等比数列求和公式(数学公式)

一个数列,如果任意的后一项与前一项的比值是同一个常数(这个常数通常用q来表示),且数列中任何项都不为0,即:A(n+1)/A(n)=q(n∈N*),这个数列叫等比数列,其中常数q叫作公比。等比数列求和公式为:Sn=n*a1(q=1)Sn=a1(1-q^n)/(1-q)=(a1-anq)/(1-q)(q不等于1)。如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的比等于同一个常数,这个数列就叫做等比数列。这个常数叫做等比数列的公比,公比通常用字母q表示(q≠0),等比数列a1≠0。注:q=1时,an为常数列。利用等比数列求和公式可以快速的计算出该数列的和。

等比数列求和公式(数学公式)

等比数列

a(n+1)/an=q, n为自然数。

通项公式

an=a1*q^(n-1)。

推广式

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)

性质

①若 m、n、p、q∈N,且m+n=p+q,则am·an=ap*aq;

②在等比数列中,依次每 k项之和仍成等比数列。

“G是a、b的等比中项”“G^2=ab(G≠0)”.

在等比数列中,首项A1与公比q都不为零。

注意

上述公式中A^n表示A的n次方。

n种求法

错位相消法

教材中介绍的方法叫做“错位相消法”。这个方法不仅可以用于等比数列,还可以用于等比数列与等差数列乘积的求和。

不同的方法

这里用不同的方法来证明这一公式的成立。首先要知道等比数列的求和公式,下面的方法有的是求解,有的是证明 

在这里要说明点的是,如果从极限的观点来看,当q=1与q≠1的时候,两个公式可以合二为一,具体可以参考《等比数列求和公式的统一》一文。一开始讲的,当然就是书本上的错位相消法了。为了方便起见,下面的证明过程只考虑q≠1的情况。

错位相消法(求解)

利用等比数列的定义:an+1=qan,有下面的式子成立;

比例法(求解)

根据等比数列的性质,an+1/an=q,所以有下面的式子成立;

裂项求和法(求解)

这个方法主要是对数列的通项公式进行变形,使之可以进行裂项求和;

指数函数法

这个方法是看到等比数列的通项公式是一个类似指数函数,从而可以通过构造函数的方法求得数列求和公式,构造函数f(x)=a1qx.则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简得:

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

而f(n)=a1qn,f(0)=a1,带入即可得到等比数列求和公式。

程法(求解)

此方法是构造两个关于Sn的方程,通过求解方程的方法求解Sn,消去Sn-1,解这方程组即可得Sn。

反向思维法(证明)

这种方法主要就是运用公式an-bn=(a-b)(an-1+an-2b+an-3b2+……+bn-1)

特征方程法

还有一个特征方程法,特征方程是一个非常有用的工具,特别是在求解斐波拉契数列的通项公式中,特征方程起了非常大的作用。

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