等比數列求和公式

等比數列求和公式

數學公式
一個數列,如果任意的後一項與前一項的比值是同一個常數(這個常數通常用q來表示),且數列中任何項都不為0,即:A(n+1)/A(n)=q(n∈N*),這個數列叫等比數列,其中常數q叫作公比。等比數列求和公式為:Sn=n*a1(q=1)Sn=a1(1-q^n)/(1-q)=(a1-anq)/(1-q)(q不等于1)。如果一個數列從第2項起,每一項與它的前一項的比等于同一個常數,這個數列就叫做等比數列。這個常數叫做等比數列的公比,公比通常用字母q表示(q≠0),等比數列a1≠0。注:q=1時,an為常數列。利用等比數列求和公式可以快速的計算出該數列的和。[1]
    中文名:等比數列求和公式 外文名:Geometric series summation formula 别稱:等比數列 表達式:an=a1×q^(n-1)

等比數列

a(n+1)/an=q, n為自然數。

通項公式

an=a1*q^(n-1)。

推廣式

an=am·q^(n-m)

求和公式

Sn=n*a1(q=1) 

Sn=a1(1-q^n)/(1-q) =(a1-anq)/(1-q) (q不等于 1)

性質

①若 m、n、p、q∈N,且m+n=p+q,則am·an=ap*aq;

②在等比數列中,依次每 k項之和仍成等比數列。

“G是a、b的等比中項”“G^2=ab(G≠0)”.

在等比數列中,首項A1與公比q都不為零。

注意

上述公式中A^n表示A的n次方。

n種求法

錯位相消法

教材中介紹的方法叫做“錯位相消法”。這個方法不僅可以用于等比數列,還可以用于等比數列與等差數列乘積的求和。

不同的方法

這裡用不同的方法來證明這一公式的成立。首先要知道等比數列的求和公式,下面的方法有的是求解,有的是證明 

在這裡要說明點的是,如果從極限的觀點來看,當q=1與q≠1的時候,兩個公式可以合二為一,具體可以參考《等比數列求和公式的統一》一文。一開始講的,當然就是書本上的錯位相消法了。為了方便起見,下面的證明過程隻考慮q≠1的情況。

錯位相消法(求解)

利用等比數列的定義:an+1=qan,有下面的式子成立;

比例法(求解)

根據等比數列的性質,an+1/an=q,所以有下面的式子成立;

裂項求和法(求解)

這個方法主要是對數列的通項公式進行變形,使之可以進行裂項求和;

指數函數法

這個方法是看到等比數列的通項公式是一個類似指數函數,從而可以通過構造函數的方法求得數列求和公式,構造函數f(x)=a1qx.則f(x+1)-f(x)=a1(q-1)qx.所以有下面的式子成立:

f(1)-f(0)= a1(q-1)q0.

f(2)-f(1)= a1(q-1)q1.

f(3)-f(2)= a1(q-1)q2.

……………………

f(n)-f(n-1)= a1(q-1)qn-1.

将上述各式左右相加并化簡得:

f(n)-f(0)=a1(q-1)(q0+q1+q2+……+qn-1)=(q-1)Sn

而f(n)=a1qn,f(0)=a1,帶入即可得到等比數列求和公式。

程法(求解)

此方法是構造兩個關于Sn的方程,通過求解方程的方法求解Sn,消去Sn-1,解這方程組即可得Sn。

反向思維法(證明)

這種方法主要就是運用公式an-bn=(a-b)(an-1+an-2b+an-3b2+……+bn-1)

特征方程法

還有一個特征方程法,特征方程是一個非常有用的工具,特别是在求解斐波拉契數列的通項公式中,特征方程起了非常大的作用。

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