倒序相加求和法
前言
等差數(shù)列的前(n)項(xiàng)的求和公式推導(dǎo)方法,就是倒序相加求和法。
適用范圍
①等差數(shù)列;
②更多的體現(xiàn)為對函數(shù)性質(zhì)的考查,尤其是關(guān)于中心對稱的函數(shù),自然有對稱性的數(shù)列的求和也可以;
典例剖析
例1【函數(shù)性質(zhì)的應(yīng)用】定義在(R)上的函數(shù)滿足(f(cfrac{1}{2}+x)+f(cfrac{1}{2}-x)=2)
求值:(S=f(cfrac{1}{8})+f(cfrac{2}{8})+f(cfrac{3}{8})+cdots+f(cfrac{7}{8})).
(S=f(cfrac{1}{8})+f(cfrac{2}{8})+f(cfrac{3}{8})+cdots+f(cfrac{7}{8})①).
(S=f(cfrac{7}{8})+f(cfrac{6}{8})+f(cfrac{5}{8})+cdots+f(cfrac{1}{8})②).
相加,求和得到(S=7).
例2【函數(shù)性質(zhì)的應(yīng)用】求值:(S=sin^21^{circ}+sin^22^{circ}+sin^23^{circ}+cdots+sin^288^{circ}+sin^289^{circ})
法1:(sin^21^{circ}+sin^289^{circ}=1),(sin^22^{circ}+sin^288^{circ}=1),(cdots),(sin^244^{circ}+sin^246^{circ}=1),(sin^245^{circ}=cfrac{1}{2}),
故原式(S=44+cfrac{1}{2}=44.5)。
法2:(S=sin^21^{circ}+sin^22^{circ}+sin^23^{circ}+cdots+sin^288^{circ}+sin^289^{circ})①,
則有(S=sin^289^{circ}+sin^288^{circ}+sin^287^{circ}+cdots+sin^22^{circ}+sin^21^{circ}),
即有(S=cos^21^{circ}+cos^22^{circ}+cos^23^{circ}+cdots+cos^288^{circ}+cos^289^{circ})②,
①+②得到(2S=1+1+1+cdots+1=89),
則(S=44.5)
例3已知函數(shù)(f(x)=x+sinpi x-3),則(f(cfrac{1}{2017})+f(cfrac{2}{2017})+cdots) (+f(cfrac{4032}{2017})+f(cfrac{4033}{2017}))的值為______.
【觀察】:注意到(cfrac{1}{2017}+cfrac{4033}{2017}=cfrac{4034}{2017}=2),(cfrac{2}{2017}+cfrac{4032}{2017}=cfrac{4034}{2017}=2),(cdots),
【歸納】:以上諸多表達(dá)式,我們一般不會一一驗(yàn)證,如果我們用(x)和 (2-x)來代表上述不同表達(dá)式中的自變量,則到兩端等距離的兩項(xiàng)的函數(shù)值的和就可以歸納為(f(x)+f(2-x)),
【猜想】:是否對任意(x),都滿足(f(x)+f(2-x)=m)((m)為常數(shù))?
【驗(yàn)證】:(f(x)+f(2-x)=x+sinpi x-3+(2-x)+sinpi(2-x)-3)
(=sinpi x+sin(2pi-pi x)-4=sinpi x-sinpi x-4=-4),
結(jié)論:(f(x)+f(2-x)=-4)。
解析:故(f(cfrac{1}{2017})+f(cfrac{2}{2017})+cdots) (+f(cfrac{4032}{2017})+f(cfrac{4033}{2017}))
(=[f(cfrac{1}{2017})+f(cfrac{4033}{2017})]+[f(cfrac{2}{2017})+f(cfrac{4032}{2017})]+cdots+[f(cfrac{2016}{2017})+f(cfrac{2018}{2017})]+f(cfrac{2017}{2017}))
(=2016 imes(-4)+f(1)=-8064+1+0-3=-8066),故選(D)。
例4【利用類對稱性求值】【2017寶雞中學(xué)第一次月考第15題】已知函數(shù)(f(x)=frac{x^2}{1+x^2}),則(2f(2)+)(2f(3)+)(cdots+2f(2017))(+f(frac{1}{2})+)(f(frac{1}{3}))(+cdots+f(frac{1}{2017}))(+frac{1}{2^2}f(2)+)(frac{1}{3^2}f(3)+cdots+)(frac{1}{2017^2}f(2017))的值為多少?
分析:從研究函數(shù)的特殊性質(zhì)入手,切入點(diǎn)是給定式子的結(jié)構(gòu);注意到自變量有(2)和(cfrac{1}{2}),
所以先嘗試探究(f(x)+f(frac{1}{x})),結(jié)果,(f(x)+f(frac{1}{x})=frac{x^2}{1+x^2}+cfrac{(frac{1}{x})^2}{1+(frac{1}{x})^2}=1),
這樣就可以將中的一部分求值,剩余其他部分里面的代表為(f(2)+cfrac{1}{2^2}f(2)),
故接下來探究(f(x)+cfrac{1}{x^2}f(x)=)?,結(jié)果發(fā)現(xiàn)(f(x)+cfrac{1}{x^2}f(x)=cfrac{x^2}{1+x^2}+cfrac{1}{x^2}cdotcfrac{x^2}{1+x^2}=1),
到此我們以及對整個題目的求解心中有數(shù)了,則整個題目的求解思路基本清晰了。
解析:由(f(x)+f(cfrac{1}{x})=1)和(f(x)+cfrac{1}{x^2}f(x)=1),可將所求式子變形得到:
(2f(2)+2f(3)+cdots+2f(2017)+f(frac{1}{2})+f(frac{1}{3})+cdots+f(frac{1}{2017})+frac{1}{2^2}f(2)) (+frac{1}{3^2}f(3)+cdots+)(frac{1}{2017^2}f(2017))
(={[f(2)+f(frac{1}{2})]+[f(3)+f(frac{1}{3})]+cdots+[f(2017)+f(frac{1}{2017})]}) (+{[f(2)+frac{1}{2^2}f(2)]+[f(3)+frac{1}{3^2}f(3)]+cdots++[f(2017)+frac{1}{2017^2}f(2017)]})
(=2016+2016=4032).
總結(jié)
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