等差等比数列求和公式的公式推广

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关于我们常见问题关注我们官方公共微信等比数列的前n项和
也就是说,公比为q的等比数列的前n项和是q的分段函数,分段的界限在q=1处.
当q≠1时,求等比数列前n项和Sn的方法一般是利用Sn的表达式的特点,首先在Sn=a1+a1q+…+a1qn-1两边同乘以该数列的公比q,使得等式右边各项都向右错了一位;然后通过求Sn-qSn把相同的项消去,达到简化的目的;最后从中解出Sn.这种方法(俗称“错位相减法”)很巧妙,而且对这类数列的求和具有普遍性,应该很好地掌握它.
求等比数列前n项和的方法还有一些,下面再介绍其中的一种:
当q=1时,Sn=na1
当q≠1时,
Sn=a1+a1q+a1q2+…+a1qn-1
&&& =a1+q(a1+a1q+a1q2+…+a1qn-1)-a1qn
&&& =a1+q·Sn-a1qn
&&& =a1(1-qn)+q·Sn
∴(1-q)Sn=a1(1-qn),
在具体运用等比数列前n项和公式时如果考虑不周常会出错.例如,求和:1+x+x2+…+xn,认为其和为是错误的.
整理得q3(2q6-q3-1)=0.
因为q≠0,所以2q6-q3-1=0,
(q3-1)(2q3+1)=0.
因为q≠1,所以q3≠1,所以q3=-,
解法二:因为S3+S6=2S9,所以
2(a1+a2+a3)+a4+a5+a6=2(a1+a2+a3+…+a9),
此即-(a4+a5+a6)=2(a7+a8+a9),
-(a4+a5+a6)=2q3(a4+a5+a6),
由此解得q3=-,q=-.
评析& 在对等比数列前n项和公式的运用中,要注意充分运用整体代入的方法,如解法二中就利用了a7+a8+a9=q3(a4+a5+a6)这一性质,使运算量减少,也避免了q的讨论.
例2& 设等比数列的首项为a(a>0)公比为q(q>0),前n项和为80,其中最大的一项为54,又它的前2n项和为6560,求a和q.
解:由Sn=80,S2n=6560,故q≠1
化简得3a=2q&&&&&&&& ⑥
由⑤,⑥联立方程组解得a=2,q=3
例3& 等比数列{an}的前n和等于2,紧接其后的2n项和等于12,再紧接其后的3n项和为S,求S.
分析& 本题主要考查等比数列前n项和公式的应用.本题实际为已知Sn=2,S3n-Sn=12,要求S6n-S3n的值.由等比数列知,前n项成等比数列,紧接其后的2n项也成等比数列,再紧接的3n项也成等比数列,可分别求和列方程.
解:在等比数列中,依次每k项之和仍成等比数列.设前n项和为S1,第2个n项和为S2=S1q,
由②式得q+q2=6,所以q=2或q=-3.
将q=2代入③式得S=112,将q=-3代入③式得S=-378.
例4& 求数列1,a+a2,a2+a3+a4,a3+a4+a5+a6,…(a≠0)的前n项和Sn.
分析& 要求数列前n项的和,必须先求出数列的通项公式.
解:据题设条件分析可知:
an=an-1+an+an+1+…+a2n-2
①当a=1时,an=n,∴Sn=.
②当a≠1时,Sn==-.
(1)当a≠±1时,Sn=[-]
=[(1-an)(1-an+1)]
(2)当a=-1时,Sn=[+n]
评析& ①由于通项公式本身是一个等比数列的求和,而公比是字母a,故必须分两种情况(a=1及a≠1)来讨论.
②在进一步求和时,由于又出现公比为a2的等比数列求和,故又得分a2=1及a2≠1来讨论,由于a=1已讨论,因此本题应分a=1,a=-1,a≠±1三种情况来讨论.
分析& 一个条件不能确定a1与q.不妨将S10与S20用a1、q表示出来,进行对比,兴许有点门道.
评析& 一些数列问题中的基本量难以确定或不能确定时,不妨设而不求,整体代换.其实,本题尚有以下巧解:
S20=S10+a11+a12+…+a20
=S10+q10S10=S10(1+q10),
例2& 设等比数列{an}的前n项和为Sn,求证:S2n+S22n=Sn(S2n+S3n).
分析& 从整体结构入手,寻找Sn、S2n、S3n之间的关系,作差计算,不仅简便,而且求解过程完备.
解:设{an}的公比为q,则
S2n=Sn+qnSn=Sn(1+qn)
S3n=Sn+qnSn+q2nSn=Sn(1+qn+q2n)
∴S2n+S22n-Sn(S2n+S3n)
=S2n+S2n(1+qn)2-S2n[(1+qn)+(1+qn+q2n)]
=S2n+S2n(1+qn)2-S2n[1+(1+qn)2]
∴S2n+S22n=Sn(S2n+S3n).
评析& 本题的结论是等比数列的又一性质:(S2n-Sn)2=Sn(S3n-S2n),即Sn,S2n-Sn,S3n-S2n成等比数列.
例3& 已知数列{an}满足条件:a1=1,a2=r(r>0),且{anan+1}是公比为q(q>0)的等比数列.设bn=a2n-1+a2n,求数列{bn}的前n项和Sn.
分析& =q=q=q.
解:∵=q&&&&&& ∴an+2=anq,
且q≠0,b1=1+r≠0
∴{bn}是首项为1+r,公比为q的等比数列,
评析& 解题的关键是等比数列{bn}的发现,只要紧抓等比数列的定义来分析,就能使隐含着的条件显露出来,促成问题的快速解决.
;S14=;S21=;
可得S7(S21-S14)=(S14-S7)2.
也可以这样证明:S14-S7=(a1+a2+…+a14)-(a1+a2+…+a7)
=a8+a9+…+a14
=a1q7+a2q7+…+a7q7
=(a1+a2+…+a7)q7
同理可得S21-S14=q14S7
因此S7(S21-S14)=(S14-S7)2
可类似证明Sk,S2k-Sk,S3k-Sk成等比数列.
>log0.5Sn+1.
分析& 只需证明SnSn+2<S2n+1.
解:∵Sn+1=a1+qSn,Sn+2=a1+qSn+1
∴S2n+1-SnSn+2
=Sn+1(a1+qSn)-Sn(a1+qSn+1)
=a1(Sn+1-Sn)=a1an+1>0
∴SnSn+2<S2n+1
∴log0.5(SnSn+2)>log0.5S2n+1.
∴>log0.5Sn+1.
评析& 由a1>0,q>0及qSnSn+2=qSn(a1+qSn+1)<a1qSn+1+q2SnSn+1=qS2n+1,亦可推得SnSn+2<S2n+1.
例2& 设等比数列{an}的前n项和为Sn,若S3+S6=2S9,求数列的公比q.
分析& 由条件式建立一个关于q的方程.
解:若q=1,则S3+S6-2S9=-9a1≠0,与题设矛盾,故q≠1.
从而,依题意得
整理得q3(q3-1)(2q3+1)=0,
∵q≠0,q≠1
∴2q3+1=0,
评析& 解题过程中运用了分类讨论的思想.
例3& 设{an}是正数组成的数列,其前n项和为Sn,且对于所有自然数n,an与2的等差数列等于Sn与2的等比中项.
(1)写出{an}的前3项.
(2)求{an}的通项公式(写出推理过程).
(3)令bn= (+),n∈N
求证:b1+b2+…+bn-n=.
解:(1)当n=1时,有
∴=.∴a1=2.
当n=2时有=,而S2=a1+a2=2+a2
∴a2=6或a2=-2(舍)
当n=3时,有=
而S3=a1+a2+a3=8+a3
∴=.∴a3=10.
故前3项为2,6,10.
(2)由题意有= (n∈N+)
∴Sn= (an+2)2.
由此知Sn+1=(an+1+2)2.
∴an+1=Sn+1-Sn=[(an+1+2)2-(an+2)2]
整理得& (an+1+an)(an+1-an-4)=0
而&&&&&&&&& an+1+an≠0
∴an+1-an=4& ∴{an}为等差数列,其中a1=2,d=4
∴an=a1+(n-1)d,∴an=4n-2
(3)令cn=bn-1,则b1+b2+…+bn-n=c1+c2+…+cn
且cn= (+-2)
∵an=4n-2,an+1=4n+2
∴cn=[(-1)+( -1)]=-
∴b1+b2+…+bn-n=c1+c2+…+cn
& =(1-)+(-)+…+(-)
∴b1+b2+…+bn-n=
评析& ①已知an与Sn的混和递推关系,一般有两条途径可供转化.均是利用当n≥2时,an=Sn-Sn-1,一条路可转化为关于an与an-1的递推关系,另一条路是转化为关于Sn与Sn-1的递推关系.如本例就是转化为an的.又如:已知数列{an}的前n项和满足S1=4,当n≥2时,an=,试求{an}的通项公式.读者不妨去试一试!
②在(3)题中,数列求和的方法是裂项法.
例4& 已知等差数列{an}的第二项a2=5,前10项之和S10=120.若从数列{an}中依次取出第2项,第4项,第8项,…第2n项,按原来顺序组成一个新数列{bn},且这个数列的前n项之和为Tn,试比较Tn+1与2Tn的大小.
解:设{an}的公差为d,
∴& ∴an=3+(n-1)·2=2n+1
数列bn==2·2n+1
∴Tn=n+2(21+22+23+…+2n)
& =n+2·=2n+2+n-4
Tn+1-2Tn=(2n+3+n-3)-2(2n+2+n-4)
当n>5,n∈N时,
Tn+1<2Tn,当n=5时,Tn+1=2Tn
当1≤n≤5时,即n=1,2,3,4时,Tn+1>2Tn.
p= (an-p);
解:(1)由题意a1=P·40%=0.4P.
a2=a1+(P-a1)20%-a15%=0.5P
a3=a2+(P-a2)20%-a25%=0.575P
(2)一般有an+1=an+(P-an)20%-an5%=an+P
∴& an+1-P=an-P= (an-P)
(3)∴& {an-P}是以a1-P=-P为首项,为公比的等比数列,
∴& an-P=-P()n-1.
∴& an=P-P()n-1.
,且a1+a3+a5+…+a99=60,则a1+a2+a3+a4+…+a100等于(&&& )
A.100&&&&&&&&&& B.80&&&&&&&&&&& C.60&&&&&&&&&&& D.40
3.一个等比数列,它的前n项和Sn=abn+c,其中a、b、c为常数且a≠0,b≠0且b≠1,则a、b、c必须满足(&&& )
A.a+b=0&&&&&&&& B.b+c=0&&&&&&&& C.a+c=0&&&&&&&& D.a+b+c=0
4.等比数列{an}的前n项和为Sn,若S10=10,S20=30,则S30等于(&&& )
A.70&&&&&&&&&&& B.90&&&&&&&&&&& C.100&&&&&&&&&& D.120
5.一个等比数列{an}的首项为a1=2,公比q=3,从第m项到第n项(m<n)的和为720,则m的值为(&&& )
A.3&&&&&&&&&&&& B.4&&&&&&&&&&&& C.5&&&&&&&&&&&& D.6
6.数列{an}是由实数构成的等比数列,Sn=a1+a2+…+an,则数列{Sn}中(&&& )
A.任一项均不为0&&&&&&&&&&&&&&&& B.必有一项不为0
C.至多有有限项为0&&&&&&&&&&&&&& D.或无一项为0,或有无穷多项为0
7.计算机的成本不断降低,若每隔5年计算机价格降低,现在的价格是8100元,则15年后,价格降低为(&&& )
A.2200元&&&&&&& B.900元&&&&&&&& C.2400元&&&&&&& D.3600元
8.数列1,1+2,1+2+22,…,1+2+22+…+2n-1的前n项和Sn等于(&&& )
A.2n&&&&&&&&&&& B.2n-n&&&&&&&&& C.2n+1-n-2&&&&&& D.n-2n
9.一个等比数列{an}共有2n+1项,奇数项之积为100,偶数项之积为120,则an+1为(&&& )
A.&&&&&&&&&&& B.&&&&&&&&&&& C.20&&&&&&&&&&& D.110
10.已知等比数列{an}中,an=2·3n-1,则由此数列的偶数项所组成的新数列的前n项和为(&&& )
A.3n-1&&&&&&&&& B.3(3n-1)&&&&&& C.&&&&&&& D.
二、填空题
1.已知lgx+lgx2+…+lgx10=110,则lgx+(lgx)2+…+(lgx)10=&&&&&&&&&&&&&&&&&
2.在等比数列{an}中,若Sn=93,an=48,公比q=2,则n=&&&&&&&&&&&&&&&&& .
3.S=1+a+a2+a3+…+a10=&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& .
4.等比数列首项为2,公比为3,从前&&&&&&&&&&&&&& 项的和开始大于100.
三、解答题
1.已知等比数列{an}的首项a1>0,公比q>0.设数列{bn}的通项bn=an+1+an+2(n∈N+),数列{an}、{bn}的前n项和分别为An与Bn,试比较An与Bn的大小.
,,…, 恰为等比数列,若k1=1,k2=5,k3=17,求k1+k2+…+kn的值.
三、1.1°q>时,Bn-An>0,得Bn>An
2°q=时,Bn-An=0,得Bn=An.
3°0<q<时,Bn-An<0,得Bn<An.
3.解:(1)2n+1& (2)Tn=(n-1)2n+1+2.
【素质优化训练】
1.略&&& 2.前5项的和最大.
【生活实际运用】
1.解:(1)1998年的产量a6=1633(千克)&
到2000年底的总产量S8=·2=50(千克).
2.解:(1)设某君有人民币a元,若长期储蓄,则x年后人民币总额为y=a(1+0.06)x,即y=1.06x·a.
若购买股票,则x年后利息和红利总额为
y=[0.24+0.24(1+0.06)+0.24(1+0.06)2+…+0.24(1+0.06)x-1]a
即y=4(1.06x-1)a.
(2)由1.06x·a=4(1.06x-1)a,得1.06x=,两边取以10为底的对数,得
x==≈4.9368.
即大约经过5年,股票与储蓄拥有的人民币相等.等差、等比数列公式总结_百度文库
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等差数列和公式Sn=n(a1+an)/2=na1+n(n-1)/2 d等比数列求和公式q≠1时 Sn=a1(1-q^n)/(1-q)=(a1-anq)/(1-q)q=1时Sn=na1(a1为首项,an为第n项,d为公差,q 为等比)
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