求幾類數(shù)列公共項(xiàng)問題的解題策略

唐春婷

（上海市民辦遠(yuǎn)東學(xué)?！雌胀ǜ咧小担?/p>

一、兩個等差數(shù)列的公共項(xiàng)問題

解一：為了發(fā)現(xiàn)公共項(xiàng)的規(guī)律，不妨將兩個數(shù)列分別列舉出一些項(xiàng)：

5，8，11，14，17，20，23，26，29，32，35，38，41…

3，7，11，15，19，23，27，31，35，39，43，47，51…

顯然相同的項(xiàng)構(gòu)成的數(shù)列是11，23，35，47…

由以上分析可知，相同項(xiàng)構(gòu)成以c1=11為首項(xiàng)，以d=12為公差的等差數(shù)列，通項(xiàng)公式為cn=12n-1。

bp+1=4（p+1）-1=4p+3=3m+6=3（m+2）? ｛an｝；

bp+2=4（p+2）-1=4p+7=3m+10=3（m+3）+1? ｛an｝；

bp+3=4（p+3）-1=4p+11=3m+14=3（m+4）+2∈ ｛an｝；

所以，cn+1=bp+3，cn=bp。

cn+1-cn=bp+3-bp=12，易得公共項(xiàng)構(gòu)成以c1=11為首項(xiàng)，以d=12為公差的等差數(shù)列，通項(xiàng)公式為cn=12n-1。

點(diǎn)評：由此可以看出新數(shù)列的公差應(yīng)是原來兩數(shù)列的公差的最小公倍數(shù)。對于解一，推理不夠嚴(yán)謹(jǐn)，但是對于解選擇填空題，也不失為一種快速的方法。解二的推理較為嚴(yán)謹(jǐn)，技巧性較強(qiáng)，下面我們用中國剩余定理探究一下問題的本源。

解三：顯然數(shù)列 ｛an｝的每一項(xiàng)是被3除余2（也可以說被3除余-1）的自然數(shù)，數(shù)列 ｛bn｝的每一項(xiàng)是被4除余-1的自然數(shù)，這樣兩個數(shù)列的每一項(xiàng)余數(shù)相同，設(shè)構(gòu)成的新數(shù)列為 ｛cn｝，根據(jù)同余，則 ｛cn｝滿足易得cn=12k-1，又通過簡單的計算得新數(shù)列的首項(xiàng)為11，因此令k=n，k∈z所以cn=12n-1。

對于三個或者三個以上等差數(shù)列，要求它們的公共項(xiàng)從小到大排成的新數(shù)列的通項(xiàng)公式，同樣可以用到中國剩余定理，轉(zhuǎn)化為有關(guān)同余的問題，關(guān)鍵先求出數(shù)列公差的最小公倍數(shù)。如假設(shè)p個等差數(shù)列 ｛ani｝，i=1，2，…，p 的通項(xiàng)公式分別為 an1=e1n+f1，an2=e2n+f2，…，anp=epn+fp，公差 e1，e2，…，ep全不為 0，則這 p 個等差數(shù)列的公共項(xiàng)按從小到大的順序組成一個新的等差數(shù)列 ｛cn｝，新數(shù)列公差d即為的最小公倍數(shù)，而新數(shù)列的首項(xiàng)通過簡單的計算得出。

二、等差數(shù)列與等比數(shù)列的公共項(xiàng)問題

例：等差數(shù)列an=4n-1，等比數(shù)列bn=3n，它們的公共項(xiàng)由小到大排成新的數(shù)列 ｛cn｝，求 ｛cn｝的通項(xiàng)公式。

解一：設(shè)等差數(shù)列 ｛an｝的第m項(xiàng)與等比數(shù)列 ｛bn｝的第p項(xiàng)相等，即 cn=am=bp，即 cn=4m-1=3p，bp+1=3·3p=3（4m-1）=4（3m-1）+1? ｛an｝，bp+2=9·3p=9（4m-1）=4（9m-2）-1∈ ｛an｝，所以 cn+1=bp+2，cn=又 c1=3，∴cn=3·9n-1=32n-1。

解二：利用二項(xiàng)式定理

設(shè) cn=am=bp，即 cn=4m-1=3p，

當(dāng) p 為奇數(shù)時，4k+（-1）p=4k-1，即數(shù)列 ｛bn｝的奇數(shù)項(xiàng)由小到大排成數(shù)列 ｛cn｝，所以 cn=b2n-1=32n-1。

點(diǎn)評：對于解一，等比數(shù)列很明顯在n的值相同的情況下在數(shù)值上比等差數(shù)列增幅大，所以公共項(xiàng)從第二項(xiàng)起，應(yīng)該考慮等比數(shù)列中哪些項(xiàng)是等差數(shù)列中的項(xiàng)，對于解二，問題轉(zhuǎn)化為求p，m的不定方程，利用二項(xiàng)式定理求解。

三、等差數(shù)列與多項(xiàng)式數(shù)列的公共項(xiàng)問題

例：數(shù)列 ｛an｝與 ｛bn｝的通項(xiàng)公式分別為an=5n+4，bn=n2，它們的公共項(xiàng)從小到大排成新的數(shù)列 ｛cn｝，求 ｛cn｝的通項(xiàng)公式。

解：設(shè)等差數(shù)列 ｛an｝的第m項(xiàng)與等比數(shù)列 ｛bn｝的第p項(xiàng)相等，即 cn=am=bp，即 cn=5m+4=p2，m=考慮 p=5k-4，5k-3，5k-2，5k-1，5k 時，分情況討論：

當(dāng)p=5k時，m=5k2-?N*；當(dāng) p=5k-1時，m=5k2-2k-3?N*；5

當(dāng) p=5k-2 時，m=5k2-4k∈N*；當(dāng)p=5k-3時，m=5k2-6k+1∈N*；

當(dāng)p=5k-4時，m=5k2-8k+?N*，故當(dāng) p=5k-2，p=5k-3時，m為正整數(shù)。

故 ｛cn｝中的項(xiàng)依次為：b2，b3，b7，b8，b12，b13，…，｛cn｝中的奇數(shù)項(xiàng)依次是 b2，b7，b12，b17，…下標(biāo)是以 5 為公差的等差數(shù)列；｛cn｝中的偶數(shù)項(xiàng)依次是 b3，b8，b13，b18，…下標(biāo)是以 5 為公差的等差數(shù)列；當(dāng)n 為奇數(shù)時，c2k-1=［2+（k-1）×5］2=（5k-3）2，當(dāng) n 為偶數(shù)時，c2k=［9+（k-1）×5］2=（5k+4）2；所以 cn=

點(diǎn)評：根據(jù)本題的解題思路，可以很快找到規(guī)律解決以下問題。如數(shù)列an=3n+1，bn=n2，公共項(xiàng)構(gòu)成新數(shù)列 ｛cn｝：b2，b4，b5，b7，b8，b10，…；再如數(shù)列 an=7n+2，bn=n2，公共項(xiàng)構(gòu)成新數(shù)列 ｛cn｝：b3，b4，b10，b11，b17，b18，…。故對于等差數(shù)列 an=pn+q，bn=n2，首先通過計算兩個數(shù)列前p項(xiàng)中公共項(xiàng)，假設(shè)為bi，bj，則構(gòu)成的新數(shù)列 ｛cn｝：bi，bj，bi+p，bj+p，bi+2p，bj+2p，bi+3p，bj+3p，…，奇數(shù)項(xiàng)及偶數(shù)項(xiàng)下標(biāo)分別構(gòu)成以p為公差的等差數(shù)列，這樣就易算出新數(shù)列的通項(xiàng)公式。

［1］陳素貞，陳麗美.中國剩余定理在求一類等差數(shù)列公共項(xiàng)問題的應(yīng)用［J］.福建中學(xué)數(shù)學(xué)，2008（12）.

［2］戴亞寧.淺議兩個數(shù)列的公共項(xiàng)［J］.中學(xué)數(shù)學(xué)月刊，2000（9）.