摘 要: 求數(shù)列的通項(xiàng)公式是高中數(shù)學(xué)教與學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn),它方法靈活、技巧性強(qiáng),學(xué)生往往難以把握。本文總結(jié)出幾種常見(jiàn)的求數(shù)列通項(xiàng)公式的方法,讓同學(xué)們?cè)诰唧w的實(shí)例中去具體體會(huì),去感悟如何根據(jù)問(wèn)題的特征來(lái)選擇具體的解法。只有這樣,才能從整體上去把握問(wèn)題特征,掌握解題要領(lǐng)。
關(guān)鍵詞: 數(shù)列 通項(xiàng)公式 求解策略
一、定義法
當(dāng)已知數(shù)列為等差數(shù)列或等比數(shù)列時(shí),可直接利用等差數(shù)列或等比數(shù)列的定義求出通項(xiàng)公式.
【例】已知等差數(shù)列{a}中,a=,s=-5,a=-,求a.
解:由題意得
s=n+d=-5 (1)a=+(n-1)d=-(2)
由(2)得(n-1)d=-,代入(1)可得n=15,從而d=-,所以a=+(n-1)×(-)=.
二、觀察法(又叫猜想法、不完全歸納法)
觀察數(shù)列中各項(xiàng)與其序號(hào)間的關(guān)系,分解各項(xiàng)中的變化部分與不變部分,再探索各項(xiàng)中變化部分與序號(hào)間的關(guān)系,從而歸納出構(gòu)成規(guī)律寫(xiě)出通項(xiàng)公式.關(guān)鍵是找出各項(xiàng)與項(xiàng)數(shù)的關(guān)系.
【例】已知數(shù)列-1,,-,,…寫(xiě)出數(shù)列的一個(gè)通項(xiàng)公式.
解:將此數(shù)列變形為:-,,-,,…通過(guò)觀察變形找到其規(guī)律,得出數(shù)列的通項(xiàng)公式為a=(-1).
注:用不完全歸納法,只是從數(shù)列的有限項(xiàng)通過(guò)觀察而得到數(shù)列所有項(xiàng)的通項(xiàng)公式,不一定可靠.如從數(shù)列2,4,8,…可得a=2n或a=n-n+2兩個(gè)不同的通項(xiàng)公式(從第四項(xiàng)開(kāi)始便不同).
三、公式法(已知數(shù)列{a}的前n項(xiàng)和s求通項(xiàng)公式)
這類(lèi)題目比較簡(jiǎn)單,一般都是利用a=a(n=1)s-s(n≥2), 求{a}后要注意驗(yàn)證是否能用一個(gè)統(tǒng)一的公式來(lái)表示.[1]
【例】數(shù)列{a}的前n項(xiàng)和為s,且a=1,a=s,n=1,2,3…,求數(shù)列{a}的通項(xiàng)公式.
解:因?yàn)閍=s-s所以3s-3s=s,=,所以{s}是以s=1為首項(xiàng),q=為公比的等比數(shù)列.所以s=,則a=s-s=?(n≥2).
經(jīng)驗(yàn)證:n=1時(shí),兩式不能統(tǒng)一,所以a=1(n=1)(n≥2).
點(diǎn)評(píng):先利用a與s的關(guān)系,找出s的表達(dá)式,再求a.
四、構(gòu)造新數(shù)列法
由遞推關(guān)系得出數(shù)列通項(xiàng)公式的方法多樣,累加法、累積法、構(gòu)造法、迭代法是常用的構(gòu)造法.對(duì)于較復(fù)雜的數(shù)列可試著用如下方法求通項(xiàng)公式.
1.累加法(又叫疊加法)
一般的,對(duì)于形如a=a+f(n)類(lèi)數(shù)列的通項(xiàng)公式,只要f(1)+f(2)+…+f(n)能進(jìn)行求和,則宜采用此方法求解.
【例】已知數(shù)列{a}中,求a=1,a=a+,n≥2,求a.
解: a-a==-a-a=-…a-a=1-a=1
累加得a=2-.
2.累積法(又叫迭乘法)
一般的,對(duì)于形如=f(n)類(lèi)數(shù)列的通項(xiàng)公式,只要f(1)+f(2)+…+f(n)能進(jìn)行求積,則宜采用此方法求解.
【例】已知數(shù)列{a}滿(mǎn)足a=1,a=a+2a+3a+…(n-1)a,n≥2.求數(shù)列通項(xiàng)公式a.
解:由題可知:a=a+2a+3a+…(n-1)a,a=a+2a+3a+…(n-2)a,兩式相減可得:a-a=(n-1)a(n≥3),即a=na,所以a=??…?a=n×(n-1)×(n-2)×…×2,即a=n!.
3.構(gòu)造法
利用數(shù)列{a}中的a構(gòu)造新的數(shù)列使之成為等差或等比數(shù)列,再求a.常見(jiàn)模型歸納如下.
?、賏=pa+f(n),p≠1,f(n)為冪函數(shù)
【例】在數(shù)列{a}中,a=1,a=3a+2?3,求a.
解:由a=3a+2?3得=+,則為公差是的等差數(shù)列.
所以=+(n-1)?即a=3(n+).
?、赼=pa+q(p≠1,p,q為非零常數(shù))可用待定系數(shù)法
【例】已知數(shù)列{a}中,a=1,a=2a+1,求a.
解:設(shè)a-t=2(a-t)即a=2a-t,故t=-1,原式可變?yōu)閍+1=2(a+t),所以{a+1}為首項(xiàng)為a+1=2,公比為2的等比數(shù)列,所以a+1=2,即a=2-1.
③a=(p,q為常數(shù))型
【例】已知數(shù)列{a}滿(mǎn)足,a=1,a=求a.
解:將a=兩邊取倒數(shù),變形為:=×+,即+1=(+1).
所以+1是首項(xiàng)為+1=2,公比為的等比數(shù)列.所以+1=2?(),即a=.
?、苋?duì)數(shù)轉(zhuǎn)化為等比數(shù)列a-p=(a)(p,t為常數(shù))[2]
【例】已知數(shù)列{a}中,a=3,a=(a-1)+1,求a.
解:由條件可知a-1=(a-1),兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)得lg(a-1)=2lg(a-1),即=2,所以{lg(a-1)}是首項(xiàng)為lg(a-1)=lg2,公比為2的等比數(shù)列,所以lg(a-1)=2lg2,所以a=2+1.通過(guò)取對(duì)數(shù)達(dá)到降次的目的,使原來(lái)的遞推關(guān)系轉(zhuǎn)化為等比關(guān)系.
⑤通過(guò)取方根轉(zhuǎn)化為等比數(shù)列
【例】已知f(x)=x+2+2(x≥0),a=2設(shè)數(shù)列每項(xiàng)都滿(mǎn)足a=f(a),求a.
解:因?yàn)閒(x)=x+2+2(x≥0),所以a=f(a)=a+2+2=(+),又a>0,兩邊同時(shí)取平方根,得=+,所以,{}為公差為的等差數(shù)列.所以=(n-1),即a=2n.
⑥a=pa+qa(p,q為非零常數(shù))型
【例】在數(shù)列{a}中,a=1,a=2,a=a+a,求數(shù)列{a}的通項(xiàng)公式.
解:由a=a+a兩邊減去a得a-a=-(a-a),所以{a-a}是以a-a=1為首項(xiàng),-為公比的等比數(shù)列,所以a-a=(-),再用累加法求通項(xiàng)公式.
?、遖+t=(p,q,r為非零常數(shù))型
【例】數(shù)列{a}滿(mǎn)足a=2,a=,求a.
解:對(duì)等式兩端同時(shí)加參數(shù)t,得:a+t=+t=(2t+5)?,令t=,解之得t=-1,2,代入a+t=(2t+5)?,a-1=3×,a+2=9×.相除得:=×,即是首項(xiàng)為=,公比為的等比數(shù)列,即=×3,解得a=.
五、數(shù)學(xué)歸納法
有時(shí)一個(gè)數(shù)列可以由已知條件求出數(shù)列的前幾項(xiàng),通過(guò)“觀察法”,就可以歸納猜想出數(shù)列的通項(xiàng)公式,然后再用數(shù)學(xué)歸納法證明之.這種方法是可靠的.[3]
【例】已知數(shù)列{a}滿(mǎn)足a=1,a=,求數(shù)列{a}的通項(xiàng)公式.
解:a=1,a=,a=,a=,a=,猜想a=.
現(xiàn)用數(shù)學(xué)歸納法證明:
?。á。┊?dāng)n=1時(shí),a==1成立;
?。áⅲ┘僭O(shè)n=k時(shí),a=.當(dāng)n=k+1時(shí),因?yàn)閍===.
由(ⅰ)(ⅱ)得a=對(duì)n∈N都成立.
六、倒數(shù)法
數(shù)列有形如f(a,a,a,a)=0的關(guān)系,可先求得,再求得a.[4]
【例】已知數(shù)列{a}中,a=1,a=,求數(shù)列{a}的通項(xiàng)公式.
解:由遞推關(guān)系變形得=2+,故數(shù)列是等差數(shù)列,其首項(xiàng)是1,公差是2,所以=1+(n-1)×2=2n-1,即a=.
以上各例雖然是一些具體的例子,但它們往往可以應(yīng)用于一般情形.數(shù)列通項(xiàng)公式的這幾種求法,在以上例題中可以看到?jīng)]有一定的界限,如“數(shù)學(xué)歸納法”法是“觀察法”的延伸,而有的題目往往用到多種求法,有的例題中出了用到了構(gòu)造法還用了公式法.我們可以看到,求數(shù)列通項(xiàng)公式雖然具有很強(qiáng)的技巧性,但是并沒(méi)有離開(kāi)我們所學(xué)的基本知識(shí)與技能、基本思想與方法.因此在平日教與學(xué)的過(guò)程中,既要加強(qiáng)基本知識(shí)、基本方法、基本技能和基本思想的學(xué)習(xí),又要注意培養(yǎng)和提高數(shù)學(xué)素質(zhì)與能力和創(chuàng)新精神.注意多加總結(jié)和反思,注意聯(lián)想和對(duì)比分析,做到觸類(lèi)旁通.這樣即使題目再靈活,技巧性再?gòu)?qiáng),做起來(lái)亦能得心應(yīng)手.
參考文獻(xiàn):
?。?]韓保樹(shù).數(shù)列通項(xiàng)公式的常見(jiàn)求法,科技資訊,2007,(10).
[2]孫坤菊.解題方法與技巧,中學(xué)教學(xué)參考,2009.4.
?。?]劉家勇.數(shù)列的通項(xiàng)公式的求法,數(shù)理化學(xué)習(xí),2008,(12).
?。?]陳秀英.數(shù)列通項(xiàng)公式的十種求法,高教前沿,2009-8.