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数列是高中数学的重要内容,高考中具有重要的地位.在考试说明(江苏)中属于“C”级要求,是八大重要考点之一,主要考查数列的概念、公式、性质及其综合应用.透视历届学生的易错题,往往因为初学时其中的公式、概念、方法理解不透彻,进而导致出错.在后续学习和考试中,怎样才能避免重蹈覆辙呢?笔者结合自己的理解,拟以如何准确把握常见易错题的视角,将部分易错题进行分类,剖析错误、给出正解、并指出应对的方略.
一、记清公式
虽然教材上数列的基本公式较少,但其变式的灵活性、数列的抽象性和限制条件的多样性很容易导致解答时出现错误.
易错点1“前几项”出错
例1已知数列{an}的前n项的和为Sn,若Sn=2n2 3n-1,求an.
错误解答:∵Sn=2n2 3n-1,∴Sn-1=2(n-1)2 3(n-1)-1=2n2-n-2,
∴an=Sn-Sn-1=4n 1.
错因分析:此解法直接利用“Sn-Sn-1”求“an”,忽略了由“Sn”求“Sn-1”时,“n”要满足“n≥2”这个条件,忽视了a1的特殊性.
正确解答:1° 当n=1时,a1=S1=4;
2° 当n≥2时,an=Sn-Sn-1=4n 1.
综上所述,an=4n=14n 1n≥2.
准确把握:记清公式an=S1,n=1,Sn-Sn-1,n≥2,只有当“n=1”的结果能并入“n≥2”的式子,才能合成一个式子,否则必须写成分段函数的形式.
易错点2“等比数列求和”出错
例2在等差数列中{an}中,a1=1,前n的和Sn满足S2nSn=4n 2n 1,n∈N*.
(1)求数列{an}的通项公式.
(2)记bn=(2an 1)pan(p>0),求{bn}的前n项和Tn.
错误解答:(1)设数列{an}的公差为d,
∴S2nSn=2n 2n(2n-1)2dn n(n-1)2d=4dn-2d 4dn 2-d,
∵S2nSn=4n 2n 1,∴4dn-2d 4dn 2-d=4n 2n 1,易得d=1,∴an=n.
(2)∵an=n,∴bn=(2n 1)pn,∴Tn=3p 5p2 … (2n-1)pn-1 (2n 1)pn,
∴pTn=3p2 5p3 … (2n-1)pn (2n 1)pn 1,∴(1-p)Tn=3p 2(p2 … pn)-(2n 1)pn 1①
=3p 2p2(1-pn)1-p-(2n 1)pn 1,
∴Tn=3p1-p 2p2(1-pn)(1-p)2-(2n 1)pn 11-p②
错因分析:对于问题(2)采用“错位相减法”求和,①式中的“p2 … pn”是一个等比数列的和,其项数为“n-1”,错为“n”项.且由于“p>0”,求和时还必须讨论“p=1”和“p≠1”.
正确解答:(上同)1° 当p=1时,bn=2n 1,∴Tn=n2 2n.
2° 当p≠1时,∴(1-p)Tn=3p 2(p2 … pn)-(2n 1)pn 1
=3p 2p2-pn 11-p-(2n 1)pn 1
=3p-p21-p-(21-p 2n 1)pn 1,
∴Tn=3p-p2(1-p)2-2(1-p)n 3-p(1-p)2pn 1.
准确把握1:等比数列的求和公式:
Sn=na1q=1a1(1-qn)1-q=a1-anq1-qq≠1
首先,运用公式时,要讨论“公比q”是否为“1”;其次,当q≠1时,若项数不能确定,可以采用公式Sn=a1-anq1-q.
准确把握2:“归纳”是一种重要的合情推理,而在数列中问题的条件大多是一些对n∈N*均成立的等式,我们可以从特殊的前几项入手进行归纳推理,或研究其相邻的式子.例如,本题中的第(1)问,由于已经知道是等差数列,所以可以采用“特殊化”的想法,求出“d”即可.具体做法如下:
∵S2nSn=4n 2n 1,n∈N*,∴S2S1=4 21 1=3,∴S2=3S1=3a1=3,
∴a2=S2-S1=2,∴an=n.
将“n∈N*均成立的等式”采用特殊化法,明显简单多了,直接影响着问题解决的速度.
二、厘清概念
易错点3“等差(比)数列”的概念
无论是等差数列还是等比数列,其概念无疑是最重要的.例如,等差数列的定义是“从第二项开始,后项与前项的差是同一个常数”,如果将“an”看成后项,则“an-1”是前项,等差数列的概念就可以用数学符号简洁地表达:“an-an-1=d”,但必须加上条件“n≥2”这样才能体现“从第二项开始”.
例3{an},{bn}都是等差数列,前n项和分别为Sn,Tn,且SnTn=2n-13n 2,则a9b9=.
错误解答:∵SnTn=2n-13n 2,不妨设:Sn=2n-1,Tn=3n 2,
∴a9=S9-S8=2;b9=T9-T8=3,∴a9b9=23.
错因分析:由“SnTn=2n-13n 2”,不可以设“Sn=2n-1,Tn=3n 2”,因为如果Sn=2n-1,其通项为an=1n=12n≥2,不是等差数列.
正确解答:∵SnTn=2n-13n 2,不妨设:Sn=2n2-n,Tn=3n2 2n.
∴a9=S9-S8=33;b9=T9-T8=53,∴a9b9=3353.
准确把握1:数列的通项公式及前n项和公式都可视为定义域为正整数集或其子集(从1开始)上的函数,因此在解题过程中要树立函数思想及观点,应用函数知识解决问题.特别地,等差数列的前n项和Sn=a1n n(n-1)2d=d2n2 (a1-12d)n,它是关于n的没有常数项的二次函数形式.反之,前n项和公式满足形如Sn=An2 Bn所对应的数列也必然是等差数列.等比数列中也有类似的结论:当前n项和公式Sn=A Bqn(A≠0,B≠0,q≠0、1),如果“A B=0”则所对应的数列也必然是等比数列. 例如:等差数列{an}的前n项和Sn=(n-1)(n-2)(n2 10)n2 m p,则m p=.
略解:根据数列前n项和的特征,易知m=10,p=-2.
准确把握2:本题还可以运用“等差数列”的性质:“若m n=p q=2t,则am an=ap aq=2at”.本题还可以这样解:a9b9=a1 a17b1 b17=(a1 a17)×17(b1 b17)×17=S17T17=3353.
当然,如果本题所求的变式为:“a9b7=”,“用性质”不可求解,而上一种构造数列的解法仍然可用.
易错点4“递增(减)数列”的概念
例4已知an=n2-3kn 4,若数列{an}是单调递增数列,则k的取值范围是.
错误解答:∵an=n2-3kn 4是递增数列,∴y=x2-3kx 4,在x≥1上是增函数,因为,对称轴为x=3k2,所以,∴3k2≤1,得,k≤23.
错因分析:函数y=x2-3kx 4,x≥1上是增函数数列an=n2-3kn 4一定是增数列,但是,“数列an=n2-3kn 4一定是增数列”a1 正确解答:∵an=n2-3kn 4是递增数列,∴an (n 1)2-3k(n 1) 4>n2-3kn 4,n≥1,n∈N恒成立3k<2n 1,n≥1,n∈N恒成立3k<(2n 1)min(n≥1)k<1.
准确把握:处理数列问题,首先要“厘清”问题中的概念,我们初学时如果只记住概念的大概,后续学习时往往会在一些细微处犯错,“一失全无”,所以我们要在对易错题的反思中,准确地把握概念.对于本题,由于数列是一个定义域为正整数集的特殊函数,作为“函数”的数列,其图象是“一组离散的点”,数列所对应的函数若单调则数列一定单调,但数列单调,其所在的函数不一定单调,处理数列的单调性问题,宜用“数列单调性的定义”转化为“不等式恒成立问题”.数列的性质与函数的性质有共性也有个性.再如:数列的最大(小)项问题.
变式:已知an=n 7n,则{an}的最小项的值为.
如果把数列错当成连续的函数,易错得答案“27”.事实上,这里的“n”取不到“7”,但其最小项却与“7”有关,结合图象可知,是其附近的横坐标为整数的点,∵a2=112>a3=163,所以最小项为a3=163.
数列中常见的易错题还有很多,由于篇幅的限制,本文仅给出了一些最常见问题的处理方法,虽然无法穷尽其类型,但我们如果准确把握直面易错题的方略:记清公式、厘清概念、分清方法,学习的效果将会事半功倍!
(作者:陆贤彬,江苏省靖江高级中学)
一、记清公式
虽然教材上数列的基本公式较少,但其变式的灵活性、数列的抽象性和限制条件的多样性很容易导致解答时出现错误.
易错点1“前几项”出错
例1已知数列{an}的前n项的和为Sn,若Sn=2n2 3n-1,求an.
错误解答:∵Sn=2n2 3n-1,∴Sn-1=2(n-1)2 3(n-1)-1=2n2-n-2,
∴an=Sn-Sn-1=4n 1.
错因分析:此解法直接利用“Sn-Sn-1”求“an”,忽略了由“Sn”求“Sn-1”时,“n”要满足“n≥2”这个条件,忽视了a1的特殊性.
正确解答:1° 当n=1时,a1=S1=4;
2° 当n≥2时,an=Sn-Sn-1=4n 1.
综上所述,an=4n=14n 1n≥2.
准确把握:记清公式an=S1,n=1,Sn-Sn-1,n≥2,只有当“n=1”的结果能并入“n≥2”的式子,才能合成一个式子,否则必须写成分段函数的形式.
易错点2“等比数列求和”出错
例2在等差数列中{an}中,a1=1,前n的和Sn满足S2nSn=4n 2n 1,n∈N*.
(1)求数列{an}的通项公式.
(2)记bn=(2an 1)pan(p>0),求{bn}的前n项和Tn.
错误解答:(1)设数列{an}的公差为d,
∴S2nSn=2n 2n(2n-1)2dn n(n-1)2d=4dn-2d 4dn 2-d,
∵S2nSn=4n 2n 1,∴4dn-2d 4dn 2-d=4n 2n 1,易得d=1,∴an=n.
(2)∵an=n,∴bn=(2n 1)pn,∴Tn=3p 5p2 … (2n-1)pn-1 (2n 1)pn,
∴pTn=3p2 5p3 … (2n-1)pn (2n 1)pn 1,∴(1-p)Tn=3p 2(p2 … pn)-(2n 1)pn 1①
=3p 2p2(1-pn)1-p-(2n 1)pn 1,
∴Tn=3p1-p 2p2(1-pn)(1-p)2-(2n 1)pn 11-p②
错因分析:对于问题(2)采用“错位相减法”求和,①式中的“p2 … pn”是一个等比数列的和,其项数为“n-1”,错为“n”项.且由于“p>0”,求和时还必须讨论“p=1”和“p≠1”.
正确解答:(上同)1° 当p=1时,bn=2n 1,∴Tn=n2 2n.
2° 当p≠1时,∴(1-p)Tn=3p 2(p2 … pn)-(2n 1)pn 1
=3p 2p2-pn 11-p-(2n 1)pn 1
=3p-p21-p-(21-p 2n 1)pn 1,
∴Tn=3p-p2(1-p)2-2(1-p)n 3-p(1-p)2pn 1.
准确把握1:等比数列的求和公式:
Sn=na1q=1a1(1-qn)1-q=a1-anq1-qq≠1
首先,运用公式时,要讨论“公比q”是否为“1”;其次,当q≠1时,若项数不能确定,可以采用公式Sn=a1-anq1-q.
准确把握2:“归纳”是一种重要的合情推理,而在数列中问题的条件大多是一些对n∈N*均成立的等式,我们可以从特殊的前几项入手进行归纳推理,或研究其相邻的式子.例如,本题中的第(1)问,由于已经知道是等差数列,所以可以采用“特殊化”的想法,求出“d”即可.具体做法如下:
∵S2nSn=4n 2n 1,n∈N*,∴S2S1=4 21 1=3,∴S2=3S1=3a1=3,
∴a2=S2-S1=2,∴an=n.
将“n∈N*均成立的等式”采用特殊化法,明显简单多了,直接影响着问题解决的速度.
二、厘清概念
易错点3“等差(比)数列”的概念
无论是等差数列还是等比数列,其概念无疑是最重要的.例如,等差数列的定义是“从第二项开始,后项与前项的差是同一个常数”,如果将“an”看成后项,则“an-1”是前项,等差数列的概念就可以用数学符号简洁地表达:“an-an-1=d”,但必须加上条件“n≥2”这样才能体现“从第二项开始”.
例3{an},{bn}都是等差数列,前n项和分别为Sn,Tn,且SnTn=2n-13n 2,则a9b9=.
错误解答:∵SnTn=2n-13n 2,不妨设:Sn=2n-1,Tn=3n 2,
∴a9=S9-S8=2;b9=T9-T8=3,∴a9b9=23.
错因分析:由“SnTn=2n-13n 2”,不可以设“Sn=2n-1,Tn=3n 2”,因为如果Sn=2n-1,其通项为an=1n=12n≥2,不是等差数列.
正确解答:∵SnTn=2n-13n 2,不妨设:Sn=2n2-n,Tn=3n2 2n.
∴a9=S9-S8=33;b9=T9-T8=53,∴a9b9=3353.
准确把握1:数列的通项公式及前n项和公式都可视为定义域为正整数集或其子集(从1开始)上的函数,因此在解题过程中要树立函数思想及观点,应用函数知识解决问题.特别地,等差数列的前n项和Sn=a1n n(n-1)2d=d2n2 (a1-12d)n,它是关于n的没有常数项的二次函数形式.反之,前n项和公式满足形如Sn=An2 Bn所对应的数列也必然是等差数列.等比数列中也有类似的结论:当前n项和公式Sn=A Bqn(A≠0,B≠0,q≠0、1),如果“A B=0”则所对应的数列也必然是等比数列. 例如:等差数列{an}的前n项和Sn=(n-1)(n-2)(n2 10)n2 m p,则m p=.
略解:根据数列前n项和的特征,易知m=10,p=-2.
准确把握2:本题还可以运用“等差数列”的性质:“若m n=p q=2t,则am an=ap aq=2at”.本题还可以这样解:a9b9=a1 a17b1 b17=(a1 a17)×17(b1 b17)×17=S17T17=3353.
当然,如果本题所求的变式为:“a9b7=”,“用性质”不可求解,而上一种构造数列的解法仍然可用.
易错点4“递增(减)数列”的概念
例4已知an=n2-3kn 4,若数列{an}是单调递增数列,则k的取值范围是.
错误解答:∵an=n2-3kn 4是递增数列,∴y=x2-3kx 4,在x≥1上是增函数,因为,对称轴为x=3k2,所以,∴3k2≤1,得,k≤23.
错因分析:函数y=x2-3kx 4,x≥1上是增函数数列an=n2-3kn 4一定是增数列,但是,“数列an=n2-3kn 4一定是增数列”a1
准确把握:处理数列问题,首先要“厘清”问题中的概念,我们初学时如果只记住概念的大概,后续学习时往往会在一些细微处犯错,“一失全无”,所以我们要在对易错题的反思中,准确地把握概念.对于本题,由于数列是一个定义域为正整数集的特殊函数,作为“函数”的数列,其图象是“一组离散的点”,数列所对应的函数若单调则数列一定单调,但数列单调,其所在的函数不一定单调,处理数列的单调性问题,宜用“数列单调性的定义”转化为“不等式恒成立问题”.数列的性质与函数的性质有共性也有个性.再如:数列的最大(小)项问题.
变式:已知an=n 7n,则{an}的最小项的值为.
如果把数列错当成连续的函数,易错得答案“27”.事实上,这里的“n”取不到“7”,但其最小项却与“7”有关,结合图象可知,是其附近的横坐标为整数的点,∵a2=112>a3=163,所以最小项为a3=163.
数列中常见的易错题还有很多,由于篇幅的限制,本文仅给出了一些最常见问题的处理方法,虽然无法穷尽其类型,但我们如果准确把握直面易错题的方略:记清公式、厘清概念、分清方法,学习的效果将会事半功倍!
(作者:陆贤彬,江苏省靖江高级中学)