安徽省六安市第一中學(xué) 吳 兵
我在學(xué)習(xí)數(shù)列時(shí)無意之中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)規(guī)律,其實(shí)這個(gè)規(guī)律我在小學(xué)時(shí)便初有體會(huì):2,4,6,8,…一個(gè)典型的等差數(shù)列,可那時(shí)不懂,只知道相鄰兩項(xiàng)相減后為一個(gè)常數(shù);后來初中做中考試題時(shí)經(jīng)常遇見找規(guī)律的題目,如:2,5,10,17,26,…稍加嘗試便可得出關(guān)系為x2+1;到了高中,在學(xué)習(xí)物理時(shí),勻加速直線運(yùn)動(dòng)相鄰兩個(gè)等時(shí)間間隔的時(shí)間內(nèi),路程Δx=aT2,定值!結(jié)果運(yùn)用到數(shù)學(xué)上,有:發(fā)現(xiàn)差值為定值,由于當(dāng)時(shí)自己沒有能力證明,故而不敢進(jìn)一步論斷之后的3次方……n次方,如今我們學(xué)完了“二項(xiàng)式定理”,我認(rèn)為自己可以進(jìn)一步論斷了.
對(duì)于一個(gè)自然數(shù)范圍內(nèi)滿足一定函數(shù)規(guī)律的數(shù)列而言,均可以將其通項(xiàng)公式寫成an=①,則第n-1項(xiàng)
從中取一個(gè)一般情況來進(jìn)行分析:
如第1項(xiàng):b[nx-(n-1)x],分析其內(nèi)部的nx-(n-1)x,由于x∈N*,且有定理可知:
如an=n3+n2-1的前幾項(xiàng):
最終結(jié)果為常數(shù)6.而反過來想經(jīng)過3次相減后才得到常數(shù)6,故而原數(shù)列通項(xiàng)公式方程中最高次項(xiàng)是3次項(xiàng),則可以令an=an3+bn2+c,再用(1,1),(2,11),(3,35)代入后即可求出a,b,c,進(jìn)而得到通項(xiàng)公式.
當(dāng)然,有趣的是有一次我遇見了一個(gè)這樣的數(shù)列:
發(fā)現(xiàn)無論如何相減都減不出常數(shù),反而在不斷呈現(xiàn)被減數(shù)的變化特征,后來用高中正常的方法一求,發(fā)現(xiàn)其通項(xiàng)公式為an=2n+n-1,這才知道因?yàn)?n的存在才導(dǎo)致這樣的結(jié)果.
對(duì)于這種題目,也可以用我的方法進(jìn)行探究.請(qǐng)看:
解a1=2,a2=2(2+a1)=8,a3=22,a4=52,a5=114,a6=240,a7=494,….
可見經(jīng)過一次降冪后出現(xiàn)以23,24,25,…變化的“循環(huán)數(shù)列”,差值不可能減到常數(shù),可知一次降冪后得到的只是以b·2n變化的數(shù)列,故而可設(shè)原數(shù)列an=b·2n+c.由于c經(jīng)過一次降冪便可消去n,則c為一次關(guān)系,所以可設(shè)an=b·2n+pn+q.
(說明:就算為2n+1,則b=2,但循環(huán)數(shù)列中僅以8,16,32,…即4·2n在變化,則可知b定為常數(shù))
將a1=2,a2=8,a3=22代入得:
之后可用數(shù)學(xué)歸納法進(jìn)行嚴(yán)格證明.
①a1=2,滿足an=23-2-4=2.②設(shè)當(dāng)n=k時(shí)ak=2k+2-2k-4,
則當(dāng)n=k+1時(shí),有ak+1=2(k+1+ak)=2(k+1+2k+2-2k-4)=2(2k+2-k-3)=2k+3-2(k+1)-4=2(k+1)+2-2(k+1)-4,成立.
綜合①②可知an=2n+2-2n-4為其通項(xiàng)公式.
雖然步驟繁鎖,但至少對(duì)于較難的數(shù)列題提供了一個(gè)方法.
我曾經(jīng)和同學(xué)交流過這種方法,他認(rèn)為我這種方法不好,太麻煩,但我不這么認(rèn)為,雖然我明白這種方法可能價(jià)值有限,也沒有查過是否已經(jīng)有人發(fā)現(xiàn)了這種規(guī)律(編者注:這是一種數(shù)學(xué)上的“差分法”,吳兵同學(xué)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)此法,頗不簡(jiǎn)單,贊?。沂`不住自己這顆年輕而又從未放棄對(duì)巔峰追求的心,高考過后,或者等到我學(xué)習(xí)大學(xué)里相關(guān)知識(shí),我會(huì)將這個(gè)規(guī)律再向前推一步,融入極限的思想,相信還會(huì)有另一番收獲.