
4.已知数列的前项和为,且满足.
(1)证明:数列是等比数列;
(2)求数列的前项和.
5.已知,利用课本中推导等差数列前项和的公式的方法,可求得 .
6.(2023·新高考Ⅱ卷)已知为等差数列,记,分别为数列,的前项和,,.
(1)求的通项公式.
(2)证明:当时,.
专题29 数列求和
例1【解析】(1)因为 是首项,公差 的等差数列,
所以,
.
(2)由题意,,所以,
.
例2【解析】(1)在数列 中,,当 时,,两式相减,得,
而,解得,所以 是首项为2,公比为5的等比数列,且.
(2)由(1)知,,
所以.
例3【解析】(1)当 时,,解得.
当 时,,所以,即,
而,故,故,
所以数列 是以4为首项,为公比的等比数列,
所以.
(2)因为,
所以,
,
所以
,
所以.
变式3-1【解析】(1)设,由题意可得
解得 或
当 时,,;
当 时,,.
(2)当 时,由(1)知,,
,
,
,
,
.
例4【解析】(1)设数列 的公比为,由 得,所以.
由条件可知,,故.
由,得,所以.
故数列 的通项公式为.
(2),
故.
因为,
所以数列 的前 项和为.
变式4-1【解析】(1),,,
又 是公差为 的等差数列,,
,
当 时,,
,
整理得,即,
,
显然对于 也成立,
的通项公式为.
(2),.
例5【解析】对于等差数列,
, ①
, ②
由,得.
因为,
所以,
即.
变式5-1【解析】(1).
(2)由题意知,当 时,,
,
两式相加,得,
所以,又 不符合,
所以
强化训练:
1.【解析】(1)①,
当时,,解得,
当时,②,
式子①-②得,故,
因为,所以,所以,
所以是以1为首项,2为公比的等比数列,
所以;
(2),
.
2.【解析】(1)设的公差为,则根据题意有,
解之得,所以,
即的通项公式为;
(2)由上可知,
所以,
则,
易知,
.
3.【解析】(1)设的公差为,由题意得
;
当时,则,,
当时,则,,,
是以1为首项,3为公比的等比数列,
;
(2)由(1)得,
,①
,②
①-②得,
.
4.【解析】(1)因为,所以,
当时,,
所以,即,
又因为,
所以是以为首项,为公比的等比数列.
(2)由(1)知,,所以,
因为①,
所以②,
由①-②得:
,
所以.
5.【解析】由,
令,
则,
两式相加得:,
∴.
故答案为:2022
6.【解析】(1)设等差数列 的公差为.
因为,
所以,,,
则 解得,,
则,
所以数列 的通项公式为.
(2)由(1)知,,.
当 为偶数时,,
,
当 时,,因此.
当 为奇数时,,
当 时,,因此.
故当 时,.
1
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