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摘 要:递推数列是一类广泛而复杂的数列问题,具有逻辑推理性强,求解方法开放灵活,是近几年高考考查的主要内容之一,并且占有一定的分数比例。
本文就高考中经常出现的一些递推数列问题进行探讨研究。
关键词:高中数学;数列;递推关系;通项公式
虽然由数列递推公式求数列的通项式的题目,题型多样,解答方法灵活多变,但我们一般在求解递推数列问题的时候,通常采用一下两种策略:
1.探索化归:主要是运用转化思想将其化归为等差数列或等比数列这两类基
本数列的问题。
2.列式建模:如果所涉及的问题不能转化为特殊数列,一般通过细心观察、
寻找规律,对递推关系式的拼、拆、凑等的变形,从而构建出新的数列,从
而使问题得以解决。
通过整理归纳,常见的几种类型递推式可归纳如下:
1.形如: = +f(n)
处理方法:迭加法或迭代法,即取 n =1,2,3,…,n - 1.得 n - 1 个式子:
= +f(1)
= +f(2)
… … …
= +f(n-2)
= +f(n-1)
将以上式子迭加得到: = +f(1)+f(2)+ +f(n-1)
例1:已知数列{ }中, =1, - =2(n-1),求通项 .
解:由 - =2(n-1)知,
- =2
- =4
… … …
- =2n-4
- =2n-2
将以上式子迭加得到: = +[2+4+ +(2n-2)]=1+n(n-1)= -n+1
引申: =p +f(n)型该如何求解?(若p=1,即为类型1的问题),下面研究一下p 1的情况。
思考:若数列{ }满足 =1, = +2n-1(n ),求通项 .
解:设 = +An+B,
则 = -An-B, = -A(n-1)-B,
所以 -An-B= = [ - A(n-1)-B]+2n-1,
即 = +( A+2)n+( A+ B-1)
令 A+2=0, A+ B-1=0,得A=-4,B=6,
所以{ }是以3为首项, 为公比的等比数列。
所以 =3 .
故3 = -4n+6
=3 +4n-6.
2.形如: = f(n)
处理方法:迭乘法或迭代法,即取 n =1,2,3,…,n - 1.得 n - 1 个式
= f(n-1)= f(n-2) f(n-1)= f(n-3) f(n-2) f(n-1)= = f(1) f(2) f(n-2) f(n-1)
例2:已知数列{ }中, =1, = ,求通项 .
解:由 = 知:
= =( ) =( ) = = = =
3.形如: = +p
处理方法:换元法。即等式两边同时除以 ,得到 - =p
则{ }是以 为首项,p为公差的等差数列。
例3:已知数列{ }中, =1,3 + =3 ,求通项 .
解:等式两边同时除以 得:3 +1=3
即 - =
所以{ }是以 =1为首项, 为公差的等差数列。
=1+ (n-1)= n+
故 =
4.形如: =p +q(其中p,q为常数,p 1)
处理方法:换元法(辅助数列法)
方法一:令 + =p( + ),展开整理,再对比 =p +q知: =
即 + =p( + )
所以{ + }是以 + 为首项,p为公比的等比数列。
方法二:由 =p +q(1)
=p +q(2)
(1)-(2)得: - =p( - )
则{ - }是等比数列,,求出 - ,此時就变为类型1形如: = +f(n)
的递推公式,再利用迭代法即可求出。
例4:已知数列{ }中, =1, =3 +2,求通项 .
解:设 + =3( + ),得设 =3 +2
又 =3 +2
=1
+1=3( +1)
{ +1}是以2为首项,3为公比的等比数列
+1=2
=2 -1
5.形如: =p + (其中p,q为常数,p 0)
处理方法:换元转化法
即将上式转化为: = +
令 = ,则 = + ,以下就转化为类型4的问题了。
例5:已知数列{ }中, =1, =3 + ,求通项 .
解:把 =3 + 两边同时除以 ,
= +
令 = ,则 = + (下面的做法如同类型4里的例题)
设 + = ( + ),则 = +
所以, =1,即 +1= ( +1)
{ +1}是以 +1= +1= 为首项, 为公比的等比数列。
+1= , = -1
= [ -1]= -
6.形如: =p +q (pq 0)
处理方法:换元转化法
令 + =k( + ),展开得 =(k- ) +k
对比 =p +q 知,k- =p,k =q,求出, 的值,
则{ + }是以k为公比的等比数列,从而可以求出 + 的表达式,下面的问题就转化为以上其他类型的问题了。
例6:已知数列{ }中, =1, =2, = + ,求通项 .
解:令 + =k( + ),整理比较得,k=- , =-1.
所以 - =- ( - ),故{ - }是以 - =1为首项,- 为公比的等比数列。
所以, - =
下面就转化为类型1的问题了,
易得, = +1+(- )+ + + + =1+ .
思考与练习:
1.已知数列{ }中, =2, ,求通项 .( = )
2.已知数列{ }中, =2, ,求通项 .( = )
3.在数列{ }中, , =2,求通项 .
解:由 可得出: ,即 ,
令 = ,则 - = ,(转化为类型1的题目)
- = , - = , - = , , = ,
将以上(n-1)个式子相加,得 - = + + + + ,
= + + + + + =1-
所以 = .
通过以上的几种类型的求解,我们可以看出此类问题有广度和创新度,可以提高学生分析问题和解决问题的能力,有利于培养学生的数学思维能力;解决这类题目方法是由已知递推式向特殊数列(比如等差、等比数列)转化,先求出转化后的特殊数列的通项公式,再求出原数列的通项公式。
参考文献
[1] 熊卫 递推数列求通项公式 科学教研杂志 2009年11月
[2] 栗继鹏 由数列递推式求数列通项式的方法归类解析 科学时代 2009年第一期
[3] 马文渊 如何由数列的递推式求通项公式 学周刊 学术研究 2013年第10期
[4] 王建莉 关于递推数列的研究 阴山学刊 2015年3月
(作者单位:安徽省淮南市第三中学)
本文就高考中经常出现的一些递推数列问题进行探讨研究。
关键词:高中数学;数列;递推关系;通项公式
虽然由数列递推公式求数列的通项式的题目,题型多样,解答方法灵活多变,但我们一般在求解递推数列问题的时候,通常采用一下两种策略:
1.探索化归:主要是运用转化思想将其化归为等差数列或等比数列这两类基
本数列的问题。
2.列式建模:如果所涉及的问题不能转化为特殊数列,一般通过细心观察、
寻找规律,对递推关系式的拼、拆、凑等的变形,从而构建出新的数列,从
而使问题得以解决。
通过整理归纳,常见的几种类型递推式可归纳如下:
1.形如: = +f(n)
处理方法:迭加法或迭代法,即取 n =1,2,3,…,n - 1.得 n - 1 个式子:
= +f(1)
= +f(2)
… … …
= +f(n-2)
= +f(n-1)
将以上式子迭加得到: = +f(1)+f(2)+ +f(n-1)
例1:已知数列{ }中, =1, - =2(n-1),求通项 .
解:由 - =2(n-1)知,
- =2
- =4
… … …
- =2n-4
- =2n-2
将以上式子迭加得到: = +[2+4+ +(2n-2)]=1+n(n-1)= -n+1
引申: =p +f(n)型该如何求解?(若p=1,即为类型1的问题),下面研究一下p 1的情况。
思考:若数列{ }满足 =1, = +2n-1(n ),求通项 .
解:设 = +An+B,
则 = -An-B, = -A(n-1)-B,
所以 -An-B= = [ - A(n-1)-B]+2n-1,
即 = +( A+2)n+( A+ B-1)
令 A+2=0, A+ B-1=0,得A=-4,B=6,
所以{ }是以3为首项, 为公比的等比数列。
所以 =3 .
故3 = -4n+6
=3 +4n-6.
2.形如: = f(n)
处理方法:迭乘法或迭代法,即取 n =1,2,3,…,n - 1.得 n - 1 个式
= f(n-1)= f(n-2) f(n-1)= f(n-3) f(n-2) f(n-1)= = f(1) f(2) f(n-2) f(n-1)
例2:已知数列{ }中, =1, = ,求通项 .
解:由 = 知:
= =( ) =( ) = = = =
3.形如: = +p
处理方法:换元法。即等式两边同时除以 ,得到 - =p
则{ }是以 为首项,p为公差的等差数列。
例3:已知数列{ }中, =1,3 + =3 ,求通项 .
解:等式两边同时除以 得:3 +1=3
即 - =
所以{ }是以 =1为首项, 为公差的等差数列。
=1+ (n-1)= n+
故 =
4.形如: =p +q(其中p,q为常数,p 1)
处理方法:换元法(辅助数列法)
方法一:令 + =p( + ),展开整理,再对比 =p +q知: =
即 + =p( + )
所以{ + }是以 + 为首项,p为公比的等比数列。
方法二:由 =p +q(1)
=p +q(2)
(1)-(2)得: - =p( - )
则{ - }是等比数列,,求出 - ,此時就变为类型1形如: = +f(n)
的递推公式,再利用迭代法即可求出。
例4:已知数列{ }中, =1, =3 +2,求通项 .
解:设 + =3( + ),得设 =3 +2
又 =3 +2
=1
+1=3( +1)
{ +1}是以2为首项,3为公比的等比数列
+1=2
=2 -1
5.形如: =p + (其中p,q为常数,p 0)
处理方法:换元转化法
即将上式转化为: = +
令 = ,则 = + ,以下就转化为类型4的问题了。
例5:已知数列{ }中, =1, =3 + ,求通项 .
解:把 =3 + 两边同时除以 ,
= +
令 = ,则 = + (下面的做法如同类型4里的例题)
设 + = ( + ),则 = +
所以, =1,即 +1= ( +1)
{ +1}是以 +1= +1= 为首项, 为公比的等比数列。
+1= , = -1
= [ -1]= -
6.形如: =p +q (pq 0)
处理方法:换元转化法
令 + =k( + ),展开得 =(k- ) +k
对比 =p +q 知,k- =p,k =q,求出, 的值,
则{ + }是以k为公比的等比数列,从而可以求出 + 的表达式,下面的问题就转化为以上其他类型的问题了。
例6:已知数列{ }中, =1, =2, = + ,求通项 .
解:令 + =k( + ),整理比较得,k=- , =-1.
所以 - =- ( - ),故{ - }是以 - =1为首项,- 为公比的等比数列。
所以, - =
下面就转化为类型1的问题了,
易得, = +1+(- )+ + + + =1+ .
思考与练习:
1.已知数列{ }中, =2, ,求通项 .( = )
2.已知数列{ }中, =2, ,求通项 .( = )
3.在数列{ }中, , =2,求通项 .
解:由 可得出: ,即 ,
令 = ,则 - = ,(转化为类型1的题目)
- = , - = , - = , , = ,
将以上(n-1)个式子相加,得 - = + + + + ,
= + + + + + =1-
所以 = .
通过以上的几种类型的求解,我们可以看出此类问题有广度和创新度,可以提高学生分析问题和解决问题的能力,有利于培养学生的数学思维能力;解决这类题目方法是由已知递推式向特殊数列(比如等差、等比数列)转化,先求出转化后的特殊数列的通项公式,再求出原数列的通项公式。
参考文献
[1] 熊卫 递推数列求通项公式 科学教研杂志 2009年11月
[2] 栗继鹏 由数列递推式求数列通项式的方法归类解析 科学时代 2009年第一期
[3] 马文渊 如何由数列的递推式求通项公式 学周刊 学术研究 2013年第10期
[4] 王建莉 关于递推数列的研究 阴山学刊 2015年3月
(作者单位:安徽省淮南市第三中学)