高考递推数列题型分类归纳解析

2020-07-01 09:11

高考递推数列题型分类归纳解析

各种数列问题在很多情形下,就是对数列通项公式的求解。特别是在一些综合性比较强的数列问题中,数列

通项公式的求解问题往往是解决数列难题的瓶颈。本文总结出几种求解数列通项公式的方法,希望能对大家有帮助。 类型1

an?1?an?f(n)

解法:把原递推公式转化为an?1?an?f(n),利用累加法(逐差相加法)求解。 11例:已知数列?an?满足a1?,an?1?an?2,求an。

2n?n1111解:由条件知:an?1?an?2 ???n?nn(n?1)nn?1分别令n?1,2,3,??????,(n?1),代入上式得(n?1)个等式累加之,即

1111111(a2?a1)?(a3?a2)?(a4?a3)????????(an?an?1)?(1?)?(?)?(?)????????(?)

22334n?1n111131所以an?a1?1? ?a1?,?an??1???

n22n2n变式:(2004,全国I,个理22.本小题满分14分)

中a1已知数列{an}解:?a2k?1,且a2k=a2k

-1

+(-1)K, a2k+1=a2k+3k, 其中k=1,2,3,…….

(I)求a3, a5;

(II)求{ an}的通项公式.

?a2k?1?(?1)k,a2k?1?a2k?3k

?a2k?1?a2k?3k?a2k?1?(?1)k?3k,即a2k?1?a2k?1?3k?(?1)k

?a3?a1?3?(?1),a5?a3?32?(?1)2,…… ……a2k?1?a2k?1?3k?(?1)k

将以上k个式子相加,得

31a2k?1?a1?(3?32?????3k)?[(?1)?(?1)2?????(?1)k]?(3k?1)?[(?1)k?1]

221k?1111将a1?1代入,得a2k?1??3?(?1)k?1, a2k?a2k?1?(?1)k??3k?(?1)k?1。

2222?1n?1?1n212??3??(?1)?1(n为奇数)?22经检验a1?1也适合,?an??

nn?1?32?1?(?1)2?1(n为偶数)?2?2an?1?f(n),利用累乘法(逐商相乘法)求解。 类型2 an?1?f(n)an 解法:把原递推公式转化为an2n例:已知数列?an?满足a1?,an?1?an,求an。

3n?1an?1n?解:由条件知,分别令n?1,2,3,??????,(n?1),代入上式得(n?1)个等式累乘之,即 ann?1aaa2a3a41123n?122??????????n????????????n? 又?a1?,?an? a1a2a3an?1234a1nn33n3n?1例:已知a1?3,an?1?an (n?1),求an。

3n?2

1

解:

an?3(n?1)?13(n?2)?13?2?13?1???????a1

3(n?1)?23(n?2)?23?2?23?2?3n?43n?7526?????3?3n?13n?4853n?1。

?a1?2a2?3a3?????(n?1)an?1 (n≥2),则{an}的

变式:(2004,全国I,理15.)已知数列{an},满足a1=1,an通项an?1?1? ?n?___n?2解:由已知,得an?1?a1?2a2?3a3?????(n?1)an?1?nan,用此式减去已知式,得

?an?nan,即an?1?(n?1)an,又a2?a1?1, aaaan!?a1?1,2?1,3?3,4?4,???,n?n,将以上n个式子相乘,得an?(n?2)

a1a2a3an?12类型3 an?1?pan?q(其中p,q均为常数,(pq(p?1)?0))。

q解法(待定系数法):把原递推公式转化为:an?1?t?p(an?t),其中t?,再利用换元法转化为等比数列

1?p求解。 例:已知数列当n?2时,an?1?an?中,a1?1,an?1?2an?3,求an.

解: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?t??3.故递推公式为

bn?1an?1?3an?1?3?2(an?3),令bn?an?3,??2.所以?bn?是以b1?4为首项,则b1?a1?3?4,且

bnan?3?4?2n?1?2n?1,所以an?2n?1?3.

2为公比的等比数列,则bn变式:(2006,重庆,文,14) 在数列

?an?中,若a1?1,an?1?2an?3(n?1),则该数列的通项an?_______________

?2n?1?3)

(key:an已知数列

变式:(2006. 福建.理22.本小题满分14分)

?an?满足a1?1,an?1?2an?1(n?N*).

(I)求数列?an?的通项公式;

?4bn?1?(an?1)bn(n?N*),证明:数列{bn}是等差数列;

an1a1a2n??...?n?(n?N*). (Ⅲ)证明:??23a2a3an?12(II)若数列{bn}滿足41b?1b2?14(I)解:?an?1

?2an?1(n?N*),

k1?1k2?1?an?1?1?2(an?1),

n*??an?1?是以a1?1?2为首项,2为公比的等比数列 ?an?1?2n.即an?2?1(n?N).

(II)证法一:?44...4kn?1?(an?1)kn.

①

②

?4(k1?k2?...?kn)?n?2nkn.

?2[(b1?b2?...?bn)?n]?nbn,

2[(b1?b2?...?bn?bn?1)?(n?1)]?(n?1)bn?1.

②-①,得2(bn?1?1)?(n?1)bn?1?nbn,即(n?1)bn?1?nbn③-④,得nbn?2?2?0, nbn?2?(n?1)bn?1?2?0.

?2nbn?1?nbn?0,即bn?2?2bn?1?bn?0,

?bn?2?bn?1?bn?1?bn(n?N*), ??bn?是等差数列

2

ak2k?12k?11(III)证明:??k?1??,k?1,2,...,n,

ak?12?12(2k?1)22aaan?1?2?...?n?. a2a3an?12ak2k?11111111??k?1??????.,k?1,2,...,n,

ak?12?122(2k?1?1)23.2k?2k?2232kaaan1111n11n1 ?1?2?...?n??(?2?...?n)??(1?n)??,

a2a3an?12322223223an1aan ???1?2?...?n?(n?N*).

23a2a3an?12bn?,消去f?n?带来的差异. 变式:递推式:an?1?pan?f?n?。解法:只需构造数列?类型4

nan?1?pan?qn(其中p,q均为常数,(pq(p?1)(q?1)?0))。(或an?1?pan?rq,其中p,q, r

均为常数) 。

解法:一般地,要先在原递推公式两边同除以q得:bn?1n?1,得:

an?1pan1an??b引入辅助数列(其中???b?nnqn?1qqnqqn),

p1bn?再待定系数法解决。 qq511n?1例:已知数列?an?中,a1?,an?1?an?(),求an。

63211n?12n?1n?1解:在an?1?an?()两边乘以2得:2?an?1?(2n?an)?1

323bn22n1n1nn令bn?2?an,则bn?1?bn?1,解之得:bn?3?2() 所以an?n?3()?2()

32332?变式:(2006,全国I,理22,本小题满分12分)

412?? an??2n?1?,n?1,2,3,?333n2n3(Ⅰ)求首项a1与通项an;(Ⅱ)设Tn?,n?1,2,3,???,证明:?Ti?

Sn2i?1442?a1?2; 解:(I)当n?1时,a1?S1?a1??33341n?12412当n?2时,an?Sn?Sn?1?an??2??(an?1??2n?),即an?4an?1?2n,利用

333333nan?1?pan?qn(其中p,q均为常数,(pq(p?1)(q?1)?0))。 (或an?1?pan?rq,其中p,q, r均

设数列

?an?的前n项的和Sn?为常数)的方法,解之得:an(Ⅱ)将an?4n?2n

?4n?2n代入①得

41212

Sn= ×(4n-2n)-×2n+1 + = ×(2n+1-1)(2n+1-2)= ×(2n+1-1)(2n-1)

33333nn232311 Tn= = ×n+1 = ×(n - n+1) nSn2 (2-1)(2-1)22-12-1所以,

?Tii?1n3

= 2

?(2i-1 - 2i+1-1) = 2×(21-1 - 2i+1-1) < 2

i?1n113113

类型5 递推公式为an?2

?pan?1?qan(其中p,q均为常数)。

3

解法一(待定系数法):先把原递推公式转化为an?2?san?1?t(an?1?san)

?s?t?p其中s,t满足?

st??q?解法二(特征根法):对于由递推公式

?an?,方程

x2?px?q?0,叫做数列?an?的特征方程。若x1,x2是特征方程的两个根,当x1?x2时,数列?an?的通项为

an?2?pan?1?qan,

a1??,a2??给出的数列

n?1an?Ax1n?1?Bx2,其中A,B由

a1??,a2??决定(即把

a1,a2,x1,x2和

n?1,2,代入

n?1n?1an?Ax1n?1?Bx2,得到关于A、B的方程组);当x1?x2时,数列?an?的通项为an?(A?Bn)x1,其中A,

B由a1数列

。 ??,a2??决定(即把a1,a2,x1,x2和n?1,2,代入an?(A?Bn)x1n?1,得到关于A、B的方程组)

解法一(待定系数——迭加法): 由3an?2?an?:3an?2?5an?1?2an?0(n?0,n?N), a1?a,a2?b,求数列?an?的通项公式。

?5an?1?2an?0,得

2an?2?an?1?(an?1?an),

3且a2?a1?b?a。

则数列把n?an?1?an?是以b?a为首项,2为公比的等比数列,于是an?1?an32?(b?a)()n?1。

3?1,2,3,???,n代入,得

222a2?a1?b?a,a3?a2?(b?a)?(),a4?a3?(b?a)?()2,???an?an?1?(b?a)()n?2。

33321?()n?1222n?23把以上各式相加,得an?a1?(b?a)[1??()?????()(b?a)。 ]?23331?322?an?[3?3()n?1](b?a)?a?3(a?b)()n?1?3b?2a。

33解法二(特征根法):数列?an?:3an?2?5an?1?2an?0(n?0,n?N), a1?a,a2?b的特征方程是:

22n?13x2?5x?2?0。?x1?1,x2?,?an?Ax1n?1?Bx2?A?B?()n?1。

33又由a1?a,a2?b,于是

?a?A?B?A?3b?2a2n?1?? 故a?3b?2a?3(a?b)() 2??n3b?A?B?B?3(a?b)?3?21例:已知数列?an?中,a1?1,a2?2,an?2?an?1?an,求an。

3321解:由an?2?an?1?an可转化为an?2?san?1?t(an?1?san)

332?1s?t??s?1?????s??3??即an?2?(s?t)an?1?stan??3 1或?1t????st??3???t?1?3? 4

这里不妨选用

?s?1??1t???3?(当然也可选用

1??s??3???t?1,大家可以试一试),则

11an?2?an?1??(an?1?an)??an?1?an?是以首项为a2?a1?1,公比为?的等比数列,所以

331an?1?an?(?)n?1,应用类型1的方法,分别令n?1,2,3,??????,(n?1),代入上式得(n?1)个等式累加之,即

311?(?)n?11113 an?a1?(?)0?(?)1????????(?)n?2?13331?3731n?1又?a1?1,所以an??(?)。

443变式:(2006,福建,文,22,本小题满分14分)

?an?满足a1?1,a2?3,an?2?3an?1?2an(n?N*).

(I)证明:数列?an?1?an?是等比数列; (II)求数列?an?的通项公式;

b?1b?1b?1?(an?1)b(n?N*),证明?bn?是等差数列 (III)若数列?bn?满足44...4已知数列

12nn?3an?1?2an,

?an?2?an?1?2(an?1?an),(I)证明:?an?2?a1?1,a2?3,?an?2?an?1?2(n?N*).an?1?an

??an?1?an?是以a2?a1?2为首项,2为公比的等比数列

(II)解:由(I)得an?1?an?2n(n?N*),

?an?(an?an?1)?(an?1?an?2)?...?(a2?a1)?a1

?2n?1?2n?2?...?2?1?2?1(n?N).b?1b2?1n*

(III)证明:?414...4bn?1?(an?1)bn,

①

?4(b1?b2?...?bn)?2nbn,

?2[(b1?b2?...?bn)?n]?nbn,

即(n?1)bn?1?nbn④-③,得nbn?2即bn?22[(b1?b2?...?bn?bn?1)?(n?1)]?(n?1)bn?1.

④

②

②-①,得2(bn?1?1)?(n?1)bn?1?nbn,

?2?0.

③

nbn?2?(n?1)bn?1?2?0.

?2nbn?1?nbn?0,

?2bn?1?bn?0,?bn?2?bn?1?bn?1?bn(n?N*),??bn?是等差数列

类型6 递推公式为Sn与an的关系式。(或Sn?f(an))

与

?S1????????????????(n?1)解法:这种类型一般利用an???Sn?Sn?1???????(n?2)(n?2)或与Sn?f(Sn?Sn?1)(n?2)消去an进行求解。

5

an?Sn?Sn?1?f(an)?f(an?1)消去

Sn


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