范文一:通项公式的求法
数列通项公式的求法
数列是高考中的重点内容之一,每年的高考题都会考察到,小题一般较易,大题一般较难。而作为给出数列的一种形式——通项公式,在求数列问题中尤其重要。本文给出了求数列通项公式的常用方法。 一、直接法
根据数列的特征,使用作差法等直接写出通项公式。 例1. 根据下列数列的前几项,说出数列的通项公式: 1、1.3.7.15.31??? 2、1,2,5,8,12??? 3、2,1,
2121
, , , ??? 3253
4、1,-1,1,-1??? 5、1、0、1、0??? 二、公式法
①利用等差数列或等比数列的定义求通项
?
n a =②若已知数列的前项和S n 与a n 的关系,求数列{a n }的通项a n 可用公式n ?
解.
(注意:求完后一定要考虑合并通项)
S 1????????????????n =1
?S n -S n -1???????n ≥2
求
例2.①已知数列{a n }的前n 项和S n 满足S n =2a n +(-1) n , n ≥1.求数列{a n }的通项公式.
②已知数列{a n }的前n 项和S n 满足S n
=n 2+n -1,求数列{a n }的通项公式.
③ 已知等比数列{a n }的首项a 1=1,公比0<1,设数列{b n="" }的通项为b="" n="a" n="" +1+a="" n="">1,设数列{b>
{b n }的通项公式。
③解析:由题意,b n +1=a n +2+a n +3,又{a n }是等比数列,公比为q ∴
b n +1a n +2+a n +3
==q ,故数列{b n }是等比数列,b 1=a 2+a 3=a 1q +a 1q 2=q (q +1) , b n a n +1+a n +2
∴ b n =q (q +1) ?q n -1=q n (q +1) 三、归纳猜想法
如果给出了数列的前几项或能求出数列的前几项,我们可以根据前几项的规律,归纳猜想出数列的通项公式,然后再用数学归纳法证明之。也可以猜想出规律,然后正面证明。
例3. (2002年北京春季高考)已知点的序列A n (x n , 0), n ∈N *,其中x 1=0,x 2=a (a >0) ,A 3是线段A 1A 2的中点,A 4是线段A 2A 3的中点,?,A n 是线段A n -2A n -1的中点,?
(1) 写出x n 与x n -1, x n -2之间的关系式(n ≥3)。
(2) 设a n =x n +1-x n ,计算a 1, a 2, a 3,由此推测{a n }的通项公式,并加以证明。 (3) 略
解析:(1)∵ A n 是线段A n -2A n -3的中点, ∴x n =(2)a 1=x 2-x 1=a -0=a ,
x n -1+x n -2
(n ≥3) 2
a 2=x 3-x 2=
x 2+x 111
-x 2=-(x 2-x 1) =-a ,
222x 3+x 211
-x 3=-(x 3-x 2) =a ,
242
n -1
a 3=x 4-x 3=
猜想a n =(-)
1
2
a (n ∈N *),下面用数学归纳法证明
10 当n=1时,a 1=a 显然成立;
1
20 假设n=k时命题成立,即a k =(-) k -1a (k ∈N *)
2
则n=k+1时,a k +1=x k +2-x k +1= =(-)(-) ∴ 当n=k+1时命题也成立, ∴ 命题对任意n ∈N 都成立。
变式:(2006,全国II, 理,22, 本小题满分12分)
设数列{a n }的前n 项和为S n ,且方程x -a n x -a n =0有一根为S n -1,n =1,2,3,? (Ⅰ)求a 1,a 2; (Ⅱ){a n }的通项公式x k +1+x k 11
-x k =-(x k +1-x k ) =-a k
2221
a =(-) k a
2
1212
k -1
*
2
四、累加(乘)法
对于形如a n +1=a n +f (n ) 型或形如a n +1=f (n ) a n 型的数列,我们可以根据递推公式,写出n 取1到n 时的所有的递推关系式,然后将它们分别相加(或相乘)即可得到通项公式。
例4. 若在数列{a n }中,a 1=3,a n +1=a n +n ,求通项a n 。 解析:由a n +1=a n +n 得a n +1-a n =n ,所以
a n -a n -1=n -1,a n -1-a n -2=n -2,?,a 2-a 1=1,
将以上各式相加得:a n 所以 a n =
-a 1=(n -1) +(n -2) +???+1,又a 1=3
n (n -1)
+3 2
*
例5. 在数列{a n }中,a 1=1,a n +1=2n a n (n ∈N ),求通项a n 。 解析:由已知
a n +1a a a
=2n ,n =2n -1,n -1=2n -2,?,2=2,又a 1=1, a n a n -1a n -2a 1
n (n -1)
a n a n -1a 2
所以a n =?a 1=2n -1?2n -2???2?1=22 ???
a n -1a n -2a 1
五、取倒(对)数法
r
a 、a n +1=pa n 这种类型一般是等式两边取对数后转化为a n +1=pa n +q ,再利用待定系数法求解
b 、数列有形如f (a n , a n -1, a n a n -1) =0的关系,可在等式两边同乘以
11
, 先求出, 再求得a n . a n a n -1a n
c 、a n +1=
f (n ) a n
解法:这种类型一般是等式两边取倒数后换元转化为a n +1=pa n +q 。
g (n ) a n +h (n )
例6. .设数列{a n }满足a 1=2, a n +1=
a n
(n ∈N ), 求a n . a n +3
111
. , 得1+3?=
a n ?a n +1a n a n +1
解:原条件变形为a n +1?a n +3?a n +1=a n . 两边同乘以
3∵(
111111
+) =+, ∴+=3n -1 a n 2a n +12a n 22
. n -1
2?3-1
∴a n =
2
例7 、 设正项数列{a n }满足a 1=1,a n =2a n -1(n ≥2). 求数列{a n }的通项公式.
解:两边取对数得:log 2n =1+2log 2n -1,log 2n +1=2(log2n -1+1) ,设b n =log 2n +1, 则b n =2b n -1 {b n }是以2为公比的等比数列,b 1=log 2+1=1.
1
a a a a a
a n n -1n -12n
,, ∴+1=2log =2-1b n =1?2n -1=2n -1,log a a =222n
n -1
-1
变式:
1. 已知数列{a n }满足:a 1=
33na n -1
,且a n = n ≥2,n ∈N *)22a n -1+n -1
(1) 求数列{a n }的通项公式;
(2) 证明:对于一切正整数n ,不等式a 1?a 2???a n <2?n !="" 2、若数列的递推公式为a="" 1="">2?n>
11
=-2(n ∈ ) ,则求这个数列的通项公式。 a n +1a n
3、已知数列{a n }满足a 1=1, n ≥2时,a n -1-a n =2a n -1a n ,求通项公式。 4、已知数列{a n }满足:a n =
a n -1
, a 1=1,求数列{a n }的通项公式。
3?a n -1+1
2a n
n ∈N +,求通项a n . a n +2
5、若数列{a n }中,a 1=1,a n +1=
六、迭代法
迭代法就是根据递推式,采用循环代入计算. 例8、(2003·高考·广东) 设a 0为常数,且a n =3
n n -1
-2 a n -1(n 为正整数)证明对任意n ≥1 ,
n -1
a n = [ 3 +(-1) 证明:
a n =3
n -1
· 2 ]+(-1) · 2 a 0
n n n
-2 a n -1=3 -2· 3 -2 ·3
n -1
-2(3
2
n -2
-2 a n -2)
=3 =3
n -1n -2
+2 (3
2
n -3
-2 a n -3) -2 (3
3
n -4
n -1n -2
+2 ·3
n -3
-2 a n -4)
??? ??? =3
n -1
-2·3
n -2
+2 ·3
2n –3
-?+(-1)
n -1
·2
n -1
+(-1) ·2
n n
a 0
(-1) ·2 a 0 前面的n 项组成首项为3 = [ 3 +(-1)
n
n
n -1
n
n
n -1
,公比为-的等比数列,这n 项的和为:
·2 ]
n -1
n
∴ a n = [ 3 +(-1)
七、待定系数法:
· 2 ]+(-1) · 2 a 0
n n n
求数列通项公式方法灵活多样,特别是对于给定的递推关系求通项公式,观察、分析、推理能力要求
较高。通常可对递推式变换,转化成特殊数列(等差或等比数列)来求解,该方法体现了数学中化未知为已知的化归思想,运用待定系数法变换递推式中的常数就是一种重要的转化方法。
1、通过分解常数,可转化为特殊数列{an +k}的形式求解。一般地,形如a n +1=p an +q(p ≠1,pq ≠0)型的递推式均可通过待定系数法对常数q 分解法:设a n +1+k=p(a n +k)与原式比较系数可得pk -k=q,即k=
q
,从而得等比数列{an +k}。 p -1
1
a n -1+1(n ≥2),求数列{a n }的通项公式。 2
11
解:由a n =a n -1+1(n ≥2)得a n -2=(a n -1-2),而a 1-2=1-2=-1,
22
1
∴数列{ an -2}是以为公比,-1为首项的等比数列
21n -11n -1
∴a n -2=-() ∴a n =2-()
22
例9、数列{an }满足a 1=1,a n =
说明:通过对常数1的分解,进行适当组合,可得等比数列{ an -2},从而达到解决问题的目的。 练习、1数列{a n }满足a 1=1,3a n +1+a n -7=0, 求数列{a n }的通项公式。
7
3
1k 77
设a n +1+k =-(a n +k ) ,比较系数得-k -=解得k =-
333471773
∴{a n -}是以-为公比,以a 1-=1-=-为首项的等比数列
43444731n -1731n -1
∴a n -=-?(-) ?a n =-?(-)
443443
解:由3a n +1+a n -7=0得a n +1=-a n +
2、已知数列{a n }满足a 1=1,且a n +1=3a n +2,求a n .
解:设a n +1+t =3(a n +t ) ,则a n +1=3a n +2t ?t =1,a n +1+1=3(a n +1) ?{a n +1}是 以(a 1+1) 为首项, 以3为公比的等比数列?a n +1=(a 1+1) ?3n -1=2?3n -1?a n =2?3n -1-1
点评:求递推式形如a n +1=pa n +q (p 、q 为常数)的数列通项,可用迭代法或待定系数法构造新数列a n +1+
13
q q
=p (a n +) 来求得, 也可用“归纳—猜想—证明”法来求,这也是近年高p -11-p
考考得很多的一种题型.
2、递推式为a n +1=pa n +q n +1(p 、q 为常数)时,可同除q 归为a n +1=pa n +q (p 、q 为常数)型.
n +1
,得
a n +1p a n a n
=?+1b =,令从而化n
q n +1q q n q n
、
例10.已知数列{a n }满足a 1=1,a n =3n +2a n -1 (n ≥2) ,求a n . 解:将a n =3n +2a n -1两边同除3,得设b n =
n
a n 2a n -1a n 2a n -1
=1+=1+ ?
33n -13n 3n 3n
a n 2221
b =1+b b -t =(b -t ) b =b +t ,则.令?n n -1n n -1n n -1
33333n
a 28
?t =3.条件可化成b n -3=(b n -1-3) ,数列{b n -3}是以b 1-3=1-3=-为首项,
333a n 282n -1
为公比的等比数列.b n -3=-?() .因b n =n , 3333
82
∴a n =b n 3n =3n (-?() n -1+3) ?a n =3n +1-2n +2.
33
3、形如a n +1=pa n +an +b (p ≠1、0,a≠0)
解法:这种类型一般利用待定系数法构造等比数列,即令a n +1+x (n +1) +y =p (a n +xn +y ) ,与已知递推式比较,解出x , y , 从而转化为{a n +xn +y }是公比为p 的等比数列。
例11:设数列{a n }:a 1=4, a n =3a n -1+2n -1, (n ≥2) ,求a n . 解:令
a n +1+x (n +1) +y =3(a n +xn +y ) a n +1=3a n +2xn +2y -x
化简得:
?2x =2?x =1
??2y -x =-1y =0a +(n +1) =3(a n +n ) 所以?解得? ,所以n +1
又因为
a 1+1=5,所以数列{a n +n }是以5为首项,3为公比的等比数列。
n -1n -1
a +n =5?3, 所以a =5?3-n n 从而可得n
变式:(2006,山东, 文,22, 本小题满分14分)
1
a 1=、点(n 、2a n +1-a n )
a 2n 已知数列{}中,在直线y=x上,其中n=1,2,3?(Ⅰ) 令
4、形如a n +1
{b n }是等比数列;{a }的通项;b n =a n -1-a n -3, 求证数列 (Ⅱ) 求数列n
=pa n +an 2+bn +c (p ≠1、0,a≠0)
解法:这种类型一般利用待定系数法构造等比数列,即令
a n +1+x (n +1) 2+y (n +1) +c =p (a n +xn 2+yn +c ) ,与已知递推式比较,解出x , y ,z. 从而
转化为
{a
n
+xn 2+yn +c }是公比为p 的等比数列。
=4, a n =3a n -1+2n 2-1,(n ≥2) ,求a n .
例12:设数列{a n }:a 1
5. 递推公式为a n +2=pa n +1+qa n (其中p ,q 均为常数)。
解法一(待定系数法) :先把原递推公式转化为a n +2-sa n +1=t (a n +1-sa n ) 其中s ,t 满足?
?s +t =p
?st =-q
解法二(特征根法) :对于由递推公式a n +2=pa n +1+qa n ,a 1=α, a 2=β给出的数列{a n },方程x -px -q =0,叫做数列{a n }的特征方程。若x 1, x 2是特征方程的两个根,当x 1≠x 2时,
2
n -1n -1数列{a n }的通项为a n =Ax 1,其中A ,B 由a 1=α, a 2=β决定(即把a 1, a 2, x 1, x 2+Bx 2n -1n -1和n =1, 2,代入a n =Ax 1,得到关于A 、B 的方程组);当x 1=x 2时,数列{a n }的+Bx 2n -1通项为a n =(A +Bn ) x 1,其中A ,B 由a 1=α, a 2=β决定(即把a 1, a 2, x 1, x 2和n =1, 2,n -1代入a n =(A +Bn ) x 1,得到关于A 、B 的方程组)。
例13:已知数列{a n }中,a 1=1, a 2=2, a n +2=变式:
21
a n +1+a n ,求a n 。 33
1. 已知数列{a n }满足a 1=1, a 2=3, a n +2=3a n +1-2a n (n ∈N *).
(I )证明:数列{a n +1-a n }是等比数列;(II )求数列{a n }的通项公式; (III )若数列{b n }满足4142...4n
b -1b -1
b -1
=(a n +1) b n (n ∈N *), 证明{b n }是等差数列2. 已知数列{a n }中,a 1=1, a 2=2, a n +2=
21
a n +1+a n ,求a n 33
3. 已知数列{a n }中,S n 是其前n 项和,并且S n +1=4a n +2(n =1,2, ), a 1=1, ⑴设数列b n =a n +1-2a n (n =1, 2, ) ,求证:数列{b n }是等比数列; ⑵设数列c n =
a n
, (n =1, 2, ) ,求证:数列{c n }是等差数列;⑶求数列{a n }的通项公式及前n 项和。 n 2
八:特征根法。
1、设已知数列{a n }的项满足a 1=b , a n +1=ca n +d , 其中c ≠0, c ≠1, 求这个数列的通项公式。作出一个
方程x =cx +d , 则当x 0=a 1时,a n 为常数列,即a n =a 1; 当x 0≠a 1时, a n =b n +x 0,其中{b n }是以c 为公比的等比数列,即b n =b 1c n -1, b 1=a 1-x 0.
2. 对于由递推公式a n +2=pa n +1+qa n ,a 1=α, a 2=β给出的数列{a n },方程x 2-px -q =0,叫做数
n -1n -1
列{a n }的特征方程。若x 1, x 2是特征方程的两个根,当x 1≠x 2时,数列{a n }的通项为a n =Ax 1,+Bx 2n -1n -1其中A ,B 由a 1=α, a 2=β决定(即把a 1, a 2, x 1, x 2和n =1, 2,代入a n =Ax 1,得到关于A 、B +Bx 2n -1的方程组);当x 1=x 2时,数列{a n }的通项为a n =(A +Bn ) x 1,其中A ,B 由a 1=α, a 2=β决定(即n -1把a 1, a 2, x 1, x 2和n =1, 2,代入a n =(A +Bn ) x 1,得到关于A 、B 的方程组)。
例14:(1)已知数列{a n }满足a 1=a , a 2=b , 3a n +2-5a n +1+2a n =0(n ≥0, n ∈N ) ,求数列{a n }的通项公式。
解法一(待定系数——迭加法) 由3a n +2-5a n +1+2a n =0,得
2
(a n +1-a n ) ,且a 2-a 1=b -a 。 3
2
则数列{a n +1-a n }是以b -a 为首项,为公比的等比数列,于是
3
2
a n +1-a n =(b -a )() n -1。把n =1, 2, 3, ???, n 代入,得
3a n +2-a n +1=
a 2-a 1=b -a ,
2
a 3-a 2=(b -a ) ?() ,
32
a 4-a 3=(b -a ) ?() 2,
3
???
2
a n -a n -1=(b -a )() n -2。
3
把以上各式相加,得
21-() n -1
2223a n -a 1=(b -a )[1++() +???+() n -2]=(b -a ) 。
2333
1-3
22
∴a n =[3-3() n -1](b -a ) +a =3(a -b )() n -1+3b -2a 。
33
解法二(特征根法:这种方法一般不用于解答题):数列{a n }:3a n +2-5a n +1+2a n =0(n ≥0, n ∈N ) ,
a 1=a , a 2=b 的特征方程是:3x 2-5x +2=0。 x 1=1, x 2=
2n -1
=A +B ?() n -1。 ∴a n =Ax 1n -1+Bx 2
3
又由a 1=a , a 2=b ,于是
2, 3
?a =A +B
?A =3b -2a 2n -1?
a =3b -2a +3(a -b )() 故?2??n
3b =A +B ?B =3(a -b ) ?3?
1
3
13311
解:作方程x =-x -2, 则x 0=-. 当a 1=4时,a 1≠x 0, b 1=a 1+=.
32221
数列{b n }是以-为公比的等比数列.
3
1n -1111n -133111n -1
于是b n =b 1(-) =(-) , a n =-+b n =-+(-) , n ∈N .
3232223
(2).已知数列{a n }满足:a n +1=-a n -2, n ∈N , a 1=4, 求a n .
九:不动点法,形如a n +1=
pa n +q
ra n +h
pa n +q
(其中p 、q 、r 、h
ra n +h
解法:如果数列{a n }满足下列条件:已知a 1的值且对于n ∈N ,都有a n +1=均为常数,且ph ≠qr , r ≠0, a 1≠-则?
h px +q
),那么,可作特征方程x =, 当特征方程有且仅有一根x 0时, r rx +h
?
?a n -x 1?1?
是等差数列; 当特征方程有两个相异的根、时,则x x ???是等比数列。 12
?a n -x 0??a n -x 2?
例15:已知数列{a n }满足性质:对于n ∈N , a n -1=
a n +4
, 且a 1=3, 求{a n }的通项公式.
2a n +3
例:已知数列{a n }满足:对于n ∈N , 都有a n +1=
13a n -25
.
a n +3
(1)若a 1=5, 求a n ; (2)若a 1=3, 求a n ; (3)若a 1=6, 求a n ; (4)当a 1取哪些值时,无穷数列{a n }不存在?
变式:(2005,重庆, 文,22, 本小题满分12分)
数列{a n }满足a 1=1且8a n +1a n -16a n +1+2a n +5=0(n ≥1). 记b n =
11a n -
2
(n ≥1).
(Ⅰ)求b 1、b 2、b 3、b 4的值; (Ⅱ)求数列{b n }的通项公式及数列{a n b n }的前n 项和S n .
十:换元法:类比函数的值域的求法有三角代换和代数代换两种,目的是代换后出现的整体数列具有规律性。
例16 已知数列{a
n }满足a n +1=
1
(1+4a n ,a 1=1,求数列{a n }的通项公式。
1612
(b n -1) 24
解:令b n =a n =故a n +1=
121
(b n +1-
1) ,代入a n +1=(1+4a n 得 2416
12112
(b n +1-1) =[1+4(b n -1) +b n ] 241624
22即4b n +1=(b n +3)
因为b n =
0,故b n +1=≥0 则2b n +1=b n +3,即b n +1=可化为b n +1-3=
13
b n +, 22
1
(b n -3) , 2
1
为公比的等比数列,因此2
所以{b n -
3}是以b 1-3=3=3=2为首项,以
1111
b n -3=2() n -1=() n -2,则b n =() n -2+
3=() n -2+3,得
2222a n =
21n 1n 1() +() +。 3423
13
b n +形22
评注:
b n ,使得所给递推关系式转化b n +1=
式,从而可知数列{b n -3}为等比数列,进而求出数列{b n -3}的通项公式,最后再求出数列{a n }的通项公式。
例18. 已知数列{a n }满足a 1=+a n 1,a n +1=,求a n 。 22
解析:设a 1=1+a n 1π=cos ,∵ a n +1=, 232
∴ a 2=cos π
6,a 3=cos π
22?3,?,a n =cos π
2n -1?3
总之,求数列的通项公式,就是将已知数列转化成等差(或等比)数列,从而利用等差(或等
比)数列的通项公式求其通项。
十一。双数列
解法:根据所给两个数列递推公式的关系,灵活采用累加、累乘、化归等方法求解。
例19. 已知数列{a n }中,a 1=1;数列{b n }中,b 1=0。当n ≥2时,
11a n =(2a n -1+b n -1) , b n =(a n -1+2b n -1) ,求a n , b n . 33
11解:因a n +b n =(2a n -1+b n -1) +(a n -1+2b n -1) =a n -1+b n -1 33
所以a n +b n =a n -1+b n -1=a n -2+b n -2=???=a 2+b 2=a 1+b 1=1
即a n +b n =1????????????????(1)
111(2a n -1+b n -1) -(a n -1+2b n -1) =(a n -1-b n -1) 333
1121n -1所以a n -b n =(a n -1-b n -1) =() a n -2-b n -2) =??=() (a 1-b 1) 333
11=() n -1. 即a n -b n ==() n -1?????????(2) 33
11n -111n -1由(1)、(2)得:a n =[1+() ], b n =[1-() ] 2323又因为a n -b n =
十二、周期型 解法:由递推式计算出前几项,寻找周期。
例20:若数列{a n }满足a n +11?2a , (0≤a ≤) n ?6?n 2=?,若a 1=,则a 20的值为___________。 7?2a -1, (1≤a <1) n="" n="">1)>
变式:(2005,湖南, 文,5)
已知数列{a n }满足a 1=0, a n +1=a n -3
3a n +1(n ∈N *) ,则a 20= ( )
A .0
十三、分解因式法 B .-3 C .3 D . 2
当数列的关系式较复杂,可考虑分解因式和约分化为较简形式,再用其它方法求得a n .
例21. 已知f (x ) =(x -1) 4, g (x ) =r ?(x -1) 3, (r ≠0, 1), 数列{a n }满足a 1=2, a n =1(n ∈N ),且有条件(a n -a n -1) ?g (n -1) +f (a n -1) =0, 求a n (n ≥2).
解:由得:
(a n -a n -1) ?r ?(a n -1-1) 3+(a n -1-1) 4=0. 即(a n -1-1) 3[r (a n -a n -1) +(a n -1-1)]=0对n ∈N ,a n ≠1, 故r (a n -a n -1) +(a n -1-1) =0. 合并同类项得:a n =
a n -1=r -1(a n -1-1). r
r -1n -1) . ∴a n =1+(r 1r -1+?a n -1, 再由待定系数法得:r r
十四、循环法
数列有形如f (a n +2,a n +1, a n ) =0的关系,如果复合数列构不成等差、等比数列,有时可考虑构成循环关系而求出a n .
例22. .在数列{a n }中,a 1=1, a 2=5, a n +2=a n +1-a n , 求a 1998.
解:由条件a n +3=a n +2-a n +1=(a n +1-a n ) -a n +1=-a n ,
即a n +3=-a n , ∴a n +6=-a n +3=a n ,
即每间隔6项循环一次.1998=6×333,
∴a 1998=a 6=-4.
十五、开方法 对有些数列,可先求a n 或a n , 再求a n .
例23、两个数列{a n },{b n },它们的每一项都是正整数,且对任意自然数n , a n 、b n 、a n +1成等差数列,b n 、a n +1、b n +1成等比数列,a 1=1, a 2=3, b 1=2, 求a n 和b n .
解:由条件有:
由②式得:a n =n -1?b n , ③
a n +1=n ?b n +1. ④ 把③、④代入①得:2b n =
变形得b n (n -n -1) =
∵b n >0,∴b n -n -1=n -1?b n +b n ?b n +1, b n +1-n ). n b n +1-n . ∴n 是等差数列. 因a 1=1, a 2=3, b 1=2,
99故b 2=, 故2-b 1=-2=2, 22
2∴n =n , b n =2n , 故a n =n b n +1=2n (n -1).
小结:除了熟悉以上常见求法以外,对具体的数列进行适当的变形,一边转化为熟知的数列模型更是突破数列通项的关键。做题时要不断总结经验,多加琢磨。
总结方法比做题更重要! 方法产生于具体数学内容的学习过程中.
范文二:通项公式的求法
通项公式的求法
类型(1) 1() n n a a f n +=+ 累差法 例 1 已知 111, 2, n
n n a a a n +==++求 n a
(1)
212
n n n n a -=-- 类型(2)
1() n n
a f n a += 累商法 () f n 是可求积的数列的形式 例 2 已知 112
1,
, n n
a n a a n
++==
求 n a 1
(1) 2
n a n n =
+ 类型(3) 1,(1, , ) n n a ca d c c d +=+ 是常数 构造 {}n a x +是公比为 c 的等比数列 即 1() n n a x c a x ++=+ 解得 1
d
x c =
-。 例 3已知 111
1, 3, 2
n n a a a +==
+求 n a 解:由 113, 2
n n a a +=
+,得 11
6(6), 2n n a a +-=-令 6, n n b a =-
则 11, 2n n b b +=
{}n b \是等比数列,其首项 1165, b a =-=-公比为 1
, 2
115(2n n b -\=- ,即 11
65(2n n a --=-
11
65() 2
n n a -\=-
类型(4) 1,(1, 0, , , ) n n a A a Bn C A B
A B C +=++构 是常数 ,构造 {}n a sn t ++是公比为 A 的等比数列,即
1(1) () n n a s n t A a sn t ++++=++ 对比系数可得
A s s B A t t s C ì?-=?í?--=??
可解出 , s t 例 4 11
3
, 32, 2n n a a a n +=
=+求 n a .
解:由 132n n a a n +=+,得 111(1) 3() 22
n n a n a n ++++
=++ 令 1
2
n n b a n =++
, 则 13, n n b b += {}n b \是等比数列,其首项 13, b =公比为 3, 3n n b \=,即 132
n n a n =--
例 5:111, 2, n n a a a n +=-+=求 n a .
解:法一:由 12n n a a n ++=,得 111(1) (22
n n a n a n +--+
=--+ 令 12n n b a n =-+
, 则 1, n n b b +=- {}n b \是等比数列,其首项 13
, 2
b =-公比为 1, - 3(1) 2n
n b \=- 即 13
(1) 22
n n a n =-+- 法二:由 12n n a a n ++=,得 212(1) n n a a n +++=+
故 22n n a a +-=,所以该数列的奇数项和偶数项为等差数列,且 23, a =
*21
*
223, 21, k k
a k k N a k k N -ì?=- ?\í?=+ ??? 注 :q pn a a n n +=++1或 n
n n pq a a =?+1
解法:这种类型一般可转化为 {}12-n a 与 {}n a 2是等差或等比数列求解。 例:(I )在数列 }{n a 中, n n a n a a -==+6, 111,求 n a (II )在数列 }{n a 中, n
n n a a a 3, 111==+,求 n a
类型(5) n
n n q pa a +=+1(其中 p , q 均为常数, ) 0) 1)(1((≠--q p pq ) 。 解法:一般地,要先在原递推公式两边同除以 1
+n q
,得:
q q a q p q a n n n n 111+?=++引入辅助数列 {}n b (其中 n
n
n q
a b =) ,得:q
b q p b n n 1
1+=
+再待定系数法解决。
例 6 651=a , 11) 2
1
(31+++=n n n a a ,求 n a 。 解:在 11) 21(31+++=n n n a a 两边乘以 12+n 得:1) 2(3
2
211+?=?++n n n n a a
令 n n
n a b ?=2,则 1321+=+n n b b , 解之得:n n b ) 3
2(23-=
所以 n
n n
n n b a ) 31(2) 21(32
-==
类型(6) 1n
n n a pa q r +=++(其中 p , q, r均为常数, ((1)(1) 0) rpq p q -- ) 构造 {}n
n a A q B ++,是公比为 p 的等比数列,即 1
1() n n n n a A q
B p a A q B ++++=++ 对比系数可得
1A p A q pB B r ì?-=?í?-=??
可解出 , A B
例 7 112
a =
, 1321n
n n a a +=++,求 n a 。 解:由 1321n
n n a a +=++ 可得 1
111
2
3(2) 22
n n n n a a ++++=++ 令 1
22
n
n n b a =++
, 则 13, n n b b += {}n b \是等比数列,其首项 13, b =公比为 3, 3n n b \= 即 1322
n n n a =-- 类型(7) )
() () (1n h a n g a n f a n n
n +=
+
解法:这种类型一般是等式两边取倒数后换元转化为 q pa a n n +=+1。 例 8 12a =, 13n n n a a a +=
+,求 n a 。
解:两边取倒数可得
1
313
1n n n
n a a a a ++=
=
+ 令 1n n
b a = 则 131n n b b +=+ 于是 1113() 22n n b b ++
=+,即 1
{2
n b +是首项为 1,公比为 3的等比数列。 11
32
n n b -+
= 所以 1111
1322
n n n a b -==
--
类型(8) r
n n pa a =+1) 0, 0(>>n a p
解法:这种类型一般是等式两边取对数后转化为 q pa a n n +=+1,再利用待定系数法求解。
例 9:已知数列{n a }中, 2
111, 1n n a a
a a ?==+) 0(>a ,求数列 {}
. 的通项公式 n a 解:由 211n n a a a ?=+两边取对数得 a
a a n n 1
lg lg 2lg 1+=+,
令 n n a b lg =,则 a b b n n 1lg 21+=+,再利用待定系数法解得:12) 1
(-=n n a
a a 。
类型(9)递推公式为 n S 与 n a 的关系式。 (或 () n n S f a =)
解法:这种类型一般利用 ???≥???????-=????????????????=-) 2()
1(11n S S n S a n n n 与 ) () (11---=-=n n n n n a f a f S S a 消去 n S ) 2(≥n 或与
) (1--=n n n S S f S ) 2(≥n 消去 n a 进行求解。
例 10:已知数列 {}n a 前 n 项和 2
2
14--
-=n n n a S .
(1)求 1+n a 与 n a 的关系; (2)求通项公式 n a . 解:(1)由 2
214--
-=n n n a S 得:1
11214-++-
-=n n n a S
于是 ) 21
2
1() (1
2
11--++-
+-=-n n n n n n a a S S
所以 1112
1
-+++
-=n n n n a a a n n n a a 2
1211+=?+. (2)应用类型 n
n n q pa a +=+1(其中 p , q 均为常数, ) 0) 1)(1((≠--q p pq ) )的方法,上式两边同乘以 12+n 得:
22211+=++n n n n a a
由 12
1412
1111=?-
-==-a a S a . 于 是 数 列 {}n n
a 2是 以 2为 首 项 , 2为 公 差 的 等 差 数 列 , 所 以 n n a n n 2) 1(222=-+=12
-=?n n n
a
类型(10) 递推公式为 n n n qa pa a +=++12(其中 p , q 均为常数) 。 解法一 (待定系数法 ) :先把原递推公式转化为 ) (112n n n n sa a t sa a -=-+++ 其中 , s t 满足 ??
?-==+q
st p t s 求 , s t 即求方程 2
0x px q --=的两根。
解法二 (特征根法 ) :对于由递推公式 n n n qa pa a +=++12, βα==21, a a 给出的数列 {}n a ,方程 02
=--q px x ,叫 做数列 {}n a 的特征方程。若 21, x x 是特征方程的两个根,当 21x x ≠时,数列 {}n a 的通项为 1
21
1--+=n n n Bx Ax a ,其中
A , B 由 βα==21, a a 决定(即把 2121, , , x x a a 和 2, 1=n ,代入 1
21
1
--+=n n n Bx Ax a ,得到关于 A 、 B 的方程组) ;当
21x x =时,数列 {}n a 的通项为 11) (-+=n n x Bn A a ,其中 A , B 由 βα==21, a a 决定(即把 2121, , , x x a a 和 2, 1=n ,
代入 1
1) (-+=n n x Bn A a ,得到关于 A 、 B 的方程组) 。
例 11数列 {}n a :) , 0(025312N n n a a a n n n ∈≥=+-++, b a a a ==21, ,求数列 {}n a 的通项公式。 由 025312=+-++n n n a a a ,得
) (3
2
112n n n n a a a a -=
-+++, 且 a b a a -=-12。
则数列 {}n n a a -+1是以 a b -为首项,
3
2
为公比的等比数列,于是 11) 32
)((-+-=-n n n a b a a 。把 n n , , 3, 2, 1???=代入,得
a b a a -=-12,
) 32
() (23?-=-a b a a ,
234) 3
2
() (?-=-a b a a ,
???
21) 3
2
)((---=-n n n a b a a 。
把以上各式相加,得
]) 3
2() 32(321)[(21-+???+++-=-n n a b a a ) (3
21) 2(11
a b n ---=
-。 a b b a a a b a n n n 23) 3
2
)((3) ]() 32(33[11-+-=+--=∴--。
解 法 二 (特 征 根 法 ) :数 列 {}n a :) , 0(025312N n n a a a n n n ∈≥=+-++, b a a a ==21, 的 特 征 方 程 是 :
02532=+-x x 。
3
2, 121=
=x x , ∴1
2
11--+=n n n Bx Ax a 1) 3
2(-?+=n B A 。 又由 b a a a ==21, ,于是
???-=-=???
?
?
?+=+=) (32332b a B a b A B A b B
A a 故 1
) 3
2)((323--+-=n n b a a b a
例 12:已知数列 {}n a 中, 11=a , 22=a , n n n a a a 3
1
3212+=++,求 n a 。 解:由 n n n a a a 3
1
3212+=
++可转化为 ) (112n n n n sa a t sa a -=-+++ 即 n n n sta a t s a -+=++12
) (???
????
-==+?313
2st t s ?????-==?311t s 或 ????
?=-=131t s 这里不妨选用 ??
???-==311t s (也可选用 ????
?
=-
=131t s ) ,则 ) (31112n n n n a a a a --=-+++{}n n a a -?+1是以首项为 112=-a a , 公比为 31-的等比数列 , 所以 11) 3
1
(-+-=-n n n a a , , 分别令 ) 1(, , 3, 2, 1-??????=n n , 代入上式得 ) 1(-n 个等式累加之, 即 2101) 3
1() 31() 31(--+??????+-+-=-n n a a 3
11) 1(11
+--=
-n 又 11=a ,所以 1
) 3
1(4347---=n n a 。
不动点定理:对于分式线性递推数列 11, () (0, 0) n n n n ba c a a a f a d de
bc da e
++===
? +
() , () , bx c
f x f a a dx e
+=
+其中 且 (1) 若 () f x 有两个不相等的不动点 , a b ,则
11n n a a a c a a a c a a
a
b
b b
------是以
为公比的等比数列。
若 () f x 有唯一的不动点 , a 1112n d
a a b e
a a --+则 是以 为公差的等差数列。
类型 11 h
ra q pa a n n n ++=
+1
解法:如果数列 }{n a 满足下列条件:已知 1a 的值且对于 N ∈n ,都有 h
ra q
pa a n n n ++=
+1(其中 p 、 q 、 r 、 h 均为常数,
且 r h a r qr ph -
≠≠≠1, 0, ) ,那么,可作特征方程 h rx q
px x ++=, 当特征方程有且仅有一根 0x 时 , 则 01n a x ????-??
是等差数
列 ; 当特征方程有两个相异的根 1x 、 2x 时,则 12n n a x a x ??
-??-??
是等比数列。
例 13:已知数列 }{n a 满足性质:对于 , 3
24
, N 1++=∈-n n n a a a n 且 , 31=a 求 }{n a 的通项公式 .
解 : 数列 }{n a 的特征方程为 , 3
24
++=
x x x 变形得 , 04222=-+x x 其根为 . 2, 121-==λλ故特征方程有两个相异的 根,使用定理 2的第(2)部分,则有
. N , ) 2
21211(2313) (1
1212111∈?-?-?+-=--?--=
--n r p r p a a c n n n λλλλ
∴ . N , ) 5
1(521
∈-=
-n c n n ∴ . N , 1) 5
1(521
) 1
(221
1112∈----?-=--=--n c c a n n n n n λλ 即 . N , ) 5(24) 5(∈-+--=n a n
n n
例 14:求下列递推数列的通项公式 (1) 1131
, (1) 224
n n n a a a n a ++=
= - (2) 1145, (1) 3
n n n a a a n a +-==
-
解:(1) ==
其中 =
解方程 即 133
() , () , () , 24
24
n n n n a x a f a f x f x x a x +++=-- 2
1
2
3
1
, 2530, , 324
2x x x x x x x +=? -=? -=- 于是 112(311() (224224
n n n n n a a a a a ++
+--=--=
-- ① 135(3) 3324
24
n n n n n a a a a a ++---=
-=
-- ②
因为 3n a 1, (否则由②可推出 11
32
a =
矛盾) ,故由① /②得 11112353
n n n n a a a a ++轾 犏 +
+犏 =-犏 --犏 犏 臌
令 1
3
n n n a y a +
=-,则 {}n y 是以 11
11235a y a +
==--为首项, 25-为公比的等比数列 于是 1
222() () 55
5n n n y -=-
-=- 即 1
2() 35n n n a a +
=--解得:1111
5(1) 3225(1) 2
n n n n n n n a -+-+-+-鬃 =? - (2) ==
其中 =
解方程 即 得 1444
() , () , () , 3
33
n n n n a x x a f a f x f x x x a x x +---==--- 知 只有唯一的不动点 于是得 20440() 2, x x f x x -+==
142223
3
n n n n n a a a a a +--+-=
-=
-- ③
因为 2n a 1, (否则由③可推出 125a = 矛盾) ,所以
1311
1222
n n n n a a a a +-+==-+
--- 故 1
{
}2
n a -是以为首 11123a =-项, 1d =-为公差的等差数列,所以
1143(1) (1) 233n n n a -=+-? =- 3611
24334
n n a n n -\=+=
-- 类型 12双数列型
解法:根据所给两个数列递推公式的关系,灵活采用 累加 、 累乘 、 化归 等方法求解。 例 15:已知数列 {}n a 中, 11=a ;数列 {}n b 中, 01=b 。当 2≥n 时, ) 2(3111--+=
n n n b a a , ) 2(3
1
11--+=n n n b a b ,求 n a , n b .
解:因 =
+n n b a ++--) 2(3111n n b a ) 2(3
1
11--+n n b a 11--+=n n b a 所以 =+n n b a 11--+n n b a 1112222=+=+=???=+=--b a b a b a n n 即 1=+n n b a …………………………………………(1)
又因为 =-n n b a -+--) 2(3111n n b a ) 2(3
111--+n n b a ) (31
11---=n n b a
所以 =-n n b a ) (3
111---n n b a =-=--) ) 31(222n n b a …… ) () 31(111
b a n -=-
1) 31(-=n . 即 =-n n b a 1) 3
1
(-=n ………………………(2) 由(1) 、 (2)得:]) 31(1[211-+=n n a , ]) 3
1(1[211
--=n n b
类型 13周期型
解法:由递推式计算出前几项,寻找周期。
例:若数列 {}n a 满足 ???
???
?
<>
121(, 12) 2
10(, 21
n n n n n a a a a a ,若 761=a ,则 20a 的值为 ___________。 变式 :(2005,湖南 , 文, 5) 已知数列 }{n a 满足 ) (1
33, 0*11N n a a a a n n n ∈+-=
=+,则 20a =
( )
A . 0
B . 3- C . 3
D .
2
范文三:数列通项公式的求法
数列通项公式的求法
考点1:由数列的前几项求数列的通项
【观察法】(关键是找出各项与项数n 的关系:横向看各项之间的关系结构,纵向看各项与项数n 的内在联系,从而归纳出数列的通项公式。) 例1、根据下面各数列前几项的值,写出数列的一个通项公式: (1)-1,7,-13,19,?; 246810
(2)3,15,35,63,99,?; 1925
(3),2,,8,,?; 222(4)5,55,555,5 555,?.
解 (1)偶数项为正,奇数项为负,故通项公式必含有因式(-1) n ,观察各项的绝对值,后一项的绝对值总比它前一项的绝对值大6,故数列的一个通项公式为a n =(-1) n (6n -5) .
(2)这是一个分数数列,其分子构成偶数数列,而分母可分解为1×3,3×5,5×7,7×9,9×11,?,每一项都是两个相邻奇数的乘积.知所求数列2n 的一个通项公式为a n =.
(2n -1)(2n +1)
(3)数列的各项,有的是分数,有的是整数,可将数列的各项都统一成分数再观1491625n 2
察.即2,2,2,2,2,?,从而可得数列的一个通项公式为a n =2555
(4)将原数列改写为9×9,9×99,9×999,?,易知数列9,99,999,?的通项为10n -1,
5
故所求的数列的一个通项公式为a n =9n -1) . 246
例2、数列0,3,5,7,?的一个通项公式为( ) . n -1n -1
A .a n =(n ∈N *) B .a n =(n ∈N *)
n +12n +12(n -1)2n
C .a n =(n ∈N *) D .a n n ∈N *)
2n -12n +1
解析 将0写成1,观察数列中每一项的分子、分母可知,分子为偶数列,可表
示为2(n -1) ,n ∈N *;分母为奇数列,可表示为2n -1,n ∈N *,故选C. 练习1:根据数列的前4项,写出它的一个通项公式:
14916
(1)9,99,999,9999,?(2)1, 2, 3, 4,
251017
2121234, , , (4), -, , -, (3)1,
3252345
2n 2
; (4); (3)a n =答案:(1)a n =10-1 (2)a n =n +2
n +1n +1
n
n
. n +1
考点2:由a n 与S n 的关系求通项a n a n =(-1) n +1?
?s , n =1
【公式法】 知s n 利用公式 a n =?1.
?S n -S n -1, n ≥2
例1、已知下列两数列{a n }的前n 项和s n 的公式,求{a n }的通项公式. (1)S n =n 3+n -1. (2)s n =n 2-1
(n =1) ?0
答案:(1)a n =3n 2-3n +2,(2)a n =?点评:先分n=1和n ≥2
?2n -1(n ≥2) 两种情况,然后验证能否统一.
2S 12
例2、设数列{a n }的前n 项和为S n . 已知a 1=1,n =a n +1-3n 2-n -3,n ∈N *. (1)求a 2的值;
(2)求数列{a n }的通项公式. 12
解 (1)依题意,2S 1=a 2-3-1-3, 又S 1=a 1=1,所以a 2=4;
12
(2)由题意2S n =na n +1-3n 3-n 2-3n , 所以当n ≥2时,
12
2S n -1=(n -1) a n -3(n -1) 3-(n -1) 2-3(n -1)
12
两式相减得2a n =na n +1-(n -1) a n -3n 2-3n +1) -(2n -1) -3 整理得(n +1) a n -na n +1=-n (n +1) , a n +1a n a 2a 1即-n =1,又2-1=1, n +1
?a n ?a 故数列?n 是首项为1=1,公差为
??
1的等差数列,
a n
所以n 1+(n -1) ×1=n ,所以a n =n 2.
n 1
练习1.若S n 为数列{a n }的前n 项和,且S n a ( ) .
n +15561
A. 6B. 5 C. 30 D .30
n -1n 11
解析1: 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=-n =,∴a =5×(5+1)
n +1n (n +1)5=30. 答案 D
练习2.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,且S n =2n 2-1,则a 3=( ) . A .-10 B .6 C .10 D .14
解2: a 3=S 3-S 2=2×32-1-(2×22-1) =10. 答案 C
练习3.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,S n =2a n +1,则S n =( ) . 1?3??2?
A .2n -1 B. 2?n -1C. 3?n -1 D.n -1
????2
解析3: ∵S n =2a n +1,∴当n ≥2时,S n -1=2a n , a n +13
∴a n =S n -S n -1=2a n +1-2a n (n ≥2) ,即a =2(n ≥2) ,
n 11?3又a 2=2,∴a n =2 2n -2(n ≥2) .
??1?3-11
当n =1时,a 1=1≠2× 2=3
??1,n =1,??
∴a n =?13n -2
,n ≥2,??2?2?
1?3n -1?3n -1
∴S n =2a n +1=2×2× 2= 2.
????答案 B
n
练习4、设数列{a n }满足a 1+3a 2+32a 3+?+3n -1a n =3则数列{a n }的通项公式为________.
解析4:∵a 1+3a 2+3a 3+?+3
-2
2n -1
n
a n =3n ≥2时,a 1+3a 2+32a 3+?+3n
n -111
a n -1=3,两式左右两边分别相减得3n -1a n =3a n =3(n ≥2) .由题意知,
1
a 13
11∴a n 3n ∈N *) .答案 a n =3考点3:由递推公式求数列的通项公式 【累加法】(型如a n +1=a n +f (n ) 的递推关系)
简析:已知a 1=a , a n +1-a n =f (n ) ,其中f(n)可以是关于n 的一次、二次函数、指数函数、分式函数,求通项a n .
①若f(n)是关于n 的一次函数,累加后可转化为等差数列求和; ② 若f(n)是关于n 的指数函数,累加后可转化为等比数列求和; ③若f(n)是关于n 的二次函数,累加后可分组求和; ④若f(n)是关于n 的分式函数,累加后可裂项求和各式相加得
例1. 若在数列{a n }中,a 1=3,a n +1=a n +2n ,求通项a n . 答案:a n =2n +1
a n =a n -1+例2. 已知数列{a n }满足a 1=3,
1
(n ≥2) ,求此数列的通项公式.
n (n -1)
1n
练习1、在数列{a n }中,若a 1=2,a n +1=a n +n +1,则通项a n =________;
答案:a n =4-
解析:由题意得,当n ≥2时,a n =a 1+(a 2-a 1) +(a 3-a 2) +?+(a n -a n -1) =2+(2+3+?+n ) =2+
(n -1)(2+n )n (n +1)
=2+1. 2
1×(1+1)
又a 1=2=1,符合上式,
2n (n +1)
因此a n =21.
【累积法】(形如a n +1=f (n)·a n 型)
(1)当f(n)为常数,即:
a n +1
,此时数列为=q (其中q 是不为0的常数)
a n
等比数列,a n =a 1?q n -1.
(2)当f(n)为n 的函数时, 用累乘法.
例1、在数列{a n }中,a 1=1, (n+1)·a n +1=n·a n ,求a n 的表达式.
1
答案:a n =
n
1
例2、已知数列{a n }中,a 1=,前n 项和S n 与a n 的关系是 S n =n (2n -1) a n ,
3
试求通项公式a n . .
1
. 答案:a n =
(2n +1(2n -1)
2
练习:1、设{a n }是首项为1的正项数列,且(n +1) a 2a n =0(n =n +1-na n +a n +1·1,2,3,?) ,则它的通项公式a n =________.
解析1:∵(n +1) a 2a n -na 2n +1+a n +1·n =0,∴(a n +1+a n )[(n +1) a n +1-na n ]=0, 又a n +1+a n >0,∴(n +1) a n +1-na n =0,
a n +1n -1n a 2a 3a 4a 5a n 12341即a =,∴a ?=××××?×,∴a =n
n n . n +1a n -12345n 1a 2a 3a 4
练习2、已知a 1=1,a n =n (a n +1-a n )(n ∈N *) ,则数列{a n }的通项公式是( ) .
?n +1n -1
C .n 2D .n A .2n -1 B.
?n ?
解析2: 法一 (构造法) 由已知整理得(n +1) a n =na n +1,
?a ?a n +1a a a ∴=n ?n 是常数列.且n =1=1,∴a n =n . n +1??
法二 (累乘法) :n ≥2时,
a n -1n -1a 3a 2a n
?=,=, a n -1n -1a n -2n -2a 22a 11
a n
两边分别相乘得a n ,又因为a 1=1,∴a n =n .
1答案 D
【构造法1】(形如a n +1=ca n +d , (c ≠0, 其中a 1=a ) 型) (1)若c=1时,数列{a n }为等差数列; (2)若d=0时,数列{a n }为等比数列;
(3)若c ≠1且d≠0时,数列{a n }为线性递推数列,其通项可通过待定系数法构造等比数列来求.
方法如下:设a n +1+λ=c (a n +λ) , 得a n +1=ca n +(c -1) λ, 与题设a n +1=ca n +d , 比较系数得λ=
d
, (c ≠0) , c -1
d d d d ??
a +=c (a n -1+) , 即?a n +构成以为首项,以c ?1
c -1c -1c -1c -1??
所以:a n +
为公比的等比数列.
例1:已知数列{a n }的递推关系为a n +1=2a n +1,且a 1=1求通项a n . 答案:a n =2n -1
练习1、课本p 33习题A4,B1.
练习2、在数列{a n }中,若a 1=1,a n +1=3a n +2,则通项a n =________. 解析:a n +1=3a n +2,即a n +1+1=3(a n +1) ,即a n +1+1
由=3,即a n +1+1=3(a n +1) , a n +1当n ≥2时,a n +1=3(a n -1+1) ,
a n +1+1
3, a n +1
∴a n +1=3(a n -1+1) =32(a n -2+1) =33(a n -3+1) =?=3n -1(a 1+1) =2×3n -1, ∴a n =2×3n -1-1;
当n =1时,a 1=1=2×31-1-1也满足. ∴a n =2×3n -1-1.
【构造法2】(形如a n +1=pa n +q ·p n +1(p ≠0,1,q ≠0) 型) a n +1=pa n +q ·p
n +1
(p ≠0,1,q ≠0) 的求解方法是两端同时除以p
n +1
a n +1a ,即得+-p p
?a ?
=q ,数列p 为等差数列.
??
例2:已知数列{a n }满足a n +a n +1=2n 且a 1=1,求数列的通项公式a n 及前n 项和s n .
1111提示:等式两边同除以2n +1,a n =[2n -(-1) n ],s n =. 2n +1+.(-1) n +1-
3362
练习1:已知数列{a n }的前n 项和s n =2a n -2n ,求数列的通项公式a n . 答案:a n =(n +1). 2n -1
2
练习2:已知数列{a n }满足a n +1=3a n , a 1=3, 求数列的通项公式a n
提示:等式两边取对数,a n =3(2
n
-1)
【构造法3】相邻项的差为特殊数列(形如a n +1=pa n +qa n -1,其中a 1=a , a 2=b 型) 可化为(a n +1-x 1a n )=x 2(a n -x 1a n -1), 其中x 1, x 2是方程x 2-px -q =0的两根 例3:在数列{a n }中,a 1=1,a 2=2,a n +2=
1
提示:变为a n +2-a n +1=-(a n +1-a n ) .
3
21
a n +1+a n ,求a n . 33
练习1:课本p 69复习题B6.
【构造法4】倒数为特殊数列【形如a n =
pa n -1
】
ra n -1+s
2a 例4:已知数列{a n }中,a 1=1,a n +1=,求数列{a n }的通项公式.
a n +22a n
解:∵a n +1=,a =1,∴a n ≠0,
a n +21∴
111111=a +2,即-a =2,又a 1=1,则a =1, a n +1n a n +1n 1
?n ?
1
?1?1
∴?a 是以1为首项,2为公差的等差数列.
111n 1∴a a (n -1) ×2=2+2,
n
1
2
∴a n n ∈N *) .
n +1
练习1:已知数列{a n }中a 1=1且a n +1=公式. 答案 a n =
11= b n n
a n
(n ∈N ),求数列的通项,
a n +1
考点4:求周期数列的通项公式
(1)若a n +1+a n =d (d 为常数),则数列{a n }为“等和数列”,它是一个周期
数列,周期为2, 其通项分为奇数项和偶数项来讨论.
(2)形如a n +1?a n =f (n ) 型①若a n +1?a n =p (p为常数) ,则数列{a n }为“等积数
列”,它是一个周期数列,周期为2,其通项分奇数项和偶数项来讨论; ②若f(n)为n 的函数(非常数)时,可通过逐差法得a n ?a n -1=f (n -1) ,两式相除后,分奇偶项来求通项.
例1: 数列{a n }满足a 1=0, a n +1+a n =2, 求数列{a n }的通项公式.
a n =(-1) n +1
练习1:(2014·课标全国Ⅱ) 数列{a n }满足a n +1=
[解析] ∵a n +1=1∴a n +1==
1-a n
1
, 1-a n
1
1-a n -1
1-a n -1-1
1
a =2,则a 1=________. 1-a n 8
111-a n -1
=
1-a n -11
1-a n -1a n -1
1
=1-(1-a n -2) =a n -2, 11-a n -2
=1∴周期T =(n +1) -(n -2) =3. ∴a 8=a 3×2+2=a 2=2. 11
而a 2=a 1=.
21-a 11
[答案]
2
范文四:数列的通项公式求法
一 累加法
1 设数列 {}n a 中, 112, 1n n a a a n +==++,求数列 {}n a 的通项公式
2 设数列 {}n a 中, ()111, 322n n a a a n n -==+-≥, (1)求 23, a a (2)求数列 {}n a 的通项公式
3 已知数列 {}n a 满足 11211
, 2n n a a a n n
+==++,求数列 {}n a 的通项公式
二 累乘法
1已知数列 {}n a 满足 112, 31
n n n a a a n +==+,求数列 {}n a 的通项公式
2已知数列 {}n a 满足 112
4, n n n a a a n
++==,求数列 {}n a 的通项公式
3数列 {}n a 中, , 11=a ()121≥=+n a a n n n ,则此数列的通项公式为 _______=n a
三 取倒数
1已知数列 {}n a 中, 1121, 2
n
n n a a a a +==+,求数列 {}n a 的通项公式
2 在数列 {}n a 中, 1111,30n n n n a a a a a --=+-=(1)证明:数列 1n a ??
????
是等差数列 (2)求数列 {}n a 的通项公式
3 已知数列 {}n a 的前 n 项的乘积为 *,2, 5N n n T n ∈=则此数列的通项公式为 _______=n a
五 运用公式 11,n 1
, 2
n n n S a S S n -=?=?
-≥?
1已知数列 {}n a 的前 n 项和为 232n S n n =+-,求数列 {}n a 的通项公式
2已知数列 {}n a 的前 n 项和为 210n S n n =-,求数列 {}n a 的通项公式
3 已知数列 {}n a 的前 n 项和为 31n
n S =+,求通项公式 n a
4已知数列 {}n a 的前 n 项和为 21n
n S =-,求通项公式 n a
5数列 {}n a 中, , 11=a (), 23n n a n s +=则此数列的通项公式为 _______=n a
6已知数列 {}n a 的前 n 项和 , n S 且对任意正整数 n, 2014=+n n s a , 则此数列的通项公式为 _______=n a
7已知数列 {}n a 的前 n 项和为 n S 且 (), 11log 2+=+n S n 则此数列的通项公式为 _______=n a
8已知数列 {}n a 中, 11, a =前 n 项和 2
3
n n n S a +=, (1)求 23, a a (2)求数列 {}n a 的通项公式
9已知数列 {}n a 的前 n 项和为 2
1, 2
n S n kn =-+且 n S 的最大值为 8,试确定常数 k ,并求数列 {}n a 的通 项公式
10已知数列 {}n a 的前 n 项和为 n S ,且满足关系式 ()111202, 2
n n n a S S n a -+=≥= (1)求证 1n S ??
????
是等差数列 (2)求 n a
六 分裂相消法求和
1已知数列 {}n a 的前 n 项和为 n S ,且 1
, 123n a n
=+++???+则 2013________S =
2已知数列 {}n a 的前 n 项和为 n S ,且 21, 1, n n S n a a ==求数列 {}n a 的通项公式
3已知等差数列 {}n a 满足 {}3577, 26, n a a a a =+=的前 n 项和为 n S (1)求 {}n a 及 n S
(2) 令 ()*
2
11
n n b n N a =∈-,求数列 {}n b 的前 n 项和 n T
4已知等差数列 {}n a 中, 71994, 2a a a == (1)求数列 {}n a 的通项公式 (2)设 1
n n
b na =,求数列 {}n b 前 n 项和为 n S
5已知等差数列 {}n a 中, 13, a =公差 2, d =前 n 项和为 n S 求 12111
n
S S S ++???+
范文五:数列通项公式的求法
等差数列及等比数列的“遗传”与“变异”
1.遗传 若数列
{a n }是公差为d 的等差数列,则由此构造出的以下数列是等差数列.如: {a n }去掉前面几项后余下项组成的仍为公差为d 的等差数列.
(1)
(2)所有的奇数项组成的是公差为2d 的等差数列; 所有的偶数项组成的是公差为2d 的等差数列; 形如
{a n +k }(其中k 是常数,且k ∈N )的数列都是等差数列.
由此可得到的一般性结论是:凡是项的序号成等差数列(公差为k )的项依次组成的数列一定是等差数列,公差为kd . (3)数列
{c ?a n }(其中c 是任一个常数)是公差为cd
的等差数列.
(4) 数列(5)数列(6)若
{a n +c }(其中c 是任一个常数)是公差为d 的等差数列.
{a n +a n +k }(其中k 是常数,且k ∈N )是公差为(k +1) d 的等差数列.
{b n }是公差为d 1等差数列,且p , q 为常数,则数列{p ?a n +q ?b n }一定是公差为pd +qd 1的等差数列.
{a n }中,任意连续k 项的和是它前面连续k 项的和与它后面连续k 项的和的等差中项,也就是说这些连续k 项的和
(7)等差数列
也构成一个等差数列. 若
{a n }是公比为q 的等比数列,则由此构造出的以下数列是等比数列.如:
{a n }去掉前面几项后余下项组成的仍是公比为q 的等比数列.
k
(1)
(2)项的序号成等差数列(公差为k )的项依次取出并组成的数列一定是等比数列,公比为q . (3)数列(4)数列
a }是公比为q 的等比数列.
n
{c ?a n }(c 是任一常数且c ≠0)是等比数列,公比仍为q .
m
m
(5)
{a }(m 是常数,且m ∈K )是公比为q
n
的等比数列.
特殊地:若数列
(6) (7)若
{a n }是正项等比数列时,且m 是任一个实常数,则数列{a n m }是公比为q m 的等比数列.
{a n ?a n +k }(其中k 是常数,且k ∈N )是公比为q k +1的等比数列. {b n }是公比为q 1的等比数列,,则{a n ?b n }是公比为q ?q 1的等比数列.
{a n }中,若任意连续k 项的和不为0,则任意连续k 项的和是它前面连续k 项的和与它后面连续k 项的和的等比中
(8)等比数列
项,也就是说这些连续k 项的和也构成一个等比数列. 2.变异 若数列{a n },{b n }均为不是常数列的等差数列时,则有:
(1) 当数列(2) 数列
{a n }中的项不同号时,则数列a n }一定不是等差数列.
{a n ?a n +k }不是等差数列
n
(3)
{a }(m 是常数,且m ∈K ,m ≠1,a
m n
≠0)不是等差数列.
(4) 数列 若数列
{a n ?b n }不是等差数列.
{a n }为不是常数列的等比数列时,则有:
)不是等比数列. {a n +c }(其中c 是任一个不为0的常数,
(1) 数列
(2) 数列(3) 数列3.突变
{a n +a n +1}不一定是等比数列.如a n =(-1) n 时,则a n +a n +1=0,所以{a n +a n +1}不是等比数列.
{a n +b n }不一定是等比数列.
{a n }是公差为d 的等差数列,则{c a }(其中c 是正常数)一定是公比为c d 的等比数列.
n
(1) 若数列(2) 若
{a n }是公比为q 的正项等比数列,则{log c a n }(其中c 是不等于1的正常数)是公差为log c q 的等差数列.
数列通项公式的求法
几种常见的数列的通项公式的求法
一. 观察法
例1:根据数列的前4项,写出它的一个通项公式: (1)9,99,999,9999,?(2)1
14916
, 2, 3, 4, (3)1, 2510172
, 31, 2212, (4), -, 52334
, -, 45
解:(1)变形为:101-1,102―1,103―1,104―1,?? ∴通项公式为:a n
=10n -1
2n n 2
; (4)a n =(-1) n +1?; (3)a n = (2)a n =n +2. 点评:关键是找出各项与项数n 的关系。 n +1n +1n +1
二、公式法
例2: 已知数列{a n }是公差为d 的等差数列,数列{b n }是公比为q 的(q ∈R 且q ≠1) 的等比数列,若函数f (x ) = (x -1) 2,且a 1 = f (d -1) ,a 3 = f (d +1),b 1 = f (q +1),b 3 = f (q -1) ,(1)求数列{ a n }和{ b n }的通项公式;
解:(1)∵a 1=f (d -1) = (d -2) 2,a 3 = f (d +1)= d 2,∴a 3-a 1=d 2-(d -2) 2=2d , ∴d =2,∴a n =a 1+(n -1) d = 2(n -1) ;又b 1= f (q +1)= q 2,b 3 =f (q -1)=(q -2) 2,
b 3(q -2) 22
n -1n -1
∴=q ,由q ∈R ,且q ≠1,得q =-2,∴b =b ·q =4·(-2) =n 2
b 1q
例1. 等差数列
{a n }是递减数列,且a 2?a 3?a 4=48,a 2+a 3+a 4=12,则数列的通项公式是( )
(A)
a n =2n -12 (B) a n =2n +4 (C) a n =-2n +12 (D) a n =-2n +10
解析:设等差数列的公差位d ,由已知?
?(a 3+d ) ?a 3?(a 3+d ) =48
,
3a =12?3
解得?
?a 3=4
,又{a n }是递减数列, ∴ d =-2,a 1=8,∴ a n =8+(n -1)(-2) =-2n +10,故选(D)。
?d =±2
{a n }的首项a 1=1,公比0<1,设数列{b n="" }的通项为b="" n="a" n="" +1+a="" n="" +2,求数列{b="" n="">1,设数列{b>
例2. 已知等比数列解析:由题意,b n +1
=a n +2+a n +3,又{a n }是等比数列,公比为q
∴
b n +1a n +2+a n +3
==q ,故数列{b n }是等比数列,b 1=a 2+a 3=a 1q +a 1q 2=q (q +1) ,∴ b n =q (q +1) ?q n -1=q n (q +1) b n a n +1+a n +2
点评:当已知数列为等差或等比数列时,可直接利用等差或等比数列的通项公式,只需求得首项及公差公比。 三、 叠加法
例3:已知数列6,9,14,21,30,?求此数列的一个通项。 解 易知a n -a n -1=2n -1,
∵a 2-a 1=3,
a 3-a 2=5,
a 4-a 3=7,
??a n -a n -1=2n -1,
各式相加得a n -a 1=3+5+7+ +(2n -1) 点评:一般地,对于型如a n +1例4. 若在数列解析:由a n +1
∴a n =n 2+5(n ∈N )
=a n +f (n ) 类的通项公式,只要f (1) +f (2) + +f (n ) 能进行求和,则宜采用此方法求解。
{a n }中,a 1=3,a n +1=a n +n ,求通项a n 。
=a n +n 得a n +1-a n =n ,所以a n -a n -1=n -1,a n -1-a n -2=n -2,?,a 2-a 1=1,
将以上各式相加得:a n 四、叠乘法
-a 1=(n -1) +(n -2) +???+1,又a 1=3所以 a n =
n (n -1)
+32
例4:在数列{a n }中,a 1 =1, (n+1)·a n +1=n·a n ,求a n 的表达式。 解:由(n+1)·a n +1=n·a n 得例4. 已知数列
a n +1n a
,n =
a n n +1a 1
=
a 2a 3a 4
a 1a 2a 3
…
1a n 123n -11
= 所以a n = =?? n n n a n -1234
{a n }中,a 1=1,前n 项和S n 与a n 的关系是 S n =n (2n -1) a n ,试求通项公式a n 。
3
解析:首先由S n =n (2n -1) a n 易求的递推公式:(2n +1) a n =(2n -3) a n -1, ∴
a n 2n -3
=
a n -12n +1
∴
a n -12n -5a 1
= 2=将上面n —1个等式相乘得: a n -22n -1a 15
a n (2n -3)(2n -5)(2n -7) 3?13==
a 1(2n +1)(2n -1)(2n -3) 7?5(2n +1)(2n -1) ∴a n =
1
.
(2n +1(2n -1)
点评:一般地,对于型如a n +1=f (n)·a n 类的通项公式,当f (1) ?f (2) ?f (n ) 的值可以求得时,宜采用此方法。 五、S n 法利用a n =S n -S n -1 (n ≥2)
例5:已知下列两数列{a n }的前n 项和s n 的公式,求{a n }的通项公式。(1)S n
2
=n 3+n -1。 (2)s n =n -1
解: (1)a 1
=S 1=1+1-1a n =S n -S n -1=(n 3+n -1) -(n -1) 3+(n -1) -1=3n 2-3n +2 =2=S 1。∴a n =3n 2-3n +2为所求数列的通项公式。
[]
此时,a 1(2)a 1
=s 1=0,当n ≥2时 a n =s n -s n -1=(n 2-1) -[(n -1) 2-1]=2n -1
由于a 1不适合于此等式 。 ∴a n 点评:要先分n=1和n 六、待定系数法:
(n =1) ?0
=?
?2n -1(n ≥2)
≥2两种情况分别进行运算,然后验证能否统一。
例6:设数列{c n }的各项是一个等差数列与一个等比数列对应项的和,若c 1=2,c 2=4,c 3=7,c 4=12,求通项公式c n
?a +b =2?q =2?a +d +bq =4?d =1??n -1
解:设c n =a +(n -1) d +bq ∴?=?c n =n +2n -1 ?2
?a +2d +bq =7?b =1?a +3d +bq 3=12??a =1?
b b
例6. 已知数列{,c n =b ?c n -1+, c n }中,c 1=
1+b 1+b
其中b 是与n 无关的常数,且b ≠±1。求出用n 和b 表示的a n 的关系式。
解析:递推公式一定可表示为
b 1+b
b b b
, ∴c -=b (c -) b ≠1, ∴λ=n n -1222
1-b 1-b 1-b
c n -λ=b (c n -1-λ) 的形式。由待定系数法知:λ=b λ+
b b 2b n +1n -1
c n -=2b =2
2
b b 2b ??1-b b -1b -1=2,公比为b 的等比数列,故 故数列?c n -是首项为c 1- 22?n +1
1-b b -11-b b -b ??
∴c n =2
b -1
点评:用待定系数法解题时,常先假定通项公式或前n 项和公式为某一多项式,一般地,若数列{a n }为等差数列:则a n
n -1n
,若数列{a n }为等比数列,则a n =Aq ,s n =Aq -A (Aq ≠0, q ≠1) 。 s n =bn 2+cn (b 、c为常数)
=bn +c ,
七、辅助数列法
例7:已知数{a n }的递推关系为a n +1解:∵a n +1
∴b n
=2a n +1,且a 1=1求通项a n 。
=2a n +1 ∴a n +1+1=2(a n +1) 令b n =a n +1则辅助数列{b n }是公比为2的等比数列
=b 1q n -1即a n +1=(a 1+1) q n -1=2n ∴a n =2n -1
在数列
例5.
{a n }中,a 1=1,a 2=2,a n +2=2a n +1+1a n ,求a n 。
3
3
211
a n +1+a n 两边减去a n +1,得a n +2-a n +1=-(a n +1-a n ) 333
解析:在a n +2
=
∴
{a n +1-a n }是以a 2-a 1=1为首项,以-1为公比的等比数列,∴a n +1-a n
31
=(-) n -1,由累加法得
3
11
a n =(a n -a n -1) +(a n -1-a n -2) +???+(a 2-a 1) +a 1 =(-) n -2+(-) n -3
33
1
1-(-) n -1
1=3[1-(-1) n -1]+1= 7-3(-1) n -1 +?(-) +1+1=
13434431+3
例8: 已知数列{a n }中a 1=1且a n +1=
a n
(n ∈N ),求数列的通项公式。
a n +1
,
解:∵a n +1
=
a n a +1111
∴ =n =+1, 设b n =
a n a n +1a n +1a n a n
=
,则b n +1=b n +1
故{b n }是以b 1
111
=1为首项,1为公差的等差数列 ∴b n =1+(n -1) =n ∴a n ==
b n n a 1
趣谈数列的通项问题及其思维方式
点评:这种方法类似于换元法, 主要用于已知递推关系式求通项公式。
1.递推关系的形成:直接给出,函数给出,解析几何给出,应用问题给出,方程给出。
2.给出递推关系求通项,有时可以用归纳,猜想,证明的思路;而证明型的问题用数学归纳法往往是一种比较简单的方法;而给出铺垫(转化后的数列)的问题常常可以用证明(变换,待定系数法等)处理,一般难度不大。
3.给定初始条件和递推关系往往可以用演绎(推导)的方法求出它的通项公式,其最主要的思想方法是生成、转化、叠代。
4.给定初始条件和递推关系,有时不一定能求出通项,却也可以研究它的其他性质。(如取值范围,比较大小,其他等价关系等,无非等与不等两类),这类问题往往有一定的难度。
本文主要采用风趣的“楼层式”讲解,更易于理解数列中求通项的问题。喻为楼的第二层,S n 喻为楼的第三层,则数列中n , a n , S n 之间的关系式可关系,那么我们可以用爬楼层的方式理解n , a n , S n 之间的相互转化关系层式”的转化方式。
一、“二层”之间的关系式,即若数列
将n 喻为楼的第一层,a n 理解为这三层之间的走动-----我亲切地称它为“楼
f (a m , a m +1, , a m +n , n ) =0型
, a m +n , n ) =0,由这个递推关系及n 个初始值确定的数列,叫做递推数列。它
-a n =d
、a n
{a n }的连续若干项之间满足关系f (a m , a m +1,
主要给出的是“二层”中连续几项之间的递推关系式(如:a n +1-a n -1=f (n ) 、a n +1/a n =q 、
a n
=g (n ) 、a n -1
,a n +a n +1=f (n ) 、a n ?a n +1=g (n ) 、a n =pa n -1+q 、a n =pa n -1+f (n ) 、a n =p (a n -1) q 、a n =pa n -1+qa n -2等类型)这是数列的重点、难点问题。求递推数列通项的方法较多,也比较灵活,基本方法如:迭加法、迭乘法、转化为等差、等比数列求通项法、归纳——猜想——证明法等,其中主要的思路是通过转化为等差数列或等比数列来解决问题。 (一)由等差、等比演化而来的“差型”、“商型”递推关系 (1)由等差数列演化为“差型”,如:a n 生成:a 2-a n -1=f (n )
-a 1=f (2),a 3-a 2=f (3),?,a n -1-a n -2=f (n -1) ,a n -a n -1=
f (n )
累加:a n
=(a n -a n -1) +(a n -1-a n -2) + (a 2-a 1) +a 1=∑f (n ) +a 1,于是只要f (n ) 可以求和就行。
2
n
(2)由等比数列演化为“商型”,如:
a n
=g (n ) a n -1
生成:a 2÷a 1=g (2),a 3÷a 2=g (3),?,a n -1÷a n -2=g (n -1) ,a n ÷a n -1=g (n )
n
a n a n -1a 2
累乘:a n =?? ?a 1=∏g (n ) ?a 1,于是只要g (n ) 可以求积就行。
a n -1a n -2a 12
例题1:已知数列求证:①a n
{a n }满足:a 1=2, a n
=
2(2n -1)
a n -1, (n ≥2) n
n
《数学通讯》2004年17期P44) =C 2n ②a n 是偶数 (
证明:由已知可得:
a n 2(2n -1) =
a n -1n
a n a n -1a 22n ?3?5? (2n -1)
又a n = ?? ?a 1=
n ! a n -1a n -2a 1
而C
n
2n
(2n )! [2?4?6? (2n -2) 2n ]?[1?3?5 (2n -1) ]2n ?3?5? (2n -1) === n ! ?n ! n ! ?n ! n !
n n n =C 2n ,而a n =C 2n =2C 2n -1为偶数
所以a n
(二)由“差型”、“商型”类比出“和型”、“积型”:即a n 例题2:数列
+a n +1=f (n ) 和a n ?a n +1=g (n )
{a n }中相邻两项a n 、a n +1是方程x 2+3nx +b n =0的两根,已知a 10=-17
求b 51的值。
分析:由题意:a n +a n +1
由②-①得:a n +2
=-3n -----① , 生成: a n +1+a n +2=-3(n +1) -----②
-a n =-3
所以该数列的所有的奇数项成等差,所有的偶数项也成等差。其基本思路是:生成、相减;与“差型”的生成、相加的思路刚好相呼应。到这里本题的解决就不在话下了。
特例:若a n +a n +1若a n
=c ,则a n +2=a n ,即该数列的所有的奇数项均相等,所有的偶数项也相等。
?a n +1=2n ------① , 则 a n +1?a n +2=2n +1-------②
a n +2
=2 a n
由②÷①得:
所以该数列的所有的奇数项成等比,所有的偶数项也成等比。其基本思路是:生成、相除;与“商型”的生成、相乘的思路刚好相呼应。
特例:若a n
?a n +1=c ,则a n +2=a n ,即该数列的所有的奇数项均相等,所有的偶数项也相等。
=pa n -1+f (n ) 、a n =p (a n -1) q 、a n =pa n -1+qa n -2等类型。
(三)可以一次变形后转化为“差型”、“商型”。如:a n 例题3:设a 0是常数,且a n
=-2a n -1+3n -1,n ∈N *
(2003年新课程理科,22题)
证明:a n
=(-2)
n -1
3n +(-1) n -1?2n
a 0+
5
分析:这道题目是证明型的,最简单的方法当然要数数学归纳法,现在我们考虑用推导的方法来处理a n 方法(1):构造公比为-2的等比数列
=-2a n -1+3n -1的三种方法:
{a
n
+λ?3n },用待定系数法可知λ=-
1
5
方法(2):构造差型数列?
?a n ?a n a n -113n n
,即两边同时除以 得:=+?(-) ,从而可以用累加的方法处理。 (-2) n ?n n -1
(-2) 32(-2) (-2) ??
方法(3):直接用叠代的方法处理:
a n =-2a n -1+3n -1=-2(-2a n -2+3n -2) +3n -1=(-2) 2a n -2+(-2) 3n -2+3n -1 =(-2) 2(-2a n -3+3n -3) +(-2) 23n -2+3n -1 =(-2) 3a n -3+(-2) 23n -3+(-2) 3n -2+3n -1=
=(-2) n a 0+(-2) n -130+(-2) n -231+(-2) n -332+ (-2) 23n -3+(-2) 3n -2+3n -1
3n +(-1) n -1?2n
=(-2) a 0+
5
n
说明:①当
f (n ) =c 或f (n ) =an +b 时,上述三种方法都可以用;②当f (n ) =n 2时,若用方法
1
1,构造的等比数列应该是
{a
n
+pn 2+qn +r
} 而用其它两种方法做则都比较难;③用叠代法关键是找出规律,除含a 外的其它式子,常常是一个等比数列的求和
问题。
(四)数学归纳法: 例题4:已知数列
{a n }中,a n =pa n -1+q , (a 1=a ) ,求通项公式
解析:利用归纳、猜想、数学归纳法证明方法也可求得通项公式a n 。 即 a 2 a 3 a 4 ? a n =pa +q
=pa 2+q =p 2a +pq +q =p 2a +q (p +1) =pa 3+q =p 3a +p 2q +q =p 3a +q (p 2+p +1)
=pa n -1+q =p n -1a +q (p n -2+p n -3+... +p +1)
再利用数学归纳方法证明最后的结论: ①当n
=3时,a 2=pa +q 显然成立;
②假设当n =k (k 由题设知a k +1即当n =k (k 根据①②,当n
≥2) 时,a k =p k -1a +q (p k -2+p k -3+... +p +1) 成立,
k -1k -2k -3k k -1k -2
?=pa k +q =p ?p a +q (p +p +... +p +1) +q =p a +q (p +p +... +p +1) ??
≥2) 时,a k +1=p k a +q (p k -1+p k -2+... +p +1) 成立
≥2时a n =p n -1a +q (p n -2+p n -3+... +p +1) ,然后利用等比数列求和公式来化简这个通项a n 。
二、“三层”之间的关系式,即
若数列
f (S n , S n +1) =0型
{a n }满足关系f (S n , S n +1) =0,由这个关系式及初始值确定的数列,也可理解为递推数列。它主要给出的是“三层”中连续
=S n -S n -1将“三层”问题全部走下“二层”,回到f (a m , a m +1,
, a m +n , n ) =0型或直接能
几项之间的递推关系式,解决途径是利用a n 求出S n ,以下过程依同上述。 例题5:已知数列
{a n }的首项a 1=1,前n 项和S n 满足关系式3tS n -(2t +3) S n -1=3t (t 为常数且t >0, n =2,3,4,
f (
)
(1)求证:数列
{a n }是等比数列; (2)设数列{a n }的公比为f (t ) ,作数列{b n },使b 1=1,b n =
=a 1=1,S 2=a 1+a 2=1+a 2,得3t (1+a 2) -(2t +3) =3t , a 2=
2t +3
3t
1
) (n ≥2, n ∈N *) ,求b n b n -1
解析:(1)由S 1
∴
a 22t +3
,又3tS n -(2t +3) S n -1=3t ,3tS n -1-(2t +3) S n -2=3t =
a 13t
得3t
a n -(2t +3) a n -1=0,得
a n 2t +3
=
, n =3,4, a n -13t
∴
{a n }是一个首项为1,公比为
f (t ) =
2t +3
的等比数列。 3t
(2)由
2t +32112
=+,有b n =f () =+b n -1 3t 3t b n -13
∴
{b n }是一个首项为1,公差为3的等差数列,∴b n =1+3(n -1) =
22
2n +1
。 3
类比例题:已知数列解析:记T n
∴T n -1
{a n }满足a 1+2a 2+3a 3++na n =n (n +1)(n +2) ,求{a n }的通项公式。
=a 1+2a 2+3a 3+=a 1+2a 2+3a 3+
+na n =n (n +1)(n +2)
+(n -1) a n -1=(n -1) n (n +1)(n ≥2)
∴na n
=n (n -1) [n +2-(n -1) ](n ≥2) ∴a n =3(n +1), n ∈N *。
三、“一层”与“三层”的关系式,即
f (S n , n ) =0型
可利用公式:a n
(n ≥2) ?S -S n -1
直接求出通项a n 。 =?n
S (n =1) ?1
例题6:已知数列解析:①当n 当n
{a n }的前n 项和为①S n =2n 2-n ②S n =n 2+n +1, 分别求数列{a n }的通项公式。
=1时,a 1=S 1=1
≥2时,a n =2n 2-n -2(n -1) 2+(n -1) =4n -3
=1时 a 1=1 也适合 ∴a n =4n -3
经检验 n ②当n 当n
=1时,a 1=S 1=3
≥2时,a n =n 2+n +1-(n -1) 2-(n -1) -1=2n
经检验 n
?3(n =1) =1时 a 1=1 不适合 ∴ a n =?
?2n (n ≥2)
四、“二层”与“三层”的关系式,即
若数列
f (S n , a n ) =0型
{a n }满足关系f (S n , a n ) =0,由这个递推关系及初始值确定的数列,也是递推数列。它主要给出的是“二层”与“三层”之间
=S n -S n -1转化为纯粹的“二层”或“三层”问题,即g (a n , a n -1) =0型或h (S n , S n -1) =0型(也
的递推关系式,解决途径是利用a n 就是将混合型的转化为纯粹型的) 例题7:已知数列
(Ⅰ)写出数列解析:(Ⅰ) S n
由a 1由n 由n
{a n }的前n 项和S 满足S n =2a n +(-1) n , n ≥1.
n
{a n }的前3项; (Ⅱ)求数列{a n }的通项公式。
=2a n +(-1) n , n ≥1. ---------------①
=S 1=2a 1-1, 得a 1=1. ----------------②
=2得a 1+a 2=2a 2+1,得a 2=0--------------③ =3得a 1+a 2+a 3=2a 3-1,得a 3=2---------④
(Ⅱ) ∵S n
=2a n +(-1) n , n ≥1. ---------------①
=2a n -1+(-1) n -1-----------⑤
∴用n -1代n 得 S n -1由①-⑤得:a n
=S n -S n -1=2a n -2a n -1+2(-1) n
即a n
=2a n -1-2(-1) n ----------------------------⑥
n -1n
=2a n -1-2(-1) n =2??2a n -2-2(-1) ??-2(-1)
由叠代法得a n
=22a n -2-22(-1) n -1-2(-1) n = =2n -1a 1-2n -1(-1) -2n -2(-1) 2- 2(-1) n
=
2n -2
2+(-1) n -13
[]---------------------------⑦
=1, a n +1=
n +2
S n (n =1, 2, 3 ). n
例题8:数列{a n }的前n 项和记为S n ,已知a 1
证明:数列{
S n
}是等比数列;(2004全国卷(二)理科19题) n
=S n +1-S n , a n +1=
n +2
S n , n
方法(1)∵a n +1
∴ (n +2) S n =n (S n +1-S n ), 整理得 nS n +1=2(n +1) S n ,
所以
S n +1S S
=2n . , 故{n 是以2为公比的等比数列. n +1n n
方法(2):事实上,我们也可以转化为
S n 2n
,为一个商型的递推关系, =
S n -1n -1
2
?a 1=na 12n -1=n ?2n -1 1
由s n
=
s n s n -1s n n -1n -2
????? 2?s 1=2n -1
n -1n -2n -3s n -1s n -2s 1
得
S n
=2n -1, 下面易求证。 n
当然,还有一些转化的方法和技巧,如基本式的变换,象因式分解,取倒数等还是要求掌握的。 五、二个(或多个)“楼层”(即数列)之间的递推关系
除以上的转化方式外,还会出现多栋楼之间的联系,即不同数列之间的递推关系,对于该类问题,要整体考虑,根据所给数列递推公式的关系,灵活采用累加、累乘、化归等方法求解。
例题9:甲、乙两容器中分别盛有浓度为10%、20%的某种溶液500ml ,同时从甲乙两个容器中取出100ml 溶液,将近倒入对方的容器搅匀,这称为是一次调和,记a 1=10%,b1=20%,经(n-1)次调和后甲、乙两个容器的溶液浓度为a n 、b n , (1)试用a n-1、b n-1表示a n 、b n ;
(2)求证数列 {an -b n }是等比数列,并求出a n 、b n 的通项。
分析:该问题属于数列应用题,涉及到两个不同的数列a n 和b n ,且这两者相互之间又有制约关系,所以不能单独地考虑某一个数列,而应该把两个数列相互联系起来。 解析:(1)由题意
400a n -1+100b n -14400b n -1+100a n -1411
=a n -1+b n -1; b n ==b n -1+a n -1
5005550055333
(2)a -b =a n -1-b n -1=(a n -1-b n -1)(n ≥2), ∴{a-b }是等比数列。
555
3
又a -b =-10% ∴a -b =-10%() ???(1)
5
a n =
n
n
n
n
n-1
1
1
n
n
又∵a n +b n =a n -1+b n -1=?= a+b=30% ???(2)
1
1
联立(1)、(2)得a n =-(
3n-13
) ·5%+15%;b n =() n-1·5%+15%。 55
综而言之,等差、等比数列是两类最基本的数列,是数列部分的重点,自然也是高考考查的热点,而考查的目的在于测试灵活运用知识的能力,这个“灵活”往往集中在“转化”的水平上;以上介绍的仅是常见可求通项的递推数列的五种转化思路----“楼层式”的转化方式,同样采用相应的、风趣的教学形式,更易于学生接收新知识,从而激发学生的学习兴趣,让数学课堂生动活泼风趣起来。这正顺应了当前“新课程理念”的大趋势。
利用递推关系求数列通项的九种类型及解法 1. 形如a n +1
-a n =f (n ) 型
-a n =d , 此时数列为等差数列,则a n =a 1+(n -1) d .
(1)若f(n)为常数, 即:a n +1
(2)若f(n)为n 的函数时,用累加法. 方法如下: 由 a n +1
-a n =f (n ) 得:
n ≥2时,a n -a n -1=f (n -1) ,
a n -1-a n -2=f (n -2) ,
a 3-a 2=f (2) a 2-a 1=f (1)
所以各式相加得 a n
n -1
-a 1=f (n -1) +f (n -2) + +f (2) +f (1)
即:a n
=a 1+∑f (k ) .
k =1
为了书写方便,也可用横式来写:
n ≥2时,a n -a n -1=f (n -1) ,
∴a n =(a n -a n -1) +(a n -1-a n -2) + +(a 2-a 1) +a 1
=
f (n -1) +f (n -2) + +f (2) +f (1) +a 1.
例 1. (2003天津文) 已知数列{a n }满足a 1
=1, a n =3n -1+a n -1(n ≥2) ,
3n -1
证明a n =
2
证明:由已知得:a n
-a n -1=3n -1, 故
a n =(a n -a n -1) +(a n -1-a n -2) + +(a 2-a 1) +a 1
=3n -1
+3
n -2
3n -13n -1
+ +3+1=. ∴a n =.
22
例2. 已知数列
{a n }的首项为1,且a n +1=a n +2n (n ∈N *) 写出数列{a n }的通项公式. 答案:
n 2-n +1
例3. 已知数列{a n }满足a 1
=3,a n =a n -1+
1
(n ≥2) ,求此数列的通项公式.
n (n -1)
答案:a n
=2-
1 n
评注:已知a 1=a , a n +1-a n =f (n ) ,其中f(n)可以是关于n 的一次函数、二次函数、指数函数、分式函数,求通项a n .
①若f(n)是关于n 的一次函数,累加后可转化为等差数列求和; ②若f(n)是关于n 的二次函数,累加后可分组求和;
③若f(n)是关于n 的指数函数,累加后可转化为等比数列求和; ④若f(n)是关于n 的分式函数,累加后可裂项求和。 例4. 已知数列{a n }中, a n
>0且S n =
1n
(a n +) , 求数列{a n }的通项公式. 2a n
解:由已知S n
=
1n 1n
(a n +) 得S n =(S n -S n -1+) , 2a n 2S n -S n -1
化简有S n
2
222
-S n -1=n , 由类型(1)有S n =S 1+2+3+ +n ,
又S 1
2
==a 1得a 1=1, 所以S n
n (n +1)
, 又a n >0, s n =2
2n (n +1) 2
,
则a n
=
2n (n +1) -2n (n -1)
2
此题也可以用数学归纳法来求解. 2. 形如
a n +1
=f (n ) 型 a n
a n +1n -1
,此时数列为等比数列,a n =a 1?q . =q (其中q 是不为0的常数)
a n
(1)当f(n)为常数,即:
(2)当f(n)为n 的函数时, 用累乘法. 由
a n +1a
=f (n ) 得 n ≥2时,n =f (n -1) , a n a n -1
a n a n -1a
?? ?2?a 1=f(n)f(n-1) ?f (1) ?a 1. a n -1a n -2a 1
∴a n =
例1. 设
22{a n }是首项为1的正项数列,且(n +1)a n ,则它的通项公式是a n =________. +1-na n +a n +1a n =0(n =1,2, 3,?)
解:已知等式可化为:(a n +1+a n ) [(n +1) a n +1-na n ]=0
a n >0(n ∈N *) ∴(n+1)a n +1-na n =0, 即
a n n -1
=
a n -1n
a n +1n
=
a n n +1
∴n ≥2时,
∴a n =
a n a n -1a n -1n -211
?? ?1=?? ?2?a 1=n n -12n a n -1a n -2a 1
.
评注:本题是关于a n 和a n +1的二次齐次式,可以通过因式分解(一般情况时用求根公式)得到a n 与a n +1的更为明显的关系式,从而求出a n . 例2. 已知a n +1解:因为a n +1故a n +1
=na n +n -1, a 1>-1, 求数列{a }的通项公式.
n
=na n +n -1, 所以a n +1+1=na n +n ,
+1=n (a n +1), 又因为a 1>-1, 即a 1+1>0,
所以由上式可知a n
+1>0, 所以
a n +1+1
=n , 故由累乘法得
a n +1
a n +1=
a n +1a n -1+1a +1a 2+1
?? ?3??(a 1+1)
a n -1+1a n -2+1a 2+1a 1+1
+1) =(n -1)! ?(a 1+1)
=(n -1) ?(n -2) ? ?2?1?(a 1所以a n
?(a 1+1) -1. =(n -1)!
评注:本题解题的关键是把原来的递推关系式a n +1=na n +n -1, 转化为
a n +1+1=n (a n +1), 若令b n =a n +1, 则问题进一步转化为b n +1=nb n 形式,进而应用累乘法求出数列的通项公式.
3. 形如a n +1
+a n =f (n ) 型
,则数列{a n }为“等和数列”,它是一个周期数列,周期为2,其通项分奇数项和偶数项来讨论; +a n =d (d 为常数)
(1)若a n +1
(2)若f(n)为n 的函数(非常数)时,可通过构造转化为a n +1-a n =f (n ) 型,通过累加来求出通项; 或用逐差法(两式相减) 得
a n +1-a n -1=f (n ) -f (n -1) ,,分奇偶项来分求通项.
例1. 数列{a n }满足a 1
=0, a n +1+a n =2n , 求数列{a }的通项公式.
n
分析 1:构造 转化为a n +1解法1:令b n -a n =f (n ) 型
=(-1) n a n
则b n +1
-b n =(-1) n +1a n +1-(-1) n a n =(-1) n +1(a n +1+a n ) =(-1) n +1?2n .
?b n -b n -1=(-1) n ?2(n -1) ?n -1
?b n -1-b n -2=(-1) ?2(n -2) ?
n ≥2时, ?
?b -b =(-1) 2?2?1
1?2
?b 1=-a 1=0?
各式相加:b n
=2(-1) n (n -1) +(-1) n -1(n -2) + +(-1) 3?2+(-1) 2?1
n -2??
=2?(n -1) +(-1) ?=n .
?2??
[]
当n 为偶数时,b n
此时a n =b n =n
=2(-
n -1
) =-n +1 2
当n 为奇数时,b n 此时b n
=-a n , 所以a n =n -1.
故
?n -1, n 为奇数,
a n =?
?n , n 为偶数.
+a n =2n
解法2: a n +1
∴n ≥2时,a n +a n -1=2(n -1) ,
两式相减得:a n +1
-a n -1=2.
∴a 1, a 3, a 5, , 构成以a 1, 为首项,以2为公差的等差数列; a 2, a 4, a 6, , 构成以a 2, 为首项,以2为公差的等差数列
∴a 2k -1=a 1+(k -1) d =2k -2 a 2k =a 2+(k -1) d =2k .
∴a n
?n -1, n 为奇数,
=?
?n , n 为偶数.
评注:结果要还原成n 的表达式.
例2. (2005江西卷)已知数列{a n }的前n 项和S n 满足
1n -13
) (n ≥3), 且S 1=1, S 2=-, 求数列{a }的通项公式. 22
1n -1
解:方法一:因为S n -S n -2=a n +a n -1所以a n +a n -1=3?(-) (n ≥3),
2
S n -S n -2=3(-
n
以下同例1,略
1n -1?4-3?() , n 为奇数, ??2
答案 a n =?
1?-4+3?() n -1, n 为偶数.
?2?
4. 形如a n +1?a n =f (n ) 型
?a n =p (p为常数) ,则数列{a n }为“等积数列”,它是一个周期数列,周期为2,其通项分奇数项和偶数项来讨论;
?a n -1=f (n -1) ,两式相除后,分奇偶项来分求通项.
(1)若a n +1
(2)若f(n)为n 的函数(非常数)时,可通过逐差法得a n 例1. 已知数列{a n }满足注:同上例类似,略. 5.形如a n +1
1
a 1=3, a n ?a n +1=() n , (n ∈N *) , 求此数列的通项公式.
2
=ca n +d , (c ≠0, 其中a 1=a ) 型
(1)若c=1时,数列{a n }为等差数列; (2)若d=0时,数列{a n }为等比数列; (3)若c
≠1且d≠0时,数列{a n }为线性递推数列,其通项可通过待定系数法构造辅助数列来求.
方法如下:设a n +1得a n +1
+λ=c (a n +λ) ,
=ca n +(c -1) λ, 与题设a n +1=ca n +d , 比较系数得
d
, (c ≠0) c -1d d
=c (a n -1+) 所以有:a n +
c -1c -1
(c -1) λ=d , 所以λ=
因此数列?a n +
??d d ?
a +构成以为首项,以c 为公比的等比数列, ?1
c -1c -1?
d d
=(a 1+) ?c n -1 c -1c -1
d d ) ?c n -1-即:a n =(a 1+. c -1c -1
所以 a n
+
规律:将递推关系a n +1=ca n +d 化为a n +1+
d d d
=c (a n +) , 构造成公比为c 的等比数列{a n +从而求得通项公式c -1c -1c -1
a n +1=
d d
+c n -1(a 1+) 1-c c -1
有时我们从递推关系a n +1为c 的等比数列{a n +1=ca n +d 中把n 换成n-1有a n =ca n -1+d , 两式相减有a n +1-a n =c (a n -a n -1) 从而化为公比
-a n }, 进而求得通项公式. a n +1-a n =c n (a 2-a 1) , 再利用类型(1)即可求得通项公式. 我们看到此方法比较
复杂.
例1.已知数列{a n }中,a 1分析:两边直接加上
=2, a n +1=
11
a n +, 求通项a n . 22
d
, 构造新的等比数列。 c -1111
解:由a n +1=a n +, 得a n +1-1=(a n -1) ,
222
1
所以数列{a n -1}构成以a 1-1=1为首项,以为公比的等比数列
2
1n -11n -1
+1. 所以a n -1=() , 即 a n =()
22
方法二:由 a n +1
=ca n +d ,
∴n ≥2时,a n =ca n -1+d ,
两式相减得 a n +1
-a n =c (a n -a n -1)
∴
a n +1-a n
=c ,
a n -a n -1
数列{a n -a n -1}是以a 2-a 1=(c -1) a 1+d
为首项,以c 为公比的等比数列.
a n -a n -1=(a 2-a 1) ?c n -2?
?
a n -1-a n -2=(a 2-a 1) ?c n -3?
?
∴ ??a n -a 1=(a 2-a 1)(1+c + +c n -2)
?a 3-a 2=(a 2-a 1) ?c
?
a 2-a 1=a 2-a 1?
?
1-c n -1
=(a 2-a 1) ?
1-c
方法三:迭代法 由 递推式a n +1直接迭代得a n =c
3
∴a n
=(a +
d d ) c n -1-. c -1c -1
=ca n +d ,
=ca n -1+d =c (ca n -2+d ) +d =c 2a n -2+d (c +1)
a n -3+d (1+c +c 2) = =c n -1a 1+d (1+c +c 2+ +c n -2)
+
d d
) c n -1-. c -1c -1
=(a
方法四:归纳、猜想、证明.
先计算出a 1, a 2, a 3, 再猜想出通项a n , 最后用数学归纳法证明. 注:请用这三种方法来解例题,体会并比较它们的不同. 6. 形如a n +1=pa n +f (n ) 型
.(1)若
f (n ) =kn +b (其中k,b 是常数,且k ≠0)
方法:相减法 例1.
在数列{a n }中,a 1
=1, a n +1=3a n +2n , 求通项a n .
解: ,a n +1=3a n +2n , ①
∴n ≥2时,a n =3a n -1+2(n -1) ,
两式相减得
a n +1-a n =3(a n -a n -1) +2. 令b n =a n +1-a n , 则b n =3b n -1+2
利用类型5的方法知b n 即 a n +1
=5?3n -1+2
-a n =5?3n -1-1 ②
=
5n -11?3-n -. 22
5n -11
-n -. 亦可联立 ① ②解出a n =?3223
例2. 在数列{a n }中,a 1=, 2a n -a n -1=6n -3, 求通项a n .
2
再由累加法可得a n
解:原递推式可化为2(a n
+xn +y ) =a n -1+x (n -1) ++y
比较系数可得:x=-6,y=9,上式即为2b n 所以
=b n -1
2
2
{b n }是一个等比数列,首项b 1=a 1-6n +9=9, 公比为1.
∴b n =
91n -11() 即:a n -6n +9=9?() n 2221n
故a n =9?() +6n -9.
2
(2)若
f (n ) =q n (其中q 是常数,且n ≠0,1)
①若p=1时,即:a n +1=a n ②若
+q n ,累加即可.
p ≠1时,即:a n +1=p ?a n +q n ,
求通项方法有以下三种方向:i. 两边同除以
p n +1.
,则b n +1
即:
a n +1p n +1
=
a n q n
+
a n 1p n
?() , 令b n =n p q p
-b n =
1p n
?() , p q
然后类型1,累加求通项. ii. 两边同除以q n +1
. 即:
a n +1q n +1
=
p a n 1?n +, q q q
令b n
=
a n q n
, 则可化为b n +1
=
p 1
?b n +. 然后转化为类型5来解, q q
iii. 待定系数法: 设a n +1+λ?q
n +1
=p (a n +λ?p n ) . 通过比较系数,求出λ,转化为等比数列求通项.
例1. (2003天津理) 设a 0为常数,且a n
=3n -1-2a n -1(n ∈N ) .
证明对任意n ≥1,a n
1
=[3n +(-1) n -1?2n ]+(-1) n ?2n a 0; 5
n
证法1:两边同除以(-2), 得
a n (-2) n
=
a n -1(-2) n -1
+
13?(-) n 32
令b n
=
a n (-2) n
, 则b n -b n -1=
13
?(-) n 32
∴b n =(b n -b n -1) +(b n -1-b n -2) + +(b 2-b 1) +b 1
=
1?3n 3n -132?a 1
(-) +(-) + +(-) ?+?3?222?-2
33
(-) 2[1-(-) n -1]11=?-(1-2a 0)
3321-(-)
2
13n
= =[(-) -1]+a 0
52
1
∴a n =(-2) n b n = =[3n +(-1) n -1?2n ]+(-1) n ?2n a 0.
5
证法2:由a n
=3
n -1
-2a n -1
12a n -1
(n ∈N ) 得 n =-?n -1
3333
a n
.
设b n
=
a n 3n
,则b n =
21121
-b n -1+. 即:b n -=-(b n -1-) , 33535
所以?b n
?
?12121?
-?是以b 1-=(-a 0) 为首项,-为公比的等比数列.
53535?
则b n
-
121212
=(-a 0)(-) n -1=(-a 0)(-1) n -1() n , 535353
即:
11n -12n =b =(-a )(-1) () +, n 0n
5353
1
=[3n +(-1) n -1?2n ]+(-1) n ?2n a 0. 5
a n
故 a n
评注:本题的关键是两边同除以3,进而转化为类型5,构造出新的等比数列,从而将求一般数列的通项问题转化为求等比数列的通项
问题.
证法3:用待定系数法 设a n
n
+λ?3n =-2(a n -1+λ?3n -1) , 即:a n =-2a n -1-5λ?3n -1,
=1, 所以 λ=-
比较系数得:-5λ
1n 1n -11
所以a n -?3=-2(a n -1-?3) ,
555
n
?33所以数列?a -??是公比为-2,首项为a 1-的等比数列. n
55??
1n 3n 3n -1n n n
∴a n -=(1-2a 0-)(-2) n -1(n ∈N ). 即 a n =[3+(-1) ?2]+(-1) ?2a 0.
555
方法4:本题也可用数学归纳法证.
(i )当n=1时,由已知a 1=1-2a 0,等式成立; ( ii)假设当n=k(k ≥1)等式成立,则a k 那么a k +1
1
=[3k +(-1) k -12k ]-(-1) k 2a 0, 5
2
=3k -2a k =3k -[3k +(-1) k -12k ]-(-1) k 2k +1a 0
51k +1
=[3+(-1) k 2k +1]+(-1) k +12k +1a 0.
5
也就是说,当n=k+1时,等式也成立. 根据(i )和(ii ),可知等式对任何n ∈N ,成立. 规律:a n +1=
pa n +f (n ) 类型共同的规律为:两边同除以p n +1,累加求和,只是求和的方法不同. pa n +q
型
ra n +s
pa n -1
取倒数法.
ra n -1+s
a n -1
(n ≥2) ,求通项公式a n 。
2a n -1+1
7. 形如a n +1
=
(1)
p , r , s ≠0, q =0即a n =
例1. 已知数列
{a n }中,a 1=2,a n =
解:取倒数:
1111=+2?-=2 a n a n -1a n a n -1
∴
113=+(n -1) ?2=2n -a n a 12
2
. 4n -3
∴a n =
例2. (湖北卷)已知不等式
1111
++ +>[log2n ],其中n 为大于2的整数,[log2n ]表示不超过log 2n 的最大整数. 设数23n 2
=b (b >0), a n ≤
na n -1
, n =2, 3, 4,
n +a n -1
列{a n }的各项为正,且满足a 1
(Ⅰ)证明a n
2b
, n =3, 4, 5,
2+b [log2n ]
分析:本题看似是不等式问题,实质就是求通项问题. 证:∵当n
≥2时, 0
n ≤
na n +a , ∴≥=+,
n -1a n na n -1a n -1n
即
1a -1≥1
, 于是有 111111111n a n -1n
a -≥, -≥, , -≥.
2a 12a 3a 23a n a n -1n 所有不等式两边相加可得
1a -1≥12+13+ +1n
. n a 1由已知不等式知,当n ≥3时有,
1a -1>1
2
[log2n ]. n a 1∵a 12+b [log2n ]1
=b , ∴
a >1b +1
2[log2n ]=2b
. a b
n
2n 2+b [log.
2n ]
评注:本题结合不等式的性质,从两边取倒数入手,再通过裂项求和即可证得. 2. 形如a n +p
n +1
=
ma a q
(m , p , q 为定值) 型
n +方法:不动点法: 我
们
设
f (x ) =
mx +p a ma n +p x +q
, 由方程
f (x ) =x
求得二根x,y, 由
n +1=
a n +q
a ma n +p mx +p mq -p a n n +1-x =
a +q -x +q =x +q ?
-x
a n n +q
同理a ma n +p my +p mq -p a n -y n +1
-y =
a -=+q ?a , 两式相除有a n +1-x =y +q ?
a n -x
, 从而得n +q y +q y n +q a n +1-y x +q a n -y
a n +1-x y +q n -1a 1-x
a -y =(x +q ) ?
a , 再解出a n 即可. n +11-y
例1. 设数列{a n }满足a 1
=2, a n +1=
5a n +4
2a , 求{a n
}的通项公式.
n +7
分析:此类问题常用参数法化等比数列求解. 解:对等式两端同时加参数t, 得:
a 7t +4
n +
a +t =5a n +42a +t =(2t +5) a n +7t n +1
+7=(2t +5) n +72a n 2a ,
n +7
有
令t =a n +t 7t +4, 解之得t=1,-2 代入a n +1+t =(2t +5) 得 2t +52a n +7
a n -1a n +2, a n +1+2=9, 2a n +72a n +7a n +1-1=3
相除得a n +1-11a n -1a n -1a 1-11, 即{}是首项为=?=, a n +1+23a n +2a n +2a 1+24
a n -111-n 14?3n -1+2公比为的等比数列, =?3, 解得a n =. 3a n +244?3n -1-1
方法2: ,
a n +1-1=3a n -1, 2a n +7
1
a n +1-1=2a n +72(a n -1) +923, ==+3(a n -1) 3(a n -1) 3a n -1
2+3b n , , 转化为类型5来求. 3两边取倒数得令b n =1,则b n =a n -1
8. 形如a n +1=pa n +qa n -1(其中p,q 为常数) 型
(1)当p+q=1时 用转化法
例1. 数列{a n }中,若a 1
解:把a n +2
则数列=8, a 2=2, 且满足a n +2-4a n +1+3a n =0, 求a n . -4a n +1+3a n =0变形为a n +2-a n +1=3(a n +1-a n ) . {a n +1-a n }是以a 2-a 1=-6为首项,3为公比的等比数列,则 a n +1-a n =-6?3n -1 利用类型6的方法可得 a n =11-3n .
(2)当p 2+4q ≥0时 用待定系数法.
-5a n +1+6a n =0,且a 1=1, a 2=5, 且满足, 求a n . 例2. 已知数列{a n }满足a n +2
解:令a n +2-xa n +1=y (a n +1-xa n ) , 即a n +2-(x +y ) a n +1+xya n =0, 与已知
?x +y =5?x =2?x =3, 故?或? a n +2-5a n +1+6a n =0比较,则有??xy =6?y =3?y =2
?x =2下面我们取其中一组?来运算,即有a n +2-2a n +1=3(a n +1-2a n ) , y =3?
则数列
{a n +1-2a n }是以a 2-2a 1=3为首项,3为公比的等比数列,故
a n +1-2a n =3?3n -1=3n , 即a n +1=2a n +3n , 利用类型 的方法,可得 a n =3n -2n .
评注:形如a n +2
方程(x -a ) x
9. 形如a n +1=aa n +1+ba n 的递推数列, 我们通常采用两次类型(5)的方法来求解, 但这种方法比较复杂, 我们采用特征根的方法:设, 设a n =b 的二根为α, β=p ?αn +q ?βn , 再利用a 1, a 2的值求得p,q 的值即可. r (其中p,r 为常数) 型 =pa n
(1)p>0,a n >0 用对数法.
例1. 设正项数列2{a n }满足a 1=1,a n =2a n a n }的通项公式. -1(n ≥2). 求数列{
a a a n -1n n -1,log 2n +1=2(logb n }是以+1) ,设b n =log a =1+2log a
222+1,则b n =2b n -1 {
n -1解:两边取对数得:log 2n 2为公比的等比数列,b 1
练习 数列a n -1n -1n -1n ,log 2n =2=log 1=2n -1,log a -1,∴a n =222+1=1 b n =1?22+1=2-1 {a n }中,a 1=1,a n =22-2,求数列{a n }的通项公式. 答案:a n =2a n -1(n ≥2)2-n
(2)p<0时>0时>
例1. (2005江西卷)
已知数列{a n }的各项都是正数, 且满足:
(1)证明a n
解:(1)略
(2)a n +1a 0=1, a n +1=1a n (4-a n ), n ∈N 2n ,
2所以 2(a n +1-2) =-(a n -2)
1211221111+2+ +222令b n =a n -2, 则b n =-b n (-b n -2) =-?() 2b n b n -1=--1= =-() 222222
12n -112n -1b n =-() , 即a n =2+b n =2-() . 22=2n -1n 又b n =-1,所以
方法2:本题用归纳-猜想-证明,也很简捷,请试一试. 解法3:设c n =-b n ,则c n =
12c n -1, 转化为上面类型(1)来解. 2