探究数列问题的思想方法

来源 :数学教学通讯·高中版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zlk84
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  [摘 要] 数列是高中的主干内容,是学习基础数学不可或缺的知识,高考对数列的综合性及创新性要求较高,注重思维方法和逻辑推理的考查. 本文就2015年广东卷的一道数列压轴题进行分析拓展,给出了相应的教学建议,希望对师生有所帮助.
  [关键词] 数列;等比数列;化归思想;缩放法
  高考数列题型综合性强,注重知识点之间的结合,难度较大,解决此类问题要从基础入手,注意思维方式以及通性方法的学习. 课堂教学以引导为主,注重思路的拓展和逻辑推理,通过对真题的变式分析提升学生的解题能力.
  真题呈现
  试题(2015年广东卷)数列{an}满足a1 2a2 3a3 ··· nan=4-,n∈N.
  (1)求数列的通项公式;
  (2)求数列的前n项之和Tn;
  (3)令b1=a1,bn= 1 … an(n≥2),证明:数列{bn}的前n项之和Sn满足Sn<2 2lnn.
  解法探究及评析
  1. 解法探究
  (1)对于题干所给出的条件“a1 2a2 3a3 ··· nan=4-”,可以利用“an=Sn-Sn-1(n≥2)”求解.
  当n≥2时,设Mn=a1 2a2 3a3 … nan=4-,则Mn-1=a1 2a2 3a3 … (n-1)an-1=4-,Mn-Mn-1=nan=-=,所以an=n-1.
  又因为a1=4-=1=1-1也符合条件,所以可得an=n-1.
  (2)由(1)可知,数列{an}是等比数列,它的首项为1,公比为,因此它的前n项之和为Tn==2-n-1.
  (3)证明:根据题意可知,当n≥2时,bn= 1 … ·an,b1=a1,b2= 1 a2,b3= 1 a3,所以有Sn=b1 b2 b3 … bn=1 … ·(a1 a2 an … an)=1 ··· Tn=1 … ·2-<21 … .
  由问题所证明的结论“Sn<2 2lnn”入手,利用缩放法可得出Sn<21 … 后,则问题可以转化为求证21 … <2 2lnn=2(1 lnn),即 …   因上式不等式的左边有(n-1)项,则可以考虑将lnn分裂为n-1项的和,又可知lnn=lnn-ln(n-1) ln(n-1)-ln(n-2) … ln2-ln1=ln ln … ln,因此可将问题转化为证明ln>. 此时用构造函数的方法解决.
  设f(x)=lnx -1(x>1),则f′(x)=-=>0,所以可知f(x)在(1, ∞)上是增函数. 因为f(1)=0,所以f(x)>0. 又因为k≥2且k∈N*时,>1,所以f=ln -1>0,即ln>,所以  2. 试题评析
  数列是高考考查的重点,本题考查了求数列的通项公式、前n项之和以及证明不等式,题目难度较高,求通项公式和证明不等式分别采用了前n项之和互减法和缩放法,对方法的选取以及逻辑思维能力的考查是本题的重点,对于学生学习参照具有帮助.
  试题拓展与延伸
  在高考和模拟中都注重对数列的考查,经常以压轴题的形式出现,下面笔者将列举两道同类似的题目.
  试题1(2016年江苏卷)记U={1,2,…,100},对数列{an}(n∈N*)和U的子集T,若T=,定义S=0;若T={t1,t2,…,tk},定义ST=at1 at2 … atk.例如:T={1,3,66}时,ST=a1 a3 a66. 现设{an}(n∈N*)是公比为3的等比数列,且当T={2,4}时,ST=30.
  (1)求数列{an}的通项公式;
  (2)对任意正整数k(1≤k≤100),若T{1,2,…,k},求证:ST  (3)设CU,DU,SC≥SD,求证:SC SC∩D≥2SD.
  试题2(2016年天津卷) 已知数列{an}是各项均为正数的等差数列,公差为d,对任意的n∈N*,bn是an和an 1的等比中项.
  (1)设cn=b-b,n∈N*,求证:{cn}是等比数列;
  (2)设a1=d,Tn=(-1)nb,n∈N*,求证:<.
  上述两道数列题都给出了关于数列的关系,通过对关系式的分析变形则可以求得数列的性质,解决数列求和问题常采用的方法有分组求和、裂项相消、错位相减、倒序相加,不同类型按不同的方法处理,对于不等式的证明可以先进行缩放,然后构造函数进行分析.
  教学思考与建议
  1. 注重基础,综合复习
  高考数学试题中数列占很重要的一部分,但出题紧扣基础,重点突出,主要考查等差数列和等比数列的概念和性质,紧密围绕教科书,出题的形式千变外化,设问通常加强了与三角函数、不等式、极限等知识点的联系,但万变不离其宗. 在教学复习指导中,要注意紧抓基础,重点知识重点讲授,可以通过专题讲解的方式来加强学生处理数列综合知识的能力,同时加强各知识点之间的联系,灵活运用数列的相关思想解决问题,在对数列的分析中引导学生感受数学思想,思维的拓展、方法的学习才是教学的重点.
  2. 研究模型,提升能力
  數列的主干包含等差和等比两大数学模型,数列是一种特殊的函数,从函数图像的角度来研究数列也是一种有效的方法,可以通过对数列的直线模型和指数模型的研究来拓宽思路,有助于解决数列问题. 两大基本模型是高考的难点,数列问题包括递推数列的通项、探究数列性质、分析数列交汇问题等方面,课改的推进并没有降低数列的难度,对思想要求有所提升,利用归化思想构造数列,对新的数列进行分析成为研究问题的一种重要手段,在教学中要努力培养学生的推理能力和思维化归能力. 研究复杂问题可以利用“特殊到一般”的方法,在列举中发现规律,即化归思想. 知识的学习很重要,对学生思想方法的培养更为重要.
  3. 精化设问,注重创新
  今年的高考题的命题趋势是情景设问、注重创新,创新意识的考查成为高考的一大特点,因此在日常的教学复习中,教师要进行相应的情景教学,围绕母题进行方法拓展、命题情景的创新设问,联系生活场景、科学场景,思维方式等进行教学革新. 数列基础知识下的改编创新是高考的趋势也应该是高中教学的方向,通过情景创新教学,使学生更好地掌握数列的相关知识,培养学生理解、思考、探究、再创造的能力,培养创新思维方式也可以较好地应对高考的创新题型,提高学生自身的创新品质,从思想上拥有创新意识.
  写在最后
  数列是高中的重难点知识,高考大纲对数列的考查注重题型创新以及思想方法,教学的开展应紧密围绕数列的核心知识,注重各知识点之间的联系,开展创新情景教学,培养学生的创新思维和逻辑推理能力.
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