2022年数列总结----递推数列求通项公式的典型方法 .pdf
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1、递推数列求通项公式的典型方法1、an+1=an+f(n)型累加法 : an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+( a2-a1)+ a1=f(n-1)+f(n-2)+f (1)+ a1 例 1 已知数列 an满足 a1=1,an+1=an+2n(nN*), 求 an解: an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+( a2-a1)+ a1=2n-1+2n-2+21+1=2n-1(nN*)例在数列 na中,31a,) 1(11nnaann,求通项公式na. 解:原递推式可化为:1111nnaann则,211112aa312123aa413134aa,nnaann1111逐项相加得:
2、naan111. 故nan142、)(1ngaann型累积法 :112211.aaaaaaaannnnn所以11.321agngngngan例 2: 已知数列 an满足*1Nnnaann,.11a求na解:112211.aaaaaaaannnnn =!11.321nnnnNnnan!1例2 设数 列 na是 首 项 为1的 正项 数 列 , 且0)1(1221nnnnaanaan(n=1,2,3 ) ,则它的通项公式是na=(2000 年高考 15 题) . 解:原递推式可化为:)()1(11nnnnaanaan=0 nnaa10,11nnaann则,43,32,21342312aaaaaa,
3、nnaann11逐项相乘得:naan11,即na=n1. 3qpaann 1型(p,q 为常数)方法: (1)111pqappqann,再根据等比数列的相关知识求na. (2)11nnnnaapaa再用累加法求na. (3)111nnnnnpqpapa , 先用累加法求nnpa再求na例 3已知na的首项aa1(a 为常数) ,2,21nNnaann,求na解 设12nnaa,则11211nnaa1na为公比为 2 的等比数列。1211nnaa1211nnaa题目 :在数列na(不是常数数列)中,1122nnaa且113a,求数列na的通精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归
4、纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 19 页项公式 . 解法一:因为1122nnaa,所以,1122nnaa,所以 ,111()2nnnnaaaa,所以 ,数列1nnaa是公比为12的等比数列.又21116aa,所 以 ,11111()62nnnaa,将1122nnaa代 入 上 式 可 得11114( )32nna. 评注 这种方法叫做差分法.即由条件1nnapaq (1)0)pq p进行递推可得1nnapaq,进一步可得11()nnnnaap aa,数列1nnaa是公比为p的等比数列,所以 ,1121()nnnaaaap,再将1nnapaq代入即可求得121()1nnaapq
5、ap. 解法二 :所给数列对应的特征方程为:122xx,所以 ,特征根为4x.因为1122nnaa,所以 ,114(4)2nnaa,即数列4na是公比为12的等比数列 ,又11143a,所以 ,4na1111( )32n.故11114( )32nna. 评注 :这种方法叫做特征根法,因为1p,所以满足xpxq(叫做此数列对应的特征方程)的x存在,由1nnapaq可得1()nnaxpaqx()np ax,所以 ,数列nax是以1ax为首项 ,以p为公比的等比数列或各项均为0,于是再根据条件11()nnaxax p,所以,11()nnaax px. 解法三 :设11()2nnaa,即11122nn
6、aa与已知1122nnaa对比 可 得122, 所 以 ,4.所 以 , 可 得114(4)2nnaa,即 数 列4na是公比为12的等比数列或者各项均为0.(下同解法二 ). 评注 :这种方法通常叫做构造法.即由已知递推式的特点构造一个等比数列,再求通项公式 .设1()nnap a,与原递推数列进行对比可以建立方程,求数所设实数的值即可得1na是以1a为首项 ,以p为公比的等比数列. 以上三种方法虽然各不相同,但是它们有一点是共同的,即构造一个等比数列,这就是本题的实质所在. 4nfpaann 1型(p 为常数)方法:变形得111nnnnnpnfpapa,则nnpa可用累加法求出,由此求得n
7、a. 例 4已知na满足11122,2nnnaaa,求na解12211nnnnaanna2为等差数列。nnaann1221nnna25.nnnqapaa12型(p,q 为常数)方法:待定糸数法设nnnnaaaa112构造等比数列例 5数列na中,, 3,221aa且2,211nNnaaannn,求na. 6、取倒数法精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 19 页例 6 已知数列 na 中,其中, 11a,且当n2 时,1211nnnaaa,求通项公式na。解将1211nnnaaa两边取倒数得:2111nnaa,这说明1na是一
8、个等差数列,首项是111a,公差为2,所以122) 1(11nnan,即121nan. 7、取对数法例若数列 na中,1a=3且21nnaa(n 是正整数),则它的通项公式是na=( 2002 年上海高考题). 解由题意知na 0,将21nnaa两边取对数得nnaalg2lg1,即2lglg1nnaa,所以数列lgna是以1lg a=3lg为首项,公比为2 的等比数列,12113lg2lglgnnnaa,即123nna. 8、平方(开方)法例 8 若数列 na中,1a=2 且213nnaa(n2) ,求它的通项公式是na. 解将213nnaa两边平方整理得3212nnaa。数列 2na 是以2
9、1a=4 为首项, 3 为公差的等差数列。133)1(212nnaan。因为na0,所以13nan。9、待定系数法待定系数法解题的关键是从策略上规范一个递推式可变成为何种等比数列,可以少走弯路.其变换的基本形式如下:1、BAaann 1(A、B为常数)型,可化为1na=A(na)的形式 . 例9 若数列na 中,1a=1,nS是 数列 na 的前n项之 和, 且nnnSSS431(n1) ,求数列 na 的通项公式是na. 解 递推式nnnSSS431可变形为41311nnSS(1)设( 1)式可化为)1(311nnSS(2)比较( 1)式与( 2)式的系数可得2,则有)21(3211nnSS
10、。故 数 列 21nS 是 以3211S为 首 项 , 3为 公 比 的 等 比 数 列 。21nS=nn3331。所以131nnS。当 n2,1238332231231211nnnnnnnnSSa。数列 na的通项公式是123833212nnnna)2()1(nn。2 、BAaann 1nC( A、 B、 C 为 常 数 , 下 同 ) 型 , 可 化 为11nnCa=nnCaA()的形式 . 例 10 在数列 na 中,,342,1111nnnaaa求通项公式na。解:原递推式可化为:)3(2311nnnnaa比较系数得=-4,式即是:)34(23411nnnnaa. 则数列341nna是
11、一个等比数列,其首项534111a,公比是2. 112534nnna精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 19 页即112534nnna. 3、nnnaBaAa12型,可化为)()(112nnnnaaAaa的形式。例 11 在数列 na 中,2, 121aa, 当Nn,nnnaaa6512求通项公式na. 解:式可化为:)(5(112nnnnaaaa比较系数得=-3 或=-2 ,不妨取=-2. 式可化为:)2(32112nnnnaaaa则21nnaa是一个等比数列,首项122aa=2-2(-1)=4,公比为 3. 11342n
12、nnaa. 利用上题结果有:112534nnna. 4、CBnAaann 1型,可化为)1(21211naAnann的形式。例 12 在数列 na中,231a,12nnaa=63n求通项公式na. 解式可化为:21121)1()(2nanann比较系数可得:1=-6 ,92,式为12nnbbnb是一个等比数列,首项299611nab,公比为21. 1)21(29nnb即nnna)21(996故96)21(9nann. 一、复习回顾引入问题: 已知数列 an满足 a1=1, 且 an+1 =3na+1, 求 an。分析一: 归纳法。 由递推公式, 可求出 a2=4,a3=13,a4=40。则 a
13、2-a1=3=31,a3-a2=9=32,a4-a3=27=33。由此猜测: an-an-1=3n-1(可用数学归纳法证明),所以an-1-an-2=3n-2,an-2-an-3=3n-3, a4-a3=33,a3-a2=32,a2-a1=31,把上式子累加,得, an-a1=31+32+33+ +3n-1=,得 an=312n。分析二:构造法。由an+1 =3na+1,得 an+1 +12=3(an+12) ,即数列 an+12为一个公比为3 的等比数列,则an+12=(1+12) 3n-1 =312n。分 析 三 : 迭 代 法 。 an=3an-1+1=3(3an-2+1)+1=32an
14、-2+31+1= =3n-1a1+3n-21+3n-31 + +31+1=312n点评:(1)分析一中先猜测出前后两项差的关系,再用累加法求出通项;这种用不完全归纳法求出前几项再找规律的的方法,对所有求数列通项的题均适用,应培养归纳能力;(2)分析二中构造出新数列,由新数列求出an的通项;(3)分析三使用迭代法,这也是由递推式求通项的基本方法。本文将由此例题展开,对它进行各种变形,力求归纳出由递推公式求通项公式的方法。二、例题精讲例 1. 已知数列 an 中,a1=1,对任意自然数n 都有12(1)nnaan n,求 an。分析:由已知,12(1)nnaan n,122(1)nnaann,32
15、23 4aa,21223aa,累加,得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 19 页an-a1=11112.(1)(1)(2)(1)2 3n nnnnn=11221n。点评: (1)例 3由例 1 中的常数项1 变为 f(n) 而得来;(2)递推式为an+1=an+f(n) ,只要 f(1)+f(2)+ +f(n-1)是可求的,可用累加法求出。(3)今年安徽题中也有这样一题:已知数列an中 a1=1,且 a2k=a2k-1+(-1)k,a2k+1=a2k+3k,其中 k=1,2,3 ( 1)求 a3,a5(2)求数列 an的通
16、项公式。这是一个 an+1=an+f(n) 型的函数, 只不过偶数项减奇数项与奇数项减偶数项的f(n)不同而已,依照上法,可以轻松求解。(4)运用类比推理的思想方法,把例3 与例 1 的形式进行比较后可看出类似之处,从而在方法上类同。对递推式为an+1=pan+q (p、 q 为常数)时, 可构造新数列an+1+1qp=p(an+1qp) 。其 证 明 的 简 略 过 程 如 下 : 由an+1=pan+q, 令an+1+x =p(an+x) , 化 简 , 得an+1=pan+px-x ,因此 px-x=q ,即 x=1qp。得证。例 2:已知数列 an中, a1=1,13nnnaaa,求
17、an。分析:把两边取倒数,可得11131nnaa。令1nnba,则 bn+1=3bn+1,即引入问题,按上法可求解。点评: (1)转换问题,化成基本型后求解(运用反思维定势定势方法中的转移思维方法)(2)对分式型递推数列可归纳如下:设a1=a,1(0)nnncadaaaab若 d=0, 则上式变形为111nnbaac ac, 令1nnba, 则1nnbabbcc,即基本型。若 d,c0, 且 bcad,令 an= bn+t(t为待定系数 ) 转化为情形。例 3. 在数列 na中,362 ,2311naaann, 求通项na. 解:原递推式可化为ynxayxnann)1()(21比较系数可得:x
18、=-6,y=9,上式即为12nnbb所以nb是一个等比数列,首项299611nab, 公比为21.1)21(29nnb即:nnna)21(996故96)21(9nann. (2) 若nqnf)( 其中 q 是常数,且n0,1) 若 p=1 时,即:nnnqaa1,累加即可 . 若1p时,即:nnnqapa1,求通项方法有以下三种方向:i. 两边同除以1np. 即:nnnnnqppqapa)(111, 令nnnpab,则nnnqppbb)(11, 然后类型 1,累加求通项 . ii.两边同除以1nq . 即:qqaqpqannnn111, 令nnnqab, 则可化为qbqpbnn11. 然后转化
19、为类型5 来解,iii.待定系数法:设)(11nnnnpapqa. 通过比较系数,求出,转化为等比数列求通项 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 19 页形如11nnnqapaa( 其中 p,q 为常数 ) 型(1)当 p+q=1 时用转化法例 4. 数列 na中,若2,821aa, 且满足03412nnnaaa, 求na. 解:把03412nnnaaa变形为)(3112nnnnaaaa. 则数列nnaa1是以612aa为首项, 3 为公比的等比数列,则1136nnnaa利用类型6 的方法可得nna311. (2)当04
20、2qp时用待定系数法 . 例 5. 已知数列 na满足06512nnnaaa,且5, 121aa, 且满足 ,求na. 解:令)(112nnnnxaayxaa, 即0)(12nnnxyaayxa, 与已知06512nnnaaa比较,则有65xyyx, 故32yx或23yx下面我们取其中一组32yx来运算,即有)2(32112nnnnaaaa, 则数列nnaa21是以3212aa为首项, 3 为公比的等比数列,故nnnnaa333211, 即nnnaa321, 利用类型的方法,可得nnna23. 评注:形如nnnbaaaa12的递推数列 , 我们通常采用两次类型(5) 的方法来求解 , 但这种方
21、法比较复杂, 我们采用特征根的方法: 设方程bxax)(的二根为, 设nnnqpa, 再利用21,aa的值求得p,q 的值即可 . 形如rnnpaa1( 其中 p,r为常数 ) 型(1) p0,0na用对数法 . 例 6. 设正项数列na满足11a,212nnaa(n 2). 求数列na的通项公式 . 解:两边取对数得:122log21lognnaa,)1(log21log122nnaa,设1log2nanb, 则12nnbb,nb是 以2为 公 比 的 等 比 数 列 ,11log121b11221nnnb,1221lognan,12log12nan,1212nna练习 数列na中,11a,
22、12nnaa(n2) ,求数列na的通项公式 . 答案:nna2222(2)p0 时用迭代法 . 课堂小结: 学生的体会是多方面、多角度的,因此小结内容也很灵活。知识方面:数列的概念、数列的通项公式能力方面:掌握研究问题的一般方法,主要有:观察、发现、归纳、总结、类比思考问题: 是否每一个数列都能写出它的通项公式?每一个数列的通项公式是否唯一?根据前n 项写出的不同形式的通项公式所确定的数列是否是相同的?求递推数列通项公式是数列知识的一个重点,也是一个难点, 高考也往往通过考查递推数列来考查学生对知识的探索能力,求递推数列的通项公式一般是将递推公式变形,推得原数列是一种特殊的数列或原数列的项的
23、某种组合是一种特殊数列, 把一些较难处理的数列问题化为中学中所研究的等差或等比数列。利用递推数列求通项公式,在理论上和实践中均有较高的价值,下面介绍一下利用构造法求递推数列的通项公式的方法和策略. 一、构造等差数列法例 1.在数列 an中,ananan nnnn1132212,()()(),求通项公式 an。解:对原递推式两边同除以n nn()()12可得:annannnn12112()()()令bannnn()1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 19 页则即为bbnn12,则数列 bn为首项是ba1111132(),公差
24、是bbnn12的等差数列, 因而bnnn3221212(), 代入式中得an nnn121 41()()。故所求的通项公式是an nnn121 41()()二、构造等比数列法1.定义构造法利用等比数列的定义qaann1,通过变换,构造等比数列的方法。例 2.设在数列 an中,aaaannn112222,求 an的通项公式。解:将原递推式变形为aaannn12222()aaannn12222()/得:aaaannnn1122222,即lglgaaaannnn1122222设baannnlg22式可化为aann12,则数列 bn 是以 b1lglglg()aa11222222221为首项,公比为2
25、 的等比数列,于是bnnn22122211lg()lg(),代入式得:aann22()212n,解得annn221121122()()为所求。2.aAaBnn1(A、B 为常数)型递推式可构造为形如aA ann1()的等比数列。例 3.已知数列an,其中aaann11132,求通项公式an。解: 原递推式可化为:aann1131(), 则数列an1是以a112为首项,公比为3 的等比数列,于是aannn11323111(),故ann2311。3.aAaBCnnn1( A、B、C 为常数,下同)型递推式可构造为形如aCA aCnnnn11()的等比数列。例 4.已知数列an,其中a11,且aaa
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