高中常見數列的公式及經典例題

2021-05-11 16:40:50 字數 5067 閱讀 1099

高一年級數列知識點及解題技巧

1.等差數列:一般地,如果乙個數列從第二項起,每一項與它前一項的差等於同乙個常數,即-=d ,(n≥2,n∈n),這個數列就叫做等差數列,這個常數就叫做等差數列的公差(常用字母「d」表示)

2.等差數列的通項公式:

或 =pn+q (p、q是常數))

3.有幾種方法可以計算公差d

① d=- ② d= ③ d=

4.等差中項:成等差數列

5.等差數列的性質: m+n=p+q (m, n, p, q ∈n )

等差數列前n項和公式

6.等差數列的前項和公式

(1) (2)(3),當d≠0,是乙個常數項為零的二次式

8.對等差數列前項和的最值問題有兩種方法:

(1) 利用:當》0,d<0,前n項和有最大值可由≥0,且≤0,求得n的值

當<0,d>0,前n項和有最小值可由≤0,且≥0,求得n的值

(2) 利用:由二次函式配方法求得最值時n的值

等比數列

1.等比數列:如果乙個數列從第二項起,每一項與它的前一項的比等於同乙個常數,那麼這個數列就叫做等比數列.這個常數叫做等比數列的公比;公比通常用字母q表示(q≠0),即:

=q(q≠0)

2.等比數列的通項公式

3.{}成等比數列=q(,q≠0) 「≠0」是數列{}成等比數列的必要非充分條件

4.既是等差又是等比數列的數列:非零常數列.

5.等比中項:g為a與b的等比中項. 即g=±(a,b同號).

6.性質:若m+n=p+q,

7.判斷等比數列的方法:定義法,中項法,通項公式法

8.等比數列的增減性:

當q>1, >0或0當q>1, <0,或00時, {}是遞減數列;

當q=1時, {}是常數列

當q<0時, {}是擺動數列;

等比數列前n項和

等比數列的前n項和公式:

∴當時, ① 或 ②

當q=1時,

當已知, q, n 時用公式①;當已知, q,時,用公式②.

數列通項公式的求法

一、定義法

直接利用等差數列或等比數列的定義求通項的方法叫定義法,這種方法適應於已知數列型別的題目.

例1.等差數列是遞增數列,前n項和為,且成等比數列,.求數列的通項公式.

解:設數列公差為

∵成等比數列,∴,

即由①②得:,

∴點評:利用定義法求數列通項時要注意不用錯定義,設法求出首項與公差(公比)後再寫出通項。

二、公式法

若已知數列的前項和與的關係,求數列的通項可用公式求解。

例2.已知數列的前項和滿足.求數列的通項公式。

解:由當時,有

……,經驗證也滿足上式,所以

點評:利用公式求解時,要注意對n分類討論,但若能合寫時一定要合併.

三、由遞推式求數列通項法

對於遞推公式確定的數列的求解,通常可以通過遞推公式的變換,轉化為等差數列或等比數列問題,有時也用到一些特殊的轉化方法與特殊數列。

型別1 遞推公式為

解法:把原遞推公式轉化為,利用累加法(逐差相加法)求解。

(2004全國卷i.22)已知數列中, ,其中……,求數列的通項公式。p24(styyj)

例3. 已知數列滿足,,求。

解:由條件知:

分別令,代入上式得個等式累加之,即

所以,型別2 (1)遞推公式為

解法:把原遞推公式轉化為,利用累乘法(逐商相乘法)求解。

(2004全國卷i.15)已知數列,滿足a1=1,an=a1+2a2+3a3+…+(n-1)an-1(n≥2),則的通項

p24(styyj)

例4. 已知數列滿足,,求。

解:由條件知,分別令,代入上式得個等式累乘之,即

又, (2).由和確定的遞推數列的通項可如下求得:

由已知遞推式有,,,依次向前代入,得

,簡記為 ,這就是疊(迭)代法的基本模式。

(3) 遞推式: 解法:只需構造數列,消去帶來的差異.

例5.設數列:,求.

解:設,將代入遞推式,得

…(1)則,又,故代入(1)得

說明:(1)若為的二次式,則可設;(2)本題也可由,()兩式相減得轉化為求之.

例6.已知, ,求。

解: 。

型別3 遞推公式為(其中p,q均為常數,)。

解法:把原遞推公式轉化為:,其中,再利用換元法轉化為等比數列求解。

(2006.重慶.14)在數列中,若,則該數列的通項p24(styyj)

例7. 已知數列中,,,求.

解:設遞推公式可以轉化為即.故遞推公式為,令,則,且.所以是以為首項,2為公比的等比數列,則,所以.

型別4 遞推公式為(其中p,q均為常數,)。 (或,其中p,q, r均為常數)

(2006全國i.22)(本小題滿分12分)

設數列的前項的和,

(ⅰ)求首項與通項; p25(styyj)

解法:該型別較型別3要複雜一些。一般地,要先在原遞推公式兩邊同除以,得:

引入輔助數列(其中),得:再應用型別3的方法解決。

例8. 已知數列中,,,求。

解:在兩邊乘以得:

令,則,應用例7解法得: 所以

型別5 遞推公式為(其中p,q均為常數)。

解法:先把原遞推公式轉化為

其中s,t滿足,再應用前面型別3的方法求解。

(2006.福建.理.22)(本小題滿分14分)

已知數列滿足

(i)求數列的通項公式; p26(styyj)

例9. 已知數列中,, ,,求。

解:由可轉化為

即或這裡不妨選用(當然也可選用,大家可以試一試),則是以首項為,公比為的等比數列,所以,應用型別1的方法,分別令,代入上式得個等式累加之,

即又,所以。

型別6 遞推公式為與的關係式。(或)

解法:利用進行求解。

(2006.陝西.20) (本小題滿分12分)

已知正項數列,其前n項和sn滿足10sn=an2+5an+6且a1,a3,a15成等比數列,求數列的通項an p24(styyj)

例10. 已知數列前n項和.

(1)求與的關係;(2)求通項公式.

解:(1)由得:

於是所以.

(2)應用型別4的方法,上式兩邊同乘以得:

由.於是數列是以2為首項,2為公差的等差數列,所以

型別7 雙數列型

解法:根據所給兩個數列遞推公式的關係,靈活採用累加、累乘、化歸等方法求解。

例11. 已知數列中,;數列中,。當時,,,求,.

解:因所以

即1)又因為

所以……

.即2)

由(1)、(2)得:,

四、待定係數法(構造法)

求數列通項公式方法靈活多樣,特別是對於給定的遞推關係求通項公式,觀察、分析、推理能力要求較高。通常可對遞推式變換,轉化成特殊數列(等差或等比數列)來求解,這種方法體現了數學中化未知為已知的化歸思想,而運用待定係數法變換遞推式中的常數就是一種重要的轉化方法。

1、通過分解常數,可轉化為特殊數列的形式求解。一般地,形如a=p a+q(p≠1,pq≠0)型的遞推式均可通過待定係數法對常數q分解法:設a+k=p(a+k)與原式比較係數可得pk-k=q,即k=,從而得等比數列。

例12、數列滿足a=1,a=a+1(n≥2),求數列的通項公式。

解:由a=a+1(n≥2)得a-2=(a-2),而a-2=1-2=-1,

∴數列是以為公比,-1為首項的等比數列

∴a-2a=2-()

說明:這個題目通過對常數1的分解,進行適當組合,可得等比數列,從而達到解決問題的目的。

例13、數列滿足a=1,,求數列的通項公式。

解:由得

設a,比較係數得解得

∴{}是以為公比,以為首項的等比數列

∴例14.已知數列滿足,且,求.

解:設,則,

是以為首項,以3為公比的等比數列

點評:求遞推式形如(p、q為常數)的數列通項,可用迭代法或待定係數法構造新數列來求得,也可用「歸納—猜想—證明」法來求,這也是近年高考考得很多的一種題型.

例15.已知數列滿足, ,求.

解:將兩邊同除,得

設,則.令

.條件可化成,數列是以為首項,為公比的等比數列..因,

.點評:遞推式為(p、q為常數)時,可同除,得

,令從而化歸為(p、q為常數)型.

2、通過分解係數,可轉化為特殊數列的形式求解。這種方法適用於型的遞推式,通過對係數p的分解,可得等比數列:設,比較係數得,可解得。

(2006.福建.文.22)(本小題滿分14分)已知數列滿足

(i)證明:數列是等比數列;

(ii)求數列的通項公式;

例16、數列滿足=0,求數列的通項公式。

分析:遞推式中含相鄰三項,因而考慮每相鄰兩項的組合,即把中間一項的係數分解成1和2,適當組合,可發現乙個等比數列。

解:由得

即,且∴是以2為公比,3為首項的等比數列

∴利用逐差法可得

∴例17、數列中,,求數列的通項公式。

解:由得設

比較係數得,解得或

若取,則有

∴是以為公比,以為首項的等比數列

∴由逐差法可得===

說明:若本題中取,則有即得

為常數列,

故可轉化為例13。

例18.已知數列滿足, ,求.

解:設或

則條件可以化為是以首項為,公比為的等比數列,所以.問題轉化為利用累加法求數列的通項的問題,解得.

點評:遞推式為(p、q為常數)時,可以設,其待定常數s、t由,求出,從而化歸為上述已知題型.

五、特徵根法

1、設已知數列的項滿足,其中求這個數列的通項公式。作出乙個方程則當時,為常數列,即,其中是以為公比的等比數列,即.

例19.已知數列滿足:求

解:作方程

當時,數列是以為公比的等比數列.於是

2、對於由遞推公式,給出的數列,方程,叫做數列的特徵方程。若是特徵方程的兩個根,當時,數列的通項為,其中a,b由決定(即把和,代入,得到關於a、b的方程組);當時,數列的通項為,其中a,b由決定(即把和,代入,得到關於a、b的方程組)。

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