☉江蘇省石莊高級(jí)中學(xué) 周亞軍
通項(xiàng)公式是數(shù)列的本質(zhì),而遞推數(shù)列的通項(xiàng)公式則是數(shù)列的靈魂.求由遞推關(guān)系所確定的數(shù)列的通項(xiàng),通??赏ㄟ^(guò)遞推關(guān)系的一系列恒等變換,構(gòu)造出一個(gè)輔助數(shù)列,化歸為等差數(shù)列或等比數(shù)列,然后求出這個(gè)輔助數(shù)列的通項(xiàng),進(jìn)而求得所要求數(shù)列的通項(xiàng).對(duì)于不同的遞推公式,可以采取不同的方法構(gòu)造不同的輔助數(shù)列.下面就談?wù)劤R姷臉?gòu)造新數(shù)列的方法,希望對(duì)讀者有所幫助.
用待定系數(shù)法求通項(xiàng)的關(guān)鍵是從策略上規(guī)范一個(gè)遞推式可變成為何種等比數(shù)列.其變換的基本形式如下:
(1)an+2=Aan+1+Ban(A,B為常數(shù),下同)型,可化為an+2+λan+1=(A+λ)·(an+1+λan)的形式;
(2)an+1=Aan+B(A,B為常數(shù))型,可化為an+1+λ=A(an+λ)的形式;
(3)an+1=Aan+B·Cn(A,B,C為常數(shù))型,可化為an+1+λCn+1=A(an+λCn)的形式;
(4)an+1=Aan+Bn+C(A,B,C為常數(shù))型,可化為an+1+λ1n+λ2=A[an+λ1(n-1)+λ2]的形式.
例1 已知數(shù)列{an}中求an的表達(dá)式.
分析:根據(jù)題目特征考慮用待定系數(shù)法來(lái)求解,可設(shè)an+2-αan+1=β(an+1-αan),就是an+2=(α+β)an+1-αβan,則可從解得α,β,從而構(gòu)造出一個(gè)公比為β的等比數(shù)列{an+1-αan}.當(dāng)有兩組α,β值時(shí),只需要取一組求解即可.
解:設(shè)an+2-αan+1=β(an+1-αan),則α+β=得
.分兩種情況求an.
例2 已知數(shù)列{an}滿足an+1=2an+3·5n,a1=6,求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式.
解析:設(shè)an+1+x·5n+1=2(an+x·5n), ①
將an+1=2an+3·5n代入①式,得2an+3·5n+x·5n+1=2an+2x·5n,等式兩邊消去2an,得3·5n+x·5n+1=2x·5n,兩邊除以5n,得3+x·5=2x,則x=-1,代入①式,得an+1-5n+1=2(an-5n).②
由a1-51=6-5=1≠0及②式,得an-5n≠0,則2,則數(shù)列{an-5n}是以a1-51=1為首項(xiàng),以2為公比的等比數(shù)列,則an-5n=1·2n-1,故an=2n-1+5n.
評(píng)注:本題解題的關(guān)鍵是把遞推關(guān)系式an+1=2an+3·5n轉(zhuǎn)化為an+1-5n+1=2(an-5n),從而可知數(shù)列{an-5n}是等比數(shù)列,進(jìn)而求出數(shù)列{an-5n}的通項(xiàng)公式,最后再求出數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式.
例3 已知數(shù)列{an}中,(n≥2),求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式an.
分析:通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)遞推公式是分式型的,可以考慮在兩邊取倒數(shù)進(jìn)行求解比較方便.
對(duì)形如an+1=panm(p為非零常數(shù),m∈N*且m>1)的遞推數(shù)列,可利用對(duì)數(shù)的運(yùn)算法則,將積、商、冪的形式轉(zhuǎn)化成和、差、倍的形式,從而構(gòu)造出新的等差或等比數(shù)列,再利用等差或等比數(shù)列的定義去求解.
例3 設(shè)正項(xiàng)數(shù)列{an}中,a1=1,當(dāng)n≥2時(shí),有an=2an-12,求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式an.
分析:觀察題目結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可考慮利用兩邊取對(duì)數(shù),將高階遞推公式變?yōu)橐浑A遞推式,然后再進(jìn)行求解.
解:兩邊取對(duì)數(shù)得log2an=1+2log2an-1,
即log2an+1=2(log2an-1+1).
設(shè)bn=log2an+1,則bn=2bn-1,
所以{bn}是以2為公比的等比數(shù)列,b1=log21+1=1.
所以bn=1×2n-1=2n-1,所以log2an+1=2n-1,即log2an=2n-1-1,所以an=22n-1-1.
求通項(xiàng)公式是數(shù)列學(xué)習(xí)中的一個(gè)難點(diǎn),滲透了多種數(shù)學(xué)思想方法,很好地體現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)理念.在求解的過(guò)程中,往往顯得方法多、靈活度大、技巧性強(qiáng),因此是培養(yǎng)同學(xué)們思維深刻性的極好范例,有必要好好去領(lǐng)悟.W