3.形如型
(1)若(d为常数),则数列{}为“等和数列”,它是一个周期数列,周期为2,其通项分奇数项和偶数项来讨论;
(2)若f(n)为n的函数(非常数)时,可通过构造转化为型,通过累加来求出通项;或用逐差法(两式相减)得,,分奇偶项来分求通项.
例1. 数列{}满足,,求数列{an}的通项公式.
分析 1:构造 转化为型
解法1:令
则.
时,
各式相加:
当n为偶数时,.
此时
当n为奇数时,
此时,所以.
故
解法2:
时,,
两式相减得:.
构成以,为首项,以2为公差的等差数列;
构成以,为首项,以2为公差的等差数列
.
评注:结果要还原成n的表达式.
例2.(2005江西卷)已知数列{an}的前n项和Sn满足
Sn-Sn-2=3求数列{an}的通项公式.
解:方法一:因为
以下同例1,略
答案
2.形如型
(1)当f(n)为常数,即:(其中q是不为0的常数),此时数列为等比数列,=.
(2)当f(n)为n的函数时,用累乘法.
由得 时,,
=f(n)f(n-1).
例1.设是首项为1的正项数列,且(=1,2, 3,…),则它的通项公式是=________.
解:已知等式可化为:
()(n+1), 即
时,
==.
评注:本题是关于和的二次齐次式,可以通过因式分解(一般情况时用求根公式)得到与的更为明显的关系式,从而求出.
例2.已知,求数列{an}的通项公式.
解:因为所以
故又因为,即,
所以由上式可知,所以,故由累乘法得
=
所以-1.
评注:本题解题的关键是把原来的递推关系式转化为
若令,则问题进一步转化为形式,进而应用累乘法求出数列的通项公式.
除以上的转化方式外,还会出现多栋楼之间的联系,即不同数列之间的递推关系,对于该类问题,要整体考虑,根据所给数列递推公式的关系,灵活采用累加、累乘、化归等方法求解。
例题9:甲、乙两容器中分别盛有浓度为10%、20%的某种溶液500ml,同时从甲乙两个容器中取出100ml溶液,将近倒入对方的容器搅匀,这称为是一次调和,记a1=10%,b1=20%,经(n-1)次调和后甲、乙两个容器的溶液浓度为an、bn,
(1)试用an-1、bn-1表示an、bn;
(2)求证数列 {an-bn}是等比数列,并求出an、bn的通项。
分析:该问题属于数列应用题,涉及到两个不同的数列an和bn,且这两者相互之间又有制约关系,所以不能单独地考虑某一个数列,而应该把两个数列相互联系起来。
解析:(1)由题意
;
(2)an-bn==()(n≥2), ∴{an-bn}是等比数列。
又a1-b1=-10% ∴an-bn=-10%(n-1 ………(1)
又∵==…= a1+b1=30% ………(2)
联立(1)、(2)得=-(n-1·5%+15%;=(n-1·5%+15%。
综而言之,等差、等比数列是两类最基本的数列,是数列部分的重点,自然也是高考考查的热点,而考查的目的在于测试灵活运用知识的能力,这个“灵活”往往集中在“转化”的水平上;以上介绍的仅是常见可求通项的递推数列的五种转化思路----“楼层式”的转化方式,同样采用相应的、风趣的教学形式,更易于学生接收新知识,从而激发学生的学习兴趣,让数学课堂生动活泼风趣起来。这正顺应了当前“新课程理念”的大趋势。
利用递推关系求数列通项的九种类型及解法
1.形如型
(1)若f(n)为常数,即:,此时数列为等差数列,则=.
(2)若f(n)为n的函数时,用累加法.
方法如下: 由 得:
时,,
,
所以各式相加得
即:.
为了书写方便,也可用横式来写:
时,,
=.
例 1. (2003天津文) 已知数列{an}满足,
证明
证明:由已知得:
= .
例2.已知数列的首项为1,且写出数列的通项公式. 答案:
例3.已知数列满足,,求此数列的通项公式. 答案:
评注:已知,,其中f(n)可以是关于n的一次函数、二次函数、指数函数、分式函数,求通项.
①若f(n)是关于n的一次函数,累加后可转化为等差数列求和;
②若f(n)是关于n的二次函数,累加后可分组求和;
③若f(n)是关于n的指数函数,累加后可转化为等比数列求和;
④若f(n)是关于n的分式函数,累加后可裂项求和。
例4.已知数列中, 且,求数列的通项公式.
解:由已知得,
化简有,由类型(1)有,
又得,所以,又,,
则
此题也可以用数学归纳法来求解.
若数列满足关系,由这个递推关系及初始值确定的数列,也是递推数列。它主要给出的是“二层”与“三层”之间的递推关系式,解决途径是利用转化为纯粹的“二层”或“三层”问题,即型或型(也就是将混合型的转化为纯粹型的)
例题7:已知数列的前n项和Sn满足
(Ⅰ)写出数列的前3项; (Ⅱ)求数列的通项公式。
解析:(Ⅰ) ---------------①
由得----------------②
由得,得--------------③
由得,得---------④
(Ⅱ)∵---------------①
∴用代得 -----------⑤
由①-⑤得:
即----------------------------⑥
由叠代法得
---------------------------⑦
例题8:数列的前n项和记为Sn,已知
证明:数列是等比数列;(2004全国卷(二)理科19题)
方法(1)∵
∴ 整理得
所以 , 故是以2为公比的等比数列.
方法(2):事实上,我们也可以转化为,为一个商型的递推关系,
由=
得 , 下面易求证。
当然,还有一些转化的方法和技巧,如基本式的变换,象因式分解,取倒数等还是要求掌握的。
可利用公式: 直接求出通项。
例题6:已知数列的前n项和为① ②, 分别求数列的通项公式。
解析:①当时,
当时,
经检验 时 也适合 ∴
②当时,
当时,
经检验 时 不适合 ∴
若数列满足关系,由这个关系式及初始值确定的数列,也可理解为递推数列。它主要给出的是“三层”中连续几项之间的递推关系式,解决途径是利用将“三层”问题全部走下“二层”,回到型或直接能求出,以下过程依同上述。
例题5:已知数列的首项,前n项和满足关系式(t为常数且)
(1)求证:数列是等比数列; (2)设数列的公比为,作数列,使,,求
解析:(1)由,,得,
∴,又,
得,得
∴是一个首项为1,公比为的等比数列。
(2)由,有
∴是一个首项为1,公差为的等差数列,∴。
类比例题:已知数列满足,求的通项公式。
解析:记
∴
∴ ∴。
(四)数学归纳法:
例题4:已知数列中,,求通项公式
解析:利用归纳、猜想、数学归纳法证明方法也可求得通项公式。
即
…
再利用数学归纳方法证明最后的结论:
①当时,显然成立;
②假设当时,成立,
由题设知
即当时,成立
根据①②,当时,然后利用等比数列求和公式来化简这个通项。
(三)可以一次变形后转化为“差型”、“商型”。如:、、等类型。
例题3:设是常数,且,
证明:(2003年新课程理科,22题)
分析:这道题目是证明型的,最简单的方法当然要数数学归纳法,现在我们考虑用推导的方法来处理的三种方法:
方法(1):构造公比为-2的等比数列,用待定系数法可知
方法(2):构造差型数列,即两边同时除以 得:,从而可以用累加的方法处理。
方法(3):直接用叠代的方法处理:
说明:①当时,上述三种方法都可以用;②当时,若用方法1,构造的等比数列应该是 而用其它两种方法做则都比较难;③用叠代法关键是找出规律,除含外的其它式子,常常是一个等比数列的求和问题。
(二)由“差型”、“商型”类比出“和型”、“积型”:即
例题2:数列中相邻两项、是方程的两根,已知
求的值。
分析:由题意:+-----① , 生成: +-----②
由②-①得:
所以该数列的所有的奇数项成等差,所有的偶数项也成等差。其基本思路是:生成、相减;与“差型”的生成、相加的思路刚好相呼应。到这里本题的解决就不在话下了。
特例:若+,则,即该数列的所有的奇数项均相等,所有的偶数项也相等。
若------① , 则 -------②
由②÷①得:
所以该数列的所有的奇数项成等比,所有的偶数项也成等比。其基本思路是:生成、相除;与“商型”的生成、相乘的思路刚好相呼应。
特例:若,则,即该数列的所有的奇数项均相等,所有的偶数项也相等。
(一)由等差、等比演化而来的“差型”、“商型”递推关系
(1)由等差数列演化为“差型”,如:
生成:,,…,,
累加:=,于是只要可以求和就行。
(2)由等比数列演化为“商型”,如:
生成:,,…,,
累乘:,于是只要可以求积就行。
例题1:已知数列满足:
求证:① ②是偶数 (《数学通讯》2004年17期P44)
证明:由已知可得:
又=
而=
所以,而为偶数
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