遞推數列的通項公式的十一種求法
一、累加法:an = a1 +(a2―a1)+……+(an―an―1)。 型如an+1=an+f(n)的遞推數列
例1 已知an+1=an +2n+1 ,a1=1 ,求數列的通項公式。
解: ∴通項公式為
例2 已知an+1 = an +2×3n+1,a1 = 3,求數列的通項公式。
解: 已知得 an+1 -an = 2×3n+1
∴例3 已知an+1 = 3an +2×3n+1,a1 = 3,求數列的通項公式。
解:已知兩邊除以, 得 ,則,則
關鍵是把轉化為,求得數列的通項公式。
二、累乘法: 型如: an = g(n)an-1 的遞推數列
例4 已知an= n(an+1 - an ),n∈n*,a1 = 1,求數列的通項公式。
解:已知得
當n=1時a1 = 1,滿足an = nan = n.
例5 已知an+1 =2(n+1)5n×an ,a1 = 3,求數列的通項公式。
解: 已知得an ≠0,an+1 /an =2(n+1)5n
∴ 通項公式為
關鍵是把遞推關係轉化為
例6 已知,求的通項公式。
解:因為
所以②-①得則故
∴an = an /an-1 ×an-1 /an-2 ×……×a3 /a2 ×a2
=n×(n-1)×……×4×3 ×a2=n!/2×a2 ③
n=2由①可得a2 =a1=1 , 代入③得通項公式:
關鍵是把遞推關係式轉化為。
三、構造新數列: 將遞推公式 (為常數,和1, )
設為變成的方法叫構造新數列.
例7 已知an =2an-1 +1,n≥2,a1 = 1,求數列的通項公式。
解: 設, 求得,
是首項為,公比為2的等比數列,即,
四、常用公式,等差通項an=a1+(n-1)d , 等比通項an=a1qn-1
例8 已知無窮數列的前項和為,並且,求的通項公式。
解: , ,又, .
例9 已知數列滿足an+1 =2an +3×2n ,a1 = 2,求數列的通項公式。
解: 兩邊除以,得, 則,
數列是以為首項,以為公差的等差數列,得,
∴ 數列的通項公式為。
五、倒數變換:將遞推數列取倒數變成
例10 已知數列中, , ,求數列的通項公式.
解: 已知取倒數:, ,
是以為首項,公差為2的等差數列.,.
注意: 新數列的首項取倒數 , 公差或公比變化了.
六、待定係數法
例11 已知an+1 =2an+3×5n ,a1 = 6,求數列的通項公式。
解:設an+1 +x×5n+1 =2(an+x×5n
將an+1 =2an+3×5n代入① 得 2an+3×5n +x×5n+1 =2an+2x×5n
得3+5x=2x ∴ x=-1
代入①得 an+1 -5n+1 =2(an-5n
由a1-5=6-5≠0 及 ② 得,則
數列是首項為a1-5=1、公比為2的等比數列, ∴ an=2n-1 + 5n
關鍵是把an+1 =2an+3×5n轉化為an+1-5n+1=2(an-5n),數列是等比數列。
例12 已知數列滿足an+1 =3an+5×2n +4,a1 = 1,求數列的通項公式。
解:設an+1 +x×2n+1 +y=3(an+x×2n+y
將an+1 =3an+5×2n +4 代入 ① 得 3an+5×2n +4 +x×2n+1 +y=3(an+x×2n +y)
整理得(5+2x)2n + 4 + y = 3x×2n + 3y
令,則,代入①式得 ②
由及②式,得,則,
故數列是以為首項,以3為公比的等比數列,
因此,則。
關鍵是化遞推關係式 an+1 =3an+5×2n +4 為 an+1 +5×2n+1 +2=3(an+5×2n+2)
可知數列是等比數列。
例13 已知數列滿足an+1 =2an+3n2+4n+5,a1 = 1,求數列的通項公式。
解:設an+1 +x(n+1)2+y(n+1)+z =2(an+xn2+yn+z) ①
將an+1 =2an+3n2+4n+5代入①式,得
,則等式兩邊消去,得,
解方程組,則,代入①式,得
an+1+3(n+1)2+10(n+1)+18=2(an+3n2+10n+18) ②
由及②式,得
則,數列以為首項,以2為公比的等比數列,
因此,則。
關鍵是轉化an+1 =2an+3n2+4n+5 為 an+1+3(n+1)2+10(n+1)+18=2(an+3n2+10n+18)
∴ 數列是等比數列。
1. 已知,, 求數列通項公式.
2. 已知a1=1,an=a1+2 a2+3a3+(n-1)an-1,n≥2,n≥2,求數列的通項公式
3. 已知a1=1,an=3n-1+an-1,n≥2,求數列的通項公式.
4. 已知數列的前n項和sn滿足lg(sn+1)=n ,n∈n*, 試證數列是等比數列.
5. 已知a1=1,an+1=2an/(an+2), 求數列的通項公式.
6.設正數組成的數列的前n項和為sn, 對所有自然數n:an與1的等差中項等於sn與1的
等比中項,求數列的通項公式.
1、=.
2、時, ,
作差得:,,, , ,
3、an=(3n-1)/2
4、證明:由已知得:,當時,滿足上式.
的通項公式,時為常數,所以為等比數列.
5、an=2/(n+1) 6、由已知可求, , ,猜測.(用數學歸納法證明).
七、對數變換法
例14 已知數列滿足an+1 =2×3n ×an 5,a1 = 7,求數列的通項公式。
解:顯然an>0,an+1 >0,取常用對數: lg an+1 =5lgan+nlg3+lg2 ①
設 lg an+1 +x(n+1)+y = 5(lgan+xn+y
將①代入②:5lgan+nlg3+lg2 + x(n+1)+y = 5(lgan+xn+y),消去,得
,則 ,故
代入②得 ③
由及 ③
得, 則,
數列是以為首項,以5為公比的等比數列,
, ∴ ,n∈n*。
關鍵是取對數化為
可知數列是等比數列,再求出數列的通項公式。
八、迭代法
例15 已知數列滿足,求數列的通項公式。
解1:∴通項公式
解2:取對數得 ,即,
,九、由前幾項歸納猜出通項公式,再用數學歸納法證明其正確性,這種方法叫數學歸納法
例16 已知數列中,,,求數列的通項公式.
解: ,, ,
猜測,再用數學歸納法證明.(略)
例17 已知數列滿足,求數列的通項公式。
解:由及,得
由此可猜測,往下用數學歸納法證明這個結論。
(1)當n=1時,,所以等式成立。
(2)假設當n=k時等式成立,即,則當n=k+1時,
由此可知,當時等式也成立。
根據(1),(2)可知,等式對任何都成立。
關鍵是先求出數列的前幾項,進而猜出數列的通項公式,最後再用數學歸納法加以證明。
十、換元法
例18 已知數列滿足,求數列的通項公式。
解:令,則
故,代入得
即因為,故
則,即, 化為,
∴是首項為,公比為的等比數列,
因此, 則 , 即
,n∈n*。
關鍵是將換元為,遞推關係式轉化形式,數列為等比數列。
十一、特徵根法:二階遞推式an=pan―1 +qan―2 ,n≥3
⑴方程 x2=px+q 的兩根x1、x2分別是等比數列 、的公比
∵x2―px―q=0 得x1+x2=p ,x1×x2=-q ∴ 遞推式化為
an-x2an―1 =x1(an―1-x2an―2) 或an-x1an―1 =x2(an―1-x1an―2)
∴數列、都是等比數列
⑵數列的通項公式an=ax1n +bx2n
例19 已知數列中,a1=5,a2=2,an=2an-1+3an-2,n≥3,求通項公式an。
解1:由已知得 an+an-1=3(an-1+an-2),n≥3,∴是等比數列,公比q1=3
an+an-1=(a2+a1)3n-2 = 7×3n-2
由已知得an-3an-1=-(an-1-3an-2),n≥3,∴是等比數列,公比q2=-1
an-3an-1=(a2-3a1)(-1)n-2=13(-1)n-2 ②
解①②得通項:
an =[7×3n-1 + 13(-1)n-1] /4 ,n∈n*
解2:由已知得方程x2=2x+3 ,得特徵根 x1= 3,x2=-1 ,
設通項an =a×3n + b(-1)n , 代入a1=5 ,a2=2 ,得a=7/4 ,b= 13/4
∴通項:an =[7×3n + 13(-1)n] / 12 ,n∈n*
例20 已知數列中,a1=1,a2=2,an+2=2/3an+1+1/3an ,求通項公式an。
答案:an =9/4×(-1/3)n + 7/4 ,n∈n*
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