冷启动:给的是「每一项」,问的是「加起来」
题面只有一行:
an=2n(n+1),求 S3.
两个记号得分清。an 是通项公式——把序号代进去就得到那一项;S3 是前三项之和:
S3=a1+a2+a3.
所以这道题不是「代一次 n=3」。代一次得到的是 23×4=6,那是第三项 a3;
答案要的是三个数加起来。这就是本题唯一的机关——它不考技巧,考读题。
关键卡点:S 与 a 是两个不同的数列。下面两条路都从这一句出发,
一条老老实实把三项加起来,一条顺手把「加到第 n 项」的公式一次性求出来。
解法一:三项算出来,加一次
怎么想到的。 问的下标只有 3,逐项代入一共三次乘除、再加一次,比找任何求和公式都快。
「项数少就直接加」不是偷懒——它是这类填空题的标准动作,也是最不容易出错的一条。
① 代 n=1,2,3。 分子是「序号乘序号加一」,分母恒为 2:
a1=21×2=1,a2=22×3=3,a3=23×4=6.
② 加起来。
S3=a1+a2+a3=1+3+6=10.
③ 回头核一遍问的是哪个量。 题面写的是 S3 而不是 a3,故答案是 10,不是 6。
顺手做一次量级检查:各项都是正的,S3 必然比其中最大的 a3=6 还大——答成 6 当场就露馅。
故 S3=10,与官方答案一致。
这三项 1,3,6 值得记住:它们正是「一层一层堆起来的点阵」的点数(第 k 项是 1+2+⋯+k),
教科书讲通项时就用这个数列作第一个例子。认出这一点,第二条路的公式几乎是白送的。
解法二:先把 Sₙ 的公式求出来,再代 n=3
怎么想到的。 考场上第一条就够了;但把 Sn 一次求出来,这道题就从「问 S3」升级成
「问任何一个 Sn」。而 an 是 n 的二次式,它的和该是三次式——
再看前几个和 1,4,10,20,三个连续整数之积除以 6 是最自然的候选:
F(n)=6n(n+1)(n+2).
F(1)=61×2×3=1=a1,起点对上了。但对上几个数不等于对上所有 n,
所以还要验一条恒等式。
① 验差分。 对 n⩾2,
F(n)−F(n−1)=6n(n+1)(n+2)−(n−1)n(n+1)=6n(n+1)[(n+2)−(n−1)]=63n(n+1)=2n(n+1)=an.
提出公因式 n(n+1) 之后中括号里只剩 3,这一步没有任何技巧,纯是展开。
② 由此断定 Sn=F(n) 对一切 n∈N∗ 成立。 理由:前 n 项和由两件事唯一确定——
起点 S1=a1,以及递推 Sn=Sn−1+an。而 F 满足同样的起点(第 ① 步之前那一句)
和同样的递推(第 ① 步),故两者逐项相等。这就是「猜一个封闭式再用 Sn−Sn−1=an 验证」
这条套路的完整形态:猜可以随意,验必须是恒等式。
③ 代 n=3。
S3=63×4×5=660=10.
与解法一一致。附带的好处是:现在问 S10 也是一行——610×11×12=220,
而解法一要老老实实加十个数。

两条路差在哪
| 解法一:逐项相加 | 解法二:先求出和的公式 |
|---|
| 动作 | 代三次通项,加一次 | 猜一个三次式,验起点与差分,再代一次 |
| 花的时间 | 十几秒 | 一两分钟 |
| 换成问 S10 | 要加十个数 | 仍是一行 |
| 换成解答题「求 Sn」 | 交不出答案 | 正是要写的那份 |
考场上填空题只该走第一条。第二条的价值不在这道题,而在它把「an 与 Sn 靠
Sn−Sn−1=an 互相换算」这条主干动作练了一遍——那是数列这一章真正反复考的东西。
避坑
- 问 S3 答 a3。 本题唯一的真陷阱,也是它设在卷首的用意:代一次通项得到的 6
是第三项。落笔前先把要求的量写下来(写 S3= 而不是 a3=),算完再核一次。
- 看到 2n(n+1) 就当等差数列。 相邻两项之差 an+1−an=n+1 随 n 变(2,3,4,…),
它不是等差数列,那条求和公式套不上。要套,先验差是不是常数。
- 项数数错。 前 3 项是 a1,a2,a3 三项;从第 m 项加到第 n 项是 n−m+1 项,不是 n−m 项。
- 分母忘了除。 n(n+1) 与 2n(n+1) 差一倍:1×2=2 而 a1=1。代完看一眼第一项对不对,最省事。
- 解法二只核几个数就收工。 F(1)=S1、F(2)=S2、F(3)=S3 全对也不能断言恒等——
差分那一步是对每个 n 的展开,缺了它,结论只是「前几个碰巧一样」。
- 填空题的答案格式。 就填一个数 10,不写单位、不写「S3=10」。
收口
一句话:问的是和就得加一次。an=2n(n+1) 给出 1,3,6,S3=1+3+6=10。
想走远一点,就把 F(n)=6n(n+1)(n+2) 连同「验起点 + 验差分」那两条一起记下来——
下次题目问 S10、或者反过来给 Sn 让你求 an,用的都是同一个 Sn−Sn−1=an。