高中数学数列通项公式的求法
数列通项公式是高中数学的重点与难点,那么数列通项公式的有什么求解方法呢?下面由小编告诉你答案。
高中数学数列通项公式的求法总结
一、一阶线性递推数列求通项问题
一阶线性递推数列主要有如下几种形式:
1.
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507019600077.gif)
这类递推数列可通过累加法而求得其通项公式(数列{f(n)}可求前n项和).
当
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507019605894.gif)
为常数时,通过累加法可求得等差数列的通项公式.而当
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507019605894.gif)
为等差数列时,则
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507019600077.gif)
为二阶等差数列,其通项公式应当为
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507019601477.gif)
形式,注意与等差数列求和公式一般形式的区别,后者是
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507021794546.gif)
,其常数项一定为0. 2.
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507021794776.gif)
这类递推数列可通过累乘法而求得其通项公式(数列{g(n)}可求前n项积).
当
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507021792960.gif)
为常数时,用累乘法可求得等比数列的通项公式. 3.
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507021949917.gif)
; 这类数列通常可转化为
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024449338.gif)
,或消去常数转化为二阶递推式
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024447044.gif)
. 例1已知数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024447464.gif)
中,
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024446841.gif)
,求
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024447464.gif)
的通项公式. 解析:解法一:转化为
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024449338.gif)
型递推数列. ∵
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507026941848.gif)
∴
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507026940148.gif)
又
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507026941823.gif)
,故数列{
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507026949146.gif)
}是首项为2,公比为2的等比数列.∴
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507032107147.gif)
,即
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507032100837.gif)
. 解法二:转化为
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024447044.gif)
型递推数列. ∵
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507032108418.gif)
=2xn-1+1(n≥2) ① ∴
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507032109977.gif)
=2xn+1 ② ②-①,得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507034606600.gif)
(n≥2),故{
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507034753961.gif)
}是首项为x2-x1=2,公比为2的等比数列,即
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507034757888.gif)
,再用累加法得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507032100837.gif)
.
解法三:用迭代法.
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507034752819.gif)
当然,此题也可用归纳猜想法求之,但要用数学归纳法证明. 例2 已知函数
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507037255409.gif)
的反函数为
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507039757262.gif)
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507039753942.gif)
求数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024447464.gif)
的通项公式. 解析:由已知得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507039910780.gif)
,则
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507042410647.gif)
. 令
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507042414807.gif)
=,则
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507042415069.gif)
.比较系数,得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507044910832.gif)
. 即有
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507047578508.gif)
.∴数列{
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507047579610.gif)
}是以
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507050072816.gif)
为首项,
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507050075007.gif)
为公比的等比数列,∴
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507052575235.gif)
,故
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507052720797.gif)
.
评析:此题亦可采用归纳猜想得出通项公式,而后用数学归纳法证明之.
(4)
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507052720942.gif)
若取倒数,得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507052720517.gif)
,令
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507055222189.gif)
,从而转化为(1)型而求之. (5)
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507055388385.gif)
; 这类数列可变换成
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507055389667.gif)
,令
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507055388605.gif)
,则转化为(1)型一阶线性递推公式. 例3 设数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507057721874.gif)
求数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024447464.gif)
的通项公式. 解析:∵
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507057889172.gif)
,两边同除以
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507060384495.gif)
,得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507060387583.gif)
.令
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507062888392.gif)
,则有
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507062880574.gif)
.于是,得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507063049637.gif)
,∴数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507063048928.gif)
是以首项为
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507065542726.gif)
,公比为
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507065545312.gif)
的等比数列,故
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507065541935.gif)
,即
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507065546604.gif)
,从而
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507068040582.gif)
. 例4 设
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507068048795.gif)
求数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024447464.gif)
的通项公式. 解析:设
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507068042366.gif)
用
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507068198815.gif)
代入,可解出
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507070698060.gif)
. ∴
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507073192744.gif)
是以公比为-2,首项为
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507073198705.gif)
的等比数列. ∴
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507073198304.gif)
,即
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507075858344.gif)
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507075853184.gif)
. (6)
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507075854718.gif)
这类数列可取对数得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507075852005.gif)
,从而转化为等差数列型递推数列.
二、可转化为等差、等比数列或一些特殊数列的二阶递推数列
例5 设数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507078350818.gif)
求数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024447464.gif)
的通项公式. 解析:由
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507078358239.gif)
可得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507078358394.gif)
设
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507078353350.gif)
故
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507083512539.gif)
即
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507083511364.gif)
用累加法得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507083514150.gif)
或
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507083510873.gif)
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507088660814.gif)
例6 在数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507088668617.gif)
求数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024447464.gif)
的通项公式.
解析:可用换元法将其转化为一阶线性递推数列.
令
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507088661675.gif)
使数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507088664888.gif)
是以
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507093824821.gif)
为公比的等比数列(
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507093824353.gif)
待定). 即
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507093827153.gif)
∴
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507093829946.gif)
对照已给递推式, 有
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507096323627.gif)
即
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507096328352.gif)
的两个实根. 从而
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507096320966.gif)
∴
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507096474551.gif)
① 或
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507098977783.gif)
② 由式①得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507098978769.gif)
;由式②得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507098979661.gif)
. 消去
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507101471199.gif)
. 例7 在数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507103971710.gif)
求
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507104139578.gif)
. 解析:由
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507104138955.gif)
①,得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507104139151.gif)
②. 式②+式①,得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507106634540.gif)
,从而有
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507106638163.gif)
.∴数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024447464.gif)
是以6为其周期.故
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507104139578.gif)
=
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507106638864.gif)
=-1.
三、特殊的n阶递推数列
例8 已知数列
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024447464.gif)
满足
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507106639591.gif)
,求
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507024447464.gif)
的通项公式. 解析:∵
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507109137760.gif)
① ∴
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507109298602.gif)
② ②-①,得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507109291666.gif)
.∴
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507109297802.gif)
故有
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507111799027.gif)
将这几个式子累乘,得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507111798856.gif)
又
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507114298317.gif)
例9 数列{
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507032108418.gif)
}满足
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507114299820.gif)
,求数列{
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507032108418.gif)
}的同项公式. 解析:由
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507119442895.gif)
①,得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507119445518.gif)
②. 式①-式②,得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507119449222.gif)
,或
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507119441682.gif)
,故有
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507122100803.gif)
. ∴
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507122108117.gif)
,
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507122100774.gif)
. 将上面几个式子累乘,得
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507122107781.gif)
,即
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507124604663.gif)
. ∵
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507124606035.gif)
也满足上式,∴
![](http://old.pep.com.cn/gzsx/jszx_1/jxyj/gzsxjscg/201012/W020101221507124609980.gif)
.高中数学常见数列通项公式
累加法
递推公式为a(n+1)=an+f(n),且f(n)可以求和
例:数列{an},满足a1=1/2,a(n+1)=an+1/(4n^2-1),求{an}通项公式
解:a(n+1)=an+1/(4n^2-1)=an+[1/(2n-1)-1/(2n+1)]/2
∴an=a1+(1-1/3+1/3-1/5+……+1/(2n-3)-1/(2n-1))
∴an=1/2+1/2 (1-1/(2n-1))=(4n-3)/(4n-2)
累乘法
递推公式为a(n+1)/an=f(n),且f(n)可求积
例:数列{an}满足a(n+1)=(n+2)/n an,且a1=4,求an
解:an/a1=an/a(n-1)×a(n-1)/a(n-2)×……×a2/a1=2n(n+1)
构造法
将非等差数列、等比数列,转换成相关的等差等比数列
连加相减,连乘相除
例:{an}满足a1+2a2+3a3+……+nan=n(n+1)(n+2)
解:令bn=a1+2a2+3a3+……+nan=n(n+1)(n+2)
nan=bn-b(n-1)=n(n+1)(n+2)-(n-1)n(n+1)
∴an=3(n+1)