2013高考數(shù)學(xué) 秒殺必備 數(shù)列通項(xiàng)公式的若干求法及轉(zhuǎn)化思想論文
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1、數(shù)列通項(xiàng)公式的若干求法及轉(zhuǎn)化思想 求通項(xiàng)公式是學(xué)習(xí)數(shù)列時(shí)的一個(gè)難點(diǎn)。由于求通項(xiàng)公式時(shí)滲透多種數(shù)學(xué)思想方法,因此求解過程中往往顯得方法多、靈活度大、技巧性強(qiáng)?,F(xiàn)舉數(shù)例。 一. 觀察法 已知數(shù)列前若干項(xiàng),求該數(shù)列的通項(xiàng)時(shí),一般對所給的項(xiàng)觀察分析,尋找規(guī)律,從而 根據(jù)規(guī)律寫出此數(shù)列的一個(gè)通項(xiàng)。 例1 :已知數(shù)列 寫出此數(shù)列的一個(gè)通項(xiàng)公式。 例2:根據(jù)數(shù)列的前4項(xiàng),寫出它的一個(gè)通項(xiàng)公式: (1)4,44,444,4444,… (2) (3) (4) 二. 公式法 (1)當(dāng)已知數(shù)列為等差或等比數(shù)列時(shí),可直接利用等差或等比數(shù)列的通項(xiàng)公式,只需求得首項(xiàng)及公差公比。 例1: 已知數(shù)
2、列{an}是公差為d的等差數(shù)列,數(shù)列{bn}是公比為q的(q∈R且q≠1)的等比數(shù)列,若函數(shù)f (x) = (x-1)2,且a1 = f (d-1),a3 = f (d+1),b1 = f (q+1),b3 = f (q-1), 求數(shù)列{ a n }和{ b n }的通項(xiàng)公式; (2)已知數(shù)列的前n項(xiàng)和求通項(xiàng)時(shí),通常用公式。 用此公式時(shí)要注意結(jié)論有兩種可能,一種是“一分為二”,即分段式;另一種是“合二為一”即a1和an合為一個(gè)表達(dá)式。 例1、已知數(shù)列的前n項(xiàng)和為:① ② 求數(shù)列的通項(xiàng)公式。 三. 由遞推式求數(shù)列通項(xiàng) 對于遞推公式確定的數(shù)列的求解,通常
3、可以通過遞推公式的變換,轉(zhuǎn)化為等差數(shù)列或等比數(shù)列問題,有時(shí)也用到一些特殊的轉(zhuǎn)化方法與特殊數(shù)列。稱輔助數(shù)列法。 例題:已知數(shù)列{}中,,,寫出數(shù)列的前5項(xiàng)。(課本習(xí)題)。 變式1:已知數(shù)列{}中,,。求 變式2:已知數(shù)列{}中,,。求 變式3:已知數(shù)列{}中,,。求 變式4:已知數(shù)列{}中,,。求 變式5:已知數(shù)列{}中,,。求 變式3:已知數(shù)列{}中,,。求 變式6:已知數(shù)列{}中,,。求 變式7:已知數(shù)列{}中,,。求 變式8:已知數(shù)列{}中,,。求 類型Ⅰ:(一階遞歸) 由等差,等比演化而來的“差型”,“商型”遞推關(guān)系 ①等差數(shù)列: 由此推廣成差型遞推關(guān)
4、系: 累加: = ,于是只要可以求和就行。 類型1 遞推公式為 解法:把原遞推公式轉(zhuǎn)化為, (特殊情形:⑴.(差后等差數(shù)列)⑵ (差后等比數(shù)列)) 利用累加法求解。 例1.已知{}滿足,且,求 例2.已知{}滿足,且,求 例3.已知{}滿足,且,求 例4. 已知數(shù)列滿足,求。 ②等比數(shù)列: 由此推廣成商型遞推關(guān)系: 累乘: 類型2遞推公式為 解法:(1)把原遞推公式轉(zhuǎn)化為,利用累乘法求解。 例1.已知{}滿足,且,求 例2.已知{}滿足,且,求 例4.(1). 已知數(shù)列滿足,求。 例題1。已知數(shù)列滿足: 求證:① ②是偶數(shù) (由和確定的
5、遞推數(shù)列的通項(xiàng)可如下求得: (2)由已知遞推式有 依次向前代入,得 ,簡記為。 這就是疊代法的基本模式。 例3已知,求。 解: 。 1、已知數(shù)列{an}滿足,求{an}的通項(xiàng)公式 類型3 遞推公式為(其中p,q均為常數(shù),)。 解法:把原遞推公式轉(zhuǎn)化為: 其中,再利用換元法轉(zhuǎn)化為等比數(shù)列求解。 例1. 已知數(shù)列中,,求。 類型4 遞推公式為(其中p,q均為常數(shù),)。 解法:該類型較類型3要復(fù)雜一些。一般地,要先在原遞推公式兩邊同除以,得: 引入輔助數(shù)列(其中),得: 再應(yīng)用類型3的方法解決。 例1. 已知數(shù)列中,,求
6、。 例2. 已知數(shù)列中,,求。 類型5。型的 利用轉(zhuǎn)化為型,或型 即混合型的轉(zhuǎn)化為純粹型的 例題1. 已知數(shù)列的前n項(xiàng)和Sn滿足 (Ⅰ)寫出數(shù)列的前3項(xiàng) (Ⅱ)求數(shù)列的通項(xiàng)公式; 分析:---------------① 由得----------------② 由得,,得--------------③ 由得,,得---------④ 用代得 -----------⑤ ①—⑤: 即----------------------------⑥ ---------------------------⑦ 例題2。數(shù)列的前n項(xiàng)和記為Sn,已知證明:
7、 數(shù)列是等比數(shù)列;(全國卷(二)理科19題) 方法1∵ ∴ 整理得 所以 故是以2為公比 的等比數(shù)列. 方法2:事實(shí)上,我們也可以轉(zhuǎn)化為,為一個(gè)商型的遞推關(guān)系, 由= 1.{}是正數(shù)組成的數(shù)列,前n項(xiàng)和為,對所有的n,與2的等差中項(xiàng)等于與2的等比中項(xiàng) (1)寫出{}的前三項(xiàng); (2)求{}的通項(xiàng)。 2.在數(shù)列{}中,已知,求 3.已知數(shù)列{an}的前n和滿足求此數(shù)列的通項(xiàng)公式。 4. 已知數(shù)列前n項(xiàng)和。 (1)求與的關(guān)系;(2)求通項(xiàng)公式。 5.(北京卷)數(shù)列的前n項(xiàng)和為Sn,且,求:
8、 (Ⅰ)的值及數(shù)列的通項(xiàng)公式; (Ⅱ)的值. ( ) 由遞推數(shù)列公式求數(shù)列通項(xiàng)公式的解題方法是數(shù)學(xué)中針對性較強(qiáng)的一種數(shù)學(xué)解題方法,它從一個(gè)側(cè)面體現(xiàn)數(shù)學(xué)的研究方法,體現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)理念,是培養(yǎng)學(xué)生思維深刻性的極好的范例。注意一題多解; 例1:已知數(shù)列滿足, (Ⅰ)求數(shù)列的通項(xiàng)公式; 解法1:(構(gòu)造法Ⅰ) , 是以為首項(xiàng),2為公比的等比數(shù)列, 即 解法2:(構(gòu)造法Ⅱ) ……① ……② ①、②兩式相減得 是以為首項(xiàng),2為公比的等比數(shù)列, 即 解法3:(階差法) 由, 可得:
9、……… 以上n式相加得 即 解法五:(迭代法) 由, 可得: 即 總之,以上方法融會貫通可以解決關(guān)于遞推數(shù)列公式求數(shù)列通項(xiàng)公式變形問題,從而提高學(xué)生的數(shù)學(xué)解題能力,把握數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法。 同式題:.已知數(shù)列{},,則= 當(dāng)然,還有一些轉(zhuǎn)化的方法和技巧,如基本的式的變換,象因式分解,取倒數(shù)、對數(shù)等還是要求掌握的。 四、轉(zhuǎn)化為常見類型求解: (1)倒數(shù)變換法: 形如 (為常數(shù),且)的遞推公式,可令。則可轉(zhuǎn)化為型; 例1:數(shù)列中,且,,求數(shù)列的通項(xiàng)公式. (2)對數(shù)變換法:例:已知數(shù)列滿足,求。 當(dāng)然,轉(zhuǎn)化方法不是一成不變的,但其本質(zhì)是構(gòu)造、轉(zhuǎn)化為上
10、述常見形式數(shù)列問題求解。 如比例變換; 例1、設(shè)數(shù)列滿足下列條件,求。 (可化為,再取對數(shù)) 例2、設(shè)數(shù)列滿足下列條件,試求各通項(xiàng): (1) (2) (3) 解:(1) 令則, 本題用除遞推式兩邊,再進(jìn)行變量代換,就可轉(zhuǎn)化為“型”, 可得 (2)遞推式兩邊同除以,得,就可轉(zhuǎn)化為“型”,當(dāng)然,也可以在遞推式兩邊同除以,得, 則可轉(zhuǎn)化為“型”,所以得 (3)遞推式兩邊同取對數(shù),得 令,則 ,已轉(zhuǎn)化為“型”,由累乘相消法可得 一般掌握下列轉(zhuǎn)化思想即可;尤其對分式型遞推關(guān)系。 1、利用倒數(shù)轉(zhuǎn)化為:(1);(2) 2、求前若干項(xiàng)觀察項(xiàng)間周期性等 練習(xí):1、已知
11、 求: 2、已知a1=1, an+1= ,求an 3、已知數(shù)列{an}滿足:a1=0,且,則( A ) A 0;B ;C ;D 變式:(1)、已知數(shù)列{an}滿足:a1=0,且,Sn表示數(shù)列{an}的n前項(xiàng)和則 (2)、已知滿足,則數(shù)列前26項(xiàng)的和為:(B ) A.0 B.-1 C.-8 D.-10 (3)、已知數(shù)列{an}滿足:a1=3,且,An表示數(shù)列{an}的n前項(xiàng)和則3 3、(2006年江西卷)已知數(shù)列{an}滿足:a1=,且an= (1) 求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式; 解:將條件變?yōu)椋?-=,因此{1-}為一個(gè)等比數(shù)列,其首項(xiàng)為 1-
12、=,公比,從而1-=,據(jù)此得an=(n31)…………1° 練習(xí):設(shè)數(shù)列滿足下列條件,試求各通項(xiàng): (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 類型Ⅲ:=p+q (p、q均為常數(shù))(二階遞歸) =p+q -=(-)∴解出、因此 {-}是G.P 特殊地 型 分析:∵ ∴ ∴是以為首項(xiàng),公比為的等比數(shù)列 例1、,, ,求 例2:a1=1,a2= =-,求數(shù)列{}的通項(xiàng)公式。 -=(-)解得:=1、= -=(-), a2-a
13、1= ∴-= ∴=(-)+(-)+┈+(a2-a1)+a1=++┈++1=3-. ∴=3- 同式題:已知a1=1, a2=3,an+2=3an+1-2 an , 求an 雙數(shù)列型 解法:根據(jù)所給兩個(gè)數(shù)列遞推公式的關(guān)系,靈活采用累加、累乘、化歸等方法求解。 例7. 已知數(shù)列中,;數(shù)列中,。當(dāng)時(shí),,求。 解:因 所以 即 又因?yàn)? 所以 即 由<1>、<2>得: 例9.?dāng)?shù)列中,且滿足 ⑴求數(shù)列的通項(xiàng)公式; ⑵設(shè),求; ⑶設(shè)=,是否存在最大的整數(shù),使得對任意,均有成立?若存在,求出的值;若不存在,請說明理由。 3、已知數(shù)列中,是其前項(xiàng)和,
14、并且, ⑴設(shè)數(shù)列,求證:數(shù)列是等比數(shù)列; ⑵設(shè)數(shù)列,求證:數(shù)列是等差數(shù)列; ⑶求數(shù)列的通項(xiàng)公式及前項(xiàng)和。 分析:由于和{c}中的項(xiàng)都和{a}中的項(xiàng)有關(guān),{a}中又有S=4a+2,可由S-S作切入點(diǎn)探索解題的途徑. 解:(1)由S=4a,S=4a+2,兩式相減,得S-S=4(a-a),即a=4a-4a.(根據(jù)b的構(gòu)造,如何把該式表示成b與b的關(guān)系是證明的關(guān)鍵,注意加強(qiáng)恒等變形能力的訓(xùn)練) a-2a=2(a-2a),又b=a-2a,所以b=2b ① 已知S=4a+2,a=1,a+a=4a+2,解得a=5,b=a-2a=3 ② 由①和②得,數(shù)列是首項(xiàng)為3,
15、公比為2的等比數(shù)列,故b=3·2. (2006年江蘇卷)設(shè)數(shù)列、、滿足:,(n=1,2,3,…), 證明:為等差數(shù)列的充分必要條件是為等差數(shù)列且(n=1,2,3,…) 證明:必要性:設(shè)數(shù)列是公差為的等差數(shù)列,則: ==-=0, ∴(n=1,2,3,…)成立; 又=6(常數(shù))(n=1,2,3,…) ∴數(shù)列為等差數(shù)列。 充分性:設(shè)數(shù)列是公差為的等差數(shù)列,且(n=1,2,3,…), ∵……① ∴……② ①-②得:= ∵ ∴……③ 從而有……④ ④-③得:……⑤ ∵,,, ∴由⑤得:(n=1,2,3,…), 由此,不妨設(shè)(n=1,2,3,…)
16、,則(常數(shù)) 故……⑥ 從而……⑦ ⑦-⑥得:, 故(常數(shù))(n=1,2,3,…), ∴數(shù)列為等差數(shù)列。 綜上所述:為等差數(shù)列的充分必要條件是為等差數(shù)列且(n=1,2,3,…)。 又稱派生數(shù)列 【高考熱點(diǎn)】 1. 所謂派生數(shù)列,是指利用一個(gè)或幾個(gè)已知數(shù)列產(chǎn)生新數(shù)列。例如,從一個(gè)數(shù)列中按一定的規(guī)律抽取一部分項(xiàng)構(gòu)成一個(gè)新數(shù)列(子數(shù)列);又如數(shù)列的前n項(xiàng)的和數(shù)列、或由構(gòu)成新的數(shù)列、或由兩個(gè)數(shù)列、構(gòu)成新的數(shù)列等等。 2. 派生數(shù)列是綜合性的問題,一般可轉(zhuǎn)化為等差數(shù)列或等比數(shù)列,或用數(shù)列中的常用思想方法求解。 【課前預(yù)習(xí)】 1. 若數(shù)列是等差數(shù)列,則有數(shù)列也為等差數(shù)列,類比上述
17、性質(zhì),相應(yīng)的,若數(shù)列是等比數(shù)列,且,則有__________ 也是等比數(shù)列。 2. 在等差數(shù)列中,公差,則( B ) A.40 B.45 C.50 D.55 3. 在數(shù)列{an}中,a1=2,,則a5等于 ( C ) A.12 B.14 C.20 D.22 4. 有限數(shù)列,為其前項(xiàng)和,若定義為的“凱森和”如有99項(xiàng)的數(shù)列的“凱森和”為1000,則有100項(xiàng)的數(shù)列的“凱森和”為
18、 (B ) A.1001 B.991 C.999 D.990 5. 已知公差不為零的等差數(shù)列的第、、項(xiàng)依次構(gòu)成等比數(shù)列的連續(xù)三項(xiàng),則此等比數(shù)列的公比q是 ( ) A. B. C. D. 6.(04北京)定義“等和數(shù)列”:在一個(gè)數(shù)列中,如果每一項(xiàng)與它的后一項(xiàng)的和都為同一個(gè)常數(shù),那么這個(gè)數(shù)列叫做等和數(shù)列,這個(gè)常數(shù)叫做該數(shù)列的公和。已知數(shù)列是等和數(shù)列,且
19、,公和為5,那么的值為________3______,這個(gè)數(shù)列的前n項(xiàng)和的計(jì)算公式為_______________ . 【典型例題】 例1 (1)已知數(shù)列,其中,且數(shù)列為等比數(shù)列,求常數(shù). (2)設(shè),是公比不相等的兩個(gè)等比數(shù)列,,證明數(shù)列不是等比數(shù)列. 例2 Sn是等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和.(n∈N*). (1) 若數(shù)列{an}單調(diào)遞增,且a2是a1、a5的等比中項(xiàng),證明: (2) 設(shè){an}的首項(xiàng)為a1,公差為d,且,問是否存在正常數(shù)c,使對任意自然數(shù)n都成立,若存在,求出c(用d表示);若不存在,說明理由.() 【本課
20、小結(jié)】 【課后作業(yè)】 1. 已知數(shù)列{a}是首項(xiàng)a1>0,q>-1且q≠0的等比數(shù)列,設(shè)數(shù)列的通項(xiàng)b=a-ka (n∈N),數(shù)列{a}、的前n項(xiàng)和分別為S、T.如果T>kS對一切自然數(shù)n都成立,求實(shí)數(shù)k的取值范圍. 2. 已知拋物線,過原點(diǎn)作斜率1的直線交拋物線于第一象限內(nèi)一點(diǎn),又過點(diǎn)作斜率為的直線交拋物線于點(diǎn),再過作斜率為的直線交拋物線于點(diǎn),,如此繼續(xù),一般地,過點(diǎn)作斜率為的直線交拋物線于點(diǎn),設(shè)點(diǎn). (1) 令,求證:數(shù)列是等比數(shù)列; 設(shè)數(shù)列的前項(xiàng)和為,試比較與的大小 數(shù)列的通項(xiàng)及遞推關(guān)系 一、基礎(chǔ)題: 1. 數(shù)列的一個(gè)通項(xiàng)公式為 2. 數(shù)列
21、的一個(gè)通項(xiàng)為 3. 數(shù)列的一個(gè)通項(xiàng)為___________________. 4. 的一個(gè)通項(xiàng)為___________________. 5. 數(shù)列的一個(gè)通項(xiàng)為_______________. 6. 已知數(shù)列滿足:,則 7. 已知數(shù)列中,且,則 8. 已知數(shù)列中,,,則 二、解答題: 1. 已知數(shù)列的前項(xiàng)和滿足,求通項(xiàng)公式. 2. 已知數(shù)列的前項(xiàng)和為,根據(jù)下列條件,求.①;②. 3. 已知數(shù)列滿足:,求數(shù)列的通項(xiàng). 4. 在數(shù)列中,已知,且,求的通項(xiàng)公式. 5. 已知數(shù)列中,是它們的前項(xiàng)和,并且,, ①設(shè),求證:數(shù)列是等比數(shù)列; ②設(shè),求證:是等差數(shù)列; ③求數(shù)列的通項(xiàng)公式及前項(xiàng)和公式.
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