(安陆市二中 湖北安陆 432600) 数列中求通项公式的方法很多,有观察分析法,公式法(a?n=S?n-S?n-1)、构造函数法、利用递推关系式等等。其中利用递推关系求通项公式的题目多种多样,灵活多变。利用递推关系式求通项公式一般有累加法、递归法、阶差法、累乘法、换元法、构造新数列法等等。利用递推公式求数列的通项公式是非常重要的内容。在这里探索一下利用递推关系构造新数列法求通项公式的类型。?
当我们不能直接求出数列的通项公式a?n时,可考虑能否间接的求出a?n。先设法求出含有a?n的式子的通项公式,即辅助数列的通项公式,再倒推出a?n,其中有换元思想。我们求辅助数列,即构造新数列,一般是看每一项的幂的形式或相邻几项的和、差、积、商能否构成等差数列或等比数列(这一点,根据的递推公式的特征来尝试),若能够得到等差或等比数列,则在由此倒推回去,即可求得a?n、a?n-1.?
一、 构造等差数列求通项?
例1 数列a?n中,a?1=3,a?n-2a?na?n+1-a?n+1=0,求a?n.?
解:由a?n-2a?na?n+1-a?n+1=0得1a?n+1―1a?n=2,∴1a?n是以13为首项,2为公差的等差数列,∴1a?n=13+2(n-1)=6n-53,∴a?n=36n-5.?
例2 数列a?n中,a?1=-1,a?n=-
a2?n-1+a2(n≥2, a?n为常数),求a?n.?
解:由a?n=-
a2?n-1+a2(n≥2)可得
a2?n-a2?n-1=a2(n≥2,a?n<0),?
∴{a2?n}是以
a2?1=1为首项,以a2为公差的等差数列,∴
a2?n=1+(n-1)a2=a2n+1-a2,?
∵a?n<0,∴a?n=-
a2n+1-a2.?
二、 构造等比数列求通项?
下面归纳一下构造等比数列的几种常见类型?
Ⅰ:
a??n+1=xa?n+y型?
这种类型中,x、y为常数,x≠0,x≠1,a?1已知。其构造等比数列的方法有几种。?
分析1:用待定系数法构造等比数列?
可令a??n+1+k=x(a?n+k),展开比较可得k=
yx-1则是以a?1+k为首项,x为公比的等比数列。故
a?n+k可表示出来,从而可推出a?n.?
分析2:运用构造发散,以任意项减去其前一项,构造出等比数列,再运用累加法计算?
a?n+1=xa?n+y,
a?n=xa?n-1+y,两式相减可得
a?n+1-a?n=x(a?n-a?n-1)?
∴{a?n+1-a?n}是以
a?2-a?1=xa?1+y+a?1为首项,以x为公比的的等比数列?
∴
a?n+1-a?n=(xa?1+y+a?1)xn-1分别令n=1、2、3…n代入上式可得?
a?2-a?1=(xa?1+y+a?1)x0
a?3-a?2=(xa?1+y+a?1)x1?
a?4-a?3=(xa?1+y+a?1)x2
……?
a?n-a?n-1=(xa?1+y+a?1)xn-1上面n―1个式子相加可得a?n。?
比较以上两种方法,很显然分析1较简便一点,故一般用待定系数法构造新数列。?
例3 数列{a?n}中,已知a?1=9,且3a?n+1+a?n=4,求a?n.?
解:由条件得
a?n+1=
-13a?n+
43令
a?n+1+k=-
13(a?n+k)展开比较,可得k=-1,?
∴a?n+1-1=-
13(a?n-1),∴{a?n-1}是以a?1-1=8为首项,以-13为公比的等比数列?
∴a?n-1=8
-13n-1∴a?n=1+8
-13n-1?
Ⅱ:a?n+1=xa?n+f(n)型?
这里,这种类型有些可构成等差数列(如例3),有些可构成等比数列。若要构成等比数列,尽量把其化为a?n+1+kf(n+1)=x(a?n+kf(n))这种形式,则
{a?n+kf(n)}是以a?1+kf(1)为首项以x为公比的等比数列。故可a?n+kf(n)求出,从而可推出a?n.?
三、 构造常数列?
非零常数列即使等差数列,也是等比数列,是很特殊的数列。有不少递推数列可以构造常数列很轻易地求出通项公式。前面构造等比数列求通项公式的例题我们都可以很轻易构造常数列。因为,如果
{b?n}为等比数列,则b?n=qb?n-1两边同时除以qn则得
比如,上面的例4:推到这一步
a?n+1-1=-13(a?n-1),两边同时乘以(-3)n+1得?
(a?n+1-1)(-3)n+1=(a?n-1)(-3)n,∴
{(a?n-1)(-3)n}是常数列,?
∴(a?n-1)(-3)n=(a?1-1)(-3)=-24,∴a?n=1-
24(-3)n=1+8
-13n-1?
例4 数列{a?n}中,a?1=1,a?n=a?n-1+
1n叠加相消可求得a?n.?
方法二:(构造新数列)有条件得a?n=a?n-1+
1n是常数列,∴a?n+
1n=a?1+11=2∴a?n=2-1n?
总之,利用递推公式构造辅助数列求通项公式非产重要,或根据其特征适当变形或用待定系数法构造出新数列。这里还有许多值得我们去研究,它把数学的类比,转化,整体等思想和方法贯串在一起,充分体现了数学的思想美,轮换美。同样我们再接其它类型的数学题目是,也要领悟良好的数学思想和方法,探索简易的解决途径,通过不断的积累,逐渐内化为自己的经验,形成良好的数学思想方法。