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数列常考综合题型及破题思路探究

2020-07-20山东

高中数理化 2020年6期
关键词:破题通项题型

◇ 山东 杲 峰

数列是高中数学的重难点知识,一些综合类的习题较为抽象,难度较大,是中学生最易失分的题型.

1 数列新定义题型及破题思路

数列新定义题在高中数学相关测试以及高考中出现频率较高,对学生理解以及分析问题的能力要求较高.解题的关键在于深入理解新定义,充分挖掘隐含条件,灵活运用所学数列知识.为使学生掌握该类题的解题思路,实现迅速破题,教师在授课过程中应做好等差与等比数列知识的深入讲解,不仅使其能准确地记忆相关的结论、性质,还应鼓励其进行推导,知其然更知其所以然,避免死记硬背.同时,还要让学生在解题过程中灵活运用题干已知条件,把握本质,实现数列各项关系的灵活推导与转化.

例1已知正整数k,如数列{an}满足以下等式:an-k+an-k-1+…+an-1+an+1+…+an+k-1+an+k=2kan,对所有的正整数n(n>k)恒成立,则称数列{an}为“P(k)数列”.(1)证明等差数列{an}为P(3)数列;(2)如数列{an}既是P(2)数列,又为P(3)数列,证明{an}是等差数列.

分析解答数列新定义综合题的关键在于理解新定义,搞清楚题干中给出的等式关系.问题(1)只需要将k=3代入给出的等式,运用等差数列性质便不难证明.问题(2)难度稍大,应紧扣给出的条件,积极回顾所学的等差数列定义进行证明.

解析

(1)由已知条件可知,将k=3代入关系式易得:an-3+an-2+an-1+an+1+an+2+an+3=6an,由等差数列等差中项知识易得出等差数列{an}为P(3)数列.

(2)因为数列{an}既是P(2)数列,又为P(3)数列.

当n≥3时,an-2+an-1+an+1+an+2=4an, ①所以an-2+an-1=4an-(an+1+an+2),an+1+an+2=4an-(an-2+an-1).

令n=n-1,则由式①可得

又因为当n≥4时,an-3+an-2+an-1+an+1+an+2+an+3=6an, ④

将②③代入④,得到an-1+an+1=2an(n≥4).所以a3,a4,a5,…,an为等差数列.

设d 为其公差,在①中分别取n=4和n=3,化简得到a2=a3-d,a1=a3-2d.

综上,{an}是等差数列.

2 数列与方程题型及破题思路

学生对数列与方程综合题型并不陌生.该类题难度一般不大,通常将数列的相关项或前n 项和与方程的两根关联起来.解答该类问题时需要求出方程的两根,并根据已知条件确定数列的项或者数列的前n 项和.需要注意的是,如果是等比数列与方程相结合的题目,需要对求出的根进行合理取舍,准确求出数列通项公式后,再根据问题要求,灵活运用数列通项公式与前n 项和相关知识解答.

例2{an}是递增的等差数列,且a2和a4为方程x2-5x+6=0的两根.求数列的前n 项和Sn.

分析该题难度中等,根据给出的方程不难求出等差数列的通项公式.求数列的前n 项和可使用错位相减法.

解析

因为a2和a4为 方 程x2-5x+6=0 的两根,且数列为递增数列,所以a2=2,a4=3.又因为a4-a2=2d,解得则所以

3 数列与函数题型及破题思路

数列是定义域为正整数的特殊函数,这就意味着一些函数知识可用于解答相关数列习题,包括函数图象、函数性质、导数相关知识等,都能用于分析数列综合题.为使学生更好地掌握该类题型的解题思路,应提高其函数知识应用意识,使其能灵活运用数列通项公式、前n 项和等知识解题.另外,在进行推理时应时刻关注数列的自变量n,保证得出的结论有意义,必要情况下可进行分类讨论.

例3已知{an}为公差为d 的等差数列,点(an,bn)在函数f(x)=2x图象上(n 为正数).(1)证明数列{bn}为等比数列;(2)设a1=1,过函数f(x)图象上点(a2,b2)的切线在x 轴上的截距为,求数列}的前n 项和Sn.

分析(1)根据已知条件运用等比数列定义进行证明.(2)难度较大,需运用导数知识求得切线的斜率与在x 轴上的截距,得出数列{an}和{bn}的通项公式,而后使用错位相减法求出Sn.

解析

(1)由 已知条 件 可知,bn=2an,则bn+1=2an+1,则bn+1/bn=2d,因此,{bn}是以2a1为首项,公比为2d的等比数列.

(2)对函数f(x)=2x求导得到f′(x)=2xln2,则过点(a2,b2)的切线方程为y-2a2=2a2ln2(xa2),令y=0,求得其在x 轴上的截距为

4 数列与不等式题型及破题思路

数列与不等式结合的综合题难度较大,但授课中应注重树立学生的自信,为学生归纳好该类题目的解题思路.该类题目通常和数列的前n 项和结合起来,因此,求解时可灵活应用数列前n 项和求解方法,包括公式法求和、分组求和、列项求和、错位相减法求和等.而后使用基本不等式、函数单调性或放缩法等找到与要求解问题之间的联系.尤其对学生而言,放缩法难度较大,可鼓励学生记忆一些常见的放缩技巧,并不断地训练,直至正确牢固地掌握.

5 结语

为使学生掌握数列综合题型的解题思路,教师在授课过程中应认真汇总常考的数列综合题型,并为学生讲解解题过程以及解题时应注意的关键点,使其积累丰富的解题经验,以便遇到类似问题时能迅速破题.

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