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数学思想是数学知识的精髓,是将知识转化为能力的桥梁,它贯穿于整个高中数学。
一、函数思想
数列是一种特殊的函数,其通项公式、求和公式与递推数列公式都具函数特征形式,所以学习与研究数列不能脱离函数思想,特别是关于数列中最值的确定,通过函数思想来解决,则更浅显易懂。
例1已知数列{an}中,a1=35,an=2- 1an-1 (n≥2,n∈N*),数列{bn}满足bn= 1an-1 (n∈N*)。
(1)求证数列{bn}为等差数列。
(2)求数列{an}中的最大值和最小值,并说明理由。
解:(1)略。
(2)由⑴得bn=n-72,则an=1+1bn=1+22n-7。设函数f(x)=1+ 22x-7,知f(x)在区间-∞,72和72,+∞内均为减函数,所以当n=3时,an取得最小值为-1,当n=4时,an取得最大值为3。
二、方程思想
数列的通项公式和前n项和公式中,紧密联系五个基本量a1,n,d(q),an,Sn,特别是在等差与等比相互交织的综合问题中,常常列出方程组,得出基本量,所求问题即可得以解决。
例2设等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,等比数列{bn}的公比为q,已知b1=a1,b2=2,q=d,S10=100,求数列{an}与{bn}的通项公式。
解析:由S10=100,b2=2,q=d,b1=a1,展开求和公式与通项公式列方程组,由方程组得出变量取值是解决关于数列问题的通解通法。
三、分类讨论思想
数列中的分类讨论思想,主要体现在以下几个方面:
1.在等比数列前n项和公式中对q=1与q≠1分别讨论,得Sn=na1(q=1)或Sn=a1(1-qn)(q≠1)。
2.已知数列前n项和Sn,求an,必检验n=1时an是否成立。若n=1时,an =a1则通项公式只有一种,即an=Sn-Sn-1,而n=1时an=a1不成立,则an=S1(n=1),Sn-Sn-1(n≥2)。
3.判断一个等比数列{an}的增减性不能只看q,当a1>0且q>1或a1<0且0
一、函数思想
数列是一种特殊的函数,其通项公式、求和公式与递推数列公式都具函数特征形式,所以学习与研究数列不能脱离函数思想,特别是关于数列中最值的确定,通过函数思想来解决,则更浅显易懂。
例1已知数列{an}中,a1=35,an=2- 1an-1 (n≥2,n∈N*),数列{bn}满足bn= 1an-1 (n∈N*)。
(1)求证数列{bn}为等差数列。
(2)求数列{an}中的最大值和最小值,并说明理由。
解:(1)略。
(2)由⑴得bn=n-72,则an=1+1bn=1+22n-7。设函数f(x)=1+ 22x-7,知f(x)在区间-∞,72和72,+∞内均为减函数,所以当n=3时,an取得最小值为-1,当n=4时,an取得最大值为3。
二、方程思想
数列的通项公式和前n项和公式中,紧密联系五个基本量a1,n,d(q),an,Sn,特别是在等差与等比相互交织的综合问题中,常常列出方程组,得出基本量,所求问题即可得以解决。
例2设等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,等比数列{bn}的公比为q,已知b1=a1,b2=2,q=d,S10=100,求数列{an}与{bn}的通项公式。
解析:由S10=100,b2=2,q=d,b1=a1,展开求和公式与通项公式列方程组,由方程组得出变量取值是解决关于数列问题的通解通法。
三、分类讨论思想
数列中的分类讨论思想,主要体现在以下几个方面:
1.在等比数列前n项和公式中对q=1与q≠1分别讨论,得Sn=na1(q=1)或Sn=a1(1-qn)(q≠1)。
2.已知数列前n项和Sn,求an,必检验n=1时an是否成立。若n=1时,an =a1则通项公式只有一种,即an=Sn-Sn-1,而n=1时an=a1不成立,则an=S1(n=1),Sn-Sn-1(n≥2)。
3.判断一个等比数列{an}的增减性不能只看q,当a1>0且q>1或a1<0且0
0且01时{an}为递减数列。在具体的解题过程中,要分不同情况才能全面而正确地解决问题。
四、转化与化归思想
数列中许多问题需要通过转化与化归来解决,特别是数列前n项和求解中常用“倒序相加法”“错位相消法”“裂项相消法”等,通过这些方法将比较繁杂的求和问题转变为规律求和。
例3已知数列{an}是递增的等比数列,且a1+a4=9,a2·a3=8。
(1)求数列{an}的通项公式。
(2)设Sn为数列{an}的前n项和,求数列bn=an+1SnSn+1的前n项和Tn。
解析:(1)因为a1·a4=a2·a3=8,又因为a1+a4=9,得an=2n-1。
(2)Sn=a1(1-qn)1-q,而an+1= Sn+1-Sn,所以bn=Sn+1-SnSnSn+1,裂項得bn=1Sn-1Sn+1,从而Tn= b1+b2+…+bn=1-12n+1-1。
点评:第一问中通过转化,解方程得出an,第二问中充分利用an与Sn关系进行代换转化,再通过裂项相消法从而得出Tn。
五、极限思想
极限思想是在无限变化过程中考查变量的变化趋势,在数列中恰当地应用极限思想,则简化运算过程,优化解题思路。
例4数列﹛an﹜中a1=1且对于任意自热数n,总有an+1=anan-2是否存在实数a,b使得an=a-b(-23)n对于任意自热数n恒成立?若存在给出证明,若不存在说明理由。
解析:利用极限运算。
因为an=a-b(-23)n所以limn→∞an=a。对an+1=anan-1两边取极限得a=aa-2得a=0或a=3。若a=0时,﹛an﹜应以1为首项,以-23为公比的等比数列,显然不可能对任意n都是an+1=anan-2若a=0时,将a1=1代入an=a-b(-23)n得b=-3,此时an=3+3·(-23)n验证a2即得出矛盾,所以a,b不存在,灵活应用极限思想简化了运算,提高了解题效率。
数列中渗透了许多数学思想,在复习备考过程中掌握数列知识,应该总结体会数学思想在解题中的指导作用,领悟数学思想在数学中的精髓所在。
本文系甘肃省教育科学规划课题研究成果,项目编号74613。
作者单位:甘肃省古浪县古浪第五中学