高中常见数列的公式及经典例题.doc

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高中常见数列的公式及经典例题等差数列

1.等差数列:

一般地,如果一个数列从第二项起,每一项与它前一项的差等于同一个常数,即-=d,(n≥2,n∈N),这个数列就叫做等差数列,这个常数就叫做等差数列的公差(常用字母“d”表示)

2.等差数列的通项公式:

或=pn+q(p、q是常数))

3.有几种方法可以计算公差d

①d=-②d=③d=

4.等差中项:

成等差数列

5.等差数列的性质:

m+n=p+q(m,n,p,q∈N)

等差数列前n项和公式

6.等差数列的前项和公式

(1)

(2)(3),当d≠0,是一个常数项为零的二次式

8.对等差数列前项和的最值问题有两种方法:

(1)利用:

当>0,d<0,前n项和有最大值可由≥0,且≤0,求得n的值

当<0,d>0,前n项和有最小值可由≤0,且≥0,求得n的值

(2)利用:

由二次函数配方法求得最值时n的值

等比数列

1.等比数列:

如果一个数列从第二项起,每一项与它的前一项的比等于同一个常数,那么这个数列就叫做等比数列.这个常数叫做等比数列的公比;公比通常用字母q表示(q≠0),即:

=q(q≠0)

2.等比数列的通项公式:

3.{}成等比数列=q(,q≠0)“≠0”是数列{}成等比数列的必要非充分条件

4.既是等差又是等比数列的数列:

非零常数列.

5.等比中项:

G为a与b的等比中项.即G=±(a,b同号).

6.性质:

若m+n=p+q,

7.判断等比数列的方法:

定义法,中项法,通项公式法

8.等比数列的增减性:

当q>1,>0或0

当q>1,<0,或00时,{}是递减数列;

当q=1时,{}是常数列;

当q<0时,{}是摆动数列;

等比数列前n项和

等比数列的前n项和公式:

∴当时,①或②

  当q=1时,

当已知,q,n时用公式①;当已知,q,时,用公式②.

数列通项公式的求法

一、定义法

直接利用等差数列或等比数列的定义求通项的方法叫定义法,这种方法适应于已知数列类型的题目.

例1.等差数列是递增数列,前n项和为,且成等比数列,.求数列的通项公式.

解:

设数列公差为

∵成等比数列,∴,

∵,∴………………………………①

∵∴…………②

由①②得:

点评:

利用定义法求数列通项时要注意不用错定义,设法求出首项与公差(公比)后再写出通项。

二、公式法

若已知数列的前项和与的关系,求数列的通项可用公式求解。

例2.已知数列的前项和满足.求数列的通项公式。

解:

当时,有

……,

经验证也满足上式,所以

点评:

利用公式求解时,要注意对n分类讨论,但若能合写时一定要合并.

三、由递推式求数列通项法

对于递推公式确定的数列的求解,通常可以通过递推公式的变换,转化为等差数列或等比数列问题,有时也用到一些特殊的转化方法与特殊数列。

类型1递推公式为

解法:

把原递推公式转化为,利用累加法(逐差相加法)求解。

(2004全国卷I.22)已知数列中,,其中……,求数列的通项公式。

P24(styyj)

例3.已知数列满足,,求。

解:

由条件知:

分别令,代入上式得个等式累加之,即

所以

类型2

(1)递推公式为

解法:

把原递推公式转化为,利用累乘法(逐商相乘法)求解。

(2004全国卷I.15)已知数列{an},满足a1=1,an=a1+2a2+3a3+…+(n-1)an-1(n≥2),则{an}的通项

P24(styyj)

例4.已知数列满足,,求。

解:

由条件知,分别令,代入上式得个等式累乘之,即

又,

(2).由和确定的递推数列的通项可如下求得:

由已知递推式有,,,依次向前代入,得

简记为,这就是叠(迭)代法的基本模式。

(3)递推式:

解法:

只需构造数列,消去带来的差异.

例5.设数列:

,求.

解:

设,将代入递推式,得

…(1)则,又,故代入(1)得

说明:

(1)若为的二次式,则可设;

(2)本题也可由,()两式相减得转化为求之.

例6.已知,,求。

解:

类型3递推公式为(其中p,q均为常数,)。

解法:

把原递推公式转化为:

,其中,再利用换元法转化为等比数列求解。

(2006.重庆.14)在数列中,若,则该数列的通项P24(styyj)

例7.已知数列中,,,求.

解:

设递推公式可以转化为即.故递推公式为,令,则,且.所以是以为首项,2为公比的等比数列,则,所以.

类型4递推公式为(其中p,q均为常数,)。

(或,其中p,q,r均为常数)

(2006全国I.22)(本小题满分12分)

设数列的前项的和,

(Ⅰ)求首项与通项;P25(styyj)

解法:

该类型较类型3要复杂一些。

一般地,要先在原递推公式两边同除以,得:

引入辅助数列(其中),得:

再应用类型3的方法解决。

例8.已知数列中,,,求。

解:

在两边乘以得:

令,则,应用例7解法得:

所以

类型5递推公式为(其中p,q均为常数)。

解法:

先把原递推公式转化为

其中s,t满足,再应用前面类型3的方法求解。

(2006.福建.理.22)(本小题满分14分)

已知数列满足

(I)求数列的通项公式;P26(styyj)

例9.已知数列中,,,,求。

解:

由可转化为

即或

这里不妨选用(当然也可选用,大家可以试一试),则是以首项为,公比为的等比数列,所以,应用类型1的方法,分别令,代入上式得个等式累加之,

又,所以。

类型6递推公式为与的关系式。

(或)

解法:

利用进行求解。

(2006.陕西.20)(本小题满分12分)

已知正项数列{an},其前n项和Sn满足10Sn=an2+5an+6且a1,a3,a15成等比数列,求数列{an}的通项anP24(styyj)

例10.已知数列前n项和.

(1)求与的关系;

(2)求通项公式.

解:

(1)由得:

于是

所以.

(2)应用类型4的方法,上式两边同乘以得:

由.于是数列是以2为首项,2为公差的等差数列,所以

类型7双数列型

解法:

根据所给两个数列递推公式的关系,灵活采用累加、累乘、化归等方法求解。

例11.已知数列中,;数列中,。

当时,,,求,.

解:

所以

即…………………………………………

(1)

又因为

所以……

.即………………………

(2)

(1)、

(2)得:

四、待定系数法(构造法)

求数列通项公式方法灵活多样,特别是对于给定的递推关系求通项公式,观察、分析、推理能力要求较高。

通常可对递推式变换,转化成特殊数列(等差或等比数列)来求解,这种方法体现了数学中化未知为已知的化归思想,而运用待定系数法变换递推式中的常数就是一种重要的转化方法。

1、通过分解常数,可转化为特殊数列{a+k}的形式求解。

一般地,形如a=pa+q(p≠1,pq≠0)型的递推式均可通过待定系数法对常数q分解法:

设a+k=p(a+k)与原式比较系数可得pk-k=q,即k=,从而得等比数列{a+k}。

例12、数列{a}满足a=1,a=a+1(n≥2),求数列{a}的通项公式。

解:

由a=a+1(n≥2)得a-2=(a-2),而a-2=1-2=-1,

∴数列{a-2}是以为公比,-1为首项的等比数列

∴a-2=-()∴a=2-()

说明:

这个题目通过对常数1的分解,进行适当组合,可得等比数列{a-2},从而达到解决问题的目的。

例13、数列{a}满足a=1,,求数列{a}的通项公式。

解:

由得

设a,比较系数得解得

∴{}是以为公比,以为首项的等比数列

例14.已知数列满足,且,求.

解:

设,则,

是以为首项,以3为公比的等比数列

点评:

求递推式形如(p、q为常数)的数列通项,可用迭代法或待定系数法构造新数列来求得,也可用“归纳—猜想—证明”法来求,这也是近年高考考得很多的一种题型.

例15.已知数列满足,,求.

解:

将两边同除,得

设,则.令

.条件可化成,数列是以为首项,为公比的等比数列..因,

点评:

递推式为(p、q为常数)时,可同除,得

,令从而化归为(p、q为常数)型.

2、通过分解系数,可转化为特殊数列的形式求解。

这种方法适用于型的递推式,通过对系数p的分解,可得等比数列:

设,比较系数得,可解得。

(2006.福建.文.22)(本小题满分14分)已知数列满足

(I)证明:

数列是等比数列;

(II)求数列的通项公式;

例16、数列满足=0,求数列{a}的通项公式。

分析:

递推式中含相邻三项,因而考虑每相邻两项的组合,即把中间一项的系数分解成1和2,适当组合,可发现一个等比数列。

解:

由得

即,且

∴是以2为公比,3为首项的等比数列

利用逐差法可得

=

=

=

=

例17、数列中,,求数列的通项公式。

解:

由得设

比较系数得,解得或

若取,则有

∴是以为公比,以为首项的等比数列

由逐差法可得

=

==

说明:

若本题中取,则有即得

为常数列,

故可转化为例13。

例18.已知数列满足,,求.

解:

则条件可以化为是以首项为,公比为的等比数列,所以.问题转化为利用累加法求数列的通项的问题,解得.

点评:

递推式为(p、q为常数)时,可以设,其待定常数s、t由,求出,从而化归为上述已知题型.

五、特征根法

1、设已知数列的项满足,其中求这个数列的通项公式。

作出一个方程则当时,为常数列,即,其中是以为公比的等比数列,即.

例19.已知数列满足:

解:

作方程

当时,

数列是以为公比的等比数列.于是

2、对于由递推公式,给出的数列,方程,叫做数列的特征方程。

若是特征方程的两个根,当时,数列的通项为,其中A,B由决定(即把和,代入,得到关于A、B的方程组);当时,数列的通项为,其中A,B由决定(即把和,代入,得到关于A、B的方程组)。

例20:

已知数列满足,求数列的通项公式。

解法一(待定系数——迭加法)

由,得

且。

则数列是以为首项,为公比的等比数列,于是

把代入,得

把以上各式相加,得

解法二(特征根法):

数列:

,的特征方程是:

又由,于是

3、如果数列满足下列条件:

已知的值且对于,都有(其中p、q、r、h均为常数,且),那么,可作特征方程,当特征方程有且仅有一根时,则是等差数列;当特征方程有两个相异的根、时,则是等比数列。

(2006.重庆.文.22).(本小题满分12分)

数列求数列的通项公式.

解:

由已知,得,其特征方程为,解之,得

P26(styyj)

例21、已知数列满足性质:

对于且求的通项公式.

解:

数列的特征方程为变形得其根为故特征方程有两个相异的根,使用定理2的第

(2)部分,则有

例22.已知数列满足:

对于都有

(1)若求

(2)若求(3)若求

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