裂项相消法公式怎么来的
裂项相消法是求解多元一次方程组中的一种重要方法,其具体公式如下:
设 $x_1, x_2, \ldots, x_n$ 为系数,$y_1, y_2, \ldots, y_n$ 为系数,$z_1, z_2, \ldots, z_m$ 为系数,则
$$
\begin{aligned}
f(x_1, x_2, \ldots, x_n, y_1, y_2, \ldots, y_n, z_1, z_2, \ldots, z_m) &= (ax_1 y_1 z_1 + ax_2 y_2 z_2 + \cdots + ax_n y_n z_n)(bx_1 y_1 z_2 + bx_2 y_2 z_1 + \cdots + bx_n y_n z_2) \\
&= (ax_1 + bx_1)\cdot y_1\cdot z_1 + (ax_2 + bx_2)\cdot y_2\cdot z_2 + \cdots + (ax_n + bx_n)\cdot y_n\cdot z_n \\
& \quad + (ay_1 + ay_2 + \cdots + ay_n)\cdot x_1\cdot x_2 + (az_1 + az_2 + \cdots + az_m)\cdot x_2\cdot x_3 \\
\end{aligned}
$$
其中,$(ax_1 y_1 z_1 + ax_2 y_2 z_2 + \cdots + ax_n y_n z_n)(bx_1 y_1 z_2 + bx_2 y_2 z_1 + \cdots + bx_n y_n z_2) = f(x_1, x_2, \ldots, x_n, y_1, y_2, \ldots, y_n, z_1, z_2, \ldots, z_m)$
表示将系数相加得到的结果,再根据系数分别相消得到的结果。
裂项相消法的关键步骤是构造一个多元二次方程组,并使每个系数只有一个项为零,然后再使用裂项相消法求解这个方程组。
裂项相消法公式来源于分子分母的同乘或同除。
在做分式运算时,使用此公式可以简化计算步骤,提高计算效率。
裂项相消法公式的形式是,对于一个分式a/b,如果a和b分别能够分解成多个因式的乘积,那么就可以进行裂项操作,将其中的一个因式约掉,从而将分式化简为更简单的形式。
这种方法常用于解决一些复杂的分式运算问题。
裂项法,是分解与组合思想在数列求和中的具体应用。是将数列中的每项(通项)分解,然后重新组合,使之能消去一些项,最终达到求和的目的。数列裂项相消公式是1/n(n+1)=1/n-1/(n+1),裂项相消法是把每项都拆成两项,然后这两项跟前后的有关系,可以消掉。变形的特点是将原数列每一项拆为两项之后,其中中间的大部分项都互相抵消了。裂项相消就是根据数列通项公式的特点,把通项公式写成前后能够消去的形式,裂项后消去中间的部分,达到求和目的一种数列求和方法。
1裂项相消法公式
数列裂项相消公式是1/n(n+1)=1/n-1/(n+1),裂项相消法是把每项都拆成两项,然后这两项跟前后的有关系,可以消掉。变形的特点是将原数列每一项拆为两项之后,其中中间的大部分项都互相抵消了。
裂项法是分解与组合思想在数列求和中的具体应用。是将数列中的每项(通项)分解,然后重新组合,使之能消去一些项,最终达到求和的目的。 通项分解(裂项)倍数的关系。通常用于代数,分数,有时候也用于整数。
2裂项相消法的原理
裂项相消就是根据数列通项公式的特点,把通项公式写成前后能够消去的形式,裂项后消去中间的部分,达到求和目的一种数列求和方法。先根据通项公式找裂项公式,然后逐项写开,消去。
举个最简单的例子,某一数列的通项公式an=1/[n(n+1)],求其前n项和Sn。 其实观察可知an=1/[n(n+1)]=1/n-1/(n+1),实则上一项的减数等于下一项的被减数,所以两者相加就抵消掉了。
因此Sn就是首项的被减数减去第n项的减数,即Sn=1/2-1/(n+1)。 这就是所谓的裂项相消法,此外还有很多例子,比如分母是连续奇数或连续偶数相乘,或者是阶乘,分子是个常数(往往是1)的,都可以采用裂项相消法求解Sn。
裂项相消法能达到化繁为简的效果。求Sn前先观察通项公式,如果符合这样特点的就可以用裂项相消法了。
、裂项相消法
把数列的每一项拆成两项之差,求和时有些部分可以相互抵消,从而达到求和的目的。
2、常见的裂项公式:
(1)若{an}是等差数列,则
1anan+1=
1d·(1an−1an+1),
1an·an+2=
12d(1an−1an+2)。
(2)
1n(n+1)=1n−1n+1。
(3)
1n(n+k)=1k(1n−1n+k)。
(4)
1(2n−1)(2n+1)=
12(12n−1−12n+1)。
(5)
1n(n+1)(n+2)=
12[1n(n+1)−1(n+1)(n+2)]。
(6)
1n+n+1=n+1−n。
(7)
1n+n+k=
1k(n+k−n)。
注:抵消后的项数并不一定只剩下靠前项和最后一项,也有可能剩下靠前项和倒数第二项。通过裂项后,有时候需要调整前面的系数,使裂项前后保持相等。
二、裂项相消法的例题
等差数列{an}的前n项和为Sn,a3=3,S4=10,则
∑nk=11Sk=____
A.
nn+1 B.
2nn+1
C.
3nn+1 D.
4nn+1
答案:B
解析:设等差数列的首项为a1,公差为d,由题意有:
{a1+2d=3,4a1+4×32d=10,
解得 {a1=1,d=1,
数列的前n项和Sn=na1+
n(n−1)2d=n×1+
n(n−1)2×1=
n(n+1)2,
1Sk=
2k(k+1)=
2(1k−1k+1),所以
∑nk=11Sk=
2[(1−12)+
(12−13)+⋯+
(1n−1n+1)]=
2(1−1n+1)=
2nn+1。