数列问题中的数学思想方法
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数列归纳法知识点总结一、介绍数列归纳法是数学中的一种常见证明方法,用于证明某个命题对于所有自然数或正整数都成立。
它的基本思想是通过归纳步骤,从已知条件推导出通项公式,从而得出结论。
二、数列定义数列是按照一定规律排列的一组数的集合。
通常用a₁,a₂,a₃,...表示,其中a₁,a₂,a₃,...为数列的项。
数列按照一定的规律取值,可以是等差数列、等比数列或其他类型的数列。
三、数列归纳法的步骤1. 归纳基础步骤:首先证明命题对于初始条件成立,通常是证明当n取某个特定值时命题成立。
2. 归纳假设步骤:假设当n=k时命题成立,即假设命题对于某个自然数k成立。
3. 归纳推理步骤:利用归纳假设推导出当n=k+1时命题也成立。
4. 归纳结论步骤:由归纳推理步骤得出结论,命题对于所有的自然数n成立。
四、数列归纳法的应用1. 证明数学等式或不等式:利用数列归纳法可以证明各类数学等式或不等式,例如等差数列的通项公式、等比数列的通项公式等。
2. 证明数学性质:数列归纳法也常用于证明数学性质,例如证明2的n次方大于n,证明斐波那契数列的性质等。
五、数列归纳法的例题例题1:证明等差数列的通项公式成立。
解:首先我们验证归纳基础步骤,当n=1时,等差数列的通项公式显然成立。
假设当n=k时,等差数列的通项公式成立,即aₖ=a₁+(k-1)d,其中a₁为首项,d为公差。
那么我们来看当n=k+1时,aₖ₊₁=a₁+(k+1-1)d=a₁+kd。
根据等差数列的递推关系式,aₖ₊₁=aₖ+d。
由归纳假设可得,aₖ₊₁=a₁+(k-1)d+d=a₁+kd。
所以,当n=k+1时,等差数列的通项公式也成立。
因此,根据数列归纳法,等差数列的通项公式对于所有的自然数n 成立。
例题2:证明斐波那契数列的性质。
解:首先我们验证归纳基础步骤,当n=1时,斐波那契数列的性质显然成立。
假设当n=k时,斐波那契数列的性质成立,即Fₖ=Fₖ₋₁+Fₖ₋₂。
那么我们来看当n=k+1时,Fₖ₊₁=Fₖ+Fₖ₋₁。
第三章 数列一 知识要览本章内容包括数列、等差数列、等比数列的有关概念和性质.数列是高中数学重要的内容之一,它的地位作用可以从三个方面来看:1数列有着广泛的实际应用.如堆放物品总数的计算要用到数列前n 项和公式;又如产品规格设计的某些问题要用到等比数列的原理;再如储蓄、分期付款的有关计算也要用到数列的一些知识.2 数列起着承前启后的作用.一方面,初中数学的许多内容在解决数列的某些问题中得到了充分运用,数列与前面学习的函数等知识有密切的联系;另一方面,学习数列又为进一步学习数列的极限等内容作好了准备.数列中涉及很多的数学思想方法.如函数思想、方程思想、分类讨论思想、化归思想等,必须在解题过程中学会应用.1数列是一类特殊的函数,它的定义域是正整数集*N 和*N 的有限子集,用函数的思想解决数列问题是一种简便而重要的方法.2等差数列与等比数列各有五个基本量:()1,,,,n n a d q n a S ,通项公式和前n 项和公式是联结这五个基本量的关系式,知三求二是这两个公式的基本应用,而灵活应用这两个公式及等差、等比数列有关性质,运用方程的思想方法建立已知与未知的相互联系,解决各类计算问题是数列的重点内容.3在等比数列求和中,要对公比q 进行分类讨论.所以,在这一章学习中注重分类讨论思想的渗透,建立分类讨论的意识、掌握分类讨论的方法,可有效地提高我们解数列综合问题的能力.4在解数列问题时,转化的思想方法很重要.所谓转化,就是把一个事物转化为其他事物,把不会解的题转化为会解的题,把方法不好的解法转化为方法较好的解法我们要善于促使实现这种转化,但前提是严谨审题、仔细分析、灵活思考,这就需要在平时的学习中自觉锻炼与实践.另外,在解决具体问题时还必须掌握解题过程中的具体方法.如:观察归纳法、叠加、迭乘法、 错位相减法、倒序求和法、并项、裂项法、换元法等等.数列是培养学生数学能力的良好题材.学习数列,要经常观察、分析、归纳、猜想,还要综合运用前面的知识解决数列中的一些问题,这些都有助于学生数学能力的提高.在中学数学和大学数学之间,数列具有“桥梁”和“纽带”的功能,因此数列是高考的必考内容,纵观近十年的高考,考查的内容主要有两个方面:第一方面是数列的基本概念,如等差数列、等比数列的定义、通项公式、等差中项、等比中项等;第二方面是数列的运算,即运用通项公式、前n 项和公式以及数列的性质求数列的一些基本量的问题,在这部分内容的考查中除了考查基础知识外,还常常与函数、不等式、解几何等综合起来出题,重点是考查灵活运用知识解决问题的能力.所以我们应该理解数列的概念,能用函数的观点认识数列;了解数列的概念和递推公式的意义,会根据数列的通项公式写出数列的任意项,会根据数列的递推公式写出数列的前几项;理解等差数列的概念,掌握等差数列的通项公式和前n 项和公式,并能运用公式解决一些问题;理解等比数列的概念,掌握等比数列的通项公式和前n 项和公式,并能运用公式解决一些问题.二 疑难透析1. 从函数的角度来理解,数列是定义在正整数集*N 或它的有限子集{}1,2,3,n 上的函数()f n ,当自变量从1开始依次取自然数时,相对应的一列函数值,故其图像是一群孤立的点切忌不要连成线.因此,研究数列的问题,要考虑函数的一般性质和数列本身的性质.所以在以后解决数列的有关题时,常常要用到函数思想. 2. 数列中的数与集合中的元素比较,集合中的元素具有确定性、无序性、互异性.数列中的数具有确定性、有序性、不具有互异性. 数列中数的有序性是数列定义的灵魂.所以,在刚刚接触数列的定义时,一定要把数列中的数和集合中的元素区分开来.另外在根据定义判断两数列是否是相同数列时,一定要注意:两个数列相同不仅两数列的项相同,顺序也必须要相同.3. 并不是所有的数列都有通项公式;有些数列有通项公式,而通项公式也并非是唯一的.通项公式和递推公式都是给出数列的一种方法,要注意通项公式与递推公式的区别与联系.4. 等差数列定义中应注意:“从第二项起”,“每一项与它的前一项的差”,“同一常数”.等比数列定义中 也同样注意: 从第二项起”,“每一项与它的前一项的比”,“同一常数”5. 等差数列通项公式d n a a n )1(1-+=中有n a a d n ,,,1四个量,知三求一是常见题型,主要是用方程的思想解决.等比数列中也同样注意应用.6. 等差数列中,d 是对应直线的斜率,若直线上对应的两点的坐标是 ),(),,(n m a n Q a m P ,则:nm a a d nm --=7. 等差数列的性质①若公差0d >,则此数列为递增数列;若0d <则此数列为递减数列;若0d =,则此数列为常数列. ②有穷等差数列中,与 首末两项距离相等的两项和相等,并且等于首末两项和;特别地,若项数为奇数,还等于中间项的2倍,即 121322n n n a a a a a a a --+=+=+==中③若*,,,,m n p q N ∈且,,,m n p q m n p q m n p q a a a a a a a a +=++=+,则,其中是数列中的项,特别地,当 22m n p m n p a a a +=+=时,有,此性质还可以继续推广:若123123m m m n n n ++=++,且*123123m m m n n n N ∈、、、、、,则123123m m m n n n a a a a a a ++=++,另外还可以推广这一性质时,要注意的是两边的项数必须相同,否则,将得到错误的结论,如514a a a ≠+.④脚码成等差数列的项仍成等差数列.如:若,,n k n n k -+成等差数列,则在等差数列{}n a 中,,,n k n n k a a a -+也成等差数列.即在等差数列中,每隔相同的项抽出来的项按照原来顺序排列,构成的新数列仍然是等差数列,但剩下的项按原来的顺序构成的数列不一定是等差数列. ⑤ 等差数列中连续几项之和构成的新数列仍然是等差数列 例:① ,,,654321a a a a a a +++②n n n n n S S S S S 232,,--⑥ 若数列{}{}n n a b 与均为等差数列,则{}{}{},,,n n n n ka ka m ma kb m k ++仍为等差数列,其中均为常数。
高中数学数列求和题解题方法技巧数列求和的七种解法1.公式法:顾名思义就是通过等差、等比数列或者其他常见的数列的求和公式进行求解。
2.倒序相加:如果一个数列{an},与首末两端等“距离”的两项和相等或者等于同一个常数,则求该数列的前n项和即可用倒序相加法。
例如等差数列的求和公式,就可以用该方法进行证明。
3.错位相减:形如An=Bn∙Cn,其中{Bn}为等差数列,首项为b1,公差为d;{Cn}为等比数列,首项为c1,公比为q。
对数列{An}进行求和,首先列出Sn,记为①式;再把①式中所有项同乘等比数列{Cn}的公比q,即得q∙Sn,记为②式;然后①②两式错开一位作差,从而得到{An}的前n项和。
这种数列求和方式叫做错位相减。
4.裂项相消:把数列的每一项都拆成正负两项,使其正负抵消,只剩下首尾几项,再进行求和,这种数列求和方式叫做裂项相消。
5.分组求和:有一类数列,既不是等差,又不是等比,但若把这个数列适当的拆开,就会分成若个等差,等比或者其他常见数列(即可用倒序相加,错位相减或裂项相消求和的数列),然后分别求和,之后再进行合并即可算出原数列的前n项和。
6.周期数列:一般地,若数列{an}满足:存在一个最小的正整数T,使得an+T=an对于一切正整数n都成立,则数列{an}称为周期数列,其中T叫做数列{an}的周期,接下来根据数列的周期性进行求和。
7.数学归纳法:是一种重要的数学方法,其对求数列通项,求和的归纳猜想证明起到了关键作用。
高中数学解题方法实用技巧1解决绝对值问题主要包括化简、求值、方程、不等式、函数等题,基本思路是:把含绝对值的问题转化为不含绝对值的问题。
具体转化方法有:①分类讨论法:根据绝对值符号中的数或式子的正、零、负分情况去掉绝对值。
②零点分段讨论法:适用于含一个字母的多个绝对值的情况。
③两边平方法:适用于两边非负的方程或不等式。
④几何意义法:适用于有明显几何意义的情况。
2因式分解根据项数选择方法和按照一般步骤是顺利进行因式分解的重要技巧。
高考数学数列的题型及解题方法高考数学数列的题型及解题方法数列是高中数学的重要内容,又是学习高等数学的基础。
高考对本章的考查比较全面,等差数列,等比数列的考查每年都可不能遗漏。
有关数列的试题经常是综合题,经常把数列知识和指数函数、对数函数和不等式的知识综合起来,试题也常把等差数列、等比数列,求极限和数学归纳法综合在一起。
探干脆问题是高考的热点,常在数列解答题中显现。
本章中还包蕴着丰富的数学思想,在主观题中着重考查函数与方程、转化与化归、分类讨论等重要思想,以及配方法、换元法、待定系数法等差不多数学方法。
近几年来,高考关于数列方面的命题要紧有以下三个方面;(1)数列本身的有关知识,其中有等差数列与等比数列的概念、性质、通项公式及求和公式。
(2)数列与其它知识的结合,其中有数列与函数、方程、不等式、三角、几何的结合。
(3)数列的应用问题,其中要紧是以增长率问题为主。
试题的难度有三个层次,小题大都以基础题为主,解答题大都以基础题和中档题为主,只有个别地点用数列与几何的综合与函数、不等式的综合作为最后一题难度较大。
知识整合死记硬背是一种传统的教学方式,在我国有悠久的历史。
但随着素养教育的开展,死记硬背被作为一种僵化的、阻碍学生能力进展的教学方式,慢慢为人们所摒弃;而另一方面,老师们又为提高学生的语文素养煞费苦心。
事实上,只要应用得当,“死记硬背”与提高学生素养并不矛盾。
相反,它恰是提高学生语文水平的重要前提和基础。
1。
在把握等差数列、等比数列的定义、性质、通项公式、前n项和公式的基础上,系统把握解等差数列与等比数列综合题的规律,深化数学思想方法在解题实践中的指导作用,灵活地运用数列知识和方法解决数学和实际生活中的有关问题;课本、报刊杂志中的成语、名言警句等俯首皆是,但学生写作文运用到文章中的甚少,即使运用也专门难做到恰如其分。
什么缘故?依旧没有完全“记死”的缘故。
要解决那个问题,方法专门简单,每天花3-5分钟左右的时刻记一条成语、一则名言警句即可。
数学思想方法在数列教学中的运用作者:孙丰亮娄树庆来源:《课程教育研究·上》2013年第11期【摘要】数列与函数可以看作是特殊与一般的关系,正是二者之间的这种关系,使得函数思想方法成为了解决数列问题的一种重要思想方法。
数列是高中数学的重点和难点,作为数学教师,应明确能够有效解决数列问题的数学思想方法,在教学过程中引导学生采用适当的数学思想方法解决数列问题,让学生能够熟练运用数学思想方法解决数列问题。
教学过程中应重视学生数学思想方法的运用。
本文对一些适用于数列的思想方法做了简要的分析和总结。
【关键词】数学思想方法数列教学【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)11-0156-01一、前言数学思想是将知识与能力联系在一起的纽带,是解数学题过程中所遵循的指导思想。
数学思想运用的正确与否,决定了解题过程的繁简程度。
数列是高中数学的一个重点,与其相关的解题过程蕴含着多种数学思想方法,正确的数学思想方法往往使得一些数列难题迎刃而解。
而且数列是高考数学的难点,阻碍着许多学生的数学成绩进一步提升。
所以,作为高中数学教师,要充分的挖掘与数列相关的数学思想方法,并教授学生如何运用数学思想方法解决数列难题,帮助学生提高解决数列问题的能力。
笔者结合多年数学教学经验,对适应数列教学的数学思想方法进行了分析和总结,现简要概括如下:二、数列教学中常用的数学思想方法1.函数的思想方法数列与函数可以看作是特殊与一般的关系,正是二者之间的这种关系,使得函数思想方法成为了解决数列问题的一种重要思想方法。
在数列知识内容的讲授过程中,我们可以将数列作为函数的一种特值,采用所熟悉的函数方法来处理数列问题。
通过运用相关的函数思想,可以研究等比数列和等差数列的性质关系,也可以研究数列的最值和单调性问题。
例如:已知等差数列{an},其首项为a1(a1>0),前n项和Sn,满足Sx=Sy(x≠y)。
高考数学数列问题的题型与方法Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】第11讲 数列问题的题型与方法数列是高中数学的重要内容,又是学习高等数学的基础。
高考对本章的考查比较全面,等差数列,等比数列的考查每年都不会遗漏。
有关数列的试题经常是综合题,经常把数列知识和指数函数、对数函数和不等式的知识综合起来,试题也常把等差数列、等比数列,求极限和数学归纳法综合在一起。
探索性问题是高考的热点,常在数列解答题中出现。
本章中还蕴含着丰富的数学思想,在主观题中着重考查函数与方程、转化与化归、分类讨论等重要思想,以及配方法、换元法、待定系数法等基本数学方法。
近几年来,高考关于数列方面的命题主要有以下三个方面;(1)数列本身的有关知识,其中有等差数列与等比数列的概念、性质、通项公式及求和公式。
(2)数列与其它知识的结合,其中有数列与函数、方程、不等式、三角、几何的结合。
(3)数列的应用问题,其中主要是以增长率问题为主。
试题的难度有三个层次,小题大都以基础题为主,解答题大都以基础题和中档题为主,只有个别地方用数列与几何的综合与函数、不等式的综合作为最后一题难度较大。
一、知识整合1.在掌握等差数列、等比数列的定义、性质、通项公式、前n 项和公式的基础上,系统掌握解等差数列与等比数列综合题的规律,深化数学思想方法在解题实践中的指导作用,灵活地运用数列知识和方法解决数学和实际生活中的有关问题;2.在解决综合题和探索性问题实践中加深对基础知识、基本技能和基本数学思想方法的认识,沟通各类知识的联系,形成更完整的知识网络,提高分析问题和解决问题的能力,进一步培养学生阅读理解和创新能力,综合运用数学思想方法分析问题与解决问题的能力.3.培养学生善于分析题意,富于联想,以适应新的背景,新的设问方式,提高学生用函数的思想、方程的思想研究数列问题的自觉性、培养学生主动探索的精神和科学理性的思维方法. 二、方法技巧1.判断和证明数列是等差(等比)数列常有三种方法:(1)定义法:对于n≥2的任意自然数,验证11(/)n n n n a a a a ---为同一常数。
数列求和的8种常用方法数列求和是数学中常见的问题,解决数列求和问题有很多方法。
下面将介绍数列求和的8种常用方法。
1.直接相加法:这是最基本的方法,实际上就是将数列中的所有项相加。
例如,对于等差数列1,3,5,7,9,可以直接相加得到1+3+5+7+9=252.偶数项和与奇数项和之和法:对于一些数列,可以将其分解为偶数项和与奇数项和,然后再求和。
例如,对于等差数列1,3,5,7,9,可以分解为偶数项和4+8和奇数项和1+3+5+7+9,再相加得到(4+8)+(1+3+5+7+9)=373.首项与末项和的乘法法:对于等差数列,可以利用首项与末项之和的公式来求和。
首项与末项之和等于和的平均数乘以项数。
例如,对于等差数列1,3,5,7,9,首项与末项之和等于(1+9)*(项数/2)=10*5/2=254.首项与公差与项数的乘法法:对于等差数列,可以利用首项、公差和项数的乘积来求和。
等差数列的和等于首项乘以项数,再加上项数与公差之积的和。
例如,对于等差数列1,3,5,7,9,和等于1*5+(5*4)/2=10+10=20。
5.平均数法:对于一些特殊的数列,可以利用平均数的性质来求和。
平均数等于数列中的第一项与最后一项的平均值。
例如,对于等差数列1,3,5,7,9,平均数等于(1+9)/2=5,然后将平均数乘以项数,得到5*5=256.高斯求和法:高斯求和法是一种数学推导方法,用于求等差数列的和。
首先将数列化为由首项和末项构成的和,然后将数列顺序颠倒,再将之前的和与颠倒后的和相加,得到的结果就是等差数列的和。
例如,对于等差数列1,3,5,7,9,将其化为(1+9)+(3+7)+5,然后将数列颠倒得到5+(7+3)+9,再相加得到257. telescopage法(消去法):telescopage法是一种利用抵消的思想来求和的方法。
可以将数列中相邻的两项之差相消为0,最终得到一个简单的表达式,然后再求值。
例如,对于数列1, 2, 3, 4, 5,可以将(2-1) + (3-2) + (4-3) + (5-4)相加,得到1 + 1 + 1 + 1 = 48.更一般的求和方法:对于一些复杂的数列,可能需要应用更一般的数学方法来求解。
破解数列求和的6种常见方法数列问题中蕴涵着丰富的数学思想方法,是高考用来考查考生对数学思想方法理解程度的良好素材,是历年高考的一大热点,在高考命题中,多以与不等式的证明或求解相结合的形式出现,一般数列的求和,主要是将其转化为等差数列或等比数列的求和问题,因此,我们有必要对数列求和的各种方法进行系统探讨。
一、公式求和法通过分析判断并证明一个数列是等差数列或等比数列后,可直接利用等差、等比数列的求和公式求和,或者利用前个正整数和的计算公式等直接求和。
因此有必要熟练掌握一些常见的数列的前项和公式.正整数和公式有:例1 已知数列的前项和为,且若,求数列的前项和分析:根据数列的项和前项和的关系入手求出再根据()求出数列的通项公式后,确定数列的特点,根据公式解决.【解析】当时,当时,适合上式,,,即,是首项为4、公比为2的等比数列.【能力提升】公式法主要适用于等差、等比数列或可转化为等差、等比数列的数列的求和,一些综合性的数列求和的解答题最后往往就归结为一个等差数列或等比数列的求和问题.二、分组求和法有一类数列,既不是等差数列,也不是等比数列,若将这类数列适当拆开,可分为几个等差、等比或常见的数列,然后分别求和,再将其合并即可.形如:①,其中②例2 已知数列的通项公式为求数列的前项和.分析:该数列的通项是由一个等比数列与一个等差数列组成的,所以可将其转化为一个等比数列与一个等差数列进行分组求和.【解析】===【能力提升】在求和时,一定要认真观察数列的通项公式,如果它能拆分成几项的和,而这些项分别构成等差数列或等比数列,那么我们就可以用此方法求和.三、错位相减法如果一个数列的各项是由一个等差数列和一个等比数列的对应项之积构成的,那么这个数列的前项和即可用此法来求和.例3 已知数列是首项为公比为的等比数列,设,数列满足求数列的前项和分析:根据等比数列的性质可以知道数列为等差数列,这样数列就是一个等差数列与一个等比数列对应项的乘积构成的数列,因而可考虑用错位相减法来解决.【解析】由题意知,,又,故,.,于是两式相减,得.【能力提升】错位相减法适用于数列,其中是等差数列,是等比数列.若等比数列中公比未知,则需要对公比分两种情况进行分类讨论.四、倒序相加法如果一个数列,与首末两端等“距离”的两项的和相等或等于同一个常数,那么求这个数列的前项和即可用倒序相加法.例4 已知函数求分析:由所求的和式的特点,易想到探究:和为1的两个自变量函数值的和是否为常数.从而确定可否用倒序相加法求和.【解析】因为所以设, ①②①+ ②得:,所以【能力提升】倒序相加法来源于课本,是等差数列前项和公司推导时所运用的方法,它是一种重要的求和方法。
数列问题中的数学思想方法 数列是高中数学的重要内容,它与数、式、函数、方程、不等式有着密切的联系,是每年高考的必考内容。同时数列综合问题中蕴含着许多数学思想与方法(如函数思想、方程思想、分类讨论、化归与转化思想、归纳猜想等)。在处理数列综合问题时,若能灵活运用这些数学思想与方法,则会取得事半功倍的效果。
一、函数思想 数列是一种特殊的函数,数列的通项公式和前n项和公式都可以看成n的函数,也可以看成是方程或方程组,特别是等差数列的通项公式可以看成是n的一次函数,而其求和公式可以看成是常数项为零的二次函数,因此许多数列问题可以用函数方程的思想进行分析,加以解决。
例1.已知数列的通项公式10102nnan,这个数列从第几项起,各项的数值逐渐增大?从第几项起各项的数值均为正?数列中是否存在数值与首项相同的项?
分析:根据条件,数列na的点都在函数10102xxy的图象上,如右图利用图象根据二次函数的性质可得,这个数列从第5项开始,各项的数值逐渐增大,从第9项起,各项的数值均为正数,第9项是与首项相同的项。
例2.已知数列na是等差数列,若10nS,502nS,求
nS3。
解:)1(2)1(2111ndandnnnanSn,故nSn为等差数列,其通项为一次函数,设baxxf)(,则点),(nSnn,)2,2(2nSnn,在其图象上,nban10,nbna2502,nbnan5,15,
故nnnSnnanfn5315353)3(3,解之得:1203nS。 评注:nSn是关于n的一次函数,其图象是直线上的离散点。本题是利用待定系数法建立一次函数来求解nS3。 例3.设等差数列na的前n项和为nS,已知123a,012S,013S。 (1)求公差d的取值范围;(2)指出1S、2S、3S„„12S中哪一个值最大,并说明理由。 分析:对于(1),可考虑由012S,013S建立关于d的不等式组,对于(2)由nS
是n的二次函数加以考虑,转化为求二次函数的最值问题。 解:(1)由12213daa知da2121,
04214466)212(126612112ddddaS 05215678)212(137813113ddddaS 3724d。
(2)nddndnnnaSn)2512(21)1(2121 0d,nS是关于n的二次函数,图象的对称轴方程为:dn1225,
3724d,5.612256d,故当整数6n时,nS最大,即6S最大。
评注:对于等差数列来说,nS是n的二次函数,且常数项为零,可写为bnanSn2的形式,其图象必过原点,对于此题来说,由于012S,013S,故图象与x轴的另一交点横坐标
0n,满足13120n,故对称轴为20nn,5.6260n,因此,判定6n时
nS
最大,以上思维过程更为简捷。 例4.等差数列na的首项是2,前10项之和是15,记248162nnAaaaaa
求nA及nA的最大值. 分析:由已知可求出公差d.解好本题的关键是对“248162nnAaaaaa”这一表达式准确、全面的认识:248162,,,,naaaaa是数列na的子数列,其中2,4,8,„„,2n组成等比数列,nA则是这一子数列的前n项和,认识到上述三点,问题不仅较易于解决,而且从不同角度入手可得到求nA最大值的不同解法. 解:设等差数列na的公差为d,由已知: 11
210910152aad
,解得112,9ad
24812123111372112222222912119229nnn
nnnAaaaanadnadnnnn
求nA的最大值有以下三种解法. 解法一: 由112310,0,0kkadaaaaa则有
令12109kak,解得19k 又219nknN,解得4n 即在数列2na中:
1234522222
0aaaaa,
所以当时,nA的值最大,其最大值为: 41max1461942299nA
解法二: 数列2na的通项121211929nnnaad
令2119209nna,得219nnN, 由此可得12345222220aaaaa 故使20na,的最大值为4. ∴41max1461942299nA 解法三: 由1119229nnAn,若存在自然数,
使得1nnAA,且1nnAA,则nA的值最大. 12111192219122991119221912299nnnnnnnn
解得9.5219nnN,取时,nA有最大值:41max1461942299nA
反思回顾:上述三种求nA最值的方法都是运用函数思想.解法一是通过数列na的单调性及na值的正负,求子数列2na的前n项和nA的最值.解法二是直接研究子数列2na.解
法三是研究1119229nnAn的单调性求其最值,解法三还可简化为研究函数1192nfnn的单调性.
二、方程思想 数列的通项公式与前n项和的公式紧密地联系着五个基本量1na,n,d(q),a,ns,“知三求二”是一类最基本的运算。因此方程的观点是解决此类问题的基本数学思想与方法。
例5、设{}na是正数组成的数列,其前n项和为ns,并且对于所有的自然数n,na与2的等差中项等于ns与2的等比中项,求{}na的通项公式。
解:由题意可知222nnas整理得:21(2)8nnsa,当1n时21111(2)8saa解得12a。又11nnnass2111(2)8nnaa-21(2)8na,整理得: 11()(4)0nnnnaaaa,又0na,14nnaa,即{}na是首项为2,公差为
4的等差数列,42nan。
点评:本例利用了方程的消元思想由11nnnass、21(2)8nnsa消去ns得到了 11()(4)0nnnnaaaa这一方程找到了数列中相邻两项的递推关系,使问题得到了解
决。值得注意的是有的时候可借助11nnnass消去na利用1,nnss递推关系解题。 例6、已知等差数列{}na的公差是正数,并且374612,4aaaa,求前n项的和ns。 解:由等差数列{}na知:3746aaaa,从而373712,4aaaa,故37,aa是方程24120xx的两根,又0d,解之,得:376,2aa。再解方程组:
,所以10(1)nsnnn。 点评:本题利用了3746aaaa这一性质构造了二次方程巧妙的解出了376,2aa,再利用方程求得了首项与公差的值,从而使问题得到解决,由此可知在数列解题时往往可借助方程的思想与nmpqaaaa(或nmpqaaaa)找出解题的捷径。。
三、分类讨论思想 所谓分类讨论,就是当问题所给出的对象不能进行统一研究时,我们就需要对所研究的对象分门别类的进行研究,最后综合各类的结果得到问题的解决。
例7、已知等差数列{}na的前n项的和32nns,求na。
解:(1)当1n时,115as; (2)当2n时,111222nnnnnnass; 综合(1)(2)可知15122nnnan。 点评:此例从分的体现了na与ns的关系中隐含了分类讨论思想,其理由是1nnnass中脚码1n必须为正整数。
例8.已知{na}是公比为q的等比数列,且231,,aaa成等差数列. (Ⅰ)求q的值; (Ⅱ)设{nb}是以2为首项,q为公差的等差数列,其前n项和为Sn,当n≥2时,比较Sn与bn的大小,并说明理由.