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数列通项的十一种求法
2025-09-28 02:23:26 责编:小OO
文档
数列通项公式的十一种方法

知识概要

一.利用递推关系式求数列通项的11种方法:

累加法、

累乘法、

待定系数法、

阶差法(逐差法)、

迭代法、

对数变换法、

倒数变换法、

换元法(目的是去递推关系式中出现的根号)、

数学归纳法、

不动点法(递推式是一个数列通项的分式表达式)、

特征根法

二。四种基本数列:等差数列、等比数列、等和数列、等积数列及其广义形式。等差数列、等比数列的求通项公式的方法是:累加和累乘,这二种方法是求数列通项公式的最基本方法。

      三 .求数列通项的方法的基本思路是:把所求数列通过变形,代换转化为等差数列或等比数列。

      四.求数列通项的基本方法是:累加法和累乘法。

      五.数列的本质是一个函数,其定义域是自然数集的一个函数。

一、累加法 

1.适用于: ----------这是广义的等差数列  累加法是最基本的二个方法之一。

2.若,

则  

两边分别相加得 

例1  已知数列满足,求数列的通项公式。

解:由得则

所以数列的通项公式为。

例2  已知数列满足,求数列的通项公式。

解法一:由得则所以

评注:已知,,其中f(n)可以是关于n的一次函数、二次函数、指数函数、分式函数,求通项.

若f(n)是关于n的一次函数,累加后可转化为等差数列求和;

若f(n)是关于n的二次函数,累加后可分组求和;

若f(n)是关于n的指数函数,累加后可转化为等比数列求和;

若f(n)是关于n的分式函数,累加后可裂项求和。

例3.已知数列中, 且,求数列的通项公式.

解:由已知得,

化简有,由类型(1)有,

又得,所以,又,,

此题也可以用数学归纳法来求解.

二、累乘法  

1.○。  ------------适用于:  ----------这是广义的等比数列

累乘法是最基本的二个方法之二。

2.若,则

两边分别相乘得,

例4  已知数列满足,求数列的通项公式。

解:因为,所以,则,故

所以数列的通项公式为

例5.设是首项为1的正项数列,且(=1,2, 3,…),则它的通项公式是=________.

解:已知等式可化为:

()(n+1),即时,

==.

评注:本题是关于和的二次齐次式,可以通过因式分解(一般情况时用求根公式)得到与的更为明显的关系式,从而求出.

练习.已知,求数列{an}的通项公式.

答案:-1.

评注:本题解题的关键是把原来的递推关系式转化为

若令,则问题进一步转化为形式,进而应用累乘法求出数列的通项公式.

三、待定系数法  适用于  

基本思路是转化为等差数列或等比数列,而数列的本质是一个函数,其定义域是自然数集的一个函数。

1.形如,其中)型

(1)若c=1时,数列{}为等差数列;

(2)若d=0时,数列{}为等比数列;

(3)若时,数列{}为线性递推数列,其通项可通过待定系数法构造辅助数列来求.

待定系数法:设,

得,与题设比较系数得

,所以所以有:

因此数列构成以为首项,以c为公比的等比数列,

所以   即:.

规律:将递推关系化为,构造成公比为c的等比数列从而求得通项公式

逐项相减法(阶差法):有时我们从递推关系中把n换成n-1有,两式相减有从而化为公比为c的等比数列,进而求得通项公式. ,再利用类型(1)即可求得通项公式.我们看到此方法比较复杂.

例6已知数列中,,求数列的通项公式。

解法一: 

 又是首项为2,公比为2的等比数列

 ,即

解法二:

 两式相减得,故数列是首项为2,公比为2的等比数列,再用累加法的……

2.形如:    (其中q是常数,且n0,1) 

若p=1时,即:,累加即可.

若时,即:,

求通项方法有以下三种方向:. 两边同除以.目的是把所求数列构造成等差数列

即:  ,令,则,然后类型1,累加求通项.

.两边同除以 . 目的是把所求数列构造成等差数列。

 即:  ,

令,则可化为.然后转化为类型5来解,

.待定系数法:目的是把所求数列构造成等差数列

设.通过比较系数,求出,转化为等比数列求通项.

注意:应用待定系数法时,要求pq,否则待定系数法会失效。

例7已知数列满足,求数列的通项公式。

解法一(待定系数法):设,比较系数得,

则数列是首项为,公比为2的等比数列,

所以,即

解法二(两边同除以): 两边同时除以得:,下面解法略

解法三(两边同除以): 两边同时除以得:,下面解法略

练习. 

设为常数,且.证明对任意≥1,;

3.形如 其中k,b是常数,且)

方法1:逐项相减法(阶差法)

方法2:待定系数法

通过凑配可转化为  ; 

解题基本步骤:

1、确定=kn+b

2、设等比数列,公比为p

3、列出关系式,即

4、比较系数求x,y

5、解得数列的通项公式

6、解得数列的通项公式

例8  在数列中,求通项.(逐项相减法)

解:, 

时,,

两式相减得 .令,则

利用类型5的方法知 即   

再由累加法可得.亦可联立    解出.

例9. 在数列中,,求通项.(待定系数法)

解:原递推式可化为

比较系数可得:x=-6,y=9,上式即为

所以是一个等比数列,首项,公比为. 即:

故.

4.形如 其中a,b,c是常数,且)

基本思路是转化为等比数列,而数列的本质是一个函数,其定义域是自然数集的一个函数。

例10  已知数列满足,求数列的通项公式。

解:设

比较系数得, 

所以  

由,得

则,故数列为以为首项,以2为公比的等比数列,因此,则。

5.形如时将作为求解

分析:原递推式可化为的形式,比较系数可求得,数列为等比数列。

例11  已知数列满足,求数列的通项公式。

解:设 

比较系数得或,不妨取,(取-3 结果形式可能不同,但本质相同)

则,则是首项为4,公比为3的等比数列

,所以

四、迭代法   (其中p,r为常数)型

例12  已知数列满足,求数列的通项公式。

解:因为,所以

又,所以数列的通项公式为。

注:本题还可综合利用累乘法和对数变换法求数列的通项公式。

例13.已知数列,

(1)证明 (2)求数列的通项公式an.

解:(1)略(2)所以  

又bn=-1,所以.

方法2:本题用归纳-猜想-证明,也很简捷,请试一试.解法3:设c,则c,转化为上面类型(1)来解

五、对数变换法  适用于(其中p,r为常数)型 p>0,  

例14.  设正项数列满足,(n≥2).求数列的通项公式.

解:两边取对数得:,,设,则 是以2为公比的等比数列, ,,,∴

练习 数列中,,(n≥2),求数列的通项公式.  

答案:

例15  已知数列满足,,求数列的通项公式。

解:因为,所以。

两边取常用对数得 

设 (同类型四)

比较系数得, 

由,得,

所以数列是以为首项,以5为公比的等比数列,则,因此

则。

六、倒数变换法  适用于分式关系的递推公式,分子只有一项

例16  已知数列满足,求数列的通项公式。

解:求倒数得为等差数列,首项,公差为,

七、换元法  适用于含根式的递推关系

例17 已知数列满足,求数列的通项公式。

解:令,则

代入得

因为, 

则,即,

可化为,

所以是以为首项,以为公比的等比数列,因此,则,即,得

八、数学归纳法  通过首项和递推关系式求出数列的前n项,猜出数列的通项公式,再用数学归纳法加以证明。

例18 已知数列满足,求数列的通项公式。

解:由及,得

由此可猜测,下面用数学归纳法证明这个结论。

(1)当时,,所以等式成立。

(2)假设当时等式成立,即,则当时,

由此可知,当时等式也成立。

根据(1),(2)可知,等式对任何都成立。

九、阶差法(逐项相减法)

  1、递推公式中既有,又有

  分析:把已知关系通过转化为数列或的递推关系,然后采用相应的方法求解。

例19  已知数列的各项均为正数,且前n项和满足,且成等比数列,求数列的通项公式。

解:∵对任意有 

∴当n=1时,,解得或

当n≥2时,  ⑵

-⑵整理得:

∵各项均为正数,∴

当时,,此时成立

当时,,此时不成立,故舍去

所以

练习。已知数列中, 且,求数列的通项公式.

答案:                 

2、对无穷递推数列

例20  已知数列满足,求的通项公式。

解:因为  ①

所以  ②

用②式-①式得

则 故

所以  ③

由,,则,又知,则,代入③得。

所以,的通项公式为

十、不动点法   目的是将递推数列转化为等比(差)数列的方法

不动点的定义:函数的定义域为,若存在,使成立,则称为的不动点或称为函数的不动点。

分析:由求出不动点,在递推公式两边同时减去,在变形求解。

类型一:形如

例21  已知数列中,,求数列的通项公式。

解:递推关系是对应得递归函数为,由得,不动点为-1

∴,……

类型二:形如

分析:递归函数为

(1)若有两个相异的不动点p,q时,将递归关系式两边分别减去不动点p,q,再将两式相除得,其中,∴

(2)若有两个相同的不动点p,则将递归关系式两边减去不动点p,然后用1除,得,其中。

例22. 设数列满足,求数列的通项公式.

分析:此类问题常用参数法化等比数列求解.

解:对等式两端同时加参数t,得:

,

令,  解之得t=1,-2    代入得

,,

相除得,即{}是首项为,

公比为的等比数列, =,  解得.

方法2:

两边取倒数得,

令b,则b,转化为累加法来求. 

例23  已知数列满足,求数列的通项公式。

解:令,得,则是函数的两个不动点。因为

。所以数列是以为首项,以为公比的等比数列,故,则。

练习1:已知满足,求的通项

答案:

练习2。已知数列满足,求数列的通项

答案:

练习3. 

已知数列满足, .

令,证明:是等比数列;

(Ⅱ)求的通项公式。

答案:(1)是以1为首项,为公比的等比数列。(2)。

十一。特征方程法   形如是常数)的数列

 形如是常数)的二阶递推数列都可用特征根法求得通项,其特征方程为…①

若①有二异根,则可令是待定常数)

若①有二重根,则可令是待定常数)

再利用可求得,进而求得

例24 已知数列满足,求数列的通项

解:其特征方程为,解得,令,

由,得, 

例25   已知数列满足,求数列的通项

解:其特征方程为,解得,令,

由,得, 

练习1.已知数列满足,求数列的通项

练习2.已知数列满足

,求数列的通项

说明:(1)若方程有两不同的解s ,  t,

则, ,

由等比数列性质可得,  ,

由上两式消去可得.

(2)若方程有两相等的解,则

,即是等差数列,

由等差数列性质可知,

所以.

例26、数列满足,且求数列的通项。

解:……①

令,解得,将它们代回①得,

……②,……③,

③÷②,得,

则,∴数列成等比数列,首项为1,公比q=2

所以,则,

十二、四种基本数列

1.形如型   等差数列的广义形式,见累加法。

2.形如型  等比数列的广义形式,见累乘法。

3.形如型

(1)若(d为常数),则数列{}为“等和数列”,它是一个周期数列,周期为2,其通项分奇数项和偶数项来讨论;

(2)若f(n)为n的函数(非常数)时,可通过构造转化为型,通过累加来求出通项;或用逐差法(两式相减)得,分奇偶项来分求通项.

例27. 数列{}满足,,求数列{an}的通项公式.

分析 1:构造 转化为型

解法1:令

则.

时,各式相加:

当n为偶数时,. 此时 当n为奇数时,

此时,所以.故 解法2:

时,,两式相减得:.

构成以,为首项,以2为公差的等差数列;

构成以,为首项,以2为公差的等差数列

      .

       评注:结果要还原成n的表达式.

4.形如型

(1)若(p为常数),则数列{}为“等积数列”,它是一个周期数列,周期为2,其通项分奇数项和偶数项来讨论;

(2)若f(n)为n的函数(非常数)时,可通过逐差法得,两式相除后,分奇偶项来分求通项.

例28. 已知数列,求此数列的通项公式.

注:同上例类似,略.

5.形如型

(1)若是常数,同题型1.

(2)若是一次式同题型1

(3)若是二次式。

例29.已知正项数列,其前n项和S 满足成等比数列,且10 S= ,求数列的通项公式.

解:∵10 S=            

又10 S=(2),   

-,得,

即.

∵∴.

当.此时不成等比数列,∴.

当.此时有.∴.

∴.

评注:该题用即的关系, .

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