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高考递推数列“总攻略”

2014-12-13

数学教学通讯·初中版 2014年11期
关键词:原式公比通项

数列问题是近年高考的热点与难点之一,多放在高考压轴题的位置,起着调控整套试卷难度和区分度的作用,能够很好地考查学生的能力. 纵观近年来全国各省市的高考数列问题可以发现,试题中普遍涉及了已知数列递推关系式求解通项的问题. 此类问题的处理,多数都要利用“化归”的思想,将递推关系式转化为新等差、等比数列等来解决,其间技巧性很强,学生很难掌握解决此类问题的通性通法. 因此,本文对其做一些总结,希望大家能够有所收获.

方法  累加法或逐差法:an-an-1=f(n-1),an-1-an-2=f(n-2),…,a2-a1=f(1),将以上各式相加得an=a1+f(1)+f(2)+…+f(n-1). 这一过程实际上采用了逐差法:an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1,即an=a1+f(1)+f(2)+…+ f(n-1).

若数列{bn}满足b1=1,bn+1=bn+2n,求证:bn·bn+2

解析 由bn+1=bn+2n,得bn+1-bn=2n,故bn=(bn-bn-1)+(bn-1-bn-2)+…+(b2-b1)+b1=2n-1+2n-2+…+2+1==2n-1.

因为bn ·bn+2-b=(2n-1)(2n+2-1)-(2n+1-1)2=(22n+2-2n+2-2n+1)-(22n+2-2·2n+1+1)=-2n<0,所以bn ·bn+2

方法 ?摇累积法:···…·=f(n-1)·f(n-2)·f(n-3)…f(1)(n=2,3,…).

在数列{an}与{bn}中,a1=1,b1=4,数列{an}的前n项和Sn满足nSn+1-(n+3)Sn=0,2an+1为bn与bn+1的等比中项,n∈N?鄢.

(1)求a2,b2的值;

(2)求数列{an}与{bn}的通项公式.

解析 (1)由nSn+1-(n+3)Sn=0,a1=1得a2=3. 又由4a=b2 b1 ,b1=4得b=9.

(2)由题设得nS=(n+3)S①,(n-1)S=(n+2)S②,由①-②整理得nan+1=(n+2)an,则=,故=···…·=··…=,所以数列{an}的通项公式为an=. 数列{bn}的通项公式的求法这里不作阐述.

方法?摇 可用待定系数法或相减法转化为等比数列.

待定系数法:设a+λ=p(an+λ),即a=pan+(p-1)λ,与原式比较,得(p-1)·λ=q,即λ=,从而得数列an+是公比为p的等比数列.

相减法:由a=pan+q,得an=pa+q,两式相减,得a-a=p(a-a). 故数列a-a是首项为a-a,公比为p的等比数列,即a-a=(a-a)pn-1,再将其转化为类型一,即可得an .

设数列{an}满足a=a,a=ca+1-c,n∈N?鄢,其中a,c为实数,且c≠0,求数列{an}的通项公式.

解析?摇令an+1+λ=p(an+λ),与原式比较,得an+1-1=c(an-1). 当a≠1时,知{an-1}是首项为a-1,公比为c的等比数列. an-1=(a-1)cn-1,即a=(a-1)cn-1+1;当a=1时,a=1仍满足上式. 所以数列{an}的通项公式为an=(a-1)cn-1+1(n∈N?鄢).

方法?摇 倒数法:对an=取倒数,得=·+,再将其转化为等差数列或类型三.

已知数列{an}的首项a1=,an+1=,n=1,2,…,求数列{an}的通项公式.

解析 由a=,得=·+,转化为类型三求解,得-1=-1,又-1=,则数列-1是以为首项,为公比的等比数列. 故-1=·=,即a=.

方法1?摇 可令an+1-g(n+1)=p[an-g(n)](其中g(n)与f(n)是同类型函数),与原式相比较,可求出g(n),从而数列{a-g(n)}是公比为p的等比数列,于是可求得数列{a}的通项公式.

方法2 an+1=pan+f(n)两端同除以pn+1,得=+,从而转化为类型一求取通项.

已知数列{a}和{bn}满足:a1=λ,an+1=an+n-4,bn=(-1)n(an-3n+21),其中λ为实数,n为正整数.

(1)对任意实数λ,证明:数列{a}不是等比数列;

(2)试判断数列{b}是否为等比数列,并证明你的结论.

解析 (1)令an+1+an+b=[an+a(n-1)+b],与原式相比较,

得a=-3,b=18,故an+1-3n+18=[an-3(n-1)+18].

若λ≠-18,则数列[an-3(n-1)+18]是首项为λ+18,公比为的等比数列,故an-3(n-1)+18=(λ+18)·n-1,即a=(λ+18)·n-1+3(n-1)-18.

若λ=-18,则数列{an-3(n-1)+18}是首项为0的常数列,故an-3(n-1)+18=0,即an=3n-21,它是一个等差数列.

综上所述,数列{an}不是等比数列.

(2)若λ≠-18,b=(-1)n(an-3n+21)=(-1)n(λ+18)·n-1,则数列{b}是以-(λ+18)为首项,-为公比的等比数列;若λ=-18,bn=(-1)n(an-3n+21)=0,则数列{b}是以0为首项的常数列.?摇

若在数列{a}中,a=1,an+1=2an+2n.

(1)设b=,证明:数列{b}是等差数列;

(2)求数列{a}的前n项和S.endprint

解析?摇(1)由an+1=2an+2n,得=+1,故bn+1=bn+1,则数列{b}是首项为1,公差为1的等差数列.

(2)由(1)得bn=n,故an=n2n-1,利用“错位相减法”求和,得Sn=(n-1)2n+1.

方法  由Sn=f(an),得Sn-1=f(an-1),两式相减得an=f(an)-f(an-1),从而转化为前面几种类型的问题求解.

设数列{an}的前n项和为Sn=2an-2n.

(1)证明:{an+1-2an}是等比数列;

(2)求{an}的通项公式.

解析 (1)由Sn=2an-2n①,得S=2a-2n+1②,②-①得a-2a=2n,所以{an+1-2an}是首项为2,公比为2的等比数列.

(2)由(1)得a=2a+2n,再将其转化为类型五,即可得an .

方法  待定系数法:设an+2-san+1=t(an+1-san),即an+2=(s+t)an+1-stan,与原式比较,其待定常数s,t由s+t=p,st= -q求出,从而数列{an-san-1}是公比为t的等比数列,进而转化为类型五求其通项.

设各项均为正数的数列{an}满足a1=2,an=aa(n∈N?鄢). 若a=,求a,a,并猜想a2008的值(不需证明).

解析 利用待定系数法,可以求出数列{an}通项公式.

由a=aa,且a>0,得lga=lgan+1+lgan+2. 令bn=lgan,则bn+2= -bn+1+bn,利用待定系数法,得bn+2+2bn+1=(bn+1+2bn).由a=2,a=得b=lg2,b=-2lg2.

故数列{bn+1+2bn}是以b2+2b1=0为首项的常数列,

即bn+1+2bn=0,从而数列{bn}是以lg2为首项,-2为公比的等比数列.

所以bn=lg2·(-2)n-1=lg2(-2)n-1,故a=2(-2)n-1(n∈N?鄢).

所以a=24,a4=2-8,a2008=2(-2)2007.

评注 本小题只要求学生利用递推数列,求出a,a,并从中发现规律,猜想得到数列{an}的通项公式.但是,利用变量代换与待定系数法,巧妙构造等比数列,却可准确得到数列{an}的通项公式.endprint

解析?摇(1)由an+1=2an+2n,得=+1,故bn+1=bn+1,则数列{b}是首项为1,公差为1的等差数列.

(2)由(1)得bn=n,故an=n2n-1,利用“错位相减法”求和,得Sn=(n-1)2n+1.

方法  由Sn=f(an),得Sn-1=f(an-1),两式相减得an=f(an)-f(an-1),从而转化为前面几种类型的问题求解.

设数列{an}的前n项和为Sn=2an-2n.

(1)证明:{an+1-2an}是等比数列;

(2)求{an}的通项公式.

解析 (1)由Sn=2an-2n①,得S=2a-2n+1②,②-①得a-2a=2n,所以{an+1-2an}是首项为2,公比为2的等比数列.

(2)由(1)得a=2a+2n,再将其转化为类型五,即可得an .

方法  待定系数法:设an+2-san+1=t(an+1-san),即an+2=(s+t)an+1-stan,与原式比较,其待定常数s,t由s+t=p,st= -q求出,从而数列{an-san-1}是公比为t的等比数列,进而转化为类型五求其通项.

设各项均为正数的数列{an}满足a1=2,an=aa(n∈N?鄢). 若a=,求a,a,并猜想a2008的值(不需证明).

解析 利用待定系数法,可以求出数列{an}通项公式.

由a=aa,且a>0,得lga=lgan+1+lgan+2. 令bn=lgan,则bn+2= -bn+1+bn,利用待定系数法,得bn+2+2bn+1=(bn+1+2bn).由a=2,a=得b=lg2,b=-2lg2.

故数列{bn+1+2bn}是以b2+2b1=0为首项的常数列,

即bn+1+2bn=0,从而数列{bn}是以lg2为首项,-2为公比的等比数列.

所以bn=lg2·(-2)n-1=lg2(-2)n-1,故a=2(-2)n-1(n∈N?鄢).

所以a=24,a4=2-8,a2008=2(-2)2007.

评注 本小题只要求学生利用递推数列,求出a,a,并从中发现规律,猜想得到数列{an}的通项公式.但是,利用变量代换与待定系数法,巧妙构造等比数列,却可准确得到数列{an}的通项公式.endprint

解析?摇(1)由an+1=2an+2n,得=+1,故bn+1=bn+1,则数列{b}是首项为1,公差为1的等差数列.

(2)由(1)得bn=n,故an=n2n-1,利用“错位相减法”求和,得Sn=(n-1)2n+1.

方法  由Sn=f(an),得Sn-1=f(an-1),两式相减得an=f(an)-f(an-1),从而转化为前面几种类型的问题求解.

设数列{an}的前n项和为Sn=2an-2n.

(1)证明:{an+1-2an}是等比数列;

(2)求{an}的通项公式.

解析 (1)由Sn=2an-2n①,得S=2a-2n+1②,②-①得a-2a=2n,所以{an+1-2an}是首项为2,公比为2的等比数列.

(2)由(1)得a=2a+2n,再将其转化为类型五,即可得an .

方法  待定系数法:设an+2-san+1=t(an+1-san),即an+2=(s+t)an+1-stan,与原式比较,其待定常数s,t由s+t=p,st= -q求出,从而数列{an-san-1}是公比为t的等比数列,进而转化为类型五求其通项.

设各项均为正数的数列{an}满足a1=2,an=aa(n∈N?鄢). 若a=,求a,a,并猜想a2008的值(不需证明).

解析 利用待定系数法,可以求出数列{an}通项公式.

由a=aa,且a>0,得lga=lgan+1+lgan+2. 令bn=lgan,则bn+2= -bn+1+bn,利用待定系数法,得bn+2+2bn+1=(bn+1+2bn).由a=2,a=得b=lg2,b=-2lg2.

故数列{bn+1+2bn}是以b2+2b1=0为首项的常数列,

即bn+1+2bn=0,从而数列{bn}是以lg2为首项,-2为公比的等比数列.

所以bn=lg2·(-2)n-1=lg2(-2)n-1,故a=2(-2)n-1(n∈N?鄢).

所以a=24,a4=2-8,a2008=2(-2)2007.

评注 本小题只要求学生利用递推数列,求出a,a,并从中发现规律,猜想得到数列{an}的通项公式.但是,利用变量代换与待定系数法,巧妙构造等比数列,却可准确得到数列{an}的通项公式.endprint

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