高中數學:等差數列求和公式求和的七種方法

等差數列是常見數列的一種,可以用AP表示,如果一個數列從第二項起,每一項與它的前一項的差等於同一個常數,這個數列就叫做等差數列,而這個常數叫做等差數列的公差,公差常用字母d表示。

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(一)等差數列求和公式

1.公式法

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2.錯位相減法

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3.求和公式

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4.分組法

有一類數列,既不是等差數列,也不是等比數列,若將這類數列適當拆開,可分為幾個等差、等比或常見的數列,然後分別求和,再將其合併即可.

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5.裂項相消法

適用於分式形式的通項公式,把一項拆成兩個或多個的差的形式,即an=f(n+1)-f(n),然後累加時抵消中間的許多項。

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小結:此類變形的特點是將原數列每一項拆為兩項之後,其中中間的大部分項都互相抵消了。只剩下有限的幾項。

注意:餘下的項具有如下的特點

1、餘下的項前後的位置前後是對稱的。

2、餘下的項前後的正負性是相反的。

6.數學歸納法

一般地,證明一個與正整數n有關的命題,有如下步驟:

(1)證明當n取第一個值時命題成立;

(2)假設當n=k(k≥n的第一個值,k為自然數)時命題成立,證明當n=k+1時命題也成立。

例:

求證:

1×2×3×4 + 2×3×4×5 + 3×4×5×6 + .…… + n(n+1)(n+2)(n+3) = [n(n+1)(n+2)(n+3)(n+4)]/5

證明:

當n=1時,有:

1×2×3×4 = 24 = 2×3×4×5/5

假設命題在n=k時成立,於是:

1×2x3×4 + 2×3×4×5 + 3×4×5×6 + .…… + k(k+1)(k+2)(k+3) = [k(k+1)(k+2)(k+3)(k+4)]/5

則當n=k+1時有:

1×2×3×4 + 2×3×4×5 + 3×4×5×6 + …… + (k+1)(k+2)(k+3)(k+4)

= 1×2×3×4 + 2×3×4*5 + 3×4×5×6 + …… + k(k+1)(k+2)(k+3) + (k+1)(k+2)(k+3)(k+4)

= [k(k+1)(k+2)(k+3)(k+4)]/5 + (k+1)(k+2)(k+3)(k+4)

= (k+1)(k+2)(k+3)(k+4)*(k/5 +1)

= [(k+1)(k+2)(k+3)(k+4)(k+5)]/5

即n=k+1時原等式仍然成立,歸納得證

7.並項求和法

(常採用先試探後求和的方法)

例:1-2+3-4+5-6+……+(2n-1)-2n

方法一:(並項)

求出奇數項和偶數項的和,再相減。

方法二:

(1-2)+(3-4)+(5-6)+……+[(2n-1)-2n]

方法三:

構造新的數列,可借用等差數列與等比數列的複合。

an=n(-1)^(n+1)

(二)等差數列判定及其性質

等差數列的判定

(1)a(n+1)--a(n)=d (d為常數、n ∈N*)[或a(n)--a(n-1)=d,n ∈N*,n ≥2,d是常數]等價於{a(n)}成等差數列。

(2)2a(n+1)=a(n)+a(n+2) [n∈N*] 等價於{a(n)}成等差數列。

(3)a(n)=kn+b [k、b為常數,n∈N*] 等價於{a(n)}成等差數列。

(4)S(n)=A(n)^2 +B(n) [A、B為常數,A不為0,n ∈N* ]等價於{a(n)}為等差數列。

特殊性質

在有窮等差數列中,與首末兩項距離相等的兩項和相等。並且等於首末兩項之和;特別的,若項數為奇數,還等於中間項的2倍,

即,a(1)+a(n)=a(2)+a(n-1)=a(3)+a(n-2)=···=2*a中

例:數列:1,3,5,7,9,11中a(1)+a(6)=12 ; a(2)+a(5)=12 ; a(3)+a(4)=12 ; 即,在有窮等差數列中,與首末兩項距離相等的兩項和相等。並且等於首末兩項之和。

數列:1,3,5,7,9中a(1)+a(5)=10 ; a(2)+a(4)=10 ; a(3)=5=[a(1)+a(5)]/2=[a(2)+a(4)]/2=10/2=5 ; 即,若項數為奇數,和等於中間項的2倍,另見,等差中項。

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