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“三招”破解一类数列求和问题

2021-11-10林世锦冯帆

语数外学习·高中版中旬 2021年7期
关键词:解题数学方法

林世锦 冯帆

数列求和问题常以壓轴题的形式出现在各类试卷中,此类问题一般较为复杂,且难度系数较大.当遇到递推式中含有(-1)n的数列求和问题时,很多同学在解题时常常找不到正确的解题思路.本文结合实例来探讨一下解答此类数列求和问题的方法.

例题:数列{an}满足an+1+(-1)nan=2n-1,则{an}的前60项和为________.

题目只给出了数列的递推公式,却没有给出数列的首项,只能根据递推公式得到两项之间的关系式,解题的难度较大.通过研究,笔者得到如下三种求解方法.

一、直接法

直接法是解答数学问题的常用方法,是指根据题意,直接运用相关的定理、公式、定义来进行推理、运算,进而得到问题答案的方法.对于本题,我们可以由数列的递推公式得到数列的前几项,再由其和猜想数列的前60项和的规律.

解:由an+1+(-1)nan=2n-1,可得a3+a2=3,a5+a4=7,a7+a6=11,a61+a60=119.

由an+1+(-1)nan=2n-1①,

得an+2+(-1)n+1an+1=2n+1②,

由①②两式可得an+2+an=2n+1+(-1)n(2n-1),

则an+4+an+2=2(n+2)+1+(-1)n+2(2n+3)③,

联立②③式可得an+4-an=4+4(-1)n,

因此当n为奇数时,an+4=an,则a61=a1,

当n为偶数时,an+4-an=8.

所以a3+a2+a5+a4+a7+a6+…+a61+a60=a1+a2+a3+…+a60=1830.

我们从已知递推公式出发,通过消元得到②③式,进而发现数列各项之间的规律:当n为奇数时an+4=an;当n为偶数时an+4-an=8,求得数列前几项的和,便可求得数列的前60项的和.

二、转化法

转化法是指通过等价转化将复杂、难度较大的问题转化为简单、易于求解的问题的方法.在解答复杂的数学求和问题时,我们可以通过发现规律或借助数列的性质将问题转化为简单的,易于求解的问题.

解:由an+1+(-1)nan=2n-1,可得a2=1+a1,a3=2-a1,a4=7-a1,a5=a1,a6=9+a1,a7=2-a1,a8=15-a1,…,

所以a1+a2+a3+a4=10,a5+a6+a7+a8=26,

所以该数列从第一项开始,每四项的和排列起来就是一个以10为首项,16为公差的等差数列,

因此……

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