构造法求数列通项公式
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构造法求数列通项公式河南省三门峡市卢氏一高(472200)赵建文 E-mail:zhaojw1968@求数列通项公式是高考考察的重点和热点,本文将通过构造等比数列或等差数列求数列通项公式作以简单介绍,供同学们学习时参考。
一、构造等差数列求数列通项公式运用乘、除、去分母、添项、去项、取对数、待定系数等方法,将递推公式变形成为(1)()f n f n +-=A (其中A 为常数)形式,根据等差数列的定义知)(n f 是等差数列,根据等差数列的通项公式,先求出)(n f 的通项公式,再根据)(n f 与n a ,从而求出n a 的通项公式。
例1 在数列{}n a 中,1a =12,1n a +=33n n a a +(n N +∈),求数列{}n a 通项公式.解析:由a n+1=33+n na a 得,a n+1 a n =3 a n+1-3 a n =0,两边同除以a n+1 a n 得,=-+n n a a11131,设b n =n a 1,则b n+1- b n =31,根据等差数列的定义知, 数列{b n }是首相b 1=2,公差d=31的等差数列,根据等差数列的通项公式得b n =2+31(n-1)=31n +35∴数列通项公式为a n =53+n评析:本例通过变形,将递推公式变形成为A a a nn =-+111形式,应用等差数列的通项公式,先求出na 1的通项公式,从而求出n a 的通项公式。
例2 在数列{a n }中,S n 是其前n 项和,且S n ≠0,a 1=1,a n =1222-n n S S(n ≥2),求S n 与a n 。
解析:当n ≥2时,a n =S n -S n-1 代入a n =1222-n n S S 得,S n -S n-1=1222-n n S S ,变形整理得S n -S n-1= S n S n-1两边除以S n S n-1得,nS 1-11-n S =2,∴{nS 1}是首相为1,公差为2的等差数列∴nS 1=1+2(n-1)=2n-1, ∴ S n =121-n (n ≥2),n=1也适合,∴S n =121-n (n ≥1)当n ≥2时,a n =S n -S n-1=121-n -321-n =-38422+-n n ,n=1不满足此式,∴a n ={21138422≥=+--n n n n评析:本例将所给条件变形成A n f n f =-+)()1(,先求出)(n f 的通项公式,再求出原数列的通项公式,条件变形是难点。
二、构造等比数列求数列通项公式运用乘、除、去分母、添项、去项、取对数、待定系数等方法,将递推公式变形成为f (n+1)=Af (n )(其中A 为非零常数)形式,根据等比数列的定义知)(n f 是等比数列,根据等比数列的通项公式,先求出)(n f 的通项公式,再根据)(n f 与n a ,从而求出n a 的通项公式。
例3在数列{a n }中,a 1=2,a n =a n-12(n ≥2),求数列{a n }通项公式。
解析:∵ a 1=2,a n =a n-12(n ≥2)>0,两边同时取对数得,lg a n =2lg a n-1∴1lg lg -n n a a=2, 根据等比数列的定义知,数列{lg a n }是首相为lg2,公比为2的等比数列,根据等比数列的通项公式得lg a n =2n-1lg2=122lg -n∴数列通项公式为a n =122-n评析:本例通过两边取对数,变形成1log 2log -=n n a a 形式,构造等比数列{}log n a ,先求出n a log 的通项公式,从而求出n a 的通项公式。
例4在数列{a n }中,a 1=1,a n+1=4a n +3n+1,求数列{a n }通项公式。
解析:设a n+1+A (n+1)+B=4(a n +An+B ),(A 、B 为待定系数),展开得a n+1=4a n +3An+3B-A ,与已知比较系数得{1333=-=A B A ∴{321==B A∴a n+1+(n+1)+32=4(a n +n+32),根据等比数列的定义知, 数列{a n +n+32}是首项为38,公比为q=3的等比数列,∴a n +n+32=38×3n-1∴数列通项公式为a n =38×3n-1-n-32评析:待定系数法是构造数列的常用方法。
例5 在数列{a n }中,a 1=1 ,a n+1a n =4n ,求数列{a n }通项公式。
解析:∵a n+1a n =4n ∴a n a n-1=4 n-1 两式相除得11-+n n a a =4 ,∴a 1,a 3,a 5……与a 2,a 4 ,a 6 ……是首相分别为a 1,a 2 ,公比都是4的等比数列, 又∵a 1=1,a n+1a n =4n ,∴a 2=4 ∴a n ={nn n n 22144-配套练习:1、在数列{a n }中,a 1=1,a n+1=3a n +2n (n ∈N *),求数列{a n }通项公式。
2、在数列}{n a 中,11=a ,321+-=+nn n a a ,求数列}{n a 的通项公式。
参考答案:1、由a n+1=3a n +2n (n ∈N *)得,a n+1+2n+1=3(a n +2n )(n ∈N *),设b n = a n +2n 则b n+1=3b n ,∴nn b b 1+=3,根据等比数列的定义知,数列{b n }是首相b 1=3,公比为q=3的等比数列, 根据等比数列的通项公式得b n =3n ,即a n +2n =3n , ∴数列通项公式为a n =3n -2n2、由321+-=+nn n a a 得,3)2()2(11=+-+++n n n n a a ,根据等差数列的定义知,数列}2{nn a +是首项为3,公差为3的等差数列,所以 n a nn 32=+,所以nn n a 23-=练习:1.已知数列{}n a 满足321=a ,n n a n n a 11+=+,求n a 解:由条件知11+=+n na a n n ,分别令)1(,,3,2,1-⋅⋅⋅⋅⋅⋅=n n ,代入上式得)1(-n 个等式累乘之,即1342312-•⋅⋅⋅⋅⋅⋅•••n n a a a a a a a a nn 1433221-⨯⋅⋅⋅⋅⋅⋅⨯⨯⨯=n a a n 11=⇒ 又321=a ,na n 32=∴ 解:由条件知11+=+n na a n n ,分别令)1(,,3,2,1-⋅⋅⋅⋅⋅⋅=n n ,代入上式得)1(-n 个等式累乘之,即1342312-•⋅⋅⋅⋅⋅⋅•••n n a a a a a a a a nn 1433221-⨯⋅⋅⋅⋅⋅⋅⨯⨯⨯=n a a n 11=⇒ 又321=a ,na n 32=∴ 2. 数列{a n }满足a 1=1,a n =21a 1-n +1(n ≥2),求数列{a n }的通项公式。
解:由a n =21a 1-n +1(n ≥2)得a n -2=21(a 1-n -2),而a 1-2=1-2=-1,∴数列{ a n -2}是以21为公比,-1为首项的等比数列∴a n -2=-(21)1-n ∴a n =2-(21)1-n3. 数列{}n a 中,n n n a a a a a +===++122123,2,1,求数列{}n a 的通项公式。
解:由n n n a a a +=++1223得,313212n n n a a a +=++设)(112n n n n ka a h ka a -=-+++ 比较系数得3132=-=+kh h k ,,解得31,1-==h k 或1,31=-=h k若取31,1-==h k ,则有)(31112n n n n a a a a --=-+++∴}{1n n a a -+是以31-为公比,以11212=-=-a a 为首项的等比数列∴11)31(-+-=-n n n a a由逐差法可得112211)()()(a a a a a a a a n n n n n +-++-+-=---=11)31()31()31()31(232++-+-++-+--- n n=1311)31(11++---n =11)31(43471)31(143---⨯-=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--n n4. 设各项均为正数的数列{}n a 的前n 项和为n S ,对于任意正整数n ,都有等式:n n n S a a 422=+成立,求{}n a 的通项an.解:n n n S a a 422=+⇒112142---=+n n n S a a , ∴n n n n n n n a S S a a a a 4)(42211212=-=-+----0)2)((11=--+--n n n n a a a a ,∵01≠+-n n a a ,∴21=--n n a a . 即{}n a 是以2为公差的等差数列,且24211121=⇒=+a a a a . ∴n n a n 2)1(22=-+=5. 设{}n a 是首项为1的正项数列,且01212=-----n n n n na na a a ,(n ∈N*),求数列的通项公式an.解:由题设得0))((11=--+--n a a a a n n n n . ∵0>n a ,01>-n a ,∴01>+-n n a a . ∴n a a n n =--12)1(321)()()(123121+=++++=-+-+-+=-n n n a a a a a a a a n n n 6. 数列{}n a 中,211=a ,前n 项的和n n a n S 2=,求1+n a . 解:1221221)1()1()1(----=-⇒--=-=n n n n n n n a n a n a n a n S S a111+-=⇒-n n a a n n ,∴112211a a a a a a a a n n n n n ⋅⋅=--- )1(12131211+=⨯-⋅+-=n n n n n n∴)2)(1(11++=+n n a n7.设正项数列{}n a 满足11=a ,212-=n n a a (n ≥2).求数列{}n a 的通项公式.解:两边取对数得:122log 21log -+=n n a a ,)1(log 21log 122+=+-n n a a ,设1log 2+=n an b , 则12-=n n b b{}n b 是以2为公比的等比数列,11log 121=+=b .11221--=⨯=n n n b ,1221log -=+n a n,12log 12-=-n a n , ∴1212--=n n a而运用待定系数法变换递推式中的常数就是一种重要的转化方法。