【错位相减法求和典型例题10道】在数列求和中,错位相减法是一种非常重要的方法,尤其适用于等差数列与等比数列的乘积形式的数列求和。该方法通过将原数列与其自身按某种方式错位后相减,从而简化计算过程,得到一个可求和的新数列。
以下是10道典型的错位相减法求和例题,每道题均附有详细解答及答案总结表格,便于学习与复习。
一、例题解析
例题1:
已知数列 $ a_n = n \cdot 2^n $,求前n项和 $ S_n $。
解法:
设 $ S_n = 1 \cdot 2^1 + 2 \cdot 2^2 + 3 \cdot 2^3 + \cdots + n \cdot 2^n $
两边同乘以2得:
$ 2S_n = 1 \cdot 2^2 + 2 \cdot 2^3 + \cdots + n \cdot 2^{n+1} $
两式相减得:
$ -S_n = (2 + 2^2 + 2^3 + \cdots + 2^n) - n \cdot 2^{n+1} $
利用等比数列求和公式,得:
$ S_n = (n-1) \cdot 2^{n+1} + 2 $
例题2:
已知数列 $ a_n = n \cdot 3^n $,求前n项和 $ S_n $。
解法:
类似例题1,最终结果为:
$ S_n = (n-1) \cdot 3^{n+1} + 3 $
例题3:
已知数列 $ a_n = n \cdot r^n $(r ≠ 1),求前n项和 $ S_n $。
解法:
使用错位相减法,得:
$ S_n = \frac{r(1 - (n+1)r^n + nr^{n+1})}{(1 - r)^2} $
例题4:
已知数列 $ a_n = n \cdot (1/2)^n $,求前n项和 $ S_n $。
解法:
通过错位相减,得:
$ S_n = 2 - \frac{n + 2}{2^n} $
例题5:
已知数列 $ a_n = n \cdot (1/3)^n $,求前n项和 $ S_n $。
解法:
最终结果为:
$ S_n = \frac{3}{4} - \frac{3(n + 1)}{4 \cdot 3^n} $
例题6:
已知数列 $ a_n = (2n - 1) \cdot 2^n $,求前n项和 $ S_n $。
解法:
通过错位相减法,化简得:
$ S_n = (2n - 3) \cdot 2^{n+1} + 6 $
例题7:
已知数列 $ a_n = (n + 1) \cdot 3^n $,求前n项和 $ S_n $。
解法:
结果为:
$ S_n = (n - 1) \cdot 3^{n+1} + 3 $
例题8:
已知数列 $ a_n = (n + 2) \cdot 4^n $,求前n项和 $ S_n $。
解法:
结果为:
$ S_n = (n - 2) \cdot 4^{n+1} + 8 $
例题9:
已知数列 $ a_n = (2n + 1) \cdot 5^n $,求前n项和 $ S_n $。
解法:
结果为:
$ S_n = (2n - 3) \cdot 5^{n+1} + 5 $
例题10:
已知数列 $ a_n = (n + 3) \cdot 2^n $,求前n项和 $ S_n $。
解法:
结果为:
$ S_n = (n - 3) \cdot 2^{n+1} + 12 $
二、答案汇总表
题号 | 数列表达式 | 前n项和 $ S_n $ |
1 | $ n \cdot 2^n $ | $ (n-1) \cdot 2^{n+1} + 2 $ |
2 | $ n \cdot 3^n $ | $ (n-1) \cdot 3^{n+1} + 3 $ |
3 | $ n \cdot r^n $ | $ \frac{r(1 - (n+1)r^n + nr^{n+1})}{(1 - r)^2} $ |
4 | $ n \cdot (1/2)^n $ | $ 2 - \frac{n + 2}{2^n} $ |
5 | $ n \cdot (1/3)^n $ | $ \frac{3}{4} - \frac{3(n + 1)}{4 \cdot 3^n} $ |
6 | $ (2n - 1) \cdot 2^n $ | $ (2n - 3) \cdot 2^{n+1} + 6 $ |
7 | $ (n + 1) \cdot 3^n $ | $ (n - 1) \cdot 3^{n+1} + 3 $ |
8 | $ (n + 2) \cdot 4^n $ | $ (n - 2) \cdot 4^{n+1} + 8 $ |
9 | $ (2n + 1) \cdot 5^n $ | $ (2n - 3) \cdot 5^{n+1} + 5 $ |
10 | $ (n + 3) \cdot 2^n $ | $ (n - 3) \cdot 2^{n+1} + 12 $ |
通过以上10道例题的学习与练习,可以更好地掌握错位相减法在数列求和中的应用技巧。建议结合实际题目反复演练,提升解题能力。
以上就是【错位相减法求和典型例题10道】相关内容,希望对您有所帮助。