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摘 要: 数列是一种定义域,是正整数集或其子集的函数,其图像是对应函数的图像上的一些散点,研究数列的一些性质,可以利用函数的性质来研究.作者对数列的最值进行研究,函数的最值常用图像法、导数法、重要不等式等,以供大家参考。
关键词: 数列 函数 最值
一、利用常见函数图像及导数解决数列最值问题
例1:已知数列{a }满足a =1,a -a =2n-2,则a =?摇 ?摇?摇?摇?摇.
分析:递推关系式为a -a =f(n),求通项用累加法.
解析:a -a =2×1-2?摇?摇a -a =2×2-2a -a =2×3-2,a -a =2×4-2,…,a -a =2n-2,将上式左右两边分别相加,得
a -a =2(1 2 3 … n)-2n,得a =n -n,所以a =n -3n 3该式对n=1也成立,所以a =n -3n 3.
变式1:已知数列{a }满足a =1,a -a =2n-2,a 的最小值为?摇?摇 ?摇?摇?摇.
分析:二次函数求最值常用配方法和图像法.
解析:a =n -3n 3可看成二次函数f(x)=x -3x 3,其定义域为正整数集.因为f(x)=x -3x 3的对称轴x= ,在对称轴左右的正整数为n=1和n=2,计算f(1)=f(2)=1,所以a 的最小值为1.
变式2:已知数列{a }满足a =1,a -a =2n-2, 的最小值为?摇?摇?摇 ?摇?摇.
分析:f(x)=x (k>0)在区间(-∞,- ),( , ∞)上单调递增,在区间(0, ),(- ,0)上单调递减;f(x)=x (k>0,x>0)时,可利用均值不等式求最值,但要注意一“正”,二“定”,三“相等”.
解析: =n -3,可看成函数f(x)=x -3其定义域为正整数集,由f(x)=x -3在(0, )上单调递减,在( , ∞)上单调递增.在 左右两侧的正整数分别为n=1和n=2,计算f(1)=1,f(2)=1,所以 的最小值为1.
变式3:已知数列{a }满足a =1,a -a =2n-2,na -3n的最大值为?摇?摇 ?摇?摇?摇.
分析:数列的最高次数为3次时,可以看成三次函数,可用导数求最值.
解析:na -3n=n -3n ,可看成函数f(x)=x -3x 其定义域为正整数集,f′(x)=3x -6x,由f′(x)=3x -6x>0,得02,所以n=2时,f(x)有极大值也是最大值,所以na -3n的最大值为-4.
二、利用函数单调性解决数列最值问题
例2:已知数列{a }中,a = (n∈N ,a∈R,且a≠0),
(1)若a=-7,求数列{a }中的最大项和最小项的值;
(2)若对任意的n∈N ,都有a ≤a 成立,求a的取值范围.
解析:(1)因为a = ,函数f(x)= 在(0, )内单调递增,此时y<0;在( , ∞)内单调递减,y>0.所以0>a >a >a >a >a >a >a >…>a >0(n∈N ).所以数列{a }中的最大项为a =1,最小项为a =-1.
(2)a = ,因为对任意的n∈N ,都有a ≤a 成立,所以结合函数f(x)的单调性,得6< <7,所以-12 变式2:若a=-7,对任意的n∈N ,都有a ≤a 1成立,求k的最小值为5.
分析:f(x)a,只需f(x) >a.
解析:因为a = ,所以对任意的n∈N ,都有a ≤a 1,只需(a ) ≤a 1.
由(1)知a = 的最大值为1,所以1≤a 1,得k> ,k的最小值为5.
参考文献:
[1]余绍友.函数思想在数列题目中的应用[J].大观周刊,2012(24).
[2]沈书龙.函数思想在数列中的应用[J].中学课程辅导(高考高三语数外),2013(3).
关键词: 数列 函数 最值
一、利用常见函数图像及导数解决数列最值问题
例1:已知数列{a }满足a =1,a -a =2n-2,则a =?摇 ?摇?摇?摇?摇.
分析:递推关系式为a -a =f(n),求通项用累加法.
解析:a -a =2×1-2?摇?摇a -a =2×2-2a -a =2×3-2,a -a =2×4-2,…,a -a =2n-2,将上式左右两边分别相加,得
a -a =2(1 2 3 … n)-2n,得a =n -n,所以a =n -3n 3该式对n=1也成立,所以a =n -3n 3.
变式1:已知数列{a }满足a =1,a -a =2n-2,a 的最小值为?摇?摇 ?摇?摇?摇.
分析:二次函数求最值常用配方法和图像法.
解析:a =n -3n 3可看成二次函数f(x)=x -3x 3,其定义域为正整数集.因为f(x)=x -3x 3的对称轴x= ,在对称轴左右的正整数为n=1和n=2,计算f(1)=f(2)=1,所以a 的最小值为1.
变式2:已知数列{a }满足a =1,a -a =2n-2, 的最小值为?摇?摇?摇 ?摇?摇.
分析:f(x)=x (k>0)在区间(-∞,- ),( , ∞)上单调递增,在区间(0, ),(- ,0)上单调递减;f(x)=x (k>0,x>0)时,可利用均值不等式求最值,但要注意一“正”,二“定”,三“相等”.
解析: =n -3,可看成函数f(x)=x -3其定义域为正整数集,由f(x)=x -3在(0, )上单调递减,在( , ∞)上单调递增.在 左右两侧的正整数分别为n=1和n=2,计算f(1)=1,f(2)=1,所以 的最小值为1.
变式3:已知数列{a }满足a =1,a -a =2n-2,na -3n的最大值为?摇?摇 ?摇?摇?摇.
分析:数列的最高次数为3次时,可以看成三次函数,可用导数求最值.
解析:na -3n=n -3n ,可看成函数f(x)=x -3x 其定义域为正整数集,f′(x)=3x -6x,由f′(x)=3x -6x>0,得0
二、利用函数单调性解决数列最值问题
例2:已知数列{a }中,a = (n∈N ,a∈R,且a≠0),
(1)若a=-7,求数列{a }中的最大项和最小项的值;
(2)若对任意的n∈N ,都有a ≤a 成立,求a的取值范围.
解析:(1)因为a = ,函数f(x)= 在(0, )内单调递增,此时y<0;在( , ∞)内单调递减,y>0.所以0>a >a >a >a >a >a >a >…>a >0(n∈N ).所以数列{a }中的最大项为a =1,最小项为a =-1.
(2)a = ,因为对任意的n∈N ,都有a ≤a 成立,所以结合函数f(x)的单调性,得6< <7,所以-12 变式2:若a=-7,对任意的n∈N ,都有a ≤a 1成立,求k的最小值为5.
分析:f(x)a,只需f(x) >a.
解析:因为a = ,所以对任意的n∈N ,都有a ≤a 1,只需(a ) ≤a 1.
由(1)知a = 的最大值为1,所以1≤a 1,得k> ,k的最小值为5.
参考文献:
[1]余绍友.函数思想在数列题目中的应用[J].大观周刊,2012(24).
[2]沈书龙.函数思想在数列中的应用[J].中学课程辅导(高考高三语数外),2013(3).