周濤
求數(shù)列的通項(xiàng)公式問(wèn)題經(jīng)常出現(xiàn)各類試題中,常以選擇、填空題的形式出現(xiàn).此類問(wèn)題,通常要求根據(jù)已知遞推式關(guān)系式或數(shù)列的和式,求數(shù)列的通項(xiàng)公式.其命題形式多種多樣,常見(jiàn)的解法有利用 an 與Sn的關(guān)系、遞推法、構(gòu)造法、累加法、累乘法等.那么,如何選擇合適的方法進(jìn)行求解呢?下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)行探討.
一、根據(jù) an 與Sn的關(guān)系求解
有些問(wèn)題中直接給出了數(shù)列的前 n 項(xiàng)和及其關(guān)系式,在這種情況下,可以根據(jù)數(shù)列的通項(xiàng)公式an與其前 n 項(xiàng)和 Sn的關(guān)系{a(a)1(n) S(S)1,(n)n(-) n1-,1, n ≥2,來(lái)求數(shù)列的通項(xiàng)公式.在解題時(shí),需先根據(jù)數(shù)列的前 n 項(xiàng)和 Sn及其關(guān)系式求得 Sn -1,然后將其與 Sn相減,得到在n ≥2的情況下數(shù)列的通項(xiàng)公式,再檢驗(yàn)當(dāng) n =1時(shí),a1是否滿足所求an的表達(dá)式.若滿足,則 an的表達(dá)式即為數(shù)列的通項(xiàng)公式;若不滿足,則需分情況表示數(shù)列的通項(xiàng)公式.
本題的已知條件中含有數(shù)列的前 n 項(xiàng)和,需根據(jù)數(shù)列的通項(xiàng)公式 an與其前 n 項(xiàng)和 Sn的關(guān)系, a1= S1,n =1,來(lái)求得數(shù)列的通項(xiàng)公式.將 n 替換成 n -1,求得 Sn -1的關(guān)系式,然后將兩式作差,即可求得在 n ≥2時(shí)的 an ,最后進(jìn)行檢驗(yàn),即可求得問(wèn)題的答案.
根據(jù)數(shù)列的通項(xiàng)公式 an 與其前 n 項(xiàng)和 Sn 的關(guān)系{an = Sn - Sn -1,n ≥2, a1= S1,n =1,求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式,一定要考慮當(dāng) n =1時(shí)的情形,否則得到不完整的答案.若當(dāng) n =1時(shí) an 的表達(dá)式滿足當(dāng) n ≥2時(shí)的通項(xiàng)公式,則可忽略對(duì) n =1的情況的討論.
二、通過(guò)累加求解
累加法是求數(shù)列的通項(xiàng)公式的常用方法,該方法主要適用于由形如 an - an -1 = f (n)的遞推關(guān)系式求數(shù)列的通項(xiàng)公式.其步驟為:①將已知遞推關(guān)系式轉(zhuǎn)化為an - an -1 = f (n)的形式;②將 n 或 n -1個(gè)式子累加,可得 an =(an - an -1)+ (an -1 - an -2)+…+(a2- a1)+ a1, 求得 f (1)+ f (2)+…+ f (n)的和,即可求得當(dāng) n ≥2時(shí)的 an ;③判斷當(dāng) n =1時(shí),a1是否滿足所求的表達(dá)式 an ,進(jìn)而得到數(shù)列的通項(xiàng)公式.
解答本題的關(guān)鍵是明晰 an +1 - an =2n 與 an - an -1 = f (n)的結(jié)構(gòu)一致,然后令 n =1 ,2,3,…,n -1,再將這 n -1個(gè)式子累加,借助累加法求得數(shù)列的通項(xiàng)公式.
三、通過(guò)累乘求解
運(yùn)用累乘法與累加法求數(shù)列的通項(xiàng)公式的思路較為相似.累乘法主要適用于由形如 an an -1 = f (n)的遞推關(guān)系式求數(shù)列的通項(xiàng)公式.令 n =1,2,3,…,n ,再將這 n 個(gè)式子累乘,即 an = an an -1 × an -1 an -2×… × a2 a1× a1,求得 f (n)×f (n -1)×…× f (1)的值,即可求得數(shù)列的通項(xiàng)公式.最后,還需根據(jù)問(wèn)題所給條件求出 a1,判斷 a1是否滿足 an 的表達(dá)式,綜合所有情況,就能得到數(shù)列的通項(xiàng)公式.
解答本題,需先根據(jù)數(shù)列的通項(xiàng)公式 an 與其前 n 項(xiàng)和 Sn 的關(guān)系求得 an 的表達(dá)式.而該式形如 an an -1 = f (n) ,于是將 n 個(gè)式子累乘,借助累乘法求得數(shù)列的通項(xiàng)公式.一般地,an - an -1 = f (n)、 an an -1 = f (n)只滿足當(dāng) n ≥2時(shí)的情形,運(yùn)用累加法、累乘法求數(shù)列的通項(xiàng)公式,一定要討論當(dāng) n =1時(shí)的情形.
四、通過(guò)構(gòu)造等比數(shù)列求解
當(dāng)遇到形如 an = pan -1 + q、an = pan -1 + f (n)的遞推關(guān)系式時(shí),可考慮運(yùn)用構(gòu)造法來(lái)求數(shù)列的通項(xiàng)公式.在解題時(shí),需引入待定系數(shù)λ,將 an = pan -1 + q 、an = pan -1 + f (n)設(shè)為 an +λ = p(an -1+λ)或 an +λf (n)= p ?(an -1+λf (n -1)),從而構(gòu)造出等比數(shù)列{an +λ}或 {an +λf (n)},以便根據(jù)等比數(shù)列的通項(xiàng)公式求得數(shù)列的通項(xiàng)公式.
遞推關(guān)系式an +1=3an +3?2n 形如an +1 + f (n)= 3(an +f (n)),于是引入待定系數(shù),將其變形為 an +1+λ?2n +1=3(an +λ2) n ,從而構(gòu)造出等比數(shù)列{an +3?2} n ,根據(jù)等比數(shù)列的通項(xiàng)公式來(lái)解題.
上述幾種方法適用的情形均不相同,因此在求數(shù)列的通項(xiàng)公式時(shí),要注意觀察遞推關(guān)系式或已知關(guān)系式,如是否含有 Sn ,遞推式是否形如 an - an -1 = f (n)、 an an -1 = f (n)、an = pan -1 + q 、an = pan -1 + f (n),結(jié)合遞推關(guān)系式或已知關(guān)系式的特點(diǎn),選擇合適的方法,如根據(jù) an與Sn 的關(guān)系、利用累加法、累乘法、構(gòu)造法來(lái)求數(shù)列的通項(xiàng)公式.在求數(shù)列的通項(xiàng)公式時(shí),還要注意一些細(xì)節(jié),如當(dāng) n =1時(shí)的情況,an 或已知遞推式滿足的條件,以便得到完整的答案.