1-1-数列的概念PPT课件
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第六章 数列第1讲 数列的概念与简单表示法1.了解数列的概念和几种简单的表示方法(列表、图象、通考试要求项公式).2.了解数列是自变量为正整数的一类特殊函数,理解单调性是数列的一项重要性质,可用来求最值.01聚焦必备知识知识梳理1.数列的有关概念(1)数列的定义一般地,我们把按照__________________排列的一列数称为数列,数列中的每一个数叫做这个数列的项.(2)数列与函数数列{a n}是从正整数集N*(或它的有限子集{1,2,…,n})到实数集R 的函数,其自变量是__________,对应的函数值是________________,记为a n=f (n).数列是一种特殊的函数,在研究数列问题时,既要注意函数方法的普遍性,又要考虑数列方法的特殊性.提醒2.数列的表示法解析式法、表格法、____________.3.数列的单调性从第2项起,每一项都_________它的前一项的数列叫做递增数列;从第2项起,每一项都_________它的前一项的数列叫做递减数列.特别地,__________________的数列叫做常数列.4.数列的通项公式和递推公式(1)如果数列{a n}的__________________与它的____________之间的对应关系可以用一个式子来表示,那么这个式子叫做这个数列的通项公式.(2)如果一个数列的相邻两项或多项之间的关系可以用_______________来表示,那么这个式子叫做这个数列的递推公式.提醒(1)并不是所有的数列都有通项公式;(2)同一个数列的通项公式在形式上未必唯一.5.数列的前n项和公式如果数列{a n}的前n项和S n与它的____________之间的对应关系可以用一个式子来表示,那么这个式子叫做这个数列的前n项和公式.常用结论1.思考辨析(在括号内打“ √”或“×”)(1)根据数列的前几项归纳出数列的通项公式可能不止一个.( )(2)1,1,1,1,…,不能构成一个数列.( )(3)任何一个数列不是递增数列,就是递减数列.( )(4)如果数列{a n }的前n 项和为S n ,则对∀n ∈N *,都有a n +1=S n +1-S n .( )夯基诊断√××√(2)已知数列{a n }的前n 项和公式为S n =n 2,则a n =____________.答案:2n -1当n=1时,a 1=S 1=1,当n ≥2时,a n =S n -S n -1=2n -1,且a 1=1也满足此式,故a n =2n -1,n ∈N *.(3)根据下面的图形及相应的点数,写出点数构成的数列的一个通项公式a n=____________.答案:5n -4由a1=1=5×1-4,a 2=6=5×2-4,a 3=11=5×3-4,a 4=16=5×4-4,…,归纳可知a n =5n -4.02突破核心命题考 点 一由an与S n的关系求通项公式C(2)已知数列{a n}的前n项和为S n,且满足S n=2n+2-3,则a n=_____.已知S n 求a n 的3个步骤(1)先利用a 1=S 1求出a 1.(2)用n -1替换S n 中的n 得到一个新的关系,利用a n =S n -S n -1(n ≥2)便可求出当n ≥2时a n 的表达式.(3)对n =1时的结果进行检验,看是否符合n ≥2时a n 的表达式,如果符合,则可以把数列的通项公式合写;如果不符合,则应该分n =1与n ≥2两段来写.反思感悟训练1 (1)已知数列{a n}的前n项和为S n,且2a1+22a2+23a3+…+2n a n=n·2n,则数列{a n}的通项公式为a n=____________.(2)已知S n为数列{a n}的前n项和,a1=1,S n S n+1=-a n+1(n∈N*),则a10=____________.例2 设数列{a n }满足a 1=1,且a n +1-a n =n +1(n ∈N *),则数列{a n }的通项公式为a n =____________.考 点 二由数列的递推关系求通项公式考向1累加法例3 已知a 1=2,a n +1=2n a n ,则数列{a n }的通项公式a n =_______.2累乘法反思感悟B考 点 三数列的性质考向 1数列的单调性D2数列的周期性答案:13数列的最值A反思感悟训练3 (1)如表,定义函数f (x ):对于数列{a n },a 1=4,a n =f (a n -1),n =2,3,4,…,则a 2023=( )A.1B.2C.5D.4C x12345f (x )54312C 由题意,a1=4,a n=f(a n-1),所以a2=f(a1)=f(4)=1,a3=f(a2)=f(1)=5,a4=f(a3)=f(5)=2,a5=f(a4)=f(2)=4,a6=f(a5)=f(4)=1,a7=f(a6)=f(1)=5,…,则数列{a n}是以4为周期的周期数列,所以a2023=a2020+3=a3=5,故选C.突破核心命题限时规范训练聚焦必备知识 4103限时规范训练(四十)ADB4.大衍数列,来源于我国的《乾坤谱》,是世界数学史上第一道数列题,主要用于解释中国传统文化中的太极衍生原理.其前11项依次是0,2,4,8,12,18,24,32,40,50,60,则大衍数列的第41项为( )CA.760B.800C.840D.924BCD6.(2023·珠海质检)数列{a n }满足a 1=1,a 2=2且a n +2=a n +(-1)n ,n ∈N *,则该数列的前40项之和为( )A.-170B.80C.60D.230C C 由a n +2=a n +(-1)n ,n ∈N *,得a 2k +2=a 2k +1,a 2k +1=a 2k -1-1,所以a 2k +1+a 2k +2=a 2k -1+a 2k =…=a 1+a 2=3,所以数列{a n }的前40项之和为20(a 1+a 2)=60.。
数列的概念及表示1.数列的概念(1)定义:按照一定顺序排列着的一列数称为数列,数列中的每一个数叫做这个数列的 .数列中的每一项都和它的序号有关,排在第一位的数称为这个数列的第1项(通常也叫做 ),排在第二位的数称为这个数列的第2项……排在第n 位的数称为这个数列的第n 项.所以,数列的一般形式可以写成 ,其中a n 是数列的第n 项,叫做数列的通项.常把一般形式的数列简记作{a n }.(2)通项公式:如果数列{a n }的 与序号 之间的关系可以用一个式子来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.(3)从函数的观点看,数列可以看作是一个定义域为正整数集N *(或它的有限子集{1,2,3,…,n })的函数,当自变量从小到大依次取值时所对应的一列________.(4)数列的递推公式:如果已知数列的第1项(或前几项),且从第二项(或某一项)开始的任一项 与它的前一项 (或前几项)间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的递推公式.(5)数列的表示方法有 、 、 、 . 2.数列的分类(1)数列按项数是有限还是无限来分,分为 、 . (2)按项的增减规律分为 、 、和 .递增数列⇔a n +1 a n ;递减数列⇔a n +1 a n ;常数列⇔a n +1 a n .递增数列与递减数列统称为 . 3.数列前n 项和S n 与a n 的关系 已知S n ,则a n =⎩⎨⎧≥=).2(),1(n n4.常见数列的通项(1)1,2,3,4,…的一个通项公式为a n =____________; (2)2,4,6,8,…的一个通项公式为a n =____________; (3)3,5,7,9,…的一个通项公式为a n =____________; (4)2,4,8,16,…的一个通项公式为a n =____________; (5)-1,1,-1,1,…的一个通项公式为a n =____________;(6)1,0,1,0,…的一个通项公式为a n =____________; (7)a ,b ,a ,b ,…的一个通项公式为a n =____________; (8)9,99,999,…的一个通项公式为a n = .注:据此,很易获得数列1,11,111,…;2,22,222,…;…;8,88,888,…的通项公式分别为19(10n-1),29(10n -1),…,89(10n -1).【答案】1.(1)项 首项 a 1,a 2,a 3,…,a n ,… (2)第n 项 n (3)函数值 (4)a n a n -1(5)通项公式(解析法) 列表法 图象法 递推公式 2.(1)有穷数列 无穷数列 (2)递增数列 递减数列摆动数列常数列 > < = 单调数列 3.S 1 S n -S n -14.(1)n (2)2n (3)2n +1 (4)2n (5)(-1)n (6)1+(-1)n -12(7)(a +b )+(-1)n -1(a -b )2(8)10n -1 【基础自测】1 数列-1,43,-95,167,…的一个通项公式是( )A .a n =(-1)nn (n +1)2n -1B .a n =(-1)nn 22n -1C .a n =(-1)nn 22n +1D .a n =(-1)n n3-2n2n -1解:-1=-11,数列1,4,9,16,…对应通项n 2,数列1,3,5,7,…对应通项2n -1,数列-1,1,-1,1,…对应通项(-1)n .故选B . 2 下列有四个命题:①数列是自变量为正整数的一类函数;②数列23,34,45,56,…的通项公式是a n =n n +1;③数列的图象是一群孤立的点;④数列1,-1,1,-1,…与数列-1,1,-1,1,…是同一数列. 其中正确的个数是( ) A .1B .2C .3D .4解:易知①③正确,②④不正确.故选B .3 若数列a n =1n +1+1n +2+…+12n ,则a 5-a 4=( )A.110B .-110C.190D.1990解:a 5-a 4=⎝⎛⎭⎫16+17+…+110-(15+16+17+18)=19+110-15=190,故选C . 4 数列{a n }的前n 项和S n =n 2+2n +1,则{a n }的通项公式为____________.5 数列{a n }中,a 1=1,对于所有的n ∈N *都有a 1·a 2·a 3·…·a n =n 2,则a 3+a 5=________. 解法一:由a 1a 2a 3=22a 3=32,得a 3=94,由a 1a 2a 3a 4a 5=42a 5=52,得a 5=2516,∴a 3+a 5=6116.解法二:当n ≥1时,a 1·a 2·a 3·…·a n =n 2. 当n ≥2时,a 1·a 2·a 3·…·a n -1=(n -1)2. 两式相除得a n =⎝⎛⎭⎫nn -12,n ≥2.∴a 3=94,a 5=2516.∴a 3+a 5=6116.故填6116.【典例】类型一 数列的通项公式例一 已知数列:45,910,1617,2526,….(1)试写出该数列的一个通项公式;(2)利用你写出的通项公式判断0.98是不是这个数列中的一项.【评析】①一个数列只知道前n 项,其通项公式是不能确定的,即使完全知道该数列,其通项公式的形式也不一定是惟一的,如数列1,0,1,0,…的通项公式可写成a n =1+(-1)n +12或a n =⎪⎪⎪⎪sin n π2甚至分段形式a n =⎩⎪⎨⎪⎧1,n 是奇数,0,n 是偶数等.②对于此类归纳猜想求通项的题目,一定要掌握一些常见数列的通项公式,如{n },{2n },{(-1)n },{2n },{n 2},{2n -1}等,在此基础之上还要掌握一定的方法,如将各项分解成若干个数的和、差、积、商,分离分子分母等.③由于数列是特殊的函数,因此判断某数是否为数列中的项,即是知a n 判断方程a n =f (n )是否有正整数解. 变式 写出下列数列的一个通项公式: (1)-1,12,-13,14,-15,…;(2)3,5,9,17,33,…; (3)3,33,333,3333,…; (4)23,-1,107,-179,2611,…. 解:(1)a n =(-1)n ·1n ;(2)a n =2n +1; (3)a n =13(10n -1);(4)由于-1=-55,故分母为3,5,7,9,11,…,即{2n +1},分子为2,5,10,17,26,…,即{n 2+1}.符号看作各项依次乘1,-1,1,-1,…,即{(-1)n +1},故a n =(-1)n +1·n 2+12n +1. 类型二 由前n 项和公式求通项公式例二 (1)若数列{a n }的前n 项和S n =n 2-10n ,则此数列的通项公式为a n =______________. (2)若数列{a n }的前n 项和S n =2n +1,则此数列的通项公式为a n =______________. 解:(1)当n =1时,a 1=S 1=1-10=-9; 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=n 2-10n -[(n -1)2-10(n -1)]=2n -11.当n =1时,2×1-11=-9=a 1.∴a n =2n -11. 故填2n -11.(2)当n =1时,a 1=S 1=21+1=3; 当n ≥2时,a n =S n -S n -1=(2n +1)-(2n -1+1)=2n -2n-1=2n -1.综上有 a n =⎩⎪⎨⎪⎧3(n =1),2n -1(n ≥2).故填⎩⎪⎨⎪⎧3(n =1),2n -1(n≥2).【评析】任何一个数列,它的前n 项和S n 与通项a n 都存在关系:a n =⎩⎪⎨⎪⎧S 1(n =1),S n -S n -1(n ≥2). 若a 1适合S n -S n -1,则应把它们统一起来,否则就用分段函数表示.另外一种快速判断技巧是利用S 0是否为0来判断:若S 0=0,则a 1=S n -S n -1,否则不符合,这在解小题时比较有用.变式 已知下列数列{a n }的前n 项和S n ,分别求它们的通项公式a n . (1)S n =2n 2+3n; (2)S n =3n +1.类型三 由递推公式求通项公式例三 写出下面各递推公式表示的数列{a n }的通项公式. (1)a 1=1,a n +1=2n ·a n (n ≥1); (2)a 1=1,a n =a n -1+1n (n -1)(n ≥2).解法二:a n +1=2n ·a n =2n ·2n -1a n -1=…=2n ·2n -1·…·22·21a 1=21+2+…+n -1+na 1=2n (n +1)2.∴a n =2n (n -1)2.(2)由递推关系a n =a n -1+1n (n -1)(n ≥2),有a n -a n -1=1n -1-1n(n ≥2).于是有a 2-a 1=11-12,a 3-a 2=12-13,…,a n -a n -1=1n -1-1n .将上述n -1个式子累加,得a n =2-1n.当n =1时,a 1=1也满足,故a n =2-1n(n ∈N *).【评析】已知a 1和数列递推关系求通项时,可先计算出前若干项,通过分析这些项与序号的关系,归纳猜想出数列的通项公式,但这种不完全归纳得到的结论往往需要进行验证;但对于“a na n -1=f (n )”型递推关系常用“累乘法”求通项;对于“a n -a n -1=f (n )”型递推关系常用累加法求通项;以上两种情形皆可用迭代法求通项.还须注意检验n =1时,是否适合所求.变式 写出下面各递推公式表示的数列{a n }的通项公式. (1)a 1=1,a n =3n -1+a n -1;(2)a 1=4,a n +1=n +2n a n.解:(1)由a 1=1,a n -a n -1=3n -1(n ≥2),得a 1=1,a 2-a 1=31,a 3-a 2=32,…, a n -1-a n -2=3n -2,a n -a n -1=3n -1,以上等式两边分别相加得a n =1+3+32+…+3n -1=3n -12,n =1时,a 1=1也适合,∴a n =3n -12.也可直接利用递推公式,逐项代替等式右边出现的a n -1,直至a 1: 由a n =3n -1+a n -1=3n -1+3n -2+a n -2=…=3n -1+3n -2+…+32+31+a 1=3n -12.当n =1时,a 1=1也适合,∴a n =3n -12.(2)由递推关系a 1=4,a n +1=n +2n a n ,有a n +1a n =n +2n ,于是有a 2a 1=3,a 3a 2=42,a 4a 3=53,…,a n -1a n -2=n n -2,a na n -1=n +1n -1,将这(n -1)个式子累乘,得a n a 1=n (n +1)2,即当n ≥2时,a n =n (n +1)2a 1=2n (n +1),当n =1时,a 1=4也满足.所以a n =2n (n +1). 类型四 数列通项的性质例四 在数列{a n }中,a n =(n +1)⎝⎛⎭⎫1011n(n ∈N *). (1)求证:数列{a n }先递增,后递减; (2)求数列{a n }的最大项.解:因a n =(n +1)⎝⎛⎭⎫1011n是积幂形式的式子且a n >0,所以可用作商法比较a n 与a n -1的大小. (1)证明:令a n a n -1≥1(n ≥2),即(n +1)⎝⎛⎭⎫1011n n ·⎝⎛⎭⎫1011n -1≥1,整理得n +1n ≥1110,解得n ≤10.令a na n +1≥1,即(n +1)⎝⎛⎭⎫1011n(n +2)⎝⎛⎭⎫1011n +1≥1, 整理得n +1n +2≥1011,解得n ≥9.∴从第1项到第9项递增,从第10项起递减. (2)解:由(1)知a 9=a 10=1010119最大.【评析】要证明数列{a n }是单调的,可利用“{a n }是递增数列⇔a n <a n +1,数列{a n }是递减数列⇔a n >a n +1”来证明.注意数列的单调性是探索数列的最大、最小项及解决其他许多数列问题的重要途径,因此要熟练掌握上述求数列单调性的方法.变式 设函数f (x )=log 2x -log x 2(0<x <1),数列{a n }满足()na f 2=2n (n ∈N *).(1)求数列{a n }的通项公式; (2)判断数列{a n }的单调性.【名师点睛】1.已知数列的前几项,写出数列的通项公式,主要从以下几个方面来考虑: (1)如果符号正负相间,则符号可用(-1)n 或(-1)n+1来调节.(2)分式形式的数列,分子找通项,分母找通项,要充分借助分子、分母的关系来解决. (3)对于比较复杂的通项公式,要借助于等差数列、等比数列和其他方法来解决.此类问题虽无固定模式,但也有规律可循,主要靠观察(观察规律)、比较(比较已知的数列)、归纳、转化(转化为等差、等比或其他特殊数列)等方法来解决.2.a n =⎩⎪⎨⎪⎧S 1(n =1),S n -S n -1(n ≥2),务必注意a n =S n -S n -1是在n ≥2的条件下,还需注意验证a 1是否符合a n (n ≥2),是则合并,否则写成分段形式. 3.已知递推关系求通项这类问题要求不高,主要掌握由a 1和递推关系先求出前几项,再归纳、猜想a n 的方法,以及“累加法”“累乘法”等.(1)已知a 1且a n -a n -1=f (n ),可以用“累加法”得:a n =a 1+f (2)+f (3)+…+f (n -1)+f (n ). (2)已知a 1且a na n -1=f (n ),可以用“累乘法”得:a n =a 1·f (2)·f (3)·…·f (n -1)·f (n ). 4.数列的简单性质(1)单调性:若a n +1>a n ,则{a n }为递增数列;若a n +1<a n ,则{a n }为递减数列.(2)周期性:若a n +k =a n (n ∈N *,k 为非零正整数),则{a n }为周期数列,k 为{a n }的一个周期.(3)最大值与最小值:若⎩⎪⎨⎪⎧a n ≥a n +1,a n ≥a n -1, 则a n 最大;若⎩⎪⎨⎪⎧a n ≤a n +1,a n ≤a n -1, 则a n 最小.针对训练1.数列0.9,0.99,0.999,…的一个通项公式是( ) A .1+⎝⎛⎭⎫110nB .-1+⎝⎛⎭⎫110nC .1-⎝⎛⎭⎫110nD .1-⎝⎛⎭⎫110n +12.已知数列{a n }中,a 1=1,a 2=3,a n =a n -1+1a n -2(n ≥3),则a 4等于( )A.5512B.133C .4D .5解:令n =3,4,即可求得a 4=133.故选B .3.对于数列{a n },“a n +1>|a n |(n =1,2,…)”是“{a n }为递增数列”的( ) A .必要不充分条件 B .充分不必要条件 C .充要条件D .既不充分也不必要条件解:若a n +1>|a n |(n =1,2,…),则由|a n |≥a n ,知a n +1>a n ,即{a n }为递增数列,充分性成立.当{a n }为递增数列时,若该数列为-2,0,1,…,则a 2>|a 1|不成立,即a n +1>|a n |(n =1,2,…)不一定成立,亦即必要性不成立.故选B .4.已知数列{a n }的前n 项和S n =n (n -40),则下列判断中正确的是( ) A .a 19>0,a 21<0 B .a 20>0,a 21<0 C .a 19<0,a 21>0D .a 19<0,a 20>05.在数列{a n }中,a 1=2,a n +1=a n +lg ⎝⎛⎭⎫1+1n ,则a n 的值为( ) A .2+lg n B .2+(n -1)lg n C .2+n lg nD .1+n lg n解法一:∵a n +1-a n =lg n +1n,∴a n =(a n -a n -1)+(a n -1-a n -2)+…+(a 2-a 1)+a 1 =lgn n -1+lg n -1n -2+…+lg 21+2=lg ⎝⎛⎭⎪⎫n n -1·n -1n -2·…·32·21+2=lg n +2.解法二:a n +1=a n +lg(n +1)-lg n ,a n +1-lg(n +1)=a n -lg n ,所以数列{a n -lg n }是常数列,a n -lg n =a 1-lg1=2,a n =2+lg n .故选A . 6.对于函数y =f (x ),部分x 与y 的对应关系如下表:数列{x n }满足x 1=2,且对任意n ∈N *,点(x n ,x n +1)都在函数y =f (x )的图象上,则x 1+x 2+x 3+x 4+…+x 2012+x 2013的值为( ) A .9394 B .9380 C .9396D .94007.设数列{a n }的前n 项和S n =n 2,则a 8的值为________.解:a 8=S 8-S 7=82-72=15.故填15.8.根据下面的图形及相应的点数,在空格和括号中分别填上适当的图形和点数,并写出点数构成的数列的一个通项公式a n =________.解:五个方向上点的个数每次多一个,因此第四项和第五项图形和点数为:由此得a 1=1=5×1-4,a 2=6=5×2-4,a 3=11=5×3-4,a 4=16=5×4-4,…,故a n =5n -4,n ∈N *.故填5n -4,n ∈N *.9.根据数列{a n } 的前几项,分别写出下列数列的一个通项公式.(1)7,77,777,7777,…;(2)4,-52,2,-74,85,…; (3)3,5,3,5,…;(4)1,2,2,4,3,8,4,16,….解:(1)将各项改写如下79(10-1),79(102-1),79(103-1),79(104-1),… 易知a n =79(10n -1). (2)将各项绝对值改写如下41,52,63,74,85,… 综合考查分子、分母,以及各项符号可知a n =(-1)n-1n +3n. (3)a n =⎩⎪⎨⎪⎧3(n 为奇数),5(n 为偶数), 或 a n =(3+5)+(-1)n -1(3-5)2=4+(-1)n . (4)观察数列{a n }可知,奇数项成等差数列,偶数项成等比数列,∴a n=⎩⎨⎧n +12(n 为奇数),2n 2(n 为偶数). 10.数列{a n }中,a n =n -n 2+2,求数列{a n }的最大项和最小项.11.已知数列{a n }的前n 项和为S n ,并且满足a 1=2,na n +1=S n +n (n +1).(1)求数列{a n }的通项公式;(2)令T n =S n 2n ,当n ≥3时,求证:T n >T n +1. 解:(1)∵na n +1=S n +n (n +1)(n ∈N *), 当n =1时,a 2=S 1+2=a 1+2=4; 当n ≥2时,(n -1)a n =S n -1+(n -1)n . ∴na n +1-(n -1)a n =S n -S n -1+2n . ∴n (a n +1-a n )=2n .∴a n +1=a n +2(n ≥2). 又∵a 2-a 1=2,a 1=2,∴a n +1=a n +2=a n -1+2×2=…=a 1+2n =2(n +1).从而有a n =2n .(2)证明:由(1)可求得S n =n (2+2n )2=n 2+n . ∴T n =n 2+n 2n . ∴T n -T n +1=n 2+n 2n -(n +1)2+(n +1)2n +1=2n 2+2n -n 2-2n -1-n -12n +1=n 2-n -22n +1=(n +1)(n -2)2n +1. ∴当n ≥3时,有T n -T n +1>0,即T n >T n +1.12 已知数列{a n }的通项a n =n -98n -99(n ∈N *),求{a n }的最大项及最小项. 解:设a n =f (n )=n -98n -99,则a n =1+99-98n -99. 如图(方便起见,画成连续曲线进行研究).当1≤n ≤9时,a n <1,且此时{a n }递减, 即a 1>a 2>…>a 9;当n ≥10时,a n >1,并且此时{a n }仍递减, 即有a 10>a 11>…>a n >….综上有(a n )max =a 10=10-9810-99, (a n )min =a 9=9-989-99.。