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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