数列通项公式的几种求法归纳
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(A-1)x=B知x= ,从而an+ =A(an-1+ ),于是数列{an+ }是首项为a1+ 、公比为A的等比数列,故an+ =(a1+ )An-1,从而
an=(a1+ )An-1- ;特别地,当A=0时{an}为等差数列;当A≠0,B=0时,数列{an}为等比数列。
推广:对于an=A an-1+f(n)(A≠0且A∈R)型数列通项公式也可以用待定系数法求通项公式。
于是an+ · = ×2n-1,则an= ×2n-1- · = (2n+3- )
评注:一般情况,对条件an=Aan-1+f(n)而言,可设an+g(n)=A[an-1+g(n-1)],则有Ag(n-1)-g(n)=f(n),从而只要求出函数g(n)就可使数列{ an+g(n)}为等比数列,再利用等比数列通项公式求出an。值得注意的是an+g(n)与an-1+g(n-1)中的对应关系。特别地,当f(n)=B(B为常数)时,就是前面叙述的例8型。
则 an-1=5 Sn-1-3………②
①-②得到an-an-1=5(Sn-Sn-1) ∴an-an-1=5an
故an=- an-1,则{an}是公比为q=- 、首项an= 的等比数列,则an= (- )n-1
评注:递推关系中含有Sn,通常是用Sn和an的关系an=Sn-Sn-1(n≥2)来求通项公式,具体来说有两类:一是通过an=Sn-Sn-1将递推关系揭示的前n项和与通项的关系转化为项与项的关系,再根据新的递推关系求出通项公式;二是通过an=Sn-Sn-1将递推关系揭示的前n项和与通项的关系转化为前n项和与前n-1项和的关系,再根据新的递推关系求出通项公式
七、用累积法求an= f(n)an-1型通项
例7:(1)已知数列{an}满足a1=1且an= an—1(n≥2),求an
(2)数列{an}满足a1= 且an= an—1,求an
解:(1)由条件 = ,记f(n)=
an= · ·… ·a1=f(n)f(n-1)f(n-2)…f(2)f(2)a1
= · · ·… · ·1=
解:设a n+1+λa n=μ(a n+λa n-1),则a n+1=(μ-λ)a n+μλa n-1
而a n+1=a n+6a n-1则 解得 或
当λ=2且μ=3时a n+1+2a n=3(a n+2a n-1),即 =3
则数列{a n+2a n-1}是公比为3、首项为a 2+2a 1=15的等比数列。
变式3:求数列0.7,0.77,0.777,0.7777,…的一个通项公式。解:an= (1- )
例4:写出数列1,10,100,1000,…的一个通项公式。解:an=10n-1
变式1:求数列9,99,999,…的一个通项公式。an=10n-1。
变式2:写出数列4,44,444,4444…的一个通项公式。解:an= (10n-1)
这种做法能否进一步推广呢?对于an=f(n)an-1+g(n)型数列可否用待定系数法求通项公式呢?
我们姑且类比做点尝试:令an+k(n)=f(n)[an-1+k(n-1)],展开得到
an=f(n)an-1+f(n)k(n-1)-k(n),从而f(n)k(n-1)-k(n)= g(n),理论上讲,通过这个等式k(n)可以确定出来,但实际操作上,k(n)未必能轻易确定出来,请看下题:
(2)an= =3× =3×(1+10+100+…+10n)=3× = (10n-1)
(3)an= =12×(1+100+10000+…+100n-1)=12× = (102n-1)
(4)an=1+2+3+…n=
评注:关键是根据数据的变化规律搞清楚第n项的数据特点。
六、用累加法求an=an-1+f(n)型通项
例9:数列{an}满足a1=1且an=2an-1+ (n≥2),求an。
解:令an+x· =2(an+x· )则an=2an-1+ 2x· -x· = x· =5x·
而由已知an=2an-1+ 故5x=1,则x= 。故an+ · =2(an-1+ · )
从而{an+ · }是公比为q=2、首项为a1+ · = 的等比数列。
(2)an= · ·… ·a1= · … · = =2-
评注:如果f(n)=q(q为常数),则{an}为等比数列,an= f(n)an—1型数列是等比数列的一种推广,教材中对等比数列通项公式地推导其实正是用累积法推导出来的。
八、用待定系数法求an=Aan-1+B型数列通项
例8:数列{an}满足a1=1且an+1+2an=1,求其通项公式。
则an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+(an-2-an-3)+…(a2-a1)+a1
=f(n)+ f(n-1)+ f(n-2)+…f(2)+ a1
= + + +…+ +1= -
评注:当f(n)=d(d为常数)时,数列{an}就是等差数列,教材对等差数列通项公式的推导其实就是用累加法求出来的。
分析与解答:若每一项均乘以 ,数列相应变为2,0,2,0,…
故数列的通项公式为an= [1+(-1)n-1]
变式3:求数列5,1,5,1,5,1,…的一个通项公式。
分析与解答1:若每一项均减去1,数列相应变为4,0,4,0,…
故数列的通项公式为an=1++2× [1+(-1)n-1]=1+ [1+(-1)n-1]
分析与解答2:若每一项均减去3,数列相应变为2,-2,2,-2,…
故数列的通项公式为an=3+2(-1)n-1
四、循环数列的通项
例3:写出数列0.1,0.01,0.001,0.0001,…的一个通项公式。解:an=
变式1:求数列0.5,0.05,0.005,…的一个通项公式。解:an=
变式2:求数列0.9,0.99,0.999,…的一个通项公式。
=f(n)+ f(n-1)+ f(n-2)+…f(2)+ a1
=(3n-2)+[3(n-1)-2]+ [3(n-2)-2]+ …+(3×2-2)+1
=3[n+(n-1)+(n-2)+…+2]-2(n-1)+1
=3× -2n+3=
(2)由an=an-1+ 知an-an-1= ,记f(n)= = an-an-1
解:由已知,an+1+2an=1,即an=-2 an—1+1
令an+x=-2(an-1+x),则an=-2 an-1-3x,于是-3x=1,故x=-
∴ an- =-2(an-1- )故{ an- }是公比q为-2,首项为an- = 的等比数列
∴an- = (-2)n-1=
评注:一般地,当A≠1时令an+x=A(an-1+x)有an=A an-1+(A-ຫໍສະໝຸດ Baidu)x,则有
五、通过等差、等比数列求和来求通项
例5:求下列数列的通项公式
(1)0.7,0.77,0.777,…(2)3,33,333,3333,…
(3)12,1212,121212,…(4)1,1+2,1+2+3,…
解:(1)an= =7× =7×(0.1+0.01+0.001+…+ )
=7×( + + +…+ )=7× = (1- )
例6:(1)数列{an}满足a1=1且an=an-1+3n-2(n≥2),求an。
(2)数列{an}满足a1=1且an=an-1+ (n≥2),求an。
解:(1)由an=an-1+3n-2知an-an-1=3n-2,记f(n)=3n-2= an-an-1
则an= (an-an-1)+(an-1-an-2)+(an-2-an-3)+…(a2-a1)+a1
当λ=-3且μ=-2时,同理可求得a n=3n-(-2)n
于是,数列{a n}的通项公式为a n=3n-(-2)n
于是,a n+2a n-1=15×3n-1=5×3n则a n=-2a n-1+5×3n
令a n+x·3n=-2(a n-1+x·3n-1) 则a n=-2a n-1-x·3n故x=-1
于是,a n-3n=-2(a n-1-3n-1)
从而{a n-3n}是公比为-2、首项为a 1-3=2的等比数列。
所以,a n-3n=2×(-2)n-1则a n=3n+2×(-2)n-1=3n-(-2)n
三、摆动数列的通项
例2:写出数列1,-1,1,-1,…的一个通项公式。
解:an=(-1)n-1
变式1:求数列0,2,0,2,0,2,…的一个通项公式。
分析与解答:若每一项均减去1,数列相应变为-1,1,-1,1,…
故数列的通项公式为an=1+(-1)n
变式2:求数列3,0,3,0,3,0,…的一个通项公式。
数列{an}满足a1=1且an= an-1+ ,求其通项公式。
在这种做法下得到 k(n-1)-k(n)= ,显然,目前我们用高中数学知识还无法轻易地求出k(n)来。
九、通过Sn求an
例10:数列{an}满足an=5Sn-3,求an。
解:令n=1,有a1=5an-3,∴a1= 。由于an=5Sn-3………①
十一、构造函数模型转化为等比数列
例12:已知数列{an}满足a1=3且a n+1= (an-1)2+1,求an。
解:由条件a n+1= (an-1)2+1得a n+1-1= (an-1)2
两边取对数有lg(a n+1-1)=lg((an-1)2)=2lg(an-1)即 =2
故数列{ lg(an-1)}是首项为lg(a1-1)=lg2、公比为2的等比数列
a4=4- = =2+ a5=4- = =2+ a6=4- = =2+
猜想:通项公式为an=2+ 。下用归纳法给出证明
显然,当n=1时,a1=4=2+ ,等式成立
假设当n=k时,等式成立,即ak=2+
则当n=k+1时,a k+1=4- =4- =4- =2+2- =2+
由归纳法原理知,对一切n∈N+都有an=2+ 。
所以,lg(an-1)=lg2·2n-1=lg 则an-1= 即an= +1
评注:通过构造对数函数达到降次的目的,使原来的递推关系转化为等比数列进行求。
十二、数学归纳法
例13:数列{an}满足a1=4且a n=4- (n≥2),求an。
解:通过递推关系求出数列前几项如下
a1=4=2+ a2=4- =3=2+ a3=4- = =2+
十、取倒数转化为等差数列
例11:已知数列{an}满足a1=1且a n+1= ,求an。
解:由a n+1= 有 = = + 即 - =
所以,数列{ }是首项为 =1、公差为d= 的等差数列
则 =1+(n-1) = 从而an=
评注:注意观察和分析题目条件的结构特点,对所给的递推关系式进行变形,使与所求数列相关的数列(本例中数列{ })是等差或等比数列后,只需解方程就能求出通项公式了。
数列通项公式的几种求法
一、常规数列的通项
例1:求下列数列的通项公式
(1) , , , ,…
(2)- , ,- , ,…
(3) ,1, , , ,…
解:(1)an= (2)an= (3)an=
二、等差、等比数列的通项
直接利用通项公式an=a1+(n-1)d和an=a1qn-1写通项,但先要根据条件寻求首项、公差和公比。
十三、综合应用
例14:已知各项为正的数列{a n}满足a1=1且a n2=a n-12+2(n≥2),求an。
解:由a n2=a n-12+2知a n2-a n-12=2
则数列{a n2}是公差为2、首项为a 12=1的等差数列。
故a n2=1+2(n-1)=2n-1 即an=
例15:数列{a n}满足a1=a2=5且a n+1=a n+6a n-1(n≥2),求an。
an=(a1+ )An-1- ;特别地,当A=0时{an}为等差数列;当A≠0,B=0时,数列{an}为等比数列。
推广:对于an=A an-1+f(n)(A≠0且A∈R)型数列通项公式也可以用待定系数法求通项公式。
于是an+ · = ×2n-1,则an= ×2n-1- · = (2n+3- )
评注:一般情况,对条件an=Aan-1+f(n)而言,可设an+g(n)=A[an-1+g(n-1)],则有Ag(n-1)-g(n)=f(n),从而只要求出函数g(n)就可使数列{ an+g(n)}为等比数列,再利用等比数列通项公式求出an。值得注意的是an+g(n)与an-1+g(n-1)中的对应关系。特别地,当f(n)=B(B为常数)时,就是前面叙述的例8型。
则 an-1=5 Sn-1-3………②
①-②得到an-an-1=5(Sn-Sn-1) ∴an-an-1=5an
故an=- an-1,则{an}是公比为q=- 、首项an= 的等比数列,则an= (- )n-1
评注:递推关系中含有Sn,通常是用Sn和an的关系an=Sn-Sn-1(n≥2)来求通项公式,具体来说有两类:一是通过an=Sn-Sn-1将递推关系揭示的前n项和与通项的关系转化为项与项的关系,再根据新的递推关系求出通项公式;二是通过an=Sn-Sn-1将递推关系揭示的前n项和与通项的关系转化为前n项和与前n-1项和的关系,再根据新的递推关系求出通项公式
七、用累积法求an= f(n)an-1型通项
例7:(1)已知数列{an}满足a1=1且an= an—1(n≥2),求an
(2)数列{an}满足a1= 且an= an—1,求an
解:(1)由条件 = ,记f(n)=
an= · ·… ·a1=f(n)f(n-1)f(n-2)…f(2)f(2)a1
= · · ·… · ·1=
解:设a n+1+λa n=μ(a n+λa n-1),则a n+1=(μ-λ)a n+μλa n-1
而a n+1=a n+6a n-1则 解得 或
当λ=2且μ=3时a n+1+2a n=3(a n+2a n-1),即 =3
则数列{a n+2a n-1}是公比为3、首项为a 2+2a 1=15的等比数列。
变式3:求数列0.7,0.77,0.777,0.7777,…的一个通项公式。解:an= (1- )
例4:写出数列1,10,100,1000,…的一个通项公式。解:an=10n-1
变式1:求数列9,99,999,…的一个通项公式。an=10n-1。
变式2:写出数列4,44,444,4444…的一个通项公式。解:an= (10n-1)
这种做法能否进一步推广呢?对于an=f(n)an-1+g(n)型数列可否用待定系数法求通项公式呢?
我们姑且类比做点尝试:令an+k(n)=f(n)[an-1+k(n-1)],展开得到
an=f(n)an-1+f(n)k(n-1)-k(n),从而f(n)k(n-1)-k(n)= g(n),理论上讲,通过这个等式k(n)可以确定出来,但实际操作上,k(n)未必能轻易确定出来,请看下题:
(2)an= =3× =3×(1+10+100+…+10n)=3× = (10n-1)
(3)an= =12×(1+100+10000+…+100n-1)=12× = (102n-1)
(4)an=1+2+3+…n=
评注:关键是根据数据的变化规律搞清楚第n项的数据特点。
六、用累加法求an=an-1+f(n)型通项
例9:数列{an}满足a1=1且an=2an-1+ (n≥2),求an。
解:令an+x· =2(an+x· )则an=2an-1+ 2x· -x· = x· =5x·
而由已知an=2an-1+ 故5x=1,则x= 。故an+ · =2(an-1+ · )
从而{an+ · }是公比为q=2、首项为a1+ · = 的等比数列。
(2)an= · ·… ·a1= · … · = =2-
评注:如果f(n)=q(q为常数),则{an}为等比数列,an= f(n)an—1型数列是等比数列的一种推广,教材中对等比数列通项公式地推导其实正是用累积法推导出来的。
八、用待定系数法求an=Aan-1+B型数列通项
例8:数列{an}满足a1=1且an+1+2an=1,求其通项公式。
则an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+(an-2-an-3)+…(a2-a1)+a1
=f(n)+ f(n-1)+ f(n-2)+…f(2)+ a1
= + + +…+ +1= -
评注:当f(n)=d(d为常数)时,数列{an}就是等差数列,教材对等差数列通项公式的推导其实就是用累加法求出来的。
分析与解答:若每一项均乘以 ,数列相应变为2,0,2,0,…
故数列的通项公式为an= [1+(-1)n-1]
变式3:求数列5,1,5,1,5,1,…的一个通项公式。
分析与解答1:若每一项均减去1,数列相应变为4,0,4,0,…
故数列的通项公式为an=1++2× [1+(-1)n-1]=1+ [1+(-1)n-1]
分析与解答2:若每一项均减去3,数列相应变为2,-2,2,-2,…
故数列的通项公式为an=3+2(-1)n-1
四、循环数列的通项
例3:写出数列0.1,0.01,0.001,0.0001,…的一个通项公式。解:an=
变式1:求数列0.5,0.05,0.005,…的一个通项公式。解:an=
变式2:求数列0.9,0.99,0.999,…的一个通项公式。
=f(n)+ f(n-1)+ f(n-2)+…f(2)+ a1
=(3n-2)+[3(n-1)-2]+ [3(n-2)-2]+ …+(3×2-2)+1
=3[n+(n-1)+(n-2)+…+2]-2(n-1)+1
=3× -2n+3=
(2)由an=an-1+ 知an-an-1= ,记f(n)= = an-an-1
解:由已知,an+1+2an=1,即an=-2 an—1+1
令an+x=-2(an-1+x),则an=-2 an-1-3x,于是-3x=1,故x=-
∴ an- =-2(an-1- )故{ an- }是公比q为-2,首项为an- = 的等比数列
∴an- = (-2)n-1=
评注:一般地,当A≠1时令an+x=A(an-1+x)有an=A an-1+(A-ຫໍສະໝຸດ Baidu)x,则有
五、通过等差、等比数列求和来求通项
例5:求下列数列的通项公式
(1)0.7,0.77,0.777,…(2)3,33,333,3333,…
(3)12,1212,121212,…(4)1,1+2,1+2+3,…
解:(1)an= =7× =7×(0.1+0.01+0.001+…+ )
=7×( + + +…+ )=7× = (1- )
例6:(1)数列{an}满足a1=1且an=an-1+3n-2(n≥2),求an。
(2)数列{an}满足a1=1且an=an-1+ (n≥2),求an。
解:(1)由an=an-1+3n-2知an-an-1=3n-2,记f(n)=3n-2= an-an-1
则an= (an-an-1)+(an-1-an-2)+(an-2-an-3)+…(a2-a1)+a1
当λ=-3且μ=-2时,同理可求得a n=3n-(-2)n
于是,数列{a n}的通项公式为a n=3n-(-2)n
于是,a n+2a n-1=15×3n-1=5×3n则a n=-2a n-1+5×3n
令a n+x·3n=-2(a n-1+x·3n-1) 则a n=-2a n-1-x·3n故x=-1
于是,a n-3n=-2(a n-1-3n-1)
从而{a n-3n}是公比为-2、首项为a 1-3=2的等比数列。
所以,a n-3n=2×(-2)n-1则a n=3n+2×(-2)n-1=3n-(-2)n
三、摆动数列的通项
例2:写出数列1,-1,1,-1,…的一个通项公式。
解:an=(-1)n-1
变式1:求数列0,2,0,2,0,2,…的一个通项公式。
分析与解答:若每一项均减去1,数列相应变为-1,1,-1,1,…
故数列的通项公式为an=1+(-1)n
变式2:求数列3,0,3,0,3,0,…的一个通项公式。
数列{an}满足a1=1且an= an-1+ ,求其通项公式。
在这种做法下得到 k(n-1)-k(n)= ,显然,目前我们用高中数学知识还无法轻易地求出k(n)来。
九、通过Sn求an
例10:数列{an}满足an=5Sn-3,求an。
解:令n=1,有a1=5an-3,∴a1= 。由于an=5Sn-3………①
十一、构造函数模型转化为等比数列
例12:已知数列{an}满足a1=3且a n+1= (an-1)2+1,求an。
解:由条件a n+1= (an-1)2+1得a n+1-1= (an-1)2
两边取对数有lg(a n+1-1)=lg((an-1)2)=2lg(an-1)即 =2
故数列{ lg(an-1)}是首项为lg(a1-1)=lg2、公比为2的等比数列
a4=4- = =2+ a5=4- = =2+ a6=4- = =2+
猜想:通项公式为an=2+ 。下用归纳法给出证明
显然,当n=1时,a1=4=2+ ,等式成立
假设当n=k时,等式成立,即ak=2+
则当n=k+1时,a k+1=4- =4- =4- =2+2- =2+
由归纳法原理知,对一切n∈N+都有an=2+ 。
所以,lg(an-1)=lg2·2n-1=lg 则an-1= 即an= +1
评注:通过构造对数函数达到降次的目的,使原来的递推关系转化为等比数列进行求。
十二、数学归纳法
例13:数列{an}满足a1=4且a n=4- (n≥2),求an。
解:通过递推关系求出数列前几项如下
a1=4=2+ a2=4- =3=2+ a3=4- = =2+
十、取倒数转化为等差数列
例11:已知数列{an}满足a1=1且a n+1= ,求an。
解:由a n+1= 有 = = + 即 - =
所以,数列{ }是首项为 =1、公差为d= 的等差数列
则 =1+(n-1) = 从而an=
评注:注意观察和分析题目条件的结构特点,对所给的递推关系式进行变形,使与所求数列相关的数列(本例中数列{ })是等差或等比数列后,只需解方程就能求出通项公式了。
数列通项公式的几种求法
一、常规数列的通项
例1:求下列数列的通项公式
(1) , , , ,…
(2)- , ,- , ,…
(3) ,1, , , ,…
解:(1)an= (2)an= (3)an=
二、等差、等比数列的通项
直接利用通项公式an=a1+(n-1)d和an=a1qn-1写通项,但先要根据条件寻求首项、公差和公比。
十三、综合应用
例14:已知各项为正的数列{a n}满足a1=1且a n2=a n-12+2(n≥2),求an。
解:由a n2=a n-12+2知a n2-a n-12=2
则数列{a n2}是公差为2、首项为a 12=1的等差数列。
故a n2=1+2(n-1)=2n-1 即an=
例15:数列{a n}满足a1=a2=5且a n+1=a n+6a n-1(n≥2),求an。