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数列错位相减法

数列错位相减法

错位相减法是一种用于求解特定类型数列求和的方法,它特别适用于等比数列与等差数列相乘的形式。具体来说,如果有一个数列的通项可以表示为两个数列的乘积,即$A_n = B_n \\cdot C_n$,其中$B_n$是等差数列,$C_n$是等比数列,那么可以通过以下步骤使用错位相减法进行求和:

1. 分别列出等差数列$B_n$和等比数列$C_n$的前$n$项和$S_n$。

2. 将等差数列的求和式乘以等比数列的公比$q$,得到$q \\cdot S_n$。

3. 将步骤2的结果错位一位,即空出一位,然后与原求和式相减。

4. 通过相减,可以消去中间的项,得到首项和公差的线性关系,从而求出求和式。

例如,如果$S_n = 1 + 3x + 5x^2 + \\ldots + (2n-1)x^{n-1}$,并且$x \\neq 1$,那么乘以公比$x$后得到$xS_n = x + 3x^2 + 5x^3 + \\ldots + (2n-1)x^n$。两式相减得到$(1-x)S_n = 1 + 2x + 2x^2 + \\ldots + 2x^{n-1} - (2n-1)x^n$。这是一个等比数列求和的形式,可以使用等比数列求和公式进一步求解。

错位相减法的关键在于通过错位相减的方式消去中间项,简化求和过程。这种方法在处理一些复杂的数列求和问题时非常有用

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