程立清?李曉青
新課程標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)于數(shù)列部分考查難度降低,分析近幾年高考試題數(shù)列部分,發(fā)現(xiàn)考查遞推數(shù)列求通項(xiàng)比較頻繁,本文結(jié)合具體例題總結(jié)各類形式遞推數(shù)列通項(xiàng)的求法。
一、累加法、累乘法
求形如an-an-1=f(n)(f(n)為等差或等比數(shù)列或其它可求和的數(shù)列)或 的數(shù)列求通項(xiàng),可用累加法或累乘法,即令n=2,3,…n—1得到n—1個(gè)式子累加或累乘求得通項(xiàng)。
例1.已知數(shù)列{an}中,a1=1,對(duì)任意自然數(shù)n都有 ,(n>1)求 .
解:由已知得 ,(n>1)
,……,
, ,
以上式子累加,利用 得 - =
= ,
總結(jié):累加法是反復(fù)利用遞推關(guān)系得到n—1個(gè)式子累加求出通項(xiàng),這種方法最終轉(zhuǎn)化為求{f(n)}的前n—1項(xiàng)的和,要注意求和的技巧.
例2.已知數(shù)列 中, ,前 項(xiàng)和 與 的關(guān)系是 ,求通項(xiàng)公式 .
解:由 得
兩式相減得: ,
,
將上面n—1個(gè)等式相乘得:
總結(jié):累乘法是反復(fù)利用遞推關(guān)系得到n—1個(gè)式子累乘求出通項(xiàng),這種方法最終轉(zhuǎn)化為求{f(n)}的前n—1項(xiàng)的積,要注意求積的技巧.
二、迭代法
求形如 (其中 為常數(shù)) 的數(shù)列通項(xiàng),可反復(fù)利用遞推關(guān)系迭代求出。
例3.已知數(shù)列{an}滿足a1=1,且an+1 = +1,求 .
解:an=3an-1+1=3(3an-2+1)+1=32an-2+3 1+1=…=3n-1a1+3n-2 1+3n-3 1+…+3 1+1=
總結(jié):因?yàn)檫\(yùn)用迭代法解題時(shí),一般數(shù)據(jù)繁多,迭代時(shí)要小心計(jì)算,應(yīng)避免計(jì)算錯(cuò)誤,導(dǎo)致走進(jìn)死胡同.
三、公式法(作階差)
若已知數(shù)列的前 項(xiàng)和 與 的關(guān)系,求數(shù)列 的通項(xiàng) 可用公式 求解。
例4.已知數(shù)列 的前 項(xiàng)和 滿足 .求數(shù)列 的通項(xiàng)公式;
解:由
當(dāng) 時(shí),有
……,
經(jīng)驗(yàn)證 也滿足上式,所以
總結(jié):利用公式 求解時(shí),要注意對(duì)n分類討論,但若能合寫時(shí)一定要合并.
四、轉(zhuǎn)化法
想方設(shè)法將非常規(guī)問題化為我們熟悉的數(shù)列問題來求通項(xiàng)公式的方法即為化歸法.同時(shí),這也是我們?cè)诮鉀Q任何數(shù)學(xué)問題所必須具備的一種思想。
例5.已知數(shù)列 滿足
求an
解:當(dāng)
兩邊同除以 ,
即 成立,
∴ 首項(xiàng)為5,公差為4的等差數(shù)列.
總結(jié):本題借助 為等差數(shù)列得到了 的通項(xiàng)公式,是典型的化歸法.常用的化歸還有取對(duì)數(shù)化歸,待定系數(shù)化歸等,一般化歸為等比數(shù)列或等差數(shù)列的問題,是高考中的常見方法.
五、構(gòu)造法
遞推式形如 (p、q為常數(shù))的數(shù)列求通項(xiàng),可用構(gòu)造法轉(zhuǎn)化為我們熟知的等差數(shù)列或者等比數(shù)列求解。
例6.已知數(shù)列{an}滿足a1=1,且an+1 = +2,求 .
解:設(shè) ,則 ,
, 為等比數(shù)列,
,
總結(jié):求遞推式形如 (p、q為常數(shù))的數(shù)列通項(xiàng),可用迭代法或構(gòu)造法構(gòu)造新數(shù)列an+1+ =p(an+ )來求得。
例7.已知數(shù)列 滿足 求an.
解:將 兩邊同除 ,得 ,變形為 .
設(shè) ,則 .令 ,
得 .條件可化成 ,
數(shù)列 為首項(xiàng), 為公差的等比數(shù)列.
.因 ,所以 =
得 = .
總結(jié):遞推式為 (p、q為常數(shù))時(shí),可同除 ,得 ,令 從而化歸為 (p、q為常數(shù))型.
例8.已知數(shù)列 滿足 求an.
解:設(shè) 通
展開后,得 .
由 ,解得 ,
條件可以化為
得數(shù)列 為首項(xiàng), 為公差的等比數(shù)列, .問題轉(zhuǎn)化為利用累加法求數(shù)列的通項(xiàng)的問題,解得 .
總結(jié):遞推式為 (p、q為常數(shù))時(shí),可以設(shè) ,其待定常數(shù)s、t由 求出,從而化歸為上述已知題型.
六、“猜歸”法
直接求解或變形都比較困難時(shí),先求出數(shù)列的前面幾項(xiàng),猜測(cè)出通項(xiàng),然后用數(shù)學(xué)歸納法證明的方法。也就是按照步驟“歸納”“猜想”“證明”進(jìn)行.
例9.若數(shù)列 滿足: 計(jì)算a2,a3,a4的值,由此歸納出an的公式,并證明你的結(jié)論.
解:∵a2=2 a1+3×2°=2×1+3×2°,
a3=2(2×1+3×2°)+3×21=22×1+2×3×21,
a4=2(22×1+2×3×21)+3×22=23×1+3×3×22;
猜想an=2n-1+(n-1)×3×2n-2=2n-2(3n-1);
用數(shù)學(xué)歸納法證明:
1.當(dāng)n=1時(shí),a1=2-1×=1,結(jié)論正確;
2.假設(shè)n=k時(shí),ak=2k-2(3k-1)正確,
∴當(dāng)n=k+1時(shí),
= 結(jié)論正確;
由1、2知對(duì)n∈N*有
總結(jié):利用“歸納—猜想—證明”法時(shí)要小心猜測(cè),切莫猜錯(cuò),否則前功盡棄;用數(shù)學(xué)歸納法證明時(shí)要注意格式完整,一定要使用歸納假設(shè).
遞推數(shù)列求通項(xiàng)方法靈活,但是只要掌握了以上類型及其解法,相信一定能處理好高考試題中有關(guān)數(shù)列部分題目。