用函数的观点和方法解决数列问题的一个误区

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  摘 要:数列蕴含函数思想,但是用函数的观点和方法解决数列问题,有时会失效.笔者对此问题做了一定的探讨,分析了其中的原因. 并认为,在解决数列的有关问题时,应该优先考虑数列特有的方法;若要使用函数的方法,就要对定义域高度重视,谨防出错.
  关键词:数列;函数方法?摇
  用函数的观点和方法解决数列问题是中学数学的基本方法之一,但在具体使用时容易忽视定义域的要求而导致错误.因此,如果要使用这种方法,就要随时注意定义域的限制带来的解法上的差异. 本文对此问题做简要的探讨.
  案例一:已知数列{an}中,an=n2+λn,且{an}是递增数列,则实数λ的取值范围是________.
  解法一:由函数f(x)=x2+λx=x+-知,对称轴为x=-,图象开口朝上,要使函数在[1,+∞)上递增,则需-≤1,即λ≥-2.
  解法二:由函数f(x)=x2+λx得,f′(x)=2x+λ≥0在区间[1,+∞)恒成立,即λ≥ -2x在区间[1,+∞)恒成立,从而λ≥-2.
  然而当λ=-时,an=n2-n,an+1-an=(n+1)2-(n+1)-n2+n=2n->0,n∈N*,此时数列{an}仍是递增数列.
  问题出在哪?
  问题出在一个是连续函数,一个是离散型函数. 前者对区间[1,+∞)内的一切实数都要成立,条件苛刻. 后者只要求区间[1,+∞)内的正整数恒成立,条件宽松些.
  正确解法:由递增数列的定义知:
  an+1-an=(n+1)2+λ(n+1)-n2-λn=2n+1+λ>0,对一切正整数都成立;故
  λ>-(2n+1),对任意的n∈N*都成立;所以λ>-3. 可见正确的解集包含了错误的解集.
  案例二:数列{an}满足:a1=2,an=1-(n=2,3,4,…),则a4=________;若{an}有一个形如an=Asin(ωn+φ)+B的通项公式,其中A,B,ω,φ均为常数,且A>0,ω>0,φ<,则此通项公式可以为an=________.(写出一个即可)
  这是一个模拟试卷中的试题,大部分学生的做法是:
  据递推关系很容易算出a4=2,也知该数列为周期数列,其最小正周期为3,且知该数列前三项为2,,-1. 故有
  A+B=2,-A+B=-1,=3, 解得A=,B=,ω=.又由第一项为最大值得φ=-,an=·sinn-+. 但用此通项公式得:a2=sin×2-+=-+= -≠,且a3=sin×3-+= -+=-≠-1.
  上述解法是根据求正弦型函数f(x)=Asin(ωx+φ)+B的解题步骤进行的. 为什么会不正确呢?
  其原因仍是一个为连续函数,一个为离散函数的问题. 实数域上的正弦型函数y=Asin(ωx+φ)+B取得上述各函数值2,,-1时,自变量的值不一定是整数.
  正确解法:由前面四项可列出方程组Asin(ω+φ)+B=2,Asin(2ω+φ)+B=,Asin(3ω+φ)+B=-1,=3,
  解得2sin+φ=-sin+φ+sinφ,进一步解得sin+φ=0. 又结合φ<,A>0,ω>0,可得A=,B=,ω=,φ=-.
  综上,an=sinn-+.
  用函数的观点解决数列的有关问题时,要相当慎重. 在方法方面最好优先考虑数列的相关方法,而需要使用函数的方法去解决时,一定要记得对定义域进行相应的分析,请读者慎用.
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