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错位相减求和:等差×等比的克星
求 1·2 + 2·4 + 3·8 + ... + n·2ⁿ?通项是等差×等比(n × 2ⁿ),不能直接套公式。错位相减是高考数列大题第二问的另一大神器——把和式乘公比后错开一位相减,中间变成等比数列。
① 这一课怎么学(小白 4 步法)
总用时约 70 分钟,分 4 步,一步都别跳:
1读(15 分钟)
理解为什么乘 q 后要错开一位。
2练(20 分钟)
跟着例题做 2 道标准错位相减。
3对(20 分钟)
做第⑥⑩部分,重点练最后化简。
4默(10 分钟)
背错位相减四步流程。
第一课小目标① 识别等差×等比通项;② 完成错位相减四步;③ 最后化简不出错。
② 一图看懂全课(思维导图)
先有地图再走路:本知识共分这几大块,学完每块回来打勾。
错位相减
→
识别
an=(等差)×(等比)
n·2ⁿ
(2n−1)·3ⁿ
→
→
→
③ 先认识它::乘 q 后错开一位
适用:通项 an = (等差) × (等比),如 n·2ⁿ、(2n+1)·3ⁿ⁻¹。
四步:① 写出 Sn;② 两边乘公比 q;③ 错开一位相减;④ 中间是等比数列,用公式求和,最后化简。
⑤ 用法场景与典型例题
典型例题
例1(标准):求 Sn = 1·2 + 2·4 + 3·8 + ... + n·2ⁿ。
解:① Sn = 1·2 + 2·4 + ... + n·2ⁿ;② 2Sn = 1·4 + 2·8 + ... + n·2ⁿ⁺¹;③ ①−②:−Sn = 2 + 4 + 8 + ... + 2ⁿ − n·2ⁿ⁺¹。中间等比和 = 2(2ⁿ−1)/(2−1) = 2ⁿ⁺¹−2。−Sn = 2ⁿ⁺¹−2 − n·2ⁿ⁺¹ = (1−n)2ⁿ⁺¹−2。Sn = (n−1)·2ⁿ⁺¹ + 2。
例2(带系数):求 Sn = 1·1 + 3·2 + 5·4 + ... + (2n−1)·2ⁿ⁻¹。
解:① Sn = 1 + 3·2 + 5·4 + ... + (2n−1)·2ⁿ⁻¹;② 2Sn = 1·2 + 3·4 + ... + (2n−1)·2ⁿ;③ ①−②:−Sn = 1 + 2·2 + 2·4 + ... + 2·2ⁿ⁻¹ − (2n−1)·2ⁿ。中间 = 2(2+4+...+2ⁿ⁻¹)=2·(2ⁿ−2)=2ⁿ⁺¹−4。−Sn = 1 + 2ⁿ⁺¹−4 −(2n−1)2ⁿ = (3−2n)2ⁿ−3。Sn = (2n−3)·2ⁿ + 3。
例3(q=1/2):求 Sn = 1 + 2/2 + 3/4 + ... + n/2ⁿ⁻¹。
解:① Sn = 1 + 2/2 + 3/4 + ... + n/2ⁿ⁻¹;② ½Sn = 1/2 + 2/4 + ... + (n−1)/2ⁿ⁻¹ + n/2ⁿ;③ ①−②:½Sn = 1+1/2+1/4+...+1/2ⁿ⁻¹ − n/2ⁿ = 2(1−1/2ⁿ) − n/2ⁿ。Sn = 4 − (n+2)/2ⁿ⁻¹。
高考考法数列大题第二问,第一问求出 an = (等差)(等比),第二问错位相减求和。必考题。
⑥ 高频错误诊断
错误 1乘 q 后不错开,直接对齐相减
✗ → ✓ qSn 向右错一位
对齐了就抵消不掉中间项。
错误 2中间等比数列数 n 项
✗ → ✓ 中间是 n−1 项(或 n 项,看情况)
写前几项数一下。
错误 3最后忘除以 (1−q)
✗ → ✓ 两边除以 (1−q)
(1−q)Sn = ...,Sn 还要除过去。
错误 4符号写反(用 ②−① 而非 ①−②)
✗ → ✓ 用 ①−②
①−② 得 (1−q)Sn,方便。
⑦ 考点与真题演练(紫 tag)
考点自测(点击选项即时判断)
1. Sn = 1·2 + 2·4 + ... + n·2ⁿ,则 Sn = ?
解析:错位相减得 (n−1)2ⁿ⁺¹+2。
2. 错位相减适用的通项是?
解析:等差×等比型用错位相减;分式乘积用裂项。
3. Sn = Σ k·3^k,乘 q=3 后错开一位,中间等比有几项?
解析:Sn 有 n 项,3Sn 有 n 项,错开后重叠 n−1 项。
⑧ 必背公式卡
适用:an = (等差)×(等比)。
四步:写 Sn → 乘 q → 错开减 → 化简。
乘 q 后 qSn 向右错一位。
中间重叠部分是等比数列(n−1 项)。
最后两边除以 (1−q)。
相减用 ①−②,得 (1−q)Sn。
写前几项数清楚项数,别多别少。
⑨ 应用输出(建模 / 口述解题)
口述解题模板"错位相减四步:① 写 Sn 展开;② 两边乘公比 q;③ qSn 错开一位,用 ①−②;④ 中间等比求和,两边除 (1−q) 化简。"
口述题
口头说 1·1 + 2·2 + 3·4 + ... + n·2ⁿ⁻¹ 的求法。
参考答案:Sn = 1+2·2+3·4+...+n·2ⁿ⁻¹。2Sn = 1·2+2·4+...+n·2ⁿ。①−②:−Sn = 1+2+4+...+2ⁿ⁻¹ − n·2ⁿ = (2ⁿ−1)−n·2ⁿ。Sn = (n−1)2ⁿ+1。
⑩ 分层练习 18 题(基础 6 + 中档 6 + 拔高 6)
基础1错位相减适用什么通项?
等差×等比型。
基础2Sn = Σ k·2^k,乘 q=?
q = 2。
基础3①−② 后左边是 (1−q) 乘谁?
= (1−q)Sn。
基础5Sn = Σ k·3^k,最后两边除以 ?
除以 (1−3) = −2。
中档7求 Sn = 1·1 + 2·2 + 3·4 + ... + n·2ⁿ⁻¹。
错位相减:Sn = (n−1)2ⁿ + 1。
中档8求 Sn = 1·3 + 2·9 + ... + n·3ⁿ。
Sn = [3−(2n−1)3ⁿ⁺¹]/4。
中档9求 Sn = 1·2 + 2·2² + ... + n·2ⁿ。
Sn = (n−1)2ⁿ⁺¹ + 2。
中档10求 Sn = 1 + 2·(−1) + 3·1 + ...(q=−1)。
交错级数,错位相减:Sn = [1−(−1)ⁿ(2n+1)]/4。
中档11求 Sn = 1·2 + 3·2² + 5·2³ + ... + (2n−1)·2ⁿ。
Sn = (2n−3)2ⁿ⁺¹ + 6。
中档12求 Sn = Σ k·(1/2)^k。
Sn = 2 − (n+2)/2ⁿ。
拔高13求和 1·1/2 + 2·1/4 + 3·1/8 + ... + n/2ⁿ。
Sn = 2 − (n+2)/2ⁿ。
拔高14数列 an=n·2ⁿ⁻¹,求前 n 项和。
Sn=(n−1)2ⁿ+1。
拔高15求和 Σ(k=1..n) (2k−1)·2^k。
Sn=(2n−3)2ⁿ⁺¹+6。
拔高16求和 1·3 + 2·3² + ... + n·3ⁿ。
Sn=[3−(2n−1)3ⁿ⁺¹]/4。
拔高17求和 1·2 + 4·2² + 7·2³ + ... + (3n−2)·2ⁿ。
Sn=(3n−5)2ⁿ⁺¹+10。
拔高18数列 an=(2n+1)·2ⁿ,求 Sn。
Sn=(2n−1)2ⁿ⁺¹+2。
⑪ 记忆口诀与 7 天复习计划
三句口诀
① 等差乘等比,错位相减起。
② 乘 q 错开一位,①−② 中间等比。
③ 最后除 (1−q),化简要仔细。
7 天复习计划
| 天 | 任务 | 自检 |
| 第 1 天 | 读③④部分 + 跟着做例1 | 四步流程熟 |
| 第 2 天 | 基础 1-6 + 中档 7-9 | 全对 |
| 第 3 天 | 中档 10-12 + 拔高 13-14 | 项数数对 |
| 第 4 天 | 默写四步流程 | 不看书能写 |
| 第 5 天 | 拔高 15-18 | 错题搞懂 |
| 第 6-7 天 | 每天做 1 道错位相减 | 零失误 |