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級數(shù)求和方法總結(jié)范文
級數(shù)求和問題是無窮級數(shù)中的重點也是難點,同時具有較強的技巧性。以下是小編整理的級數(shù)求和方法總結(jié)放棄,歡迎閱讀。
一、定義法
這是以無窮級數(shù)前n項求和的概念為基礎(chǔ),以拆項,遞推等為方法,進行的求和運算。這種方法適用于有特殊規(guī)律的無窮級數(shù)。
二、逐項微分法
由于冪函數(shù)在微分時可以產(chǎn)生一個常系數(shù),這便為我們處理某些冪函數(shù)求和問題提供方法。當(dāng)然從實質(zhì)上講,這是求和運算與求導(dǎo)(微分)運算交換次序問題,因而應(yīng)當(dāng)心冪級數(shù)的收斂區(qū)間(對后面的逐項積分法亦如此)。
有時候,所求級數(shù)的通項為另一些函數(shù)的導(dǎo)數(shù),而以這些函數(shù)為通項的級數(shù)易于求和,則可將這些函數(shù)逐項求導(dǎo)。
三、逐項積分法
同逐項微分法一樣,逐項積分法也是級數(shù)求和的一種重要方法,這里當(dāng)然也是運用函數(shù)積分時產(chǎn)生的常系數(shù),而使逐項積分后的新級數(shù)便于求和。
【拓展延伸】
數(shù)列求和的方法
一、分組轉(zhuǎn)化求和法
若一個數(shù)列的通項公式是由若干個等差數(shù)列或等比數(shù)列或可求和的數(shù)列構(gòu)成,則求這個數(shù)列的前n項和Sn時可以用分組求和法求解。一般步驟是:拆裂通項――重新分組――求和合并。
例1求Sn=1×4+2×7+3×10+…+n(3n+1)的和
解由和式可知,式中第n項為an=n(3n+1)=3n2+n
∴Sn=1×4+2×7+3×10+…+n(3n+1)
=(3×12+1)+(3×22+2)+(3×32+3)+…+(3n2+n)
=3(12+22+32+…+n2)+(1+2+3+…+n)
=3×16n(n+1)(2n+1)+n(n+1)2
=n(n+1)2
二、奇偶分析求和法
求一個數(shù)列的前n項和Sn,如果需要對n進行奇偶性討論或?qū)⑵鏀?shù)項、偶數(shù)項分組求和再求解,這種方法稱為奇偶分析法。
例2:求和:Sn=-1+3-5+7-9+11-…+(-1)n(2n-1)
分析:觀察數(shù)列的通項公式an=(-1)n(2n-1)可知Sn與數(shù)列項數(shù)n的奇偶性有關(guān),故利用奇偶分析法及分組求和法求解,也可以在奇偶分析法的基礎(chǔ)上利用并項求和法求的結(jié)果。
解:當(dāng)n為偶數(shù)時,
Sn=-1+3-5+7-9+11-…+(-1)n(2n-1)
=-(1+5+9+…+2n-3)+(3+7+11+…+2n-1)
=-n2(1+2n-3)2+n2(3+2n-1)2
=-n2-n2+n2+n2=n
當(dāng)n為奇數(shù)時,
Sn=-1+3-5+7-9+11-…+(-1)n(2n-1)
=-(1+5+9+…+2n-3)+(3+7+11+…+2n-1)
=-n+12(1+2n-1)2+n-12(3+2n-3)2
=-n2+n2+n2-n2=-n
綜上所述,Sn=(-1)nn
三、并項求和法
一個數(shù)列an的前n項和Sn中,某些項合在一起就具有特殊的性質(zhì),因此可以幾項結(jié)合求和,再求Sn,稱之為并項求和法。形如an=(-1)nf(n)的類型,就可以采用相鄰兩項合并求解。如例3中可用并項求和法求解。
例3:求S=-12+22-32+42-…-992+1002
解S=(-12+22)+(-32+42)+…+(-992+1002)
=(1+2)+(3+4)+…+(99+100)=5050
四、裂項相消法
如果一個數(shù)列an的通項公式能拆分成兩項差的形式,并且相加過程中可以互相抵消至只剩下有限項時,這時只需求有限項的和,把這種求數(shù)列前n項和Sn的方法叫做裂項相消法。
裂項相消法中常用的拆項轉(zhuǎn)化公式有:
(1)1n(n+1)=1n-1n+1,1n(n+k)=1k(1n-1n+k)
。2)1(2n-1)(2n+1)=12(12n-1-12n+1)
(3)1n(n+1)(n+2)=12[1n(n+1)-1(n+1)(n+2)]
。4)1n+n+1=n+1-n,1n+n+k=1k(n+k-n),
其中n∈N,k∈R且k≠0
例5:求數(shù)列1,11+2,11+2+3,…,11+2+3+…+n,…的前n和Sn。
解由題知,an=11+2+3+…+n=2n(n+1)=2(1n-1n+1)
∴Sn=1+11+2+11+2+3+…+11+2+3+…+n
=2(1-12)+2(12-13)+2(13-14)+…+2(1n-1n+1)
=2(1-12+12-13+13-14+…+1n-1n+1)
=2(1-1n+1)=2nn+1
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