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各种数列问题在很多情形下,就是对数列通项公式的求解,特别是在综合性比较强的数列问题中,数列通项公式的求解问题往往是解决数列难题的瓶颈。本文总结了九种求解数列通项的方法,供大家参考。
一、已知Sn求an
例1、已知:数列{an}的各项均为正数,它的前n项和Sn满足Sn= ,且a2、a4、a9成等比数列,求数列{an}的通项公式。
解:当n=1时,a1=S1= ,得a1=1或2;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=
∴6an=an2-an-12+3an-3an-1,∴0=an2-an-12-3an-3an-1
∴0=(an+an-1)(an-an-1-3)。
∵an>0,∴an-an-1-3=0;
所以数列{an}为等差数列。
当a1=1、d=2时,an=1+3(n-1)=3n-2,满足a2·a9=a42;
当a1=2、d=3时,an=2+3(n-1)=3n-1,不满足a2·a9=a42,舍去。
所以an=3n-2。
二、题型:an+1-an=f(n);方法:利用叠加法求an
例2、已知:数列{an},a1=0,an+1=an+ ,求数列{an}的通项公式。
解:∵an+1=an+ ∴an+1-an=
∴an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+……+(a2-a1)+a1
=++……+ + +0=1-
故数列{an}的通项公式为an=1-。
三、题型:=f(n);方法:叠乘法求an
例3、已知数列{an}满足:a1=1,an>0,(n+1)an+12-nan2+an+1an=0,求an。
解:∵(n+1)an+12-nan2+an+1an=0,
∴[(n+1)an+1-nan](an+1+an)=0
∵an>0,∴an+an+1>0,
∴(n+1)an+1=nan,即
∴an=a1· · ·……·=1× × × ×……××= 。
故数列{an}的通项公式为an= 。
四、方法:配凑法求an
1、题型:an+1=pan+f(n),p是常数,f(n)是关于n的函数。
方法:当f(n)是常值函数时,利用{an-k}求an。
当f(n)是一次或二次函数时,把k换成相应的一次或二次函数求an。
例4、已知数列{an},a1= ,an+1=2an-1,求通项公式。
解析:∵an+1=2an-1,设an+1+k=2(an+k)
则an+1=2an+k∴k=-1
an+1-1=2(an-1),且a1-1= -1=
故{an-1}是以 为首项、公比为2的等比数列。
an-1= ×2n-1=2n-2,∴an=2n-2+1
2、题型:an+1=pan+qn,p、q是常数。
方法:利用{ }和叠加法求an。
例5、已知数列{an},a1=2且满足an+1-2an=6·3n,求其通项公式。
解:∵an+1-2an=6·3n ∴- =3·( )n
令bn= ,用叠加法得:an=6·3n-2n+3
3、题型:an+1=pan+qan-1,p、q是常数。
方法:利用{an+1-x1an=x2(an-x1an-1)}(其中x1、x2是方程x2-px-q=0的两个实数根),求an。
例6、已知数列{an},a1=a2=1,an+1=2an+3an-1,求通项公式。
解:原式等价于an+1-3an=(-1)·(an-3an-1)
{an+1-3an}是首项为a2-3a1=-2、公比为-1的等比数例。
an+1-3an=-2·(-1)n-1=2·(-1)n,两边同时除以3n+1,得- = ·(- )n。
叠加法得 = + ·(- )n-1,
∴an= ·3n- ·(-1)n
五、不动点法:利用{}(其中x1是相应不动点方程的根)求an
例7、已知数列{an}中,a1=1,an+1= ,求通项an。
分析:不动点方程x= 的根为x=0。
解:∵an+1=∴= ,∴- =n
∴ = +( - )+( - )+……+(-)+( -)
=1+1+2+……+(n-1)=1+=
∴an=
例8、已知数列{an}中,a1=1,an+1=,求通项an。
分析:不动点方程x=的根为x1=-2、x2=2。
解:∵an+1-2=-2=┄┄┄┄①
∵an+1+2=+2=┄┄┄┄┄②
①/②得: =。令bn=,∴bn+1=bn2,
∴bn=b2n-1=b2n-2=……b21 =(- )2 =( )2
∴an=
六、利用{ an}求an
例9、已知数列{an},an>0,a1=1,= ,求其通项公式。
解:∵= ∴an+1-4an-3 an+1· an=0
∴( an+1+ an)( an+1-4 an)=0
∵an>0
∴ an+1+ an>0∴ an+1=4 an
即 an是以 a1=1为首项、公比为q=4的等比数列。
∴ an=4n-1∴an=16n-1
七、利用函数方程思想求an
例10、已知函数f(x)=2x-2-x,数列{an}满足f(log2an)=-2n,求数列{an}的通项公式。
解析:∵f(x)=2x-2x-1
∴f(log2an)=2log a -2-log a =an-
∵f(log2an)=-2n∴an- =-2n
∴an=-n± n2+1
∵an>0∴an=-n+ n2+1。
八、周期数列
例11、已知数列{an}满足a1=0、an+1= (n∈N*),则a20=______,
S20=______。
解:∵a1=0,a2=- 3,a3= 3,a4=0,a5=- 3,a6= 3
∴T=3,a20=a2=- 3,∴S20=- 3
九、综合应用以上各种方法
例12、数列{an}满足a1= 、a2=2,且当n≥2时,Sn+1-3Sn+2Sn-1+1=0,求通项an。
解:当n≥2时,Sn+1-3Sn+2Sn-1+1=0
∴(Sn+1-Sn)-2(Sn-Sn-1)=-1
即an+1-2an=-1故an+1-1=2(an-1)。
所以{an+1-1}是以a2-1=1为首项、q=2为公比的等比数列。
∴an+1-1=1·2n-1∴an+1=2n-1+1
故an=2n-2+1。
当n=1时,a1= 也适合此式,故an=2n-2+1。
一、已知Sn求an
例1、已知:数列{an}的各项均为正数,它的前n项和Sn满足Sn= ,且a2、a4、a9成等比数列,求数列{an}的通项公式。
解:当n=1时,a1=S1= ,得a1=1或2;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=
∴6an=an2-an-12+3an-3an-1,∴0=an2-an-12-3an-3an-1
∴0=(an+an-1)(an-an-1-3)。
∵an>0,∴an-an-1-3=0;
所以数列{an}为等差数列。
当a1=1、d=2时,an=1+3(n-1)=3n-2,满足a2·a9=a42;
当a1=2、d=3时,an=2+3(n-1)=3n-1,不满足a2·a9=a42,舍去。
所以an=3n-2。
二、题型:an+1-an=f(n);方法:利用叠加法求an
例2、已知:数列{an},a1=0,an+1=an+ ,求数列{an}的通项公式。
解:∵an+1=an+ ∴an+1-an=
∴an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+……+(a2-a1)+a1
=++……+ + +0=1-
故数列{an}的通项公式为an=1-。
三、题型:=f(n);方法:叠乘法求an
例3、已知数列{an}满足:a1=1,an>0,(n+1)an+12-nan2+an+1an=0,求an。
解:∵(n+1)an+12-nan2+an+1an=0,
∴[(n+1)an+1-nan](an+1+an)=0
∵an>0,∴an+an+1>0,
∴(n+1)an+1=nan,即
∴an=a1· · ·……·=1× × × ×……××= 。
故数列{an}的通项公式为an= 。
四、方法:配凑法求an
1、题型:an+1=pan+f(n),p是常数,f(n)是关于n的函数。
方法:当f(n)是常值函数时,利用{an-k}求an。
当f(n)是一次或二次函数时,把k换成相应的一次或二次函数求an。
例4、已知数列{an},a1= ,an+1=2an-1,求通项公式。
解析:∵an+1=2an-1,设an+1+k=2(an+k)
则an+1=2an+k∴k=-1
an+1-1=2(an-1),且a1-1= -1=
故{an-1}是以 为首项、公比为2的等比数列。
an-1= ×2n-1=2n-2,∴an=2n-2+1
2、题型:an+1=pan+qn,p、q是常数。
方法:利用{ }和叠加法求an。
例5、已知数列{an},a1=2且满足an+1-2an=6·3n,求其通项公式。
解:∵an+1-2an=6·3n ∴- =3·( )n
令bn= ,用叠加法得:an=6·3n-2n+3
3、题型:an+1=pan+qan-1,p、q是常数。
方法:利用{an+1-x1an=x2(an-x1an-1)}(其中x1、x2是方程x2-px-q=0的两个实数根),求an。
例6、已知数列{an},a1=a2=1,an+1=2an+3an-1,求通项公式。
解:原式等价于an+1-3an=(-1)·(an-3an-1)
{an+1-3an}是首项为a2-3a1=-2、公比为-1的等比数例。
an+1-3an=-2·(-1)n-1=2·(-1)n,两边同时除以3n+1,得- = ·(- )n。
叠加法得 = + ·(- )n-1,
∴an= ·3n- ·(-1)n
五、不动点法:利用{}(其中x1是相应不动点方程的根)求an
例7、已知数列{an}中,a1=1,an+1= ,求通项an。
分析:不动点方程x= 的根为x=0。
解:∵an+1=∴= ,∴- =n
∴ = +( - )+( - )+……+(-)+( -)
=1+1+2+……+(n-1)=1+=
∴an=
例8、已知数列{an}中,a1=1,an+1=,求通项an。
分析:不动点方程x=的根为x1=-2、x2=2。
解:∵an+1-2=-2=┄┄┄┄①
∵an+1+2=+2=┄┄┄┄┄②
①/②得: =。令bn=,∴bn+1=bn2,
∴bn=b2n-1=b2n-2=……b21 =(- )2 =( )2
∴an=
六、利用{ an}求an
例9、已知数列{an},an>0,a1=1,= ,求其通项公式。
解:∵= ∴an+1-4an-3 an+1· an=0
∴( an+1+ an)( an+1-4 an)=0
∵an>0
∴ an+1+ an>0∴ an+1=4 an
即 an是以 a1=1为首项、公比为q=4的等比数列。
∴ an=4n-1∴an=16n-1
七、利用函数方程思想求an
例10、已知函数f(x)=2x-2-x,数列{an}满足f(log2an)=-2n,求数列{an}的通项公式。
解析:∵f(x)=2x-2x-1
∴f(log2an)=2log a -2-log a =an-
∵f(log2an)=-2n∴an- =-2n
∴an=-n± n2+1
∵an>0∴an=-n+ n2+1。
八、周期数列
例11、已知数列{an}满足a1=0、an+1= (n∈N*),则a20=______,
S20=______。
解:∵a1=0,a2=- 3,a3= 3,a4=0,a5=- 3,a6= 3
∴T=3,a20=a2=- 3,∴S20=- 3
九、综合应用以上各种方法
例12、数列{an}满足a1= 、a2=2,且当n≥2时,Sn+1-3Sn+2Sn-1+1=0,求通项an。
解:当n≥2时,Sn+1-3Sn+2Sn-1+1=0
∴(Sn+1-Sn)-2(Sn-Sn-1)=-1
即an+1-2an=-1故an+1-1=2(an-1)。
所以{an+1-1}是以a2-1=1为首项、q=2为公比的等比数列。
∴an+1-1=1·2n-1∴an+1=2n-1+1
故an=2n-2+1。
当n=1时,a1= 也适合此式,故an=2n-2+1。