◎王禮斌
(1)以正數(shù)開(kāi)頭的遞減扥差數(shù)列的前n項(xiàng)和的最大值是所有非負(fù)項(xiàng)之和;反之,以負(fù)數(shù)作為開(kāi)頭的遞減等差數(shù)列前n項(xiàng)和的最小值是所有非正項(xiàng)之和。
(2)對(duì)于等比數(shù)列{an},若 a1>0,q>1,則{an}為遞增數(shù)列;若 a1<0,q>1,則{an}為遞減數(shù)列;若 a1>0,0<q<1,則{an}為遞減數(shù)列;若a1<0,0<q<1,則{an}為遞增數(shù)列;若q<0,則{an}為擺動(dòng)數(shù)列;若 q=1,則{an}為常數(shù)列。
例題1
已知數(shù)列{an},{bn},{cn}的通項(xiàng)公式滿足 bn=an+1-an,cn=bn+1-bn(n∈N*)
若數(shù)列{an},首項(xiàng) a1=2,且滿足 cn-bn+1+3an=2n+1(n∈ N*),求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式。
分析:cn-bn+1+3an=2n+1(n∈N*),可得 bn+1-b-bn+1+3an=-2n+1,即 bn-3an=2n+1,所以 an+1=4an+2n+1,在等式 an+1=4an+2n+1,兩邊同時(shí)除以 2n+1
所以kn+1=2·2n-1=2n,即kn=2n-1.所以an=2n·kn=2n(2n-1)=4n-2n
構(gòu)造數(shù)列{kn}是此題突破之處,對(duì)不熟悉的遞歸式的變形通常是為了構(gòu)造新的數(shù)列,讓不熟悉的遞歸式轉(zhuǎn)化為熟悉的遞歸式。
例題2
已知數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式為bn=n.在bk和bk+1(k∈N*)之間插入3k+1個(gè)3得到一個(gè)新的數(shù)列{dn},問(wèn)是否存在這樣的正整數(shù)m,使得數(shù)列{dn}的前m項(xiàng)的和Sm=2008,如果存在求出m的值,如果不存在請(qǐng)說(shuō)明理由。
插入項(xiàng)后組成新的數(shù)列,對(duì)新數(shù)列項(xiàng)的構(gòu)成要做具體分析,具體做法仍然是用基本量解決問(wèn)題。本體在具體計(jì)算的過(guò)程中用到估算思想,希望同學(xué)們引起關(guān)注。
例題3
n2(n≥4)個(gè)正數(shù)排成n行n列
高考數(shù)學(xué)通常把考查數(shù)列的試題作為壓軸題,而且許多難度大的數(shù)列試題往往是由高中競(jìng)賽數(shù)學(xué)的試題改編而來(lái)的。這道題的關(guān)鍵的盡可能多地將文字信息轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)的關(guān)系式。
2015年的一道數(shù)列高考題十分有特點(diǎn),下面列舉和大家一起分析一下。題目如下:
(1)若a1=6,求集合M中所有元素
(2)若集合M中存在以個(gè)元素是3的倍數(shù),證明:M的所有元素都是3的倍數(shù).
(3)求集合M的元素最大值.
此題著重考查了遞推數(shù)列,立意新穎。第三個(gè)問(wèn)題還考查了學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的敏感性,同時(shí)也給其他考生留了一條出路——枚舉法。這一問(wèn)題,既有難度,又無(wú)難度,是一道難得的好題。解答問(wèn)題3
記Card(M)為集合M的元素個(gè)數(shù),由于a2一定是偶數(shù),故a3一定是4的倍數(shù),因此,可以從a3開(kāi)始討論,容易知道數(shù)列{an}中任意一項(xiàng)都是不大于36的正整數(shù),并且an(n≥3)均為4的倍數(shù),故an(n≥3)可取4(k=1,2,...,9).若a3是3的倍數(shù),則由(2)可知,an(n≥3)只能取12,24,36,故此時(shí) Card(M)≤5;若 a3不是3的倍數(shù),則 an(n≥3)只能取4,8,16,20,28,32,故此時(shí) Card(M)≤ 8;又 a1=1時(shí),M =故Card(M)最大值為8.
由此的拓展
當(dāng) a1=6k±1時(shí),Card(M)都可以取到最大值.當(dāng)a1=9,18,27,36時(shí),數(shù)列有極限,當(dāng)a1為其他值時(shí),存在N0∈N*,當(dāng)n>N0時(shí),數(shù)列為周期數(shù)列,因此出現(xiàn)以下問(wèn)題:
若P為素?cái)?shù),a1·s∈N*,a1≤ps,
則(1)Card(M)最大值是多少?當(dāng)Card(M)取到最大值時(shí),首項(xiàng)是多少?
(2)若數(shù)列有極限,則首項(xiàng)是多少?
(3)該數(shù)列是否要么有極限,要么存在N,當(dāng)n>N時(shí),數(shù)列是不是長(zhǎng)數(shù)列的周期數(shù)列
(4)若首項(xiàng)取任意值,數(shù)列都有極限,那么p,s要符合什么條件?
對(duì)于(3),當(dāng)p≠2且a1=ps時(shí),則集合M一定是無(wú)限集;所以考慮另一種推廣:an+1=p[an-(k-1)s],(k-1)s<an≤ks,其中1≤k≤p.由于分段較多,可以對(duì)PS取模,此時(shí)(3)顯然成立。其他有關(guān)問(wèn)題得到結(jié)果如下:
定理的證明(1)記f(s,a1)是由s和a1確定的,集合M的元素個(gè)數(shù),f(s)=max f(s,a1),即 f(s)是 Card(M)的最大值,令 (i,a1)=q成立.
由 ps|(an+1-pan),q|ps,t|s,
知 q|(an+1-pan),t|(an+1-pan),
由歸納法知?n∈N*,有q|an及(t,an)成立.
由{bn}的構(gòu)造可知 p|b2,故由歸納得 pa+1|ba+2;
即對(duì) ?n≥ a+2,pa+1|b成立.
故當(dāng)n≥a+2時(shí),bn=pa+1
再由r*的最小性可知:
c1,c2,......cr*互不相同,
因 r*≤ r(t),
=a+1+r*≤a+1+r(t);
綜上可知:
f(s)=a+1+r(t),當(dāng) β=a+1,r*=r(t)時(shí),等式成立.
即當(dāng)(p,a1)=1,r*=r(t)時(shí),Card(M)最大值 a+1+r(t)