各種數列問題在很多情形下,就是對數列通項公式的求解。特別是在一些綜合性比較強的數列問題中,數列通項公式的求解問題往往是解決數列難題的瓶頸。本文總結出幾種求解數列通項公式的方法,希望能對大家有幫助。
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.
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。
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,利用立體疊加法求解。
(2004全國卷i.22)已知數列中, ,
其中……,求數列的通項公式。
例3 已知數列滿足,,求。
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
例4 已知數列滿足,,求。
(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.
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。
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。
例7 已知數列中,,,求.
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i22)設數列的前項的和, (ⅰ)求首項與通項;
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。
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)已知數列滿足(i)求數列的通項公式
例9 已知數列中,, ,,求。
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) 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
例10 已知數列前n項和.
(1)求與的關係;(2)求通項公式.
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,.
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。
例13 數列滿足a=1,,求數列的通項公式。
例14 已知數列滿足,且,求.
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.
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)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。
例17 數列中,,求數列的通項公式。
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.
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)。
例20 已知數列滿足,
求數列的通項公式。
解法一(待定係數——迭加法)
由,得,且。
則數列是以為首項,為公比的等比數列,於是
。把代入,得,,
,。把以上各式相加,得。。
解法二(特徵根法):數列:,的特徵方程是:。,
。又由,於是
故3、如果數列滿足下列條件:已知的值且對於,都有(其中p、q、r、h均為常數,且),那麼,可作特徵方程,當特徵方程有且僅有一根時,則是等差數列;當特徵方程有兩個相異的根、時,則是等比數列。
(2006重慶文22)數列求數列的通項公式.
解:由已知,得,其特徵方程為,解之,得
, , 所以。
例21 已知數列滿足性質:對於且求的通項公式.
解: 數列的特徵方程為變形得其根為故特徵方程有兩個相異的根,使用定理2的第(2)部分,則有∴∴即
例22 已知數列滿足:對於都有
(1)若求(2)若求(3)若求
(4)當取哪些值時,無窮數列不存在?
解:作特徵方程變形得
特徵方程有兩個相同的特徵根依定理2的第(1)部分解答.
(1)∵對於都有
(2)∵∴
令,得.故數列從第5項開始都不存在,
當≤4,時,.
(3)∵∴∴
令則∴對於
∴(4)顯然當時,數列從第2項開始便不存在.由本題的第(1)小題的解答過程知,時,數列是存在的,當時,
則有令則得且≥2.∴當(其中且n≥2)時,
數列從第項開始便不存在.於是知:當在集合或且≥2}上取值時,無窮數列都不存在.
說明:形如:遞推式,考慮函式倒數關係有令則可歸為型。(取倒數法)
例23解:取倒數: 是等差數列,
六、構造法
構造法就是在解決某些數學問題的過程中,通過對條件與結論的充分剖析,有時會聯想出一種適當的輔助模型,如某種數量關係,某個直觀圖形,或者某一反例,以此促成命題轉換,產生新的解題方法,這種思維方法的特點就是「構造」.若已知條件給的是數列的遞推公式要求出該數列的通項公式,此類題通常較難,但使用構造法往往給人耳目一新的感覺.
1、構造等差數列或等比數列
由於等差數列與等比數列的通項公式顯然,對於一些遞推數列問題,若能構造等差數列或等比數列,無疑是一種行之有效的構造方法.
例24 設各項均為正數的數列的前n項和為,對於任意正整數n,都有等式:成立,求的通項.
解: ,
∴,∵,∴.
即是以2為公差的等差數列,且.
∴例25 數列中前n項的和,求數列的通項公式.
解:∵當n≥2時,
令,則,且
是以為公比的等比數列,∴.
2、構造差式與和式
解題的基本思路就是構造出某個數列的相鄰兩項之差,然後採用迭加的方法就可求得這一數列的通項公式.
例26 設是首項為1的正項數列,且,(n∈n*),求數列的通項公式.
解:由題設得.
∵,,∴.∴
例27 數列中,,且,(n∈n*),
求通項公式.
解: ∴(n∈n*)
3、構造商式與積式
構造數列相鄰兩項的商式,然後連乘也是求數列通項公式的一種簡單方法.
例28 數列中,,前n項的和,求.
解: ,
∴∴4、構造對數式或倒數式
有些數列若通過取對數,取倒數代數變形方法,可由複雜變為簡單,使問題得以解決.
例29 設正項數列滿足,(n≥2).求數列的通項公式.
解:兩邊取對數得:,,設,
則,所以是以2為公比的等比數列,.
,,,∴
例30 已知數列中,,n≥2時,求通項公式.
解:∵,兩邊取倒數得.
可化為等差數列關係式. ∴
數列通項公式的求法小結
一 直接法 如果已知數列為等差 或等比 數列,可直接根據等差 或等比 數列的通項公式,求得,d 或q 從而直接寫出通項公式。1.等差數列是遞減數列,且 48,12,則數列的通項公式是 a b c d 2 已知等比數列則數列的通項公式 二 累加 乘 法 累加法 適用於這是廣義的等差數列 例1 已知數列...
數列通項公式的若干求法
一 知識與技能目標 二 過程與能力目標 1 熟練掌握本章的知識網路結構及相互關係.2 掌握數列通項公式的求法 教學重點 掌握數列通項公式的求法 教學難點 根據數列的遞推關係求通項 教學過程 一 基本概念 數列的通項公式 如果數列的第n項an與n之間的關係可以用乙個公式來表示,這個 公式就叫做這個數列...
數列通項公式的求法及練習
1 公式法 已知 即 求,用作差法 1 已知數列的前項和滿足 求數列的通項公式。2 已知的前項和滿足,求 3數列滿足,求二 作商法 已知求,用作商法 如數列中,對所有的都有,則三 累加法 若求 1.已知數列滿足,求。2.已知數列滿足,則四 累乘法 已知求,用累乘法 1.已知數列滿足,求 2.已知數列...