常系数线性递推的第n项及前n项和
递推关系知识点总结
递推关系知识点总结一、递推关系的基本概念1.1 递推关系的定义递推关系是一种反映事物发展变化规律的数学模型。
通常来说,递推关系是指数列的前项与后项之间的关系。
例如,斐波那契数列就是一个经典的递推关系,它的递推式是F(n)=F(n-1)+F(n-2),其中F(n)表示第n个斐波那契数。
1.2 递推关系的元素递推关系一般包括以下几个元素:- 初始条件:递推关系的第一个数值,通常是已知的特定值。
- 递推公式:描述数列前后项之间关系的公式,用于计算数列后续项的值。
- 递推方程:将递推公式用代数方式表示的方程。
1.3 递推关系的类型根据递推公式的性质和形式,递推关系可以分为线性递推关系、非线性递推关系、齐次递推关系、非齐次递推关系等类型。
不同类型的递推关系有不同的性质和求解方法。
二、递推关系的性质2.1 线性递推关系的性质线性递推关系具有以下性质:- 线性组合性:若数列{an}与{bn}分别满足递推关系an=an-1+an-2和bn=bn-1+bn-2,则任意常数c1和c2的线性组合{c1an+c2bn}也满足递推关系an=an-1+an-2。
- 独立性:若数列{an}和{bn}都满足递推关系an=an-1+an-2,则其线性组合{an+bn}也满足该递推关系。
2.2 齐次递推关系的性质齐次递推关系是指递推关系的递推式中不包含任何常数项或者其他特殊项。
对于齐次递推关系,如果其通解为an=cn1^n+cn2^n2,其中c1和c2是任意常数,n1和n2是特征方程的两个不同实根,那么其特解为包含初始条件的实数数列。
2.3 非齐次递推关系的性质非齐次递推关系是指递推关系的递推式中包含有常数项或者其他特殊项。
对于非齐次递推关系,如果其通解为an=cn1^n+cn2^n2+fn,其中cn1^n+cn2^n2是其对应的齐次递推关系的通解,fn是递推式的非齐次项对应的特解。
三、递推关系的求解方法3.1 通项公式法通项公式法是求解递推关系最直接的方法。
数列的递推关系与求和公式详细解析
数列的递推关系与求和公式详细解析数列是数学中一个重要的概念,它是由按一定规律排列成的数所组成的序列。
数列可以通过递推关系来描述,而求和公式则是对数列中的元素进行求和的方法。
本文将详细解析数列的递推关系与求和公式。
一、数列的递推关系数列的递推关系指的是通过前一项来定义下一项的关系。
常见的递推关系有线性递推关系和非线性递推关系。
1. 线性递推关系线性递推关系是指数列中的每一项都是前一项的线性函数,即有形如an = an-1 + c的关系式。
其中an表示数列中第n个元素,c表示一个常数。
举例来说,斐波那契数列就是一个常见的线性递推关系。
斐波那契数列的定义是:f(1) = 1,f(2) = 1,f(n) = f(n-1) + f(n-2) (n ≥ 3)。
可以看出,每一项都是前两项的和,符合线性递推关系的定义。
2. 非线性递推关系非线性递推关系则指数列中的每一项都不是前一项的线性函数。
非线性递推关系的形式多种多样,要根据具体的数列来确定递推关系。
例如,等差数列就是一种常见的非线性递推关系。
等差数列的递推关系可以表示为an = an-1 + d,其中d表示等差数列的公差。
又如,等比数列就是另一种常见的非线性递推关系。
等比数列的递推关系可以表示为an = an-1 * r,其中r表示等比数列的公比。
二、数列的求和公式数列的求和公式是用来计算数列中所有元素的和的公式。
根据不同的数列类型,有不同的求和公式。
1. 等差数列的求和公式对于等差数列an = a1 + (n - 1)d,其前n项和可以表示为Sn =(n/2)(a1 + an)。
2. 等比数列的求和公式对于等比数列an = a1 * r^(n - 1),其前n项和可以表示为Sn = a1 * (1 - r^n) / (1 - r),其中r ≠ 1。
3. 其他数列的求和公式对于其他类型的数列,求和公式则需要根据具体情况进行推导。
例如,斐波那契数列的求和公式是一个比较复杂的问题,其具体推导过程可以参考相关的数学文献和专业教材。
数列的递推公式及通项公式
数列的递推公式及通项公式数列是由一系列按照一定规律排列的数字组成的序列。
数列中的每个数字称为项,而这些项之间的关系可以通过递推公式和通项公式来描述。
本文将介绍数列的递推公式和通项公式,并通过具体的例子来解释其应用。
一、递推公式递推公式是指通过前一项或多项来确定后一项的公式。
递推公式可以分为线性递推和非线性递推两种类型。
1.1 线性递推线性递推是指数列的每一项都可以通过前一项乘以某个常数再加上某个常数得到。
其一般形式如下:an = a(n-1) * r + d其中,an代表数列中的第n项,a(n-1)代表数列中的第n-1项,r为公比,d为公差。
例如,给定数列1,3,5,7,9,...,其中第一项a1为1,公差d 为2。
根据数列的特点可以确定递推公式为:an = a(n-1) + 2通过递推公式,可以依次计算出数列的每一项。
1.2 非线性递推非线性递推是指数列的每一项不能用前一项的线性组合表示,而是通过其他的方式来确定。
例如,斐波那契数列就是一个常见的非线性递推数列。
斐波那契数列的递推公式为:an = a(n-1) + a(n-2)其中,a1 = 1,a2 = 1。
根据递推公式,可以计算出斐波那契数列的每一项。
二、通项公式通项公式是指通过数列的位置n来直接计算数列中的第n项的公式。
通项公式可以分为线性通项和非线性通项两种类型。
2.1 线性通项线性通项是指数列的每一项可以通过位置n的线性关系来计算。
其一般形式如下:an = a1 + (n-1) * d其中,an代表数列中的第n项,a1为数列首项,d为公差。
以等差数列为例,假设已知数列首项a1为2,公差d为3,可以通过线性通项公式an = 2 + (n-1) * 3计算出数列的任意一项。
2.2 非线性通项非线性通项是指数列的每一项不能用位置n的线性关系来计算,而是通过其他的方式来确定。
例如,等比数列就是一个常见的非线性通项数列。
等比数列的通项公式为:an = a1 * r^(n-1)其中,an代表数列中的第n项,a1为数列首项,r为公比。
数列递推关系
数列递推关系数列递推关系是数学中一个重要的概念,它描述了数列中的每个元素与它的前一个或前几个元素的关系。
在数学和应用数学中,数列递推关系被广泛用于解决各种问题,比如计算机科学、物理学、经济学等领域。
数列递推关系有两种形式:线性递推和非线性递推。
线性递推是指数列中的每个元素都是前几个元素的线性组合。
比如斐波那契数列就是一个著名的线性递推数列,它的每个元素都是前两个元素的和。
非线性递推则指数列中的每个元素与它前几个元素之间存在非线性关系,比如几何数列和指数数列。
线性递推关系可以通过数学公式来描述,比如斐波那契数列的公式为An = An-1 + An-2,其中An表示数列中第n个元素,An-1表示第n-1个元素,An-2表示第n-2个元素。
这个公式表达了斐波那契数列中每个元素与前两个元素之间的关系。
非线性递推关系则无法用简单的公式来表示,通常需要通过递归或迭代的方式来计算。
比如几何数列的递推关系为An = An-1 * r,其中r为公比,表示数列中每个元素与前一个元素的比值。
这个递推关系说明了几何数列中每个元素与前一个元素之间的关系。
数列递推关系在实际问题中的应用非常广泛。
比如在计算机科学中,递推关系常被用于算法设计和性能分析。
在物理学中,递推关系可以描述连续物理系统的运动规律。
在经济学中,递推关系可以解释市场供求关系和经济变量之间的相互作用。
总之,数列递推关系是数学中一个重要的概念,它描述了数列中每个元素与它的前一个或前几个元素的关系。
它可以通过线性递推和非线性递推两种形式来表示。
数列递推关系在各个学科中都有广泛的应用,对于理解和解决实际问题都具有重要意义。
初三数学数列前n项和计算公式推导详解
初三数学数列前n项和计算公式推导详解数列是数学中的一个重要概念,它描述了一组按照一定规律排列的数值集合。
而数列的前n项和是指将数列的前n个数相加所得到的结果。
在初三数学中,我们经常需要计算数列的前n项和,因此推导出计算公式是非常有必要的。
假设数列的通项公式为an,其中n表示数列的第n项。
我们需要计算数列的前n项和Sn。
在推导计算公式之前,我们先来看一下几个经典的数列及其前n项和的例子。
1. 等差数列等差数列是指每一项与它的前一项之差都相等的数列。
设等差数列的首项为a1,公差为d,则数列的通项公式可以表示为:an = a1 + (n-1)d。
我们来计算等差数列的前n项和Sn。
首先,我们将数列从第一项到第n项相加,得到以下结果:S1 = a1S2 = a1 + (a1 + d)S3 = a1 + (a1 + d) + (a1 + 2d)...Sn = a1 + (a1 + d) + (a1 + 2d) + ... + [a1 + (n-1)d]观察Sn,我们可以将其分为两部分,第一部分是n个a1的和,第二部分是n个公差的和。
由此可得:Sn = na1 + (1 + 2 + ... + n-1)d= na1 + (1 + n-1)(n-1)/2 * d= (2a1 + (n-1)d)n/2所以,等差数列的前n项和计算公式为Sn = (2a1 + (n-1)d)n/2。
2. 等比数列等比数列是指每一项与它的前一项之比都相等的数列。
设等比数列的首项为a1,公比为q,则数列的通项公式可以表示为:an = a1 *q^(n-1)。
我们来计算等比数列的前n项和Sn。
首先,我们将数列从第一项到第n项相加,得到以下结果:S1 = a1S2 = a1 + a1qS3 = a1 + a1q + a1q^2...Sn = a1 + a1q + a1q^2 + ... + a1q^(n-1)观察Sn,我们可以将其进行变形,得到:Sn = a1 * (1 - q^n) / (1 - q)所以,等比数列的前n项和计算公式为Sn = a1 * (1 - q^n) / (1 - q)。
递推关系式
递推关系式一、引言递推关系式是数学中的一个重要概念,它描述了一个序列中后一项与前一项之间的关系。
通过递推关系式,我们可以根据已知的初始条件逐步计算出序列中的各个项,从而揭示数学规律和模式。
递推关系式在各个领域都有广泛应用,如数列、递归函数和动态规划等。
二、数列与递推关系式2.1 数列的定义数列是由一系列按照一定规律排列的数字组成的序列。
数列中的每个数字称为项,而数列中的规律称为数列的通项公式。
通过数列的通项公式,我们可以方便地计算数列中的任意项。
2.2 递推关系式的定义递推关系式是数列中后一项与前一项之间的关系式。
一般地,递推关系式可以表示为:a n+1=f(a n),其中n为项的序号,a n表示第n项,f表示递推函数。
2.3 递推关系式的作用递推关系式可以帮助我们计算数列中的任意项,从而揭示数列中的规律和模式。
通过分析递推关系式,我们可以得到数列的闭式表达式,即直接根据项的序号计算出项的值的公式。
三、递推关系式的形式递推关系式可以具有多种不同的形式,根据具体情况选择适合的形式进行表示。
下面列举了几种常见的递推关系式形式。
3.1 线性递推关系式线性递推关系式是一种最简单的递推关系式形式,其通项公式可以表示为:a n+1=a n+c,其中c为常数。
线性递推关系式描述了数列中的每个项与前一项之间的恒定差值关系。
3.2 二次递推关系式二次递推关系式是一种形式更为复杂的递推关系式。
其通项公式可以表示为:a n+1=a n2+b,其中b为常数。
二次递推关系式描述了数列中的每个项与前一项的平方加上常数之间的关系。
3.3 递归函数递归函数是一种特殊的递推关系式形式,其通项公式可以表示为:a n=f(a n−1)。
递归函数通过直接调用自身来计算数列中的各个项。
四、递推关系式的应用4.1 数列的求和通过递推关系式,我们可以方便地求解数列的前n项和。
方法是先计算出数列的第n项,然后通过求和公式计算前n项和。
4.2 数列的性质分析递推关系式可以帮助我们深入地分析数列的性质。
数列的前n项和的计算公式
数列的前n项和的计算公式数列是数学中的一个重要概念,它是由一系列按照一定规律排列的数字组成的序列。
数列中的每个数字称为该数列的项,而数列的前n项和则是指数列中前n个项的和。
在数学中,有许多不同类型的数列,每种数列都有其特定的前n项和的计算公式。
在本文中,我们将介绍几种常见数列的前n项和的计算公式,并且探讨它们的应用。
等差数列的前n项和。
首先,让我们来介绍等差数列的前n项和的计算公式。
等差数列是指数列中相邻两项之间的差值都相等的数列,通常用a1,a2,a3,...,an来表示。
等差数列的前n项和的计算公式为Sn = n/2 (a1 + an),其中n表示项数,a1表示第一项,an表示第n项。
这个公式的推导过程可以通过数学归纳法来证明,通过这个公式,我们可以方便地计算任意等差数列的前n项和。
例如,对于等差数列1,3,5,7,9,...,我们可以使用前n项和的计算公式来求出前10项的和。
根据公式,我们可以得到S10 = 10/2 (1 + 19) = 10 10 = 100。
因此,等差数列1,3,5,7,9,...的前10项和为100。
等比数列的前n项和。
接着,让我们来介绍等比数列的前n项和的计算公式。
等比数列是指数列中相邻两项之间的比值都相等的数列,通常用a1,a2,a3,...,an来表示。
等比数列的前n项和的计算公式为Sn = a1 (1 r^n) / (1 r),其中n表示项数,a1表示第一项,r表示公比。
这个公式的推导过程涉及到等比数列的性质和求和公式,通过这个公式,我们可以方便地计算任意等比数列的前n项和。
例如,对于等比数列1,2,4,8,16,...,我们可以使用前n项和的计算公式来求出前5项的和。
根据公式,我们可以得到S5 = 1 (1 2^5) / (1 2) = 1 (1 32) / (1 2) = 31。
因此,等比数列1,2,4,8,16,...的前5项和为31。
斐波那契数列的前n项和。
常数列知识点归纳总结
常数列知识点归纳总结常数列是数学中一个常见且重要的概念,在数列与级数的研究中具有广泛的应用。
本文将对常数列的定义、性质、求和公式以及常见的应用进行归纳总结。
一、常数列的定义与性质1.1 定义:常数列是指数列中各项均相等的数列,即数列的通项公式为常数。
1.2 性质:1)任意两项之间的差值相等,即常数列的公差为0。
2)常数列的前n项和与n无关,与首项有关。
即:Sn = n * a1,其中Sn为前n项和,a1为首项。
3)常数列的通项公式为:an = a1,其中an为第n项,a1为首项。
二、常数列的求和公式常数列的求和公式可以通过数列的定义与性质来推导得出。
2.1 通用求和公式:假设常数列的首项为a1,公差为d,前n项和为Sn,则有:Sn = na12.2 具体求和公式:当常数列的首项不为零时,可利用通项公式求得求和公式:Sn = n * a1当首项为零时,对于任意n,前n项和都为0:S0 = 0三、常数列的应用常数列在实际问题中具有广泛的应用,以下是其中的几个常见例子:3.1 等差数列与常数列的关系:等差数列是常数列的一种特殊情况,其公差不为零。
可以将等差数列视为首项为0的常数列,并利用常数列的性质进行求和与计算。
3.2 平均数与常数列的关系:常数列中的每一项都等于其首项,因此平均数与首项相等。
平均数可以通过常数列的首项求得。
3.3 数列相加与常数列的运算:将两个常数列相加,其和仍然为常数列,且和的首项等于两个常数列首项的和。
3.4 序列问题中的常数列:在问题中,如果给定某种规律,且可以发现数列的各项均相等,则可以利用常数列的性质进行求解。
以上是关于常数列的一些基本知识点的归纳总结。
了解常数列的定义、性质、求和公式以及应用场景,可以帮助我们更好地理解数列与级数的概念,并在解决实际问题时提供一定的指导和思路。
通过不断练习与积累,我们可以更加熟练地运用常数列的知识来解决各种数学问题。
数列的递推公式与通项公式前n项和公式
二、数列的递推公式与通项公式、前n 项和公式一、知识点回顾:1、递推公式定义:如果已知数列{}n a 的第1项(或前几项),且任一项n a 与它的前一项1n a -(或前几项)间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的递推公式。
2、数列前n 项和S n 与通项a n 的关系式:a n =⎩⎨⎧--11s s s n n 12=≥n n 。
在数列{a n }中,前n 项和S n 与通项公式a n 的关系,是本讲内容一个重点,要认真掌握之。
注意:(1)用1--=n n n S S a 求数列的通项公式时,你注意到此等式成立的条件了吗?(2n ≥,当1n =时,11S a =);若a 1 适合由a n 的表达式,则a n 不必表达成分段形式,可化统一为一个式子。
(2)一般地当已知条件中含有n a 与n S 的混合关系时,常需运用关系式1--=n n n S S a ,先将已知条件转化为只含n a 或n S 的关系式,然后再求解。
3、数列的通项的求法:⑴公式法:①等差数列通项公式;②等比数列通项公式。
⑵已知n S (即12()n a a a f n +++= )求n a ,用作差法:{11,(1),(2)n nn S n a S S n -==-≥。
一般地当已知条件中含有n a 与n S 的混合关系时,常需运用关系式1--=n n n S S a ,先将已知条件转化为只含n a 或n S 的关系式,然后再求解。
⑶已知12()n a a a f n = 求n a ,用作商法:(1),(1)(),(2)(1)n f n f n a n f n =⎧⎪=⎨≥⎪-⎩。
⑷若1()n n a a f n +-=求n a 用累加法:11221()()()n n n n n a a a a a a a ---=-+-++- 1a +(2)n ≥。
⑸已知1()n n a f n a +=求n a ,用累乘法:121121n n n n n a a aa a a a a ---=⋅⋅⋅⋅ (2)n ≥。
递推公式通项公式
递推公式通项公式
递推公式和通项公式是数学中常见的概念,它们都是数列的表示方式。
递推公式是一种逐项计算数列的方法,通过当前项和前一项之间的关系来确定下一项的值。
通项公式则是一种直接计算数列第n项的方法,通过数列的通项公式,我们可以不必逐项计算,直接得到数列的任意项的值。
对于递推公式,有多种不同的形式,比如线性递推公式、非线性递推公式等。
例如,斐波那契数列的递推公式为f(n)=f(n-1)+f(n-2),其中f(0)=0,f(1)=1。
这个公式的意思是,斐波那契数列的第n项等于它前面两项的和。
通过这个公式,我们可以从f(0)和f(1)开始,逐项计算出斐波那契数列的后续项。
而通项公式则是一种更为简单直接的表示方法。
通项公式通常采用解方程的方法求得。
以斐波那契数列为例,它的通项公式为f(n)=1/√5*((1+√5)/2)^n - 1/√5*((1-√5)/2)^n。
这个公式可以直接计算出斐波那契数列的任意项,而不需要逐项计算。
总的来说,递推公式是一种通过前一项和当前项之间的关系来求得下一项的方法,而通项公式则是一种直接计算数列任意项的方法。
对于不同的数列,我们可以根据其特点选择适合的表示方式,从而更方便地进行计算和分析。
- 1 -。
数列的递推关系与通项公式推导
数列的递推关系与通项公式推导数列是数学中非常重要的概念,它是按照一定规律排列的一系列数字。
在数列中,每个数字称为数列的项,而数列中的规律则可以通过递推关系和通项公式来描述和推导。
本文将重点介绍数列的递推关系与通项公式的推导方法。
一、数列的递推关系数列的递推关系指的是通过已知的前一项或前几项来确定后一项的规律。
递推关系可以分为线性递推关系和非线性递推关系两种情况。
1. 线性递推关系线性递推关系是指数列的每一项与前一项之间存在着常数倍的关系。
例如,斐波那契数列就是一种线性递推关系的数列。
斐波那契数列的递推关系可以表示为:F(n) = F(n-1) + F(n-2)其中,F(n)表示第n项的值,F(n-1)表示第n-1项的值,F(n-2)表示第n-2项的值。
通过已知的前两项,即F(1)=1和F(2)=1,可以递推得到后面的项。
2. 非线性递推关系非线性递推关系是指数列的每一项与前一项之间没有简单的常数倍关系,而是通过其他函数或运算来确定。
例如,等差数列和等比数列都属于非线性递推关系的数列。
对于等差数列来说,递推关系可以表示为:a(n) = a(n-1) + d其中,a(n)表示第n项的值,a(n-1)表示第n-1项的值,d表示公差。
通过已知的前一项和公差,可以递推得到后面的项。
对于等比数列来说,递推关系可以表示为:a(n) = a(n-1) * r其中,a(n)表示第n项的值,a(n-1)表示第n-1项的值,r表示公比。
通过已知的前一项和公比,可以递推得到后面的项。
二、数列的通项公式推导数列的通项公式是指通过数列中的项数n来计算第n项的值的公式。
对于递推关系已知的数列,通项公式可以通过递推关系进行推导得到。
以等差数列为例,已知递推关系为:a(n) = a(n-1) + d要求解这个等差数列的通项公式,可以使用数学归纳法进行推导。
首先,假设n=k时,等差数列的通项公式成立,即a(k) = a(1) + (k-1)d接下来,考虑n=k+1时,可以通过递推关系推导得到:a(k+1) = a(k) + d = (a(1) + (k-1)d) + d = a(1) + kd由此可见,当n=k+1时,等差数列的通项公式仍然成立。
线性递归数列的通项公式与求和公式
线性递归数列的通项公式与求和公式
通常我们得到的递推数列是这样的形式:
目标是求的通项公式。
首先,上面的递推数列通常可以写成下面这种形式:
---------------------(式1)
也叫二阶差分式(或者叫递推式)。
为了求出一阶差分式,我们可以将原式写成如下形式:
其中,因此上式就是以为元素的等比数列,公比为。
通过移项同时可得:
与上面的式子完全等价。
两式子相减则有:
因此通项公式就求出来了:
现在需要解出x1,x2:
利用二次方程根与系数的关系,可知恰为方程的两
根,注意这里的系数abc就是上面二阶差分式(式1)的系数,不用计算,可以直接拿来用。
该二次方程就是原差分方程的特征方程。
求方程的根解除x1,x2后带入通项公式即可得到f(n)的表达式。
实际做题的计算步骤(更简单):
1.移项写出二阶差分式,得到系数abc,也就获得了二次方程的系数abc。
2.解出二次方程的两个根x1,x2。
3.带入f(n)的通项公式即可。
例子:
斐波那契数列,它满足,
首先写出移项到左边的二阶差分式的标准形式:
,获得系数abc分别为1,-1,-1,那么差分式的特征方程就为,解得
带入通用的通项公式即可得到f(n)的通项公式:
完。
另外需要注意:该通项公式仅适用于线性的递推数列!。
必修五 2.1.1数列的递推公式和前n项和
天道酬勤!
❖ 谢谢你的聆听!!! ❖ 你是一个勤奋,刻苦,有着坚强意志力的人吗? ❖ 你觉得你具备那些好的学习品质呢?
n
2
1
3
2
4
3
n
n1
1
2.累乘法:形如 aann1=f(n)形式
a 例1.已知数列 , 满足 n n 1 , 求数列通项 .
a a n
n
n
an1
a a a a 结论: 2 • 3 • 4 •...• n •
a a n
1
a a a a 1
2
3
n1
二、数列前n项和的意义:
设数列{an}: a1, a2 , a3 ,…, an ,… 我们把a1+a2 + a3 + … + an叫做数列{an} 的前n项和,记作Sn
a5 15, a6 21, a7 28
aa1n
1 3an1
,
n
1
思考、有这样一个关于兔子繁殖的问题:如果一对兔子 每月能生1对小兔子(一雌一雄),而每1对小兔子在它出 生后的第三个月里,有能生1对小兔子,假定在不发生死 亡的情况下,由1对初生的小兔子开始,将各个月的兔子 总数组成一个数列,请写出这个数列的前5项,并写出这 个数列的一个递推公式。
若已知数列{an}前n项和为Sn,则该数列的
通项公式为
S1, n=1
an=
Sn-Sn-1,n≥2
证明:Sn=a1+a2+…+an, Sn-1=a1+a2+…+an-1(n≥2) ∴an=Sn-Sn-1 (n≥2)
特别地,当n=1时,a1=S1
例4、已知数列{an}的前n项和为
列的通项公式.
,求该数
递归数列的性质
递归数列的性质递归数列是数学中的一个基本概念,在许多数学问题和计算机科学中都有广泛的应用。
递归数列的定义是通过前一项或多项来定义后一项的数列。
本文将介绍递归数列的性质,包括递推公式、初项和通项公式等。
一、递推公式递推公式是递归数列中非常重要的性质之一。
它描述了数列中每一项与前一项或前几项之间的关系。
递推公式可以分为线性递推和非线性递推两种情况。
1. 线性递推线性递推是指递归数列中每一项与前一项之间的关系是线性的,可以用一个简单的数学表达式表示。
例如,斐波那契数列是一个典型的线性递推数列,其递推公式为:F(n) = F(n-1) + F(n-2)其中F(n)表示数列的第n项,F(n-1)和F(n-2)分别表示数列的第n-1项和第n-2项。
2. 非线性递推非线性递推是指递归数列中每一项与前几项之间的关系不是简单的线性关系,需要通过复杂的表达式或条件来描述。
例如,帕斯卡三角形是一个典型的非线性递推数列,其递推公式为:C(n,k) = C(n-1,k-1) + C(n-1,k)其中C(n,k)表示帕斯卡三角形的第n行第k列的数值。
二、初项与通项公式除了递推公式,初项和通项公式也是递归数列的重要性质。
初项是数列中的第一项,通项公式是指通过数列的位置n来求解第n项的表达式。
1. 初项初项是递归数列的基础,它确定了数列的起始值。
在一些递归数列中,初项可能是已知的常数或特定数值。
例如,等差数列的初项可以表示为a1,等比数列的初项可以表示为b1。
2. 通项公式通项公式是求解递归数列中任意一项的表达式。
通项公式的形式可以各不相同,取决于数列的性质和规律。
有些数列的通项公式可以通过递推公式来得到,而有些数列则需要通过特殊方法推导得到。
例如,斐波那契数列的通项公式可以表示为:F(n) = (1/sqrt(5)) * ((1+sqrt(5))/2)^n - (1/sqrt(5)) * ((1-sqrt(5))/2)^n其中sqrt(5)表示5的平方根。
计算递推数列的前n项与前n项和
计算递推数列的前n项与前n项和递推数列是一种数学序列,其每一项都是通过对前一项进行特定操作得出的。
递推数列的求解过程需要利用递推公式,其中前n项和是指数列中前n项的和。
本文将介绍如何计算递推数列的前n项以及前n 项和。
一、计算递推数列的前n项要计算递推数列的前n项,首先需要知道递推公式。
递推公式可以是线性的、多项式的、指数的等等。
以下是一个以公比q为参数的等比数列的递推公式示例:an = a1 * q^(n-1)其中,an是数列的第n项,a1是数列的首项,q是公比。
假设我们要计算等比数列的前n项,可以按照以下步骤进行:1. 输入数列的首项a1和公比q,以确定递推公式。
2. 初始化一个长度为n的列表,用于存储数列的前n项。
3. 使用循环结构,从1到n逐个计算数列的每一项,并将其添加到列表中。
下面是一个Python代码示例,用于计算等比数列的前n项:```pythondef calculate_geometric_sequence(a1, q, n):sequence = []for i in range(1, n+1):a = a1 * q**(i-1)sequence.append(a)return sequence# 示例:计算等比数列的前10项,首项为2,公比为3result = calculate_geometric_sequence(2, 3, 10)print(result)```二、计算递推数列的前n项和计算递推数列的前n项和需要借助数列的递推公式,以及数列求和的公式。
以下是一个以公比q为参数的等比数列的求和公式示例:Sn = a1 * (1 - q^n) / (1 - q)其中,Sn是数列的前n项和。
要计算递推数列的前n项和,可以按照以下步骤进行:1. 输入数列的首项a1、公比q和要计算的项数n,以确定递推公式和求和公式。
2. 使用递推公式计算数列的第n项。
3. 使用求和公式计算数列的前n项和。
常系数差分方程表示的系统
常系数差分方程表示的系统
通过常系数差分方程,可以描述和分析离散时间系统的行为和性质,如稳定性、频率响应 等。它在信号处理、控制系统等领域中得到广泛应用。
其中,y[n]表示系统的输出,x[n]表示系统的输入,a0, a1, a2, ..., an表示常系数,N表示 差分方程的阶数。
常系数差分方程表示的系统
常系数差分方程可以通过递推关系式来计算输出序列的值。给定初始条件和输入序列,可 以使用递推公式来计算每个时刻的输出值。
例如,一个简单的一阶常系数差分方程可以表示为:
y[n] = a * y[n-1] + b * x[n]
其中,y[n]表示系统的输出,x[n]表示系统的输入,a和b为常系数。 常系数差分方程可以通过编程来实现。例如,使用Python编程语言,可以使用循环结构 来递推计算差分方程的输出序列。
常系数差分方程表示的系统
```python def difference_equation(a, b, x):
y = [0] * len(x) # 初始化输出序列 y[0] = b * x[0] # 初始条件
for n in range(1, len(x)): y[n] = a * y[n-1] + b * x[n] # 递推公式
return y
# 测试 a = 0.5 b = 0.2 x = [1, 2, 3, 4, 5] output = differenint(output) # 输出差分方程的输出序列 ```
常系数差分方程表示的系统
常系数差分方程是一种用差分方程形式表示的离散时间系统。它是一种递推关系式,其中 每个项的值与前几个项的值有关,且各项之间的关系是线性的。
常系数差分方程可以用来描述许多离散时间系统,如数字滤波器、递归序列等。这些系统 通常具有固定的系数,即常系数,因此得名。
数列的递推公式和前n项和公式
1第2课时 数列的递推公式和前n 项和公式 课后训练巩固提升1.已知数列{a n }的前n 项和S n =2n -1,则a 5=( )A.15B.16C.31D.32解析:依题意,5≥2,故a 5=S 5-S 4=(25-1)-(24-1)=31-15=16.答案:B2.已知数列{a n }满足a n =4a n-1+3,且a 1=0,则此数列的第5项是( )A.15B.255C.20D.8解析:由题意知,a 1=0,a 2=4×0+3=3,a 3=4×3+3=15,a 4=4×15+3=63,a 5=4×63+3=255. 答案:B3.已知a 1=1,a n =n (a n+1-a n )(n ∈N *),则数列{a n }的通项公式是( )A.2n-1B.(n+1n )n -1C.n 2D.n解析:(构造法)由已知整理得(n+1)a n =na n+1,∴a n+1n+1=a n n ,∴数列{a n n }是常数列,且a n n =a 11=1,∴a n =n.答案:D4.若数列{a n }满足a n+1=2a n -1,且a 8=16,则a 6= .解析:∵a n+1=2a n -1,∴a 8=2a 7-1=16,解得a 7=172.又a 7=2a 6-1=172,解得a 6=194.答案:1945.已知数列{a n }满足a 1=3,a n+1-a n =2n-8(n ∈N *),则a 8= . 解析:在数列{a n }中,a 1=3,a n+1-a n =2n-8(n ∈N *),则a 2=a 1+2-8=-3,a 3=a 2+4-8=-7,a 4=a 3+6-8=-9,a 5=a 4+8-8=-9,a 6=a 5+10-8=-7,a 7=a 6+12-8=-3,a 8=a 7+14-8=3. 答案:36.根据下图中的五个图形及相应点的个数的变化规律,猜测第n 个图中有 个点.2解析:观察题图中5个图形点的个数分别为1,1×2+1,2×3+1,3×4+1,4×5+1,故第n 个图中点的个数为(n-1)×n+1=n 2-n+1.答案:n 2-n+17.在数列{a n }中,已知a 1=1,a 2=5,且a n+2=a n+1-a n (n ∈N *),则a 2 020= . 解析:(方法一)令n=1,则a 3=a 2-a 1=5-1=4;令n=2,则a 4=a 3-a 2=4-5=-1;令n=3,则a 5=a 4-a 3=-1-4=-5;令n=4,则a 6=a 5-a 4=-5-(-1)=-4;令n=5,则a 7=a 6-a 5=-4-(-5)=1;令n=6,则a 8=a 7-a 6=1-(-4)=5.故数列{a n }是周期为6的周期数列,a 2 020=a 336×6+4=a 4=-1.(方法二)a n+2=a n+1-a n (n ∈N *),①a n+3=a n+2-a n+1,②①+②,得a n+3+a n+2=a n+1-a n +a n+2-a n+1,∴a n+3=-a n ,∴a n +6=-a n+3=a n ,{a n }的周期为6,∴a 2 020=a 336×6+4=a 4,∴由a 1=1,a 2=5,得a 3=4,a 4=-1.答案:-18.已知数列{a n }的前n 项和S n =2n 2+6n+1,求数列{a n }的通项.解:当n=1时,a 1=S 1=9.当n ≥2时,a n =S n -S n-1=2n 2+6n+1-[2(n-1)2+6(n-1)+1]=4n+4.检验当n=1时,a 1=9 不适合上式,故a n ={9(n =1),4n +4(n ≥2).9.已知数列{a n }中,a 1=1,a 2=2,以后各项由a n =a n-1+a n-2(n ≥3)给出.(1)写出此数列的前5项;3(2)通过公式b n =a na n+1构造一个新的数列{b n },写出数列{b n }的前4项.解:(1)∵a n =a n-1+a n-2(n ≥3),且a 1=1,a 2=2, ∴a 3=a 2+a 1=3,a 4=a 3+a 2=3+2=5, a 5=a 4+a 3=5+3=8.故数列{a n }的前5项依次为 a 1=1,a 2=2,a 3=3,a 4=5,a 5=8.(2)∵b n =a n a n+1,且a 1=1,a 2=2,a 3=3,a 4=5,a 5=8, ∴b 1=a1a 2=12,b 2=a 2a 3=23,b 3=a 3a 4=35,b 4=a 4a 5=58. 故b 1=12,b 2=23,b 3=35,b 4=58.10.已知数列{a n }的通项公式为a n =n 2-5n+4.(1)30是不是数列{a n }中的项?70呢?(2)数列中有多少项是负数?(3)当n 为何值时,a n 有最小值?并求出这个最小值. 解:(1)由n 2-5n+4=30,得n 2-5n-26=0, 解得n=5±√1292. 因为n ∈N *,所以30不是数列{a n }中的项. 由n 2-5n+4=70,得n 2-5n-66=0, 解得n=11或n=-6(舍),故70是数列{a n }中的第11项,即a 11=70.(2)由n 2-5n+4<0,解得1<n<4. 因为n ∈N *,所以n=2或3. 所以数列{a n }中有两项是负数.(3)因为a n =(n -52)2−94,又n ∈N *,所以当n=2或n=3时,a n 有最小值,最小值为a 2=a 3=-2.。
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(二)数列f[n]=f[n-1]+f[n-2]+1,f[1]=f[2]=1的第n项的快速求法(不考虑高精度).
解法:
仿照前例,考虑1×3的矩阵【f[n-2],f[n-1],1】,希望求得某3×3的矩阵A,使得此1×3的矩阵乘以A得到矩阵:【f[n-1],f[n],1】=【f[n-1],f[n-1]+f[n-2]+1,1】
常系数线性递推的第n项及前n项和
(一)Fibonacci数列f[n]=f[n-1]+f[n-2],f[1]=f[2]=1的第n项的快速求法(不考虑高精度).
解法:
考虑1×2的矩阵【f[n-2],f[n-1]】。根据fibonacci数列的递推关系,我们希望通过乘以一个2×2的矩阵,得到矩阵【f[n-1],f[n]】=【f[n-1],f[n-1]+f[n-2]】
0
1
0
0
s
0
1
1
更一般的,对于f[n]=Sigma(a[n-i]*f[n-i])+Poly(n),其中0<i<=某常数c, Poly (n)表示n的多项式,我们依然可以构造类似的矩阵A来解决问题。
设Degree(Poly(n))=d,并规定Poly(n)=0时,d=-1,此时对应于常系数线性齐次递推。则本方法求前n项和的复杂度为:
【f[n-1],f[n],n+1,1】=【f[n-1],f[n-1]+f[n-2]+n+1,n+1,1】
容易构造出这个4×4的矩阵A,即:
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
问题(三)解决……
(四)数列f[n]=f[n-1]+f[n-2],f[1]=f[2]=1的前n项和s[n]的快速求法(不考虑高精度).
=【f[n-1],f[n-1]+f[n-2]+n+1,s[n-2]+f[n-1],n+1,1】
容易构造出A为:
0
1
0
0
0
111ຫໍສະໝຸດ 0000
1
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
然后……问题解决。
一般地,如果有f[n]=p*f[n-1]+q*f[n-2]+r*n+s
可以构造矩阵A为:
0
q
0
0
0
1
p
1
0
0
0
0
1
0
0
0
r
((c+1)+(d+1))3*logn
高效!
(六)对于任意给定的r阶方阵A,求S[n]=A+A2+A3+…+An(不考虑高精度)
解法:
考虑1×2的矩阵【An-1,S[n-2]】,注意此1×2矩阵的2个元素都是r阶方阵!我们希望通过乘以某2×2的矩阵M,得到1×2的矩阵【An,S[n-1]】=【An-1*A, An-1+S[n-2]】
(五)数列f[n]=f[n-1]+f[n-2]+n+1,f[1]=f[2]=1的前n项和s[n]的快速求法(不考虑高精度).
解法:
结合(三)(四),容易想到……
考虑1×5的矩阵【f[n-2],f[n-1],s[n-2],n,1】,
我们需要找到一个5×5的矩阵A,使得它乘以A得到如下1×5的矩阵:
【f[n-1],f[n],s[n-1],n+1,1】
容易构造出这个3×3的矩阵A,即:
0
1
0
1
1
0
0
1
1
问题(二)解决。
(三)数列f[n]=f[n-1]+f[n-2]+n+1,f[1]=f[2]=1的第n项的快速求法(不考虑高精度).
解法:
仿照前例,考虑1×4的矩阵【f[n-2],f[n-1],n,1】,希望求得某4×4的矩阵A,使得此1×4的矩阵乘以A得到矩阵:
仿照之前的思路,考虑1×3的矩阵【f[n-2],f[n-1],s[n-2]】,我们希望通过乘以一个3×3的矩阵A,得到1×3的矩阵:
【f[n-1],f[n],s[n-1]】=【f[n-1],f[n-1]+f[n-2],s[n-2]+f[n-1]】
容易得到这个3×3的矩阵是:
0
1
0
1
1
1
0
0
1
然后…………容易发现,这种方法的矩阵规模是(r+1)*(r+1),比之前流行的方法好得多。
容易构造出此矩阵M为:
A
E
O
E
其中4个元素均为r阶方阵,O表示r阶全0矩阵,E表示单位矩阵(主对角线上为1,其它全为0)。
问题解决。我们的复杂度是:
(2r)3*logn
其实,这个矩阵就是那个流行方法中用到的,这里我们用前面几个问题的思想很容易构造出了这个2r*2r的矩阵。因此:
此思想高效、一般、统一、和谐!
解法:
虽然我们有S[n]=F[n+2]-1,但本文不考虑此方法,我们想要得到更一般的方法。
考虑(一)的矩阵A,容易发现我们要求【f[1],f[2]】×(A+A2+A3+…+AN-1)。很多人使用一种很数学的方法构造一个2r*2r(r是A的阶数,这里为2)的矩阵来计算,这种方法比较麻烦且很慢,这里不再介绍。下面考虑一种新方法。
很容易构造出这个2×2矩阵A,即:
0
1
1
1
所以,有【f[1],f[2]】×A=【f[2],f[3]】
又因为矩阵乘法满足结合律,故有:
【f[1],f[2]】×An-1=【f[n],f[n+1]】
这个矩阵的第一个元素即为所求。
至于如何快速求出An-1,相信大家都会,即递归地:n为偶数时,An=(An/2)2;n为奇数时,An=(An/2)2*A。