人们把 5−12\frac{\sqrt{5}-1}{2} 这个数叫做黄金分割数.著名数学家华罗庚优选法中的0.618法就应用了黄金分割数.
设 a=5−12a = \frac{\sqrt{5}-1}{2} , b=5+12b = \frac{\sqrt{5}+1}{2} ,得 ab=1ab = 1 ,记 S1=11+a+11+bS_1 = \frac{1}{1+a} + \frac{1}{1+b} , S2=11+a2+11+b2S_2 = \frac{1}{1+a^2} + \frac{1}{1+b^2} , …\dots , S10=11+a10+11+b10S_{10} = \frac{1}{1+a^{10}} + \frac{1}{1+b^{10}} ,则 S1+S2+⋯+S10=S_1 + S_2 + \dots + S_{10} = ___ .

完整解法

1. 通分化简一般项 $S_n$,证明其值为定值 1

已知 ab=1ab = 1,则对于任意正整数 nn,均有 anbn=(ab)n=1a^n b^n = (ab)^n = 1.
对 SnS_n 进行通分:
Sn=11+an+11+bn=(1+bn)+(1+an)(1+an)(1+bn)=2+an+bn1+an+bn+anbnS_n = \frac{1}{1+a^n} + \frac{1}{1+b^n} = \frac{(1+b^n) + (1+a^n)}{(1+a^n)(1+b^n)} = \frac{2 + a^n + b^n}{1 + a^n + b^n + a^n b^n}
将 anbn=1a^n b^n = 1 代入分母,得:
1+an+bn+anbn=1+an+bn+1=2+an+bn1 + a^n + b^n + a^n b^n = 1 + a^n + b^n + 1 = 2 + a^n + b^n
因此:
Sn=2+an+bn2+an+bn=1S_n = \frac{2 + a^n + b^n}{2 + a^n + b^n} = 1
故 S1=S2=⋯=S10=1S_1 = S_2 = \dots = S_{10} = 1.

2. 求 $S_1 + S_2 + \dots + S_{10}$ 的值

S1+S2+⋯+S10=1+1+⋯+1⏟10个1=10×1=10S_1 + S_2 + \dots + S_{10} = \underbrace{1 + 1 + \dots + 1}_{10\text{个}1} = 10 \times 1 = 10

答案

10

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