陳培
摘 要:遞推數(shù)列是一類廣泛而復(fù)雜的數(shù)列問題,具有邏輯推理性強(qiáng),求解方法開放靈活,是近幾年高考考查的主要內(nèi)容之一,并且占有一定的分?jǐn)?shù)比例。
本文就高考中經(jīng)常出現(xiàn)的一些遞推數(shù)列問題進(jìn)行探討研究。
關(guān)鍵詞:高中數(shù)學(xué);數(shù)列;遞推關(guān)系;通項(xiàng)公式
雖然由數(shù)列遞推公式求數(shù)列的通項(xiàng)式的題目,題型多樣,解答方法靈活多變,但我們一般在求解遞推數(shù)列問題的時(shí)候,通常采用一下兩種策略:
1.探索化歸:主要是運(yùn)用轉(zhuǎn)化思想將其化歸為等差數(shù)列或等比數(shù)列這兩類基
本數(shù)列的問題。
2.列式建模:如果所涉及的問題不能轉(zhuǎn)化為特殊數(shù)列,一般通過細(xì)心觀察、
尋找規(guī)律,對(duì)遞推關(guān)系式的拼、拆、湊等的變形,從而構(gòu)建出新的數(shù)列,從
而使問題得以解決。
通過整理歸納,常見的幾種類型遞推式可歸納如下:
1.形如: = +f(n)
處理方法:迭加法或迭代法,即取 n =1,2,3,…,n - 1.得 n - 1 個(gè)式子:
= +f(1)
= +f(2)
… … …
= +f(n-2)
= +f(n-1)
將以上式子迭加得到: = +f(1)+f(2)+ +f(n-1)
例1:已知數(shù)列{ }中, =1, - =2(n-1),求通項(xiàng) .
解:由 - =2(n-1)知,
- =2
- =4
… … …
- =2n-4
- =2n-2
將以上式子迭加得到: = +[2+4+ +(2n-2)]=1+n(n-1)= -n+1
引申: =p +f(n)型該如何求解?(若p=1,即為類型1的問題),下面研究一下p 1的情況。
思考:若數(shù)列{ }滿足 =1, = +2n-1(n ),求通項(xiàng) .
解:設(shè) = +An+B,
則 = -An-B, = -A(n-1)-B,
所以 -An-B= = [ - A(n-1)-B]+2n-1,
即 = +( A+2)n+( A+ B-1)
令 A+2=0, A+ B-1=0,得A=-4,B=6,
所以{ }是以3為首項(xiàng), 為公比的等比數(shù)列。
所以 =3 .
故3 = -4n+6
=3 +4n-6.
2.形如: = f(n)
處理方法:迭乘法或迭代法,即取 n =1,2,3,…,n - 1.得 n - 1 個(gè)式
= f(n-1)= f(n-2) f(n-1)= f(n-3) f(n-2) f(n-1)= = f(1) f(2) f(n-2) f(n-1)
例2:已知數(shù)列{ }中, =1, = ,求通項(xiàng) .
解:由 = 知:
= =( ) =( ) = = = =
3.形如: = +p
處理方法:換元法。即等式兩邊同時(shí)除以 ,得到 - =p
則{ }是以 為首項(xiàng),p為公差的等差數(shù)列。
例3:已知數(shù)列{ }中, =1,3 + =3 ,求通項(xiàng) .
解:等式兩邊同時(shí)除以 得:3 +1=3
即 - =
所以{ }是以 =1為首項(xiàng), 為公差的等差數(shù)列。
=1+ (n-1)= n+
故 =
4.形如: =p +q(其中p,q為常數(shù),p 1)
處理方法:換元法(輔助數(shù)列法)
方法一:令 + =p( + ),展開整理,再對(duì)比 =p +q知: =
即 + =p( + )
所以{ + }是以 + 為首項(xiàng),p為公比的等比數(shù)列。
方法二:由 =p +q(1)
=p +q(2)
(1)-(2)得: - =p( - )
則{ - }是等比數(shù)列,,求出 - ,此時(shí)就變?yōu)轭愋?形如: = +f(n)
的遞推公式,再利用迭代法即可求出。
例4:已知數(shù)列{ }中, =1, =3 +2,求通項(xiàng) .
解:設(shè) + =3( + ),得設(shè) =3 +2
又 =3 +2
=1
+1=3( +1)
{ +1}是以2為首項(xiàng),3為公比的等比數(shù)列
+1=2
=2 -1
5.形如: =p + (其中p,q為常數(shù),p 0)
處理方法:換元轉(zhuǎn)化法
即將上式轉(zhuǎn)化為: = +
令 = ,則 = + ,以下就轉(zhuǎn)化為類型4的問題了。
例5:已知數(shù)列{ }中, =1, =3 + ,求通項(xiàng) .
解:把 =3 + 兩邊同時(shí)除以 ,
= +
令 = ,則 = + (下面的做法如同類型4里的例題)
設(shè) + = ( + ),則 = +
所以, =1,即 +1= ( +1)
{ +1}是以 +1= +1= 為首項(xiàng), 為公比的等比數(shù)列。
+1= , = -1
= [ -1]= -
6.形如: =p +q (pq 0)
處理方法:換元轉(zhuǎn)化法
令 + =k( + ),展開得 =(k- ) +k
對(duì)比 =p +q 知,k- =p,k =q,求出, 的值,
則{ + }是以k為公比的等比數(shù)列,從而可以求出 + 的表達(dá)式,下面的問題就轉(zhuǎn)化為以上其他類型的問題了。
例6:已知數(shù)列{ }中, =1, =2, = + ,求通項(xiàng) .
解:令 + =k( + ),整理比較得,k=- , =-1.
所以 - =- ( - ),故{ - }是以 - =1為首項(xiàng),- 為公比的等比數(shù)列。
所以, - =
下面就轉(zhuǎn)化為類型1的問題了,
易得, = +1+(- )+ + + + =1+ .
思考與練習(xí):
1.已知數(shù)列{ }中, =2, ,求通項(xiàng) .( = )
2.已知數(shù)列{ }中, =2, ,求通項(xiàng) .( = )
3.在數(shù)列{ }中, , =2,求通項(xiàng) .
解:由 可得出: ,即 ,
令 = ,則 - = ,(轉(zhuǎn)化為類型1的題目)
- = , - = , - = , , = ,
將以上(n-1)個(gè)式子相加,得 - = + + + + ,
= + + + + + =1-
所以 = .
通過以上的幾種類型的求解,我們可以看出此類問題有廣度和創(chuàng)新度,可以提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力;解決這類題目方法是由已知遞推式向特殊數(shù)列(比如等差、等比數(shù)列)轉(zhuǎn)化,先求出轉(zhuǎn)化后的特殊數(shù)列的通項(xiàng)公式,再求出原數(shù)列的通項(xiàng)公式。
參考文獻(xiàn)
[1] 熊衛(wèi) 遞推數(shù)列求通項(xiàng)公式 科學(xué)教研雜志 2009年11月
[2] 栗繼鵬 由數(shù)列遞推式求數(shù)列通項(xiàng)式的方法歸類解析 科學(xué)時(shí)代 2009年第一期
[3] 馬文淵 如何由數(shù)列的遞推式求通項(xiàng)公式 學(xué)周刊 學(xué)術(shù)研究 2013年第10期
[4] 王建莉 關(guān)于遞推數(shù)列的研究 陰山學(xué)刊 2015年3月
(作者單位:安徽省淮南市第三中學(xué))