數列是高考中的重點內容之一,每年的高考題都會考察到,小題一般較易,大題一般較難。而作為給出數列的一種形式——通項公式,在求數列問題中尤其重要。本文給出了求數列通項公式的常用方法。
一. 觀察法
例1:根據數列的前4項,寫出它的乙個通項公式:
(1)9,99,999,9999,…
(2)(3)
(4)解:(1)變形為:101-1,102―1,103―1,104―1,……
∴通項公式為:
(2) (3) (4).
觀察各項的特點,關鍵是找出各項與項數n的關係。
二、定義法
例2: 已知數列是公差為d的等差數列,數列是公比為q的(q∈r且q≠1)的等比數列,若函式f (x) = (x-1)2,且a1 = f (d-1),a3 = f (d+1),b1 = f (q+1),b3 = f (q-1),
(1)求數列和的通項公式;
解:(1)∵a 1=f (d-1) = (d-2)2,a 3 = f (d+1)= d 2,
∴a3-a1=d2-(d-2)2=2d,
∴d=2,∴an=a1+(n-1)d = 2(n-1);又b1= f (q+1)= q2,b3 =f (q-1)=(q-2)2,
∴=q2,由q∈r,且q≠1,得q=-2,
∴bn=b·qn-1=4·(-2)n-1
當已知數列為等差或等比數列時,可直接利用等差或等比數列的通項公式,只需求得首項及公差公比。
三、疊加法
例3:已知數列6,9,14,21,30,…求此數列的乙個通項。
解易知∵
……各式相加得∴
一般地,對於型如類的通項公式,只要能進行求和,則宜採用此方法求解。
四、疊乘法
例4:在數列{}中, =1, (n+1)·=n·,求的表示式。
解:由(n+1)·=n·得,
所以一般地,對於型如= (n)·類的通項公式,當的值可以求得時,宜採用此方法。
五、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5:已知下列兩數列的前n項和sn的公式,求的通項公式。
(1)。 (2)
解: (1)
===3
此時,。∴=3為所求數列的通項公式。
(2),當時
由於不適合於此等式 。 ∴
注意要先分n=1和兩種情況分別進行運算,然後驗證能否統一。
例6. 設數列的首項為a1=1,前n項和sn滿足關係
求證:數列是等比數列。
解析:因為所以
所以,數列是等比數列。
六、階差法
例7.已知數列的前項和與的關係是
,其中b是與n無關的常數,且。
求出用n和b表示的an的關係式。
解析:首先由公式:得:
利用階差法要注意:遞推公式中某一項的下標與其係數的指數的關係,即
其和為。
七、待定係數法
例8:設數列的各項是乙個等差數列與乙個等比數列對應項的和,若c1=2,c2=4,c3=7,c4=12,求通項公式cn
解:設點評:用待定係數法解題時,常先假定通項公式或前n項和公式為某一多項式,一般地,若數列為等差數列:則,(b、c為常數),若數列為等比數列,則,。
八、 輔助數列法
有些數列本身並不是等差或等比數列,但可以經過適當的變形,構造出乙個新的數列為等差或等比數列,從而利用這個數列求其通項公式。
例9.在數列中,,,,求。
解析:在兩邊減去,得
∴是以為首項,以為公比的等比數列,
∴,由累加法得
= =…==
=例10.(2023年全國高考題)設為常數,且(),
證明:對任意n≥1,
證明:設,
用代入可得
∴ 是公比為,首項為的等比數列,
∴ (),
即: 型如an+1=pan+f(n) (p為常數且p≠0, p≠1)可用轉化為等比數列等.
(1)f(n)= q (q為常數),可轉化為an+1+k=p(an+k),得是以a1+k為首項,p為公比的等比數列。
例11:已知數的遞推關係為,且求通項。
解:∵ ∴
令則輔助數列是公比為2的等比數列
∴即 ∴
例12: 已知數列{}中且(),,求數列的通項公式。
解:∵ ∴, 設,則
故{}是以為首項,1為公差的等差數列
例13.(07全國卷ⅱ理21)設數列的首項.
(1)求的通項公式;
解:(1)由
整理得 .
又,所以是首項為,公比為的等比數列,得
注:一般地,對遞推關係式an+1=pan+q (p、q為常數且,p≠0,p≠1)可等價地改寫成
則{}成等比數列,實際上,這裡的是特徵方程x=px+q的根。
(2) f(n)為等比數列,如f(n)= qn (q為常數) ,兩邊同除以qn,得,令bn=,可轉化為bn+1=pbn+q的形式。
例14.已知數列中,a1=, an+1=an+()n+1,求an的通項公式。
解:an+1=an+()n+1 乘以2n+1 得 2n+1an+1= (2nan)+1 令bn=2nan 則 bn+1=bn+1
易得 bn= 即 2nan=
∴ an=
(3) f(n)為等差數列
例15.已知已知數列中,a1=1,an+1+an=3+2 n,求an的通項公式。
解:∵ an+1+an=3+2 n,an+2+an+1=3+2(n+1),兩式相減得an+2-an=2
因此得,a2n+1=1+2(n-1), a2n=4+2(n-1), ∴ an=。
注:一般地,這類數列是遞推數列的重點與難點內容,要理解掌握。
(4) f(n)為非等差數列,非等比數列
例16.(07天津卷理)在數列中,,其中.
(ⅰ)求數列的通項公式;
解:由,,
可得,所以為等差數列,其公差為1,首項為0,故,所以數列的通項公式為.
這種方法類似於換元法, 主要用於已知遞推關係式求通項公式。
九、歸納、猜想
如果給出了數列的前幾項或能求出數列的前幾項,我們可以根據前幾項的規律,歸納猜想出數列的通項公式,然後再用數學歸納法證明之。
例17.(2023年北京春季高考)已知點的序列,其中,,是線段的中點,是線段的中點,…,是線段的中點,…
(1) 寫出與之間的關係式()。
(2) 設,計算,由此推測的通項公式,並加以證明。
(3) 略
解析:(1)∵是線段的中點, ∴
(2),
=,=,
猜想,下面用數學歸納法證明
當n=1時,顯然成立;
假設n=k時命題成立,即
則n=k+1時, =
∴ 當n=k+1時命題也成立,∴ 命題對任意都成立。
例18:在數列{}中,,則的表示式為
分析:因為,所以得:,
猜想:。
十、倒數法
數列有形如的關係,可在等式兩邊同乘以先求出
例19.設數列滿足求
解:原條件變形為兩邊同乘以得.∵∴
綜而言之,等差、等比數列是兩類最基本的數列,是數列部分的重點,自然也是高考考查的熱點,而考查的目的在於測試靈活運用知識的能力,這個「靈活」往往集中在「轉化」的水平上;以上介紹的僅是常見可求通項基本方法,同學們應該在學習不斷的探索才能靈活的應用.只要大家認真的分析求通項公式並不困難.
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