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数列通项公式的常用求法
求数列的通项公式是考试的热点问题,等差、等比数列可直接利用其通项公式求解,但有些数列是以递推关系给出的,需要构造新数列转为等差或等比数列,再利用公式求解
例1.分别写出下列数列的一个通项公式.
一、观察法
例2.南宋数学家杨辉所著的《详解九章算法·商功》中出现了如图所示的形状,后人称为“三角垛”,“三角垛”的最上层有1个球,第二层有3个球,第三层有6个球,······,则第十层有( )个球.
A.12 B.20 C.55 D.110
解析 由题意知:
故选:C.
观察法即根据所给的一列数、式、图形等,通过观察分析数列各项的变化规律,求其通项.使用观察法时要注意:
①观察数列各项符号的变化,如果符号正负相间,则符号可用(-1)n或(-1)n+1来调节.
②分式形式的数列,分子和分母分别找通项,并充分借助分子和分母的关系来解决.
③对于比较复杂的通项公式,要借助于等差数列、等比数列和其他方法来解决.
此类问题虽无固定模式,但也有规律可循,主要靠观察
(观察规律)、比较(比较已知的数列)、归纳、转化(转化为等差、等比或其他特殊数列)等方法来解决.
方法总结
练习.大衍数列,来源于《乾坤谱》中对易传“大衍之数五十”的推论,主要用于解释中国传统文化中的太极衍生原理,数列中的每一项,都代表太极衍生过程中,曾经经历过的两仪数量总和,是中华传统文化中隐藏着的世界数学史上第一道数列题.其前10项依次是0,2,4,8,12,18,24,32,40,50,则此数列的第25项与第24项的差为( )
A.22 B.24 C.25 D.26
【答案】B
【提示】分奇偶项考虑.
对点练习
二、利用an与Sn的关系
解析 ∵数列{an}的前n项和Sn=n2-2n,
∴a1=S1=-1,
当n≥2时,Sn-1=(n-1)2-2(n-1)=n2-4n+3,
故an=Sn-Sn-1=2n-3,当n=1时,an=2n-3也成立,
故 n∈N*,an=2n-3.
例3.(1)已知数列{an}的前n项和Sn=n2-2n,那么它的通项公式为an=________.
已知Sn求an
已知an与Sn的关系求an
(2)已知数列{an}的前n项和为Sn.若a1=2,an+1=Sn,则a100=( )
A.297 B.298 C.299 D.2100
解析:当n≥2时,由an+1=Sn ①,
可得an=Sn-1 ②,
两式相减得,an+1-an=an,所以an+1=2an,n≥2,
当n=1时,a2=S1=a1=2,故数列{an}是从第2项开始的,公比是2的等比数列,所以 ,所以a100=299.
故选C.
(3)设Sn是数列{an}的前n项和,且a1=-1,an+1=SnSn+1,则下列结论正确的是( )
BCD
又a1=-1不符合上式,
方法总结
拓展:设数列{an}满足a1+3a2+…+(2n-1)an=2n,
则an=__________.
解析 因为a1+3a2+…+(2n-1)an=2n,
故当n≥2时,a1+3a2+…+(2n-3)an-1=2(n-1),
两式相减得(2n-1)an=2,
又由题设可得a1=2,满足上式,
类似已知Sn求an,作差法求通项.
解析:当n=1时,a1=14,
对点练习
三、公式法
例4.(1)已知数列{an}满足an+1= an﹣2 ,且a1=1,求an。
(2)已知数列{an}满足an+1=2an,且a1=2,求an。
由递推式an+1=an+d (d为常数)或an+1=qan(q为常数)知相应数列为等差或等比数列,可直接利用其通项公式求解.
an=﹣2n+3
an=2n
﹣2变为n,该如何求?
﹣2变为 ,该如何求?
方法总结
∴{an}是等差数列,an=1+(n-1)=n
1. 若a1=1, 且an+am=an+m(n,m∈N*), 则an=_______.
解: n=m=1时,a2 = a1+a1=2, 得a1=1, a2=2
m=1时,由an+am=an+m 得an+1=an+1,即an+1-an=1
n
2. 若b1=2,且bmbn=bm+n,则bn=_______.
解:n=m=1时,b2=b1·b1=4 , 即b1=2,b2=4,
m=1时,由bnbm=bn+m 得bn+1=bn· b1=2bn,
故{bn}是首项为b1=2 ,公比为q=2的等比数列,
bn=2·2n-1=2n
2n
对点练习
四、累加法
例4.(1)已知数列{an}满足an+1= an﹣2 ,且a1=1,求an。
例5.已知数列{an}满足an+1= an+n ,且a1=1,求an。
解析: 因为an+1= an+n ,所以an+1- an=n,
a2-a1=1,
a3-a2=2,
a4-a3=3,
……
an-an-1= n-1 (n≥2).
把以上各式分别相加得
an-a1=1+2+3+…+ n- 1 ,
因此
所以 (n≥2),
且a1=1也适合,
形如an+1-an=f(n)的数列,可构造:
把以上各式累加法,即可求数列{an}的通项公式.
即利用公式
an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1(n≥2).
方法总结
练习.在数列{an}中,an+1-an=3n-22,a1=-2,
则a30=( )
A.659 B.661 C.663 D.665
解析 因为an+1-an=3n-22,所以
a2-a1=-19,
a3-a2=-16,
…,
a30-a29=65,
所以a30-a1= =667,故a30=a1+667=665.
对点练习
五、累乘法
例4.(2)已知数列{an}满足an+1=2an,且a1=3,求an。
例6.数列{an}中, ,求数列的通项an 。
形如 的数列,可构造
再把所得的(n-1)个等式相乘,即可求数列{an}的通项公式.
即利用 (n≥2).
方法总结
数列{an}满足a1=1,an=a1+2a2+3a3+…+(n-1)an-1
(n≥2,n∈N*),则a6=________.
对点练习
1.若数列 {an} 满足 a1=1, an=a1+2a2+3a3+…+(n-1)an-1 (n≥2), 则数列{an} 的通项 an= .
2.若数列 {an} 满足 a1=1, a1·a2·a3·…·an= n2 (n≥2), 则数列{an} 的通项 an= .
和式用减法
积式用除法
延伸练习
此处两法与前面的累加法、累乘法,可称为逆向思维求通项.
对于一些递推关系较复杂的数列,可通过对递推关系公式的变形、整理,从中构造出一个新的等比或等差数列,从而将问题转化为前面已解决的几种情形来处理。
六、构造法
例7. (1)若a1=1,an+1=2an+3,则通项公式an=______.
解析 设递推公式an+1=2an+3可以转化为an+1+t=2(an+t),
即an+1=2an+t,解得t=3.
故an+1+3=2(an+3).
令bn=an+3,则b1=a1+3=4,
所以{bn}是以4为首项,2为公比的等比数列.
∴bn=4·2n-1=2n+1,∴an=2n+1-3.
例7. (2)已知数列{an} 中,
求通项公式 an 。
例7. (3)已知数列{an}中,
求通项公式 an 。
解析
方法总结
(4)已知数列{an}中a1=1, ,求an.
解:两边取倒数得:
所以数列 是以 为首项, 为公差的等差数列.
倒数法
方法总结
1.已知数列{an}满足 ,求数列通项公式 。
2.已知数列{an}满足 ,求数列通项公式 。
3.已知数列{an}满足 ,求数列 通项公式 。
4.已知数列{an}中a1=1, ,求an
对点练习
课堂小结
由递推公式求数列的通项公式:
(5)an+1=pan+q(p,q为常数)
等差数列
等比数列
累加法
累乘法
an+1+x=p(an+x)
an+1+x(n+1)+y=p(an+xn+y)
例8.已知数列{an}中a1=3, .
证明:数列{ln(an-1)}是等比数列,并求数列{an}的通项公式.
取对数法
课外探究
方法总结
拓展视野:1.数列 {an} 中,
求an及 Sn .
为首项,1为公差的等差数列.
a1=3不适合上式.
当n≥2时,
2.已知数列{an}的递推关系为an+2﹣2an+1+an=4 ,且a1 =1, a2 =3,求通项公式an 。
解:∵
∴
令bn = an+1 + an ,则数列{bn}是以4为公差的等差数列.
两边分别相加得: