沙建
數(shù)列是特殊的函數(shù),數(shù)列的通項(xiàng)公式(或求和公式)也就是相應(yīng)函數(shù)的解析式,其定義域是自然數(shù)集或自然數(shù)集的子集.因此,我們?cè)谔幚硪恍?shù)列問題時(shí)就可以充分地利用相關(guān)的函數(shù)的一些處理方法和技巧.
一、兩個(gè)“函數(shù)”之間的關(guān)系
由于通項(xiàng)公式和求和公式都是相應(yīng)函數(shù)的解析式.因此,這兒的兩個(gè)“函數(shù)”間的關(guān)系是指“項(xiàng)和”關(guān)系或“項(xiàng)項(xiàng)”關(guān)系.“項(xiàng)和”關(guān)系是教材中“數(shù)列的概念”部分的內(nèi)容,而且在歷年的高考中都有所涉及,而“項(xiàng)項(xiàng)”關(guān)系則多是對(duì)基本量的考查,對(duì)此多采用列方程組的方法來處理.
例1 (2010年江蘇高考19題)設(shè)各項(xiàng)均為正數(shù)的數(shù)列an的前n項(xiàng)和為Sn.已知2a2=a1+a3,數(shù)列Sn是公差為d的等差數(shù)列.求數(shù)列an的通項(xiàng)公式(用n,d表示).
分析 題干與結(jié)論分別涉及了前n項(xiàng)和Sn、通項(xiàng)公式an.因此,應(yīng)想到是考查兩個(gè)“函數(shù)”式(項(xiàng)和)之間的關(guān)系的.故只須按處理“項(xiàng)和”關(guān)系的步驟做就可以了.
解 由題設(shè)知:Sn=S1+(n-1)d=a1+(n-1)d,則
當(dāng)n≥2時(shí),an=Sn-Sn-1=(Sn-Sn-1)(Sn+Sn-1)=2da1-3d2+2d2n.
由2a2=a1+a3,得2(2da1+d2)=a1+2da1+3d2,解得a1=d.
∴n≥2,an=2nd2-d2,又a1=d2,∴an=(2n-1)d2.
評(píng) 利用函數(shù)的觀點(diǎn)來處理“項(xiàng)和”關(guān)系(即求通項(xiàng)公式),即與函數(shù)中的方程法求解析式是類似的.
二、函數(shù)是描述自然界中兩個(gè)(或幾個(gè))數(shù)量之間的關(guān)系,它體現(xiàn)了兩個(gè)(或幾個(gè))量之間“聯(lián)系和變化”的辯證唯物主義觀點(diǎn)
注意變量間的“關(guān)系”.在解題時(shí)若能理清這兩個(gè)(幾個(gè))量之間的關(guān)系,即用一個(gè)(或幾個(gè))量來表示另一個(gè)量,建立函數(shù)關(guān)系型的數(shù)學(xué)模型,再利用函數(shù)的性質(zhì)如單調(diào)性、周期性等,往往可使問題迎刃而解,取得很好的效果.
例2 已知函數(shù)f(x)=log3(ax+b)的圖像經(jīng)過點(diǎn)A(2,1)和B(5,2),記an=3f(n),n∈N.
(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;(2)設(shè)bn=an2n,Tn=b1+b2+…+bn,若Tn>m(m∈Z)對(duì)一切n∈N*均成立,求m的最大值;(3)求使不等式1+1a11+1a2·…·1+1an≥p2n+1對(duì)一切n∈N*均成立的最大實(shí)數(shù)p.
分析 本題第一問很容易求出an的通項(xiàng)公式an=2n-1.第二問與第三問均是關(guān)于恒成立的問題,而此又可轉(zhuǎn)化為最值問題處理,求最值一般都是利用單調(diào)性來尋求.
解 (2)bn=an2n=2n-12n,∴Tn=b1+b2+…+bn=12+322+…+2n-12n.①
∴12Tn=b1+b2+…+bn=122+323+…+2n-12n+1.②
①-②,得 12Tn=b1+b2+…+bn=12+222+223+…+22n-2n-12n+1=32-2n+32n+1.
∴Tn=3-2n+32n.
做到這一步,下面我們就須求出g(n)=2n+32n的最大值,從而求出m的最大值.因此,我們來研究函數(shù)g(n)的單調(diào)性.
g(n+1)g(n)=2n+52n+12n+32n=2n+52(2n+3)=121+22n+3(n∈N*)<12(1+1)=1,
∴g(n+1) ∴m有最大值12. 第三問也是類似處理的. 評(píng) 對(duì)于數(shù)列的“函數(shù)”的這一特性的考查在數(shù)列題中是一種常見的題型.尤其在數(shù)列的綜合題中,即當(dāng)與不等式、函數(shù)等知識(shí)相結(jié)合時(shí),函數(shù)這一思想的應(yīng)用顯得尤為重要. 三、注意數(shù)列中“數(shù)”的特殊性 數(shù)列是特殊的“函數(shù)”,其主要就特在變量是自然數(shù)集或自然數(shù)集的子集上,那么自然而然的就擁有自然數(shù)的特性,即:①它是正數(shù);②它是整數(shù),即分為奇數(shù)和偶數(shù).如利用數(shù)列中其n為自然數(shù)的特性: 例 (2010年徐州市三檢)已知數(shù)列an是各項(xiàng)均不為0的等差數(shù)列,Sn為其前n項(xiàng)和,且滿足a2n=S2n-1,bn=1an·an+1,數(shù)列bn的前n項(xiàng)和為Tn.(1)求數(shù)列an的通項(xiàng)公式及數(shù)列bn的前n項(xiàng)和Tn;(2)是否存在正整數(shù)m,n(1 分析 第二問中涉及了m,n兩個(gè)參數(shù),可以借助成等比數(shù)列建立起關(guān)于m,n之間的關(guān)系,再利用一個(gè)來研究另一個(gè).另在利用時(shí)抓住變量為自然數(shù)這一特性. 解 略. 總之,從上面的例子我們可以總結(jié)出數(shù)列是一特殊“函數(shù)”這一特性,并且在處理有關(guān)數(shù)列的綜合問題時(shí),使用起來還是很好用的.