数列通项公式的求法集锦
河北省沧州颐和中学 060001左学红
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非等比、等差数列的通项公式的求法,题型繁杂,方法琐碎,笔者结合近几年的高考情况,对数列求通项公式的方法给以归纳总结。 一、累加法
形如1()n n a a f n --= (n=2、3、4…...) 且(1)(2)...(1)f f f n +++-可求,则用累加法求n a 。有时若不能直接用,可变形成这种形式,然后用这种方法求解。 例1.
在数列{n a }中,1a =1,11n n a a n --=- (n=2、3、4……) ,求{n a }的通项公式。
解:∵111n a ==时,
213243121
23.......1n n n a a a a a a a a n -≥-=?
?
-=?
?
-=???
-=-??
时,
这n-1个等式累加得:112...n a a -=+++(n-1)
=(1)2n n - 故21(1)222n n n n n a a --+=+= 且11a =也满足该式 ∴222
n n n a -+= (n N *
∈). 例2.在数列{n a }中,1a =1,12n n n a a +-= (n N *
∈),求n a 。
解:n=1时, 1a =1212323
431
122
22.......2n n n n a a a a a a a a --≥-=?
?
-=?
?-=????-=?
时,
以上n-1个等式累加得
2
1
122...2n n a a --=+++=
12(12)12
n ---=22n
-,故12221n n n a a =-+=- 且11a =也满足该式 ∴21n n a =- (n N *
∈)。 二、累乘法
形如
1
()n
n a f n a -= (n=2、3、4……),且(1)(2)...(1)f f f n +++-可求,则用累乘法求n a 。有时若不能直接用,可变形成这种形式,然后用这种方法求解。
例3.在数列{n a }中,1a =1,1n n a na +=,求n a 。
解:由已知得
1
n n
a n a += ,分别取n=1、2、3……(n-1),代入该式得n-1个等式累乘,即324
1231........n n a a a a a a a a -=1×2×3×…×(n-1)=(n-1)!所以时,1
(1)!n a n a =-故(1)!n a n =- 且10!a ==1也适用该式 ∴(1)!n a n =- (n N *
∈). 例4.已知数列{n a }满足1a =
23,11
n n n
a a n +=
+,求n a 。 解:由已知得
11
n n a n
a n +=
+,分别令n=1,2,3,….(n-1),代入 上式得n-1个等式累乘,即
324
1231........n n a a a a a a a a -= 1231 (234)
n n -??? 所以
11
n a a n
=,又因为123a =也满足该式,所以23n a n =
。 三、构造等比数列法
原数列{n a }既不等差,也不等比。若把{n a }中每一项添上一个数或一个式子构成新数列,使之等比,从而求出n a 。该法适用于递推式形如1n a +=n ba c +或1n a +=()n ba f n +或
1n a += n n ba c +其中b 、c 为不相等的常数,()f n 为一次式。
例5、(06福建理22)已知数列{n a }满足1a =1,1n a +=21n a + (n N *
∈),求数列{n a }的通项公式。
解:构造新数列{}n a p +,其中p 为常数,使之成为公比是n a 的系数2的等比数列 即1n a p ++=2()n a p + 整理得:1n a +=2n a p +使之满足1n a +=21n a + ∴p=1 即{}1n a +是首项为11a +=2,q=2的等比数列∴1n a +=1
22n -? n a =21n
-
例6、(07全国II 理21)设数列{n a }的首项1(0,1)a ∈,n a =1
32
n a --,n=2、3、4…… (I )求{n a }的通项公式。
解:构造新数列{}n a p +,使之成为1
2
q =-
的等比数列
即n a p +=11()2n a p --
+ 整理得:n a =113
22n a p ---满足n a =132n a -- 得 32p -=32 ∴p=-1 即新数列{}1n a -首项为11a -,12
q =-的 等比数列 ∴1n a -=1(1a -)112n --() 故 n a =1(1a -)
1
12
n --()+1
例7、(07全国I 理22)已知数列{n a }中,1a =2,1n a +=1)(2)n a + n N *
∈
(I )求{n a }的通项公式。
解:构造新数列{}n a p +,使之成为1q =的等比数列
1n a p ++=1)()n a p + 整理得:1n a +=1)n a +2)p
使之满足已知条件 1n a +=1)n a +21)∴2)1)p =解得
p = ∴{n a 是首项为2 1q =的等比数列,由此得
n a (211)n - ∴n a 1)n 例8、已知数列{n a }中,1a =1,1n a +=23n n a +,求数列的通项公式。
分析:该数列不同于以上几个数列,该数列中含3n
是变量,而不是常量了。故应构造新数列{3}n n a λ+,其中λ为常数,使之为公比是n a 的系数2的等比数列。
解:构造数列{3}n n a λ+,λ为不为0的常数,使之成为q=2的等比数列 即113n n a λ+++=2(3)n n a λ+ 整理得:1n a +=12(233)n n n a λλ++- 满足 1n a +=23n n a + 得1
233
3n
n n λλ+-= ∴1λ=-新数列{3}n n a -是首项为
113a -=2-,q=2的等比数列 ∴3n n a -=122n --? ∴n a =32n n -
例9、(07天津文20)在数列{n a }中,1a =2,1n a +=431n a n -+ ,求数列的通项n a 。
解:构造新数列{}n a n λ+,使之成为q=4的等比数列,则1(1)n a n λ+++=4()n a n λ+ 整理得:1n a +=43n a n λλ+-满足1n a +=431n a n -+,即331n n λλ-=-+得
1λ=-∴新数列{}n a n -的首项为111a -=,q=4的等比数列
∴14n n a n --= ∴14n n a n -=+
四、构造等差数列法
数列{n a }既不等差,也不等比,递推关系式形如11()n n n a ba b f n ++=++,那么把两边同除以1
n b
+后,想法构造一个等差数列,从而间接求出n a 。
例10.(07石家庄一模)数列{n a }满足1221n n n a a -=+-(2)n ≥且481a =。求(1)1a 、2a 、
3a (2)
是否存在一个实数λ,使此数列{}2n n
a λ
+为等差数列?若存在求出λ的值及n a ;若不存在,说明理由。
解:(1)由4a =43221a +-=81 得3a =33;又∵3a =32221a +-=33得2a =13;
又∵2a =21221a +-=13,∴1a =5
(2)假设存在一个实数λ,使此数列{
}2
n n a λ
+为等差数列 即1122n n n n a a λλ--++-= 122n n n a a λ---= 212n n
λ
--= 112n λ+- 该数为常数 ∴λ=1- 即1{}2n n a -为首项11
1
22a -=,d=1的等差数列 ∴
12
n n
a -=2+(1)1n -?=n+1 ∴n a =(1)21n
n +?+ 例11、数列{n a }满足1n a += 12(2)n n a +-+- (n N *
∈),首项为12a =-,求数列{n a }的通项公式。
解:1n a += 12(2)n n a +-+- 两边同除以1(2)n +-得
11(2)n n a ++-=(2)
n
n
a -+1 ∴数列{
}(2)n n a -是首项为12
(2)--=1,d=1的等差数列∴(2)n n
a -=1+(1)1n n -?= 故n a =(2)n
n -
例12.数列{n a }中,1a =5,且1331n n n a a -=+- (n=2、3、4……),试求数列{n a }的通项公式。
解:构造一个新数列{
}3n n a λ+,λ为常数,使之成为等差数列,即11
33
n n n n a a d λλ
--++=+ 整理得133n n n a a d λ-+=++3λ,让该式满足1331n n n a a -=+-∴取33n
n
d ?=,
21λ=-得12λ=-,d=1 ,即{}3n n a λ+是首项为11
1
3232
a -
=,公差d=1的等差数列。
故1
312(1)1322
n n a n n -
=+-?=+ ∴n
a =11()322n n +?+ 例13、(07天津理21)在数列{n a }中,1a =2,且11(2)2n n
n n a a λλλ++=++- (n N *
∈)
其中λ>0,()I 求数列{n a }的通项公式。 解:1
n λ
+的底数与n a 的系数相同,则两边除以1
n λ
+得
1
1
1
1
221n n
n n
n n
n n
a a λλλλ++++=
++
-
即
1
11
221n n
n n n n
a a λ
λ
+++--=
+∴2{
}n
n n
a λ
-是首项为
12
0a λ
-=,公差d=1的等差数
列。 ∴20(1)1n
n n
a n n λ
-=+-=- ∴(1)2n n n a n λ=-+。
五、取倒数法
有些关于通项的递推关系式变形后含有1n n a a +项,直接求相邻两项的关系很困难,但两边同除以1n n a a +后,相邻两项的倒数的关系容易求得,从而间接求出n a 。 例14、已知数列{n a },1a = 1-,11n n n
a a a +=
- n N *
∈,求n a =? 解:把原式变形得11n n n n a a a a ++-?= 两边同除以1n n a a +得
1
111n n a a +=+ ∴1
{
}n
a 是首项为1-,d=1-的等差数列故11(1)(1)n n n a =-+--=-∴1n a n =-。
例15、(06江西理22)已知数列{n a }满足132a =
,且11321
n n n na a a n --=+-(2n ≥n N *
∈)()I 求数列{n a }的通项公式。
解:把原式变形成112(1)3n n n n a a n a na --+-= 两边同除以1n n a a +得 即
111233n n n n a a --=+ …… ⑴构造新数列{}n n
a λ+,使其成为公比q= 13的等比数列
即
111()3n n n n a a λλ--+=+整理得:112
33
n n n n a a λ--=- 满足⑴式使2233λ-= ∴1λ=-
∴数列{
1}n n a -是首项为111
13
a -=-,q= 13的等比数列
∴11111()()333
n n
n n a --=-=- ∴331n n n
n a ?=-。 例16.(06江西文22)已知各项均为正数的数列{n a }满足:13a =,且
111
22n n
n n n n a a a a a a +++-=-
n N *∈求数列{n a }的通项公式。
解:把原式变形为1112(2)n n n n n n a a a a a a +++-=- 两边同除以1n n a a +得
11
21
2n n n n a a a a ++-=- 移项得:11112()n n n n a a a a ++-=-
所以新数列1{
}n n a a -是首项为11118
333
a a -=-=- q=2的等比数列。 故
211
23
n n n a a +-=-? 解关于n a
的方程得11(23n n a +=+。
六.利用公式1(2)n n n a S S n -=-≥求通项
有些数列给出{n a }的前n 项和n S 与n a 的关系式n S =()n f a ,利用该式写出11()n n S f a ++=,两式做差,再利用11n n n a S S ++=-导出1n a +与n a 的递推式,从而求出n a 。 例17.(07重庆21题)已知各项均为正数的数列{n a }的前n 项和为n S 满足1S >1且6n S =
(1)(2)n n a a ++ n ∈N * 求{n a }的通项公式。
解:由11a S ==
111
(1)(2)6a a ++解得1a =1或1a =2,由已知11a S =>1,因此1a =2又由11n n n a S S ++=-=1111
(1)(2)(1)(2)66
n n n n a a a a ++++-++得
11()(3)n n n n a a a a +-+--=0 ∵n a >0 ∴13n n a a --=
从而{n a }是首项为2,公差为3的等差数列,故{n a }的通项为n a =2+3(n-1)=3n-1. 例18.(07陕西理22)已知各项全不为0的数列{k a }的前k 项和为k S ,且k S =11
2
k k a a +(k ∈N *)其中1a =1,求数列{k a }的通项公式。
解:当k=1时,11a S ==
121
2a a 及1a =1得2a =2; 当k ≥2时, 由k a =1k k S S --=1111
22
k k k k a a a a +--得11()k k k a a a +--=2k a ∵k a ≠0∴11k k a a +--=2
从而21m a -=1+(m-1)2=2m-1 2m a =2+(m-1)2=2m (m ∈N *) 故k a =k (k ∈N *
). 例19.(07福建文21)数列{n a }的前n 项和为n S ,1a =1,12n n a S += ( n ∈N *
),求{n a }的通
项公式。
解:由1a =1,212a S ==2,当n ≥2时n a =1n n S S --=
11()2n n a a +-得1n n
a
a +=3,因此{n a }是首项为2a =2,q=3的等比数列。故n a =2
23n -? (n ≥2),而1a =1不满足该式
所以n a =2
13
(2)
n n -??
?≥? (n=1)2。
例20.(06全国Ⅰ理22)该数列{n a }的前n 项和1412
2333
n n n S a +=-?+ (n=1、2、3……) 求{n a }的通项公式。 解:由14122333n n n S a +=
-?+ (n=1、2、3……)…①得11a S ==1412
4333
a -?+ 所以1a =2 再1n S -=1412
2333
n n a --?+ (n=2、3…)…②
将①和②相减得:n a =1n n S S --=1141()(22)33
n n
n n a a +---?-
整理得1124(2)n n n n a a --+=+ (n=2、3…)因而数列{2n n a +}是首项为124a +=,q=4 的等比数列。即2n n a +=1
44
n -?=4n
,因而42n n n a =-。
七.重新构造新方程组求通项法
有时数列{n a }和{n b }的通项以方程组的形式给出,要想求出n a 与n b 必须得重新构造关于n a 和n b 的方程组,然后解新方程组求得n a 和n b 。
例21.(07辽宁第21题):已知数列{n a },{n b }满足1a =2,1b =1且11
113114413144
n n n n n n a a b b a b ----?
=++???
?=++??(2n ≥),求数列{n a },{n b }的通项公式。
解析:两式相加得112n n n n a b a b --+=++ 则{n n a b +}是首项为113a b +=,d=2的等差数
列,故n n a b +=3+2(n-1)=2n+1 (1)
而两式相减得n n a b -=
111122n n a b ---=111()2n n a b --- 则{n n a b -}是首项为11a b -=1,q=12的等比数列,故n n a b -=1
1()2
n - (2)
联立(1)、(2)得121
1()2
n n n n n a b n a b -+=-??
?-=?? 由此得11()22n n a n =++,11()22n n b n =+-。
[分析]该题条件新颖,给出的数据比较特殊,两条件做加法、减法后恰好能构造成等差或等比数列,从而 再通过解方程组很顺利求出{n a }、{n b }的通项公式。若改变一下数据,又该怎样解决呢?下面给出一种通法。
例22.在数列{n a }、{n b }中1a =2,1b =1,且11267n n n n n n
a a
b b a b ++=-??=+?(n ∈N +
)求数列{n a }和{n b }
的通项公式。
解析:显然再把1n a +与1n b +做和或做差已无规律可循。不妨构造新数列{n n a b λ+}其中为
λ≠的常数。则
11n n a b λ+++=26(7)n n n n a b a b λ-++=(2)n a λ++(76)n b λ-=76
(2)()2
n n a b λλλ-++
+令76
2
λλλ-=
+得1λ=2或2λ=3 则{n n a b λ+}为首项11a b λ+,q=λ+2的等比数列。 即1λ=2时,{2n n a b +}是首项为4,q=4的等比数列,故2n n a b +=4×1
4n -=4n
;
2λ=3时,{3n n a b +}是首项为5,q=5的等比数列,故3n n a b +=5×15n -=5n
联立二式2435
n
n n n
n n a b a b ?+=??+=??解得3425n n n a =?-?,54n n
n b =-。 注:该法也可适用于例21,下面给出例21的该种解法 解:构造新数列{n n a b λ+},则
n n a b λ+=131()44n a λ-++113()44n b λ-++(1)λ+=11313(1)43n n a b λλλλ--++??
+++??+??
令133λ
λλ
+=
+得1λ=1或2λ=1-即1λ=1时,新数列{n n a b +}中,n n a b +=112n n a b --++ ∴(n n a b +)11()2n n a b ---+= 新数列{n n a b +}是首项为113a b +=,d=2的等差
数列 ∴n n a b +=32(1)n +-=21n + (1)
当2λ=1-时,新数列{n n a b -}是首项为11a b +=1,q=
1
2
的等比数列 ∴n n a b -=1
12n -??
?
??
(2)
联立(1)、(2) 1
2112n n n n n a b n a b -+=+?????-=? ?
???
得1122n
n a n ??=++ ??? ,1122n n b n ??=+- ???。
例23.在数列{n a }、{n b }中,111a b ==,且115157n n n n n
n a a b b a b ++=+??=+?(n ∈N +
),求{n a }、{n b }
的通项公式。
解:构造新数列{n n a b λ+},则
11n n a b λ+++=(5)n a λ++(157)n b λ+=157(5)5n n a b λλλ+?
?++
??+??
,令1575λλλ+=+得1λ =3-或2λ =5 {n n a b λ+}为首项11a b λ+,q=λ+5的等比数列 即
1λ=-3时,{3n n a b -}是首项为113a b -=2-,q=5+λ =2的等比数列,故
3n n a b -=122n --?=2n -;
当2λ =5时,{5n n a b +}是首项为115a b +=6,q=λ+5=10的等比数列,故5n n a b +=6×1
10
n -
联立二式1
325610
n
n n n n n a b a b -?-=-??+=???得13910524n n n a --=?-?,13
31024n n n b --=?+。
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