巧用数学构造法解数列题

巧用数学构造法解数列题

永福中学：陈容丽

构造法作为一种重要的数学方法，而不是一个数学概念，没有严格的定义。解数学问题时，常规的思考方法是由条件到结论的定向思考，但有些问题按照这样的思维方式来寻求解题途径比较困难，甚至无从下手。在这种情况下，经常要求我们改变思维方向，换一个角度思考，以找到一条绕过障碍的新途径，从而使问题得解．而构造法就是根据数学问题的条件或结论的特征，以问题中的数学元素为“元件”，数学关系为“框架”构造出新的数学对象或数学模型，从而使问题转化并得到简便解决的方法。它的特点是：创造性地使用已知条件，创造性地应用数学知识，极大限度地发散思维。

本文主要淡淡构造法在高中数列问题的应用。

数列是高中很重要且有相当难度的一章内容，在近几年的高考中，一般有一道中档的填空题和一道压轴的解答题，所占分值较高。数列问题中的构造新数列在近几年高考题中经常出现，这类题目的难度及区分度往往很大，学生不容易掌握，有时甚至无从下手。下面来专门谈一谈构造法在研究数列中的灵活运用。

一、型如(为常数且，)的数列，其本身并不是等差或等比数列，但经过适当的变形后，即可构造出一个新数列，利用这个数列可求其通项公式。

1．(为常数)，可构造等比数列求解．

例1已知数列满足，（），求通项．

解由，得，又，所以数列

是首项为，公比为的等比数列，∴．注：一般地，递推关系式(p、q为常数，且p≠0，p≠1)可等价地改写成，则{}为等比数列，从而可求．

2．为等比数列，可构造等差数列、等比数列求解。如(为常

数) ，两边同除以，得，令，则可转化为的形式求解．

例2（1）已知数列{a n}中，，，求通项．

（2）已知数列满足，，求通项．

解（1）由条件，得，令，则，即，又，，∴数列为等比数列，故有

，即，∴．

（2）由条件，得，即，故数列是以为首项，以为公差的等差数列，∴，故．3．为等差数列，如型递推式，可构造等比数列求解．

例3已知数列满足，（），求

．解令，则，∴，代入已知条件，得，即，

令，，解得=－4，=6，所以，且，∴是以3为首项、以为公比的等比数列，故，故．注此例通过引入一些尚待确定的系数，转化命题结构，经过变形与比较，把

问题转化成基本数列（等差或等比数列）求解．

4．为非等差、非等比数列，可构造等差、等比数列求解．

法一、构造等差数列求解：

例4在数列中，（1）若，其中，求数列的通项公式；（2）若，求通项．

解（1）由条件可得，∴数列是首项为0，公差为1的等差数列，故，∴．（2）由条件可得：，∴数列是首项为

，公差为2的等差数列，∴．

法二、构造等比数列求解：

例5已知数列满足，，求数列的通项公式．解设，将已知条件代入此式，整理后得

，令，解得，∴有，又，

且，故数列是以为首项，以3为公比的等比数列，∴，故．

二、形如的复合数列，可先构造等差数列或等比数列，再用叠加法、叠乘法、迭代法等方法求解．

例6在数列中，，，，求．

解由条件可得，∴数列是以为首

项，以为公比的等比数列，∴，

故==…

=== ．

例7已知数列满足，，（），求．解由已知可得：，又，所以数列是首项为、公比为的等比数列，∴，即，亦即，又，∴数列是首

项为2、公差为6的等差数列，∴，∴．

三、一些较为特殊的数列，可利用“取倒数”的方法构造等差数列或等比数列求解．

，求．例8已知数列中，，（）

，

解由已知，得，设，则，故是以

为首项，1为公差的等差数列，∴，即．例9已知数列，其中，且，求通项a n．

解由条件得：，设，则，

令，解得，于是有，∴数列是一个以为首项，公比是－3的等比数列，

∴，即，代入b n＝，得．例10若数列中，，是数列的前项之和，且，求数列的通项公式．

解由，得，令，

则有，故，∴数列{}是以为首项，3为公比的等比数列，∴=，∴，当n时，由

（）得，

∴．

四、对某些特殊的数列，可利用特征方程构造等差数列或等比数列求解．

如满足（A，B，C，D为常数，且）的数列，可令特征方程为，变形为，若方程有二异根，则可令（为待定常数），则数列是首项为，公比为的

等比数列；若方程有二重根，则可令（为待定常数），则数

列是首项为，公差为的等差数列。然后代入的值可求得值，于是可求得．

例11已知数列满足，求数列的通项．

解令，化简得，解得，令，由，得，可得，∴数列是以为首项，以为公比的等比数列，，解得．

例12已知数列满足，求数列的通项．解令，即，解得，令，由得，求得，∴数列是以为首项，以为公差的

等差数列，∴，故．

五、其它特殊数列的特殊构造方法

1．通过取对数来构造新的数列求解．

例13若数列中，=3且（n是正整数），则它的通项公式是=▁▁．

解由题意知＞0，将两边取对数得，即，所以数列是以=为首项，公比为2的等比数列，

，即．

2．通过换元来构造新的数列求解．

例14数列中，，，求．

分析本题的难点是已知递推关系式中的较难处理，可构建新数列，令，这样就巧妙地去掉了根式，将通项进行转化，便于化简变形．

解令，则，，即，则原条件可化为，化简得，即，变形得，∴数列是以为首项，为公比的等

比数列，∴，即，∴．3．对于两个数列的复合问题，也可构造等差或等比数列求解。

例15在数列{}、{}中，，且，求{}、{}的通项公式．

解构造新数列{}，则

=+=，令，得=或=5 ，∴数列{}是首项，公比q=+5的等比数列，即：当=－3时，{}是首项为=，q=5+=2的等比数列，故==；当=5时，{}是首项为=6，q=+5=10的等比数列，故=6×，