數列中裂項相消的常見策略

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(宿州學院附屬實驗中學 安徽宿州 234000)

數列中裂項相消的常見策略

●馬杰

(宿州學院附屬實驗中學 安徽宿州 234000)

裂項相消是數列中常見的求解策略，裂項的本質是把數列中的乘積形式變成2項差的形式.近幾年的數學高考試題頻頻用到此類方法，本文就解決這類問題的策略結合常見的試題給予概括總結,以供參考.

1 利用分式的通分進行裂項

分析因為

所以

例2已知等差數列{an}滿足：a3=7,a5+a7=26,{an}的前n項和為Sn.

(1)求a4及Sn；

(2010年山東省數學高考理科試題)

分析(1)略.

(2)由an=2n+1,得

從而

因此

2 利用根式的分母有理化進行裂項

得

3 利用配湊法進行裂項

把數列通過加一個數再減一個數或者乘一個數再除一個數,湊成差的形式進行裂項.例如an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1等形式.

例5已知數列an滿足條件(n-1)an+1=(n+1)(an-1)，且a2=6，設bn=an+n(n∈N),求{bn}的通項公式.

分析將an=bn-n代入(n-1)an+1=(n+1)(an-1)，得

(n-1)bn+1=(n+1)bn-2(n+1),

從而

即

cn= (cn-cn-1)+(cn-1-cn-2)+…+(c3-c2)+c2=

于是

4 利用兩角差的正切公式進行裂項

例7在數1和100之間插入n個實數，使得這n+2個數構成遞增的等比數列，將這n+2個數的乘積記作Tn，再令an=lgTn,n≥1.

(1)求數列{an}的通項公式；

(2)設bn=tanan·tanan+1，求數列{bn}的前n項和Sn.

(2011年安徽省數學高考理科試題)

分析(1)an=lgTn=n+2(n≥1).

(2)由題意和第(1)小題的計算結果，知

bn=tan(n+2)·tan(n+3)(n≥1).

于是

例8證明：存在常數A和B，使對一切n∈N+，有a1+a2+…+an=Atann+Bn,其中ak=tank·tan(k-1),k∈N+．

分析對于一切k∈N+，有

變形可得

從而

5 利用等差數列的定義進行裂項

等差數列的定義是學生經常用到的,只要稍加變形就可以用于裂項求和.

6 利用對數的運算性質進行裂項

例10各項都是正數的等比數列{an}滿足an≠1(n∈N*)，當n≥2時，證明：

即

7 利用排列數或組合數的性質進行裂項

例11求和:1·1!+2·2!+3·3!+…+n·n!=________.

分析直接利用n·n!=(n+1)!-n!可得結果是(n+1)!-1.