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1.2 错位相减法

数列求和与递推数列 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 针对“等差×等比”型数列求和,通过错位使等比部分公比对齐,相减消去中间项的方法。

从哪来 基于 2.4 等比数列的前n项和 的推导逻辑,结合 4.3 求和的方法 中分组求和的思想,利用 2.2 等比数列的通项公式 构造错位结构。

为什么 核心在于构造抵消。 数列通项 $a_n = (An+B)q^{n-1}$ 是等差与等比的乘积。直接求和无法使用公式。 若将 $S_n$ 乘以公比 $q$,得到 $qS_n$,此时 $qS_n$ 的第 $k$ 项对应 $S_n$ 的第 $k+1$ 项的等比部分。 两式相减时,中间的等比部分因指数相同而合并,等差部分因系数不同而保留,最终只剩首尾两项和中间一个等比数列求和,从而化繁为简。

适合:逻辑严密、喜欢代数推导的学生** **推导式教学
1. 写出 $S_n = a_1 + a_2 + \dots + a_n$。 2. 写出 $qS_n = qa_1 + qa_2 + \dots + qa_n$。 3. 强调 $qa_k = a_{k+1}$ 中的等比部分(即 $q^k$ 与 $q^{k+1}$ 的关系)。 4. 执行 $S_n - qS_n$,逐项对齐,展示中间项如何变成 $(A_k - A_{k+1})q^k$ 的形式,最后剩下一个纯等比数列求和。
适合:形象思维强、容易混淆项数的学生** **“阶梯错位”可视化
1. 画两行格子,第一行写 $S_n$ 的各项,第二行写 $qS_n$ 的各项。 2. 将第二行整体向右平移一格(错位)。 3. 用竖线连接上下对应的项,指出“上面是 $n$ 次方,下面是 $n$ 次方”,说明它们可以合并。 4. 指出最左边多出来的一项($S_n$ 的首项)和最右边多出来的一项($qS_n$ 的末项),这就是“错位”留下的边界。
适合:计算能力弱、容易丢项的学生** **“模板化”口诀教学
1. 口诀:“写两行,乘公比,错一位,相减得,剩等比”。 2. 强制步骤: - 第一步:必须写出 $S_n = \dots$ - 第二步:必须写出 $qS_n = \dots$ - 第三步:必须写出 $(1-q)S_n = \dots$ - 第四步:单独计算右边的等比数列和。 - 第五步:解出 $S_n$。 3. 强调:不要跳步,每一步都要写全,防止漏掉首项或末项。
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练一道
基础题
求数列 $a_n = n \cdot 2^{n-1}$ 的前 $n$ 项和 $S_n$。
变式
求数列 $a_n = (2n-1) \cdot 3^{n-1}$ 的前 $n$ 项和 $S_n$。
试试手自己判
检测题
已知数列 $\{a_n\}$ 的通项公式为 $a_n = (3n+1) \cdot 2^{n-1}$,求前 $n$ 项和 $S_n$。
看答案和判分标准
答案:$S_n = (3n-2)2^n + 2$
判对标准:
1. 正确列出 $S_n$ 和 $2S_n$ 两式(2分)。
2. 正确执行错位相减,中间项合并为 $3 \cdot 2^1 + 3 \cdot 2^2 + \dots$ 或类似正确形式(3分)。
3. 正确计算等比数列部分和,并处理首尾项(3分)。
4. 最终结果化简正确,无符号错误(2分)。
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