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错项求和在数列中是一块重要的内容,是近几年各省高考试卷中的常客,错项求和方法简单,其一般数列的通项形式为an=(an b)·qn,通常要先列出等比数列与等差数列相乘的式子,设为式1;然后将这个式子乘以公比,形成式2.两式相减,形成一个等比数列.
但这样在运算过程中经常会发生错误;可将错项求和转化为裂项求和,将数列中的每项分解,
重新组合,使之能消去一些项,减少运算错误最终达到求和的目的.
题型1已知数列{an}的通项满足an=(an b)·qn(q≠0且q≠1),Sn为其前n项和,求Sn.
分析 通项满足an=(an b)·qn,且求其前n项和Sn,是错项求和的主要题型;利用裂项求和,将数列中的每项分解,如何分解是关键?
解令an=(an b)·qn=bn 1-bn=[A(n 1) B]·qn 1-An B·qn
=qn·[(qA-A)n qA qB-B]
所以qA-A=a,
qA qB-B=b,
所以A=aq-1,
B=bq-aq-bq-12,
所以bn=aq-1n bq-aq-b(q-1)2·qn,
所以Sn=a1 a2 a3 … an
=b2-b1 b3-b2 b4-b3 … bn 1-bn
=bn 1-b1
=aq-1(n 1) bq-aq-b(q-1)2·qn 1-b·q2-a bqq-12.
点睛将an=(an b)·qn=bn 1-bn=[A(n 1) B]·qn 1-An B·qn是这类裂项求和题型的关键,再利用待定系数法求出A,B.
例1(2015年高考山东,理18)设数列{an}的前n项和为Sn.已知2Sn=3n 3.(Ⅰ)求{an}的通项公式; (Ⅱ)若数列{bn}满足anbn=log3an,求{bn}的前n项和Tn.
分析(Ⅱ)求{bn}的前n项和Tn,标准答案采用错项求和,笔者利用裂项求和的方法加以解答.
解(Ⅰ)略得:an=3,n=1,
3n-1,n>1,
(Ⅱ)由条件得,bn=13(n=1),
n-1·31-n(n>1),
当n>1时,bn=(n-1)·31-n=cn 1-cn=[A(n 1) B]·3-n-An B·31-n
=31-n·An A3 B3-An-B
=31-n·-2A3n A3-2B3
所以-2A3=1,
A3-2B3=-1,所以A=-32,
B=34,
所以cn=-32n 34·31-n
所以Tn=b1 b2 … bn
=b1 c3-c2 c4-c3 … cn 1-cn
=13 -32(n 1) 34·3-n--32·2 34·3-1
=1312-6n 34·3n.
点睛bn=13(n=1),
n-1·31-n(n>1)是一分段数列,利用错项法求,在运算、并项、化简过程中,会出现错误;但利用裂项法,简洁,明了.
题型2 已知数列{an}的通项满足an=(an2 bn c)·qn(q≠0且q≠1),Sn为其前n项和,求Sn.
分析通项满足an=(an2 bn c)·qn,且求其前n项和Sn,要用两次错项求和,首先将an=(an2 bn c)·qn转化an=(An B)·qn,再用错项法才能解答,且不容易想到;但用裂项求和很容易解答.
解an=(an2 bn c)·qn=bn 1-bn
=A(n 1)2 B(n 1) C·qn 1-An2 Bn C·qn
=qn·(qAn2 2qAn qA qBn qB qC-An2-Bn-C)
=qn·[(qA-A)n2 (2qA qB-B)n (qB qC-C)]
所以qA-A=a,
2qA qB-B=b,
qB qC-C=c,
所以A=aq-1,
B=bq-b-2aq(q-1)2,
C=c 2a-bq2 b-2cq cq-13,
所以bn=[aq-1n2 (b-2a)q-bq-12n c 2a-bq2 b-2cq cq-13]qn
所以Sn=a1 a2 a3 … an
=b2-b1 b3-b2 b4-b3 … bn 1-bn
=bn 1-b1
=[aq-1(n 1)2 (b-2a)q-bq-12(n 1) c 2a-bq2 b-2cq cq-13]qn 1-[aq-1 b-2aq-bq-12 c 2a-bq2 b-2cq cq-13]q.
点睛裂项求和的思路是利用已知数列的通项的特点,将通项转化为另外一个数列两项的差.
例2 (山东滨州市2016年高三3月模拟)设数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2an-2.(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;(Ⅱ)令bn=log2an,cn=b2nan,求数列{cn}的前n项和Tn.
分析由条件得cn=n22n,求{cn}的前n项和Tn,很难想到用两次错项求和,但用裂项求和很容易.
解(Ⅰ)略.an=2n.
(Ⅱ)cn=n22n=dn 1-dn=A(n 1)2 B(n 1) C2n 1-An2 Bn C2n
=(A2n2 An A2 B2n B2 C2-An2-Bn-C)2n
=-A2n2 (A-B2)n A B-C22n,
所以-A2=1,
A-B2=0,
A B-C2=0,所以A=-2,
B=-4,
C=-6,
所以dn=-2n2-4n-62n=-n2-2n-32n-1,
所以Tn=c1 c2 … cn
=d2-d1 d3-d2 … dn 1-dn
=dn 1-d1=-(n 1)2-2(n 1)-32n--620
=6-n2 4n 62n.
裂项求和是中学数列求和中应用最广泛的一种方法,一些常见的思路,如等差数列、等比数列,都可以用裂项求和.从裂项求和方法出发,可以构造很多能用裂项求和的数列,这给数列求和的命题提供了丰富的素材.作者简介祝劲永,男,浙江省岱山人,1970年1月生,中学高级教师,舟山市正高级教师.多年来竞赛辅导成绩喜人,1999年至今获全国二等奖4名,获全国三等奖2名,省一等奖13名,在浙江省第二届高中青年数学教师优质课评比中获三等奖.2005学年度被评为县学科带头人.2007年被聘为舟山市中小学学科教学质量评审专家组成员.2013年被评为市首批正高级教师,岱山县优秀人才.
但这样在运算过程中经常会发生错误;可将错项求和转化为裂项求和,将数列中的每项分解,
重新组合,使之能消去一些项,减少运算错误最终达到求和的目的.
题型1已知数列{an}的通项满足an=(an b)·qn(q≠0且q≠1),Sn为其前n项和,求Sn.
分析 通项满足an=(an b)·qn,且求其前n项和Sn,是错项求和的主要题型;利用裂项求和,将数列中的每项分解,如何分解是关键?
解令an=(an b)·qn=bn 1-bn=[A(n 1) B]·qn 1-An B·qn
=qn·[(qA-A)n qA qB-B]
所以qA-A=a,
qA qB-B=b,
所以A=aq-1,
B=bq-aq-bq-12,
所以bn=aq-1n bq-aq-b(q-1)2·qn,
所以Sn=a1 a2 a3 … an
=b2-b1 b3-b2 b4-b3 … bn 1-bn
=bn 1-b1
=aq-1(n 1) bq-aq-b(q-1)2·qn 1-b·q2-a bqq-12.
点睛将an=(an b)·qn=bn 1-bn=[A(n 1) B]·qn 1-An B·qn是这类裂项求和题型的关键,再利用待定系数法求出A,B.
例1(2015年高考山东,理18)设数列{an}的前n项和为Sn.已知2Sn=3n 3.(Ⅰ)求{an}的通项公式; (Ⅱ)若数列{bn}满足anbn=log3an,求{bn}的前n项和Tn.
分析(Ⅱ)求{bn}的前n项和Tn,标准答案采用错项求和,笔者利用裂项求和的方法加以解答.
解(Ⅰ)略得:an=3,n=1,
3n-1,n>1,
(Ⅱ)由条件得,bn=13(n=1),
n-1·31-n(n>1),
当n>1时,bn=(n-1)·31-n=cn 1-cn=[A(n 1) B]·3-n-An B·31-n
=31-n·An A3 B3-An-B
=31-n·-2A3n A3-2B3
所以-2A3=1,
A3-2B3=-1,所以A=-32,
B=34,
所以cn=-32n 34·31-n
所以Tn=b1 b2 … bn
=b1 c3-c2 c4-c3 … cn 1-cn
=13 -32(n 1) 34·3-n--32·2 34·3-1
=1312-6n 34·3n.
点睛bn=13(n=1),
n-1·31-n(n>1)是一分段数列,利用错项法求,在运算、并项、化简过程中,会出现错误;但利用裂项法,简洁,明了.
题型2 已知数列{an}的通项满足an=(an2 bn c)·qn(q≠0且q≠1),Sn为其前n项和,求Sn.
分析通项满足an=(an2 bn c)·qn,且求其前n项和Sn,要用两次错项求和,首先将an=(an2 bn c)·qn转化an=(An B)·qn,再用错项法才能解答,且不容易想到;但用裂项求和很容易解答.
解an=(an2 bn c)·qn=bn 1-bn
=A(n 1)2 B(n 1) C·qn 1-An2 Bn C·qn
=qn·(qAn2 2qAn qA qBn qB qC-An2-Bn-C)
=qn·[(qA-A)n2 (2qA qB-B)n (qB qC-C)]
所以qA-A=a,
2qA qB-B=b,
qB qC-C=c,
所以A=aq-1,
B=bq-b-2aq(q-1)2,
C=c 2a-bq2 b-2cq cq-13,
所以bn=[aq-1n2 (b-2a)q-bq-12n c 2a-bq2 b-2cq cq-13]qn
所以Sn=a1 a2 a3 … an
=b2-b1 b3-b2 b4-b3 … bn 1-bn
=bn 1-b1
=[aq-1(n 1)2 (b-2a)q-bq-12(n 1) c 2a-bq2 b-2cq cq-13]qn 1-[aq-1 b-2aq-bq-12 c 2a-bq2 b-2cq cq-13]q.
点睛裂项求和的思路是利用已知数列的通项的特点,将通项转化为另外一个数列两项的差.
例2 (山东滨州市2016年高三3月模拟)设数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2an-2.(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;(Ⅱ)令bn=log2an,cn=b2nan,求数列{cn}的前n项和Tn.
分析由条件得cn=n22n,求{cn}的前n项和Tn,很难想到用两次错项求和,但用裂项求和很容易.
解(Ⅰ)略.an=2n.
(Ⅱ)cn=n22n=dn 1-dn=A(n 1)2 B(n 1) C2n 1-An2 Bn C2n
=(A2n2 An A2 B2n B2 C2-An2-Bn-C)2n
=-A2n2 (A-B2)n A B-C22n,
所以-A2=1,
A-B2=0,
A B-C2=0,所以A=-2,
B=-4,
C=-6,
所以dn=-2n2-4n-62n=-n2-2n-32n-1,
所以Tn=c1 c2 … cn
=d2-d1 d3-d2 … dn 1-dn
=dn 1-d1=-(n 1)2-2(n 1)-32n--620
=6-n2 4n 62n.
裂项求和是中学数列求和中应用最广泛的一种方法,一些常见的思路,如等差数列、等比数列,都可以用裂项求和.从裂项求和方法出发,可以构造很多能用裂项求和的数列,这给数列求和的命题提供了丰富的素材.作者简介祝劲永,男,浙江省岱山人,1970年1月生,中学高级教师,舟山市正高级教师.多年来竞赛辅导成绩喜人,1999年至今获全国二等奖4名,获全国三等奖2名,省一等奖13名,在浙江省第二届高中青年数学教师优质课评比中获三等奖.2005学年度被评为县学科带头人.2007年被聘为舟山市中小学学科教学质量评审专家组成员.2013年被评为市首批正高级教师,岱山县优秀人才.