错位相减法数列求和法

特定数列求和法错位相减法在高中所学的数列求合的方法有很多，比方倒序相加法、公式法、数学归纳法、裂项相消法、错位相减法等等，在此处我们就只着重讲解一种特定数列求和的方法错位相减法。那到底什么是错位相减法呢？现在咱们来回忆当初学习等比数列时教师是怎么一步步推导出等比数列的求和公式的，下面是推导过程：数列是由第一项为，且公比为的等比数列，它的前项和是 ，求 的通项公式。 解 由有， 两端同乘以，有-得 当时，由可得 当时，由可得 于是 或者 通过上述推导过程教师运用了一种特殊的推导方法将本来很复杂的运算简化了，从而得到等比数列的求和公式，这种方法叫错位相减法，那我们是不是遇到复杂的运算就都可以用这种方法呢？答案当然不是，我们仔细观察这推导过程，就会发现其实错位相减法是用来计算一个等比数列乘以一个等差数列而成的复杂数列的。可以归纳数学模型如下：数列是以为首项，为公差的等差数列，数列是以为首项，为公比的等比数列，数列，求数列的前项和.解 由可知两端同乘以可得 = 由-得化简得 许许多多的高考试题以及课后习题证明了不是所有的数列题目都会很直接地写明所求数列是一个等比数列乘以一个等差数列的形式，通过对最近几年高考中的数列题的分析总结出了以下几种错位相减法求和类型： 所求数列中的等差数列是这第一种类型的题顾名思义是所求的复杂数列中直接给出其中一个是等差数列，则只要证明或者求出另一个是等比数列，则就可以用错位相减法来求解该题，同时如果另一个不能被证明是等比数列就不能用错位相减法来求解，得另找他法了.例1.2013*文设为数列的前项和，：.1求，并求数列的通项公式2求数列的前项和.分析：在此题中第二问要求的是数列的前项和，其中的an我们不能直接知道是什么数列，可以由做题经历看出是公差为1的等差数列，所以在此题中要先求出，证明是等比数列以后，则才可以用错位相减法求解.解 (1)令得 因为 所以 令,得 ，当时,由 ， ,两式相减得 ,即 .故数列是由首项为1,公比为2的等比数列，所以数列的通项公式为.(2)由(1)知,.记数列的前项和为.于是 , , -得 .例22010新课标卷理设数列满足.（1） 求数列的通项公式；（2） 令，求数列的前n项和解 1由，当时，所以数列的通项公式为.2由知 ， 从而 ， -得 ，即 .评析：在上述两个例题中的第一问中都是先求出了是等比数列，所以此时的就是一个等比数列乘以一个等差数列而成的复杂数列，符合模型要求，最后才可以用错位相减法快速地求出的前项和.所求数列中的等比数列是这种类型的题与第一种类型题相反，就是在所求的复杂数列中直接写明其中一个是等比数列，只要求出或者证明另一个是等差数列，则我们就可以用错位相减法来求解该题，如果另一个不是等差数列则我们就不能用错位相减法来求解，下面我们又来看看这类题型的应用。例3.2013*理17等差数列满足，.1求数列的通项公式；2求数列的前项和.分析：在此题中最终要求的是数列的前项和，其中的不能直接知道是什么数列，要通过求解，我们可以由做题经历看出是以公比为的等比数列，故在此题中我们要先求出，证明它是等差数列以后，则才可以用错位相减法求出数列的前项和.解1设等差数列的公差为，从条件可知道：， 解得故数列的通项公式为2设数列的前项和为，即 故，所以当时，-有：，又 所以故 .例4.2012*理16数列an的前n项和为Snn2kn(kN*)，并且Sn的最大值为8.(1)确定常数k，并求an；(2)求数列的前n项和Tn.分析：在此题第二问中要求的是数列的前项和，其中的不能直接知道是什么数列，要通过求解，可以由数学经历看出是公比为的等比数列，所以在此题中要先求出，证明它是等差数列后，才可以用错位相减法求出数列的前n项和。解1根据题目可知，当nkN*时，Snn2kn取得最大值，即8Skk2k2k2，故 k216(kN)，因此k4，从而 anSnSn1n(n2)又a1S1， 所以ann.等差数列(2) 设 ，将an代入得 Tnb1b2bn，所以Tn2TnTn.评析：在上述两题中的第一题中先证明了是等差数列，所以此时的就是一个等差数列与一个等比数列的乘积形式，符合模型要求；第二题中，先在第一问求出了的公式，再根据这个公式求出了是等差数列，所以此时的也是一个等差数列与一个等比数列的乘积形式，符合模型要求，最后我们在这两个题中才借用错位相减法来快速地求出所求数列的前项和.所求数列中的等比数列和等差数列都未知求解这种类型的题的难度就比拟大了，因为在所求的复杂数列中不能直接明显地看出它其中包含的等差数列和等比数列，则需要根据题目来找出或者证明所求数列是一个等差数列与一个等比数列的乘积，这样才能依据错位相减法来计算结果。例5. (2013*.理)设等差数列的前项和为，且1 求数列的通项公式；2 设数列的前项和，且为常数，令.求数列的前项和.分析：此题中要求的是数列的前项和，其中不能直接知道是什么数列，在第二问中又知道和有关系，所以在此题的第一问中我们要先求出，再在第二问中将求出，最后当满足错位相减法的条件后我们就可以用错位相减法来求解了.解：1由为等差数列，可得 所以 2由 得 当时， , -可得 ，所以当时， ， ，-得 ， 当时， ，即 .例6.2009*青浦区设数列的前和为，一般地，1求；2求；3求和：分析：此题中要求的是的和，虽然不能直接看出它是数列，但可以抱着这样的心态来看看，通过第二问中的来求出那一串的和，也许可以转化为一个等差数列与一个等比数列的乘积形式，则就可以用错位相减法来求和了.解 1略；2当时，所以 （3） 与2同理可求得：，设 =，两式相减得 ，所以 评析：在上述两题中，都不能直接知道所求的是什么形式的数列，所以只能从题目中找出相关条件，将所求的结论转化成一个等差数列与一个等比数列的乘积形式，使之符合模型要求，这样才能在这两个题中借用错位相减法来快速地求出所求结果。总 结数列求和不仅在高中数学中有着十分重要的作用，也是学习高等代数的根底，有着承前启后的作用，本文通过对一般形式下错位相减法的运算再现，使我们体会错位相减法的内在规律，感受数学解题思想的魅力，其实我们学习错位相减法，更重要的是总结其中所渗透的数学思想方法，将数学思想和方法融为一体，才能在解决数列求和问题上得心应手。其实不仅是在数列问题上，在整个学习过程中，我们都应该将课本严密联系实际情况，明白数学在生活中的实际意义，学有所用，以到达新课改对学生们的教学期望。