递推数列类型及求通项公式的方法研究

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  高考题的特征“源于课本,而不同于课本”,学生在解课本习题中,当遇到陌生问题时,应静下心想想教师之前所教的解题方法,选择适当的解题方法,深化思维.在解题的过程中认识到与某个知识点类似,可将其转化为该知识点进行解答.递推数列的通项公式求解过程中应利用基本数列知识,对其进行求解.下面重点介绍几种主要递推数列类型,并对这些数列寻求通项公式求法.
  
  一、已知an+1=pan+q,求an
  
  已知a1,且an+1=pan+q(p、q是常数)的形式的数列,均可用构造等比数列法即
  an+1+x=p(an+x)(x是常数),数列
  
  {an+x}为等比数列,这是大家都非常熟悉的.
  
  例1 若数列{an}满足
  
  a1=1,an+1=
  
  1 2an+1,求an.
  
  解析1:令
  
  an+1+x=1 2(an+x)(x是常数),则
  
  an+1=1 2an+1 2
  x-x=1 2an-1 2x.
  
  该式与已知式an+1=1 2an+1对比,可求得x的值,
  -1 2x=1,
  即 x=-2.所以an+1-2
  
  an-2=1 2.
  
  所以数列{an-2}是以
  
  a1-2=-1为首项,以1 2为公比的等比数列.
  所以an-2=-1×(1 2)n-1,所以an=2-
  1 2n-1.
  
  
  对既非等差也非等比数列通项求解中,应用化归思想,可以通过构造将其转化成等差或等比数列之后,再应用各自的通项公式进行求解.
  
  解析2:an+1=
  
  1 2an+1,所以an+2
  =1 2an+1+1,
  两式相减得
  an+2-an+1=1 2
  (an+1-an),
  令bn=an+1-an(n=1,2,3,…),
  则b1=a2-a1=1 2
  ,bn+1=1 2
  bn.
  所以,数列{bn}是以
  
  1 2为首项,以
  1 2为公比的等比数列.
  
  所以bn=1 2×(
  
  1 2)n-1=
  1 2n
  即
  an+1-an=1 2n.
  
  a2-a1=1 2,a3-a2=
  1 22,a4-a3=
  
  1 23
  ,…
  an-an-1=1 2n-1.
  
  这n-1个式子相加得
  an-a1=1 2+
  
  1 22+
  
  1 23+…+
  
  1 2n-1.
  
  于是an=
  1+1 2+1 22+
  1 23+…+
  
  1 2n-1=
  1-1/2n 1-1/2=
  2-1 2n-1
   (n≥2),a1=1也满足上式,因此,an=2-1 2
  n-1.
  
  
  这两种方法相比,后一种方法比较麻烦,但这也给了我们一定的启发:相邻三项之间也可构造出等比数列.因此在教学中,可以让学生思考、讨论并相互交流,让学生自主去分析如何将其构造成等差以及等比数列,教师可以根据学生的实际情况,适时的对学生的疑问给出引导.如果学生还找不到方法,教师就可以引导学生去参照例一的方法,对课本习题进行研究探讨,从而找到解题方法.
  
  二、已知an+1
  =pan qan+r
  (其中p、q、r均为常数),求an.
  
  例2 已知:数列
  {an}
  中,若a1=2,an+1=
  an an+r
  
  ,求数列{an}的通项公式an.
  
  解析:首先,就是可以告诉学生该方法计算中属于不完全归纳法范畴,由于其缺乏严谨性,故此这样的算法当前教材中已经没有了.但是针对这样的数列通项求解中,我们还可以通过构造法,降低解题难度,先求
  
  a2、a3、a4、a5的值,然后通项an,可以推导等差数列的通项公式,从而调起学生的学习兴趣.并且在学等差与等比数列的通项公式求解中,针对于通项公式的求法,可以将数列
  {an}进行适当变形,使其可以变成大家熟悉的等差与等比形式,
  
  如根据
  {an}
  :1,
  
  1 2,
  
  1 3,
  
  1 4,
  
  1 5,…;
  
  {1 an}
   :1,
  
  2,3,4,5,…得出
  {1 an}
  是以1为首项,以1为公差的等差数列. 
  
  在计算中,可以根据前5项估计出的{1/an}成等差,证明出
  
  {1/an}是否是等差数列.那么实际在解题中也可以应用化归思想,对数列求解.如怎样才可以证明一个数列是等差数列:
  
  
  an+1-an=常数.
  因为an+1=an 1+an,所以
  
  1 an+1
  =1 an+1,
  
  所以1 an+1
  
  -1 an=1.
  
  
  所以数列{1/an}是以
  1/a1=1
  为首项,以1 为公差的等差数列
  
  ,所以
  1 an=1 a1
  +(n-1)•d=1+(n-1)•1=n,所以an=
  1 n.
  
  
  3、已知 ,求
  例3已知数列 中, (n≥3) 对于这个数列的通项公式作一研究,能否写出它的通项公式?
   解析:对于像前面例子那样的递推公式,可以用构造法求出数列的通项公式,对形如已知 和相邻三项之间的关系的递推公式,是否也能类似地构造数列呢?
  令 (s,t是常数)(1)
  则
  该式与已知式 对比,可得
  解之得 或
  可以将(1)式变为以及的形式,则会有: 之后,可以令 (n≥2),(n≥2)
  则 是以7为首项,以3为公比的等比数列(n≥2)
   是以-13为首项,以-1为公比的等比数列(n≥2)
  则 即(2)
   即 (3)
  (2)×3+(3)得
  所以可以得出
  教学设计中,应该充分发挥了学生的主动性,从而本题也将迎刃而解.
  三、已知an+1=pakn,求an
  
  例3对于该数列可采取对数变换的方式进行求解,如:已知数列
  
  {an}中,若a1=2,
  
  an+1=5a2n,求数列{an}的通项公式an.
  
  解析:因为a1=2,an+1=
  
  5a2n>0,
  所以两边取对数即可得到lg
  
  an+1=2lg
  
  an+lg5.同时又由待定系数法得到:lg
  
  an+1+lg5=2(lgan+ lg5),加上a1=2,
  所以{lgan+lg5}是以lga1+lg5=1为首项,公比为2的等比数列,
  所以lgan+lg5=1×2n-1,所以an=
  
  1 5×102n-1.
  
   递推数列通项公式的求解主要应用到的方法有构造法、待定系数法等.其中构造法是最常用的求解方法.采取构造法通过对问题的条件与结论进行充分的剖析,有时就会使人能够联想出适当的辅助模型,并以此方法可以有效促成学生对命题的转换,从而可以使学生产生新的解题方法,这种思维方法中具有“构造”的特点,运用于数列通项求解中,就是根据已知条件给的是数列递推公式,使用构造法,转化数列求解步骤,求出该数列的通项公式,可以给人耳目一新的感觉,提高学生的解题能力.这就需要教师创设情境、引入新课,以低难度的数列知识讲解,逐渐深入数列解读方法,提升学生对推导数列通项的解题能力.
  
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