用迭代法速解高考压轴题教学内容

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用迭代法速解高考压

轴题

高 三 数 学

专题讲座 巧用迭代法速解高考压轴题

高考是以知识为载体,方法为依托,能力为目标来进行考查的,命题时则是以能力为立意,以方法和知识为素材来进行命题设计的。纵观这两年全国高考的新课程试卷中的压轴题—数列问题,背景新颖、能力要求高、内在联系密切、思维方法灵活,又由于新课程的改革中淡化了数学归纳法,无疑地迭代法成为解决这类问题的通法。

1.a n+1=pa n +q(p 、q 为非零常数)型

此类型的通项公式求法通常有两种迭代思路:一是构造新数列使其成等比数列,设原递推关系化为a n+1+λ=p(a n +λ),其中λ为待定系数,于是有p λ-λ=q ,即λ=

1

-p q

,这样数列⎭⎬⎫⎩

⎨⎧-+1p q a n 即为等比数列。二是a n =pa n -1+q=p(pa n -2+q)+q=p 2a n -2+pq+q=p 2(pa n -

3+q)+pq+q=p

3

a n -3+p 2q+pq+q=……=p n -1a 1+p n -2q+……+pq+q ,它的实质下标递降,直至退到

不同再退为止。

例1.设a>0如图,已知直线l :y=ax 及曲线C:y=x 2,C 上的点Q 1的横坐标为a 1(0

分析:通过点Q n 与P n+1的纵坐标关系,P n+1与Q n+1的横坐标的关系,建立a n+1与a n 的递推关系,将n 换成n -1,即为迭代,反复利用这种迭代的方法即可求出a n 。

解:由点Q n 在曲线C 上,所以Q n 的纵坐标为a n 2,即Q n (a n ,a 2n )。又

由于Q n 与P n+1的纵坐标相等,所以,P n+1的纵坐标为a 2n 。而点P n+1在直线l 上,所以P n+1的

横坐标为a a n 2,即P n+1(n n a a a ,2)。又因为P n+1与Q n+1的横坐标相同,所以a n+1=a

a n

2即为a n+1

与a n 的递推关系。下用迭代法求数列{}n a 的通项公式。

迭代法一(构造新数列迭代):对a n+1=a

a n

2两边同时取对数得:lga n+1=2lga n -lga ,所以

lga n+1-lga=2(lga n -lga),反复迭代得:lga n -lga=(lga n -1-lga)=2·2(lga n -2-lga)=22(lga n -2-lga)=……=2

n -1

(lga 1-lga)=lg(a a 1)21-n ,所以lg a a n =lg(a a 1)21-n ,即a n =a·(a

a 1)21

-n 。

迭代法二(直接变形迭代):∵a n+1=a a n 2,∴

22

1a

a a a n

n =+ ∴

22121])[()(a a a a a a n n n -+===221221)()(a a a a n n -⨯-==[(a a n 2-)2]22=(a a n 2-)32=……=n

a

a 21)(. ∴a n+1=a·(

a a 1)2n ,即a n =a·(a

a 1)21

-n . [解题回顾]解决本小题的关键有两步,一是灵活运用P n+1与Q n 、Q n+1间的纵横坐标间的关系正确而迅速建立a n+1与a n 的关系式;二是巧妙运用待定系数法或同除以a 对递推关系进行变形,使递推

关系进一步具体化、特征化,然后再反复迭代。实质上,等差等比数列的通项公式就是利用这种迭代法而推导出来的。迭代法二是变形成结构相同的式,然后进行下标递降;迭代法一也先是对递推关系式变形,化成a n+1=pa n +q 这种形式,利用待定系数法求解,也可以在此基础上直接迭代,如lga n =2lga n -1-lga=22lga n -2-2.lga -lga= (2)

1

lga 1-(2n -2+2n -3+……+2+1)lga=2n -1lga 1-(2n -

1-1)lga ,所以a n =

1

2

211

1

---n n a a =a·

1

21)(-n a

a 。从高考阅卷中可以看出,不少学生得出递推关系式后,望而却步,这足以说明学生在数学思想方法上没有受到良好的训练,平时的学习都是被动的接受,而很少有主动建构的过程。

2.a n+1=pa n +f(n)(p

为常数,p ≠1,p ≠0)型。

此类型的通项公式求法常见有两种迭代方法:一是构造新数列代,即a n+1-

λg(n+1)=p[a n -λg(n)],比较系数有:λg(n+1)-p λg(n)=f(n)对一切n ∈N +都成立,求出λ,则数列{})(n g a n λ-是等比数列;二是下标递降迭代,即a n →a n -1→a n -2→…→a 2→a 1.也就

是a n =pa n -1+f(n -1)=p[pa n -2+f(n -2)]+f(n -1)=P 2a n -2+Pf(n -2)+f(n -1)=P 3a n -3+P 2f(n -3)+Pf(n -2)+f(n -1)=…=P n -1a 1+P n -2f(1)+…+Pf(n -2)+f(n -1),再利用求和法求出a n 。 例2.设a 0为常数,且a n =3n -1-2a n -1·(n ∈N +)。(I )证明对任意n ≥1,

a n =012)1(]2)1(3[5

1

a n n n n n -+-+-;(II )假设对任意n ≥1有a n >a n -1,求a 0的取值范围。 分析:本题的递推关系式中3n -1是一个变量,于是我们在利用待定系数法构造新数列时要注意与类型1的区别,思路一可以设a n+1-λ·3n =-2(a n -λ·3n -1),由比较系数得λ的

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