徐建東
高中教材必修5(蘇教版)中的數(shù)列定義是:數(shù)列可以看成以正整數(shù)集N*(或它的有限子集{1,2,3,…,k})為定義域的函數(shù)an=f(n),當自變量按照從小到大的順序依次取值時,所對應(yīng)的一列函數(shù)值.
由此我們知道,數(shù)列可視為特殊的函數(shù),可以用函數(shù)的觀點來看待數(shù)列,用研究函數(shù)的方法來研究數(shù)列.這為我們提供了一個更高的觀點.當然,同時要注意數(shù)列的特殊性:其定義域是正整數(shù)集或其有限子集{1,2,3,…,k}.因此在數(shù)列的圖象、最值、單調(diào)性、周期性等方面有其特殊的表現(xiàn)形式,如果不加注意也會產(chǎn)生錯誤.
例1求數(shù)列前n項和Sn=n2-3n+1的最小值.
分析考慮到數(shù)列前n項和Sn=n2-3n+1是關(guān)于n的二次函數(shù),所以我們可以構(gòu)造函數(shù)f(x)=x2-3x+1,通過對函數(shù)圖象的研究來得到數(shù)列前n項和Sn=n2-3n+1的最值,我們可以列表如下:
函數(shù)f(x)=x2-3x+1 數(shù)列Sn=n2-3n+1主要差異①定義域 x∈R n∈N*②圖象③ 最值 f(x)=x2-3x+1= x-32( )2-54 Sn=n2-3n+1= n-32()2-54
由此我們看到數(shù)列中的如下結(jié)論:因兩者在定義域上的顯著差異,導(dǎo)致其在圖象和最值上的差異,主要為:函數(shù)f(x)=x2-3x+1的圖象是一根開口向上的光滑的拋物線,而數(shù)列Sn=n2-3n+1的圖象是拋物線上的一系列離散的點.函數(shù)在時取得最小值而數(shù)列在n取1或者2時才會取得最小值-1.
例2已知{an}是遞增數(shù)列,且對任意的n∈N*,都有an=n2-λn恒成立,求實數(shù)λ的取值范圍.
錯解設(shè)函數(shù)f(x)=x2-λx,
因為{an}是遞增數(shù)列,所以f(x)=x2-λx在[1,+∞)上是單調(diào)遞增函數(shù),
正解1因為數(shù)列{an}是單調(diào)遞增數(shù)列,所以an<an+1對n∈N*恒成立,
即n2-λn<(n+1)2-λ(n+1)對n∈N*恒成立;
所以λ<2n+1對n∈N*恒成立,所以λ<3.
正解2設(shè)函數(shù)f(x)=x2-λx,因為{an}是遞增數(shù)列,結(jié)合f(x)=x2-λx的圖象,可知對稱軸解得λ<3.
函數(shù)單調(diào)性的定義中,所取的兩個自變量是定義域A的子區(qū)間I上的任意兩個量,而數(shù)列單調(diào)性中,自變量取的是相鄰的兩個正整數(shù).在求最大和最小值時,數(shù)列中的n只能在整數(shù)內(nèi)取值.如果結(jié)合圖象,我們可以把這些看得更清楚.
例3已知數(shù)列{an}中,a1=1,a2=2,且有an+2=an+1-an(n∈N*),求S2017.
分析對于這個數(shù)列,我們很難求出其通項公式,我們能做的也只能是嘗試著寫出數(shù)列的前幾項,試著找找有沒有規(guī)律,我們發(fā)現(xiàn):
至此,我們已發(fā)現(xiàn),這個數(shù)列是一個以6為周期的周期數(shù)列,要求數(shù)列的前2017項的和,每個周期內(nèi)6項的和等于0,S2017=1.
學(xué)習(xí)數(shù)列,不能離開函數(shù)思想方法的指導(dǎo),因為數(shù)列是特殊的函數(shù);但在數(shù)列的學(xué)習(xí)中,也不能將自變量離散變化的數(shù)列完全等同于自變量連續(xù)變化的函數(shù),畢竟數(shù)列是特殊的函數(shù).