第01期 - 等比数列求和

1+2+4+8+…+512=888‾1 + 2 + 4 + 8 + \ldots + 512 = \underline{\phantom{888}}

解题技巧

使用构造法:

1+1−1+2+2−2+4+4−4+8+8−8+…+512+512−5121+1-1+2+2-2+4+4-4+8+8-8+\ldots+512+512-512,得到 2−1+4−2+8−4+16−8+…+512−256+1024−5122-1+4-2+8-4+16-8+\ldots+512-256+1024-512,最终得出 1024−1=10231024-1=1023。

等比数列求和公式

一、确定数列性质

  1. 首先观察这个数列:1+2+4+8+…+5121 + 2 + 4 + 8 + \ldots + 512,可以发现这是一个首项为 11,公比为 22 的等比数列。等比数列的通项公式为 an=a1qn−1a_n = a_1q^{n - 1},其中 a1a_1 为首项,qq 为公比,nn 为项数。
  2. 对于这个数列,a1=1a_1 = 1,q=2q = 2。要求的是这个等比数列前若干项的和。

二、等比数列求和公式

  1. 等比数列求和公式为 Sn=a1(1−qn)1−qS_n=\frac{a_1(1 - q^n)}{1 - q}(q≠1q\neq1)。其中 SnS_n 表示前 nn 项和。
  2. 在这个问题中,我们需要确定项数 nn。由通项公式可得 an=512a_n = 512,即 a1qn−1=512a_1q^{n - 1}=512。将 a1=1a_1 = 1,q=2q = 2 代入可得 2n−1=5122^{n - 1}=512。
    • 因为 512=29512 = 2^9,所以 2n−1=292^{n - 1}=2^9,从而得出 n−1=9n - 1 = 9,即 n=10n = 10。

三、计算求和

把 a1=1a_1 = 1,q=2q = 2,n=10n = 10 代入等比数列求和公式 Sn=a1(1−qn)1−qS_n=\frac{a_1(1 - q^n)}{1 - q},可得:

  • S10=1×(1−210)1−2S_{10}=\frac{1\times(1 - 2^{10})}{1 - 2}。
  • 先计算 210=10242^{10}=1024,则 S10=1−10241−2S_{10}=\frac{1 - 1024}{1 - 2}。
  • 分子 1−1024=−10231 - 1024=-1023,分母 1−2=−11 - 2=-1,所以 S10=−1023−1=1023S_{10}=\frac{-1023}{-1}=1023。

综上所述,1+2+4+8+…+5121 + 2 + 4 + 8 + \ldots + 512 的和为 10231023。