用构造法求数列的通项公式汇总

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1 用构造法求数列的通项公式

上海外国语大学嘉定外国语实验学校 徐红洁

在高中数学教材中,有很多已知等差数列的首项、公比或公差(或者通过计算可以求出数列的首项,公比),来求数列的通项公式。但实际上有些数列并不是等差、等比数列,给出数列的首项和递推公式,要求出数列的通项公式。而这些题目往往可以用构造法,根据递推公式构造出一个新数列,从而间接地求出原数列的通项公式。对于不同的递推公式,我们当然可以采用不同的方法构造不同的类型的新数列。下面给出几种我们常见的构造新数列的方法:

一.利用倒数关系构造数列。

例如:}{na数列中,若),(411,211Nnaaann求an

nnnnbbab1,1则设+4,

即nnbb1=4,

nb{}是等差数列。

可以通过等差数列的通项公式求出nb,然再求后数列{ an }的通项。

练习:1)数列{ an }中,an≠0,且满足),(,311,2111Nnaaann求an

2)数列{ an }中,,22,111nnnaaaa求an通项公式。

3)数列{ an }中,),,2(02,0,1111Nnnaaaaaannnnn且求an.

二.构造形如2nnab的数列。

例:正数数列{ an }中,若nnnaNnaaa求),(4,52211

解:设4,4,112nnnnnnbbbbab即则

),71(,429429429)4()1(25254}{2211Nnnnanannbabbnnnn即,是等差数列,公差是数列

练习:已知正数数列{ an }中,),2(2,211Nnnaaann,

求数列{ an }的通项公式。

三.构造形如nnablg的数列。

例:正数数列{ an }中,若a1=10,且),,2(,lg21lg1Nnnaann求an.

解:由题意得:nnnnabaalg21lglg1可设,,

即 ,211nnbb 2 110lg211bbn,是等比数列,公比为

)(,)21()21(111Nnbnnn.

即1)21(110,)21(lgnnnnaa

练习:(选自2002年高考上海卷)

数列{ an }中,若a1=3,21nnaa,n是正整数,求数列{ an }的通项公式。

四.构造形如mabnn的数列。

例:数列{ an }中,若a1=6,an+1=2an+1, 求数列{ an }的通项公式。

解:an+1+1=2a n+2, 即an+1+1=2(an+1)

设 bn= an+1, 则bn = 2 bn-1

则数列{ bn }是等比数列,公比是2,首项b1= a1+1=7,

11271,27nnnnab即

1271nna,)(Nn

构造此种数列,往往它的递推公式形如:

的形式和2)1(,1naScdacannnn。

如:an+1=c an+d,设可化成an+1+x=c(an+x),

an+1=c an+(c-1)x

用待定系数法得: (c-1)x=d

∴ x=1cd.

又如:Sn+an=n+2,

则 Sn-1+an-1=n+1,

二式相减得:Sn-Sn-1 +a n-a n-1 =1,即a n +a n-a n-1 =1,

∴ 2 an-an-1=1,

an =21an-1+21.

如上提到bn = an +11cd = an –1

练习:1.数列{ an }满足an+1=3an+2, 求an

2.数列{ an }满足Sn+an=2n+1,求an

五.构造形如nnnaab1的数列。

例:数列{ an }中,若a1=1,a2=3,an+2 + 4 an+1 - 5an=0 (nN),求an。

解: an+2 + 4 an+1 - 5an=0得: an+2 - an+1 = - 5(an+1 - an )

设bn = an+1 -an,

则数列{ bn }是等比数列,公比是-5,首项b1= a2- a1=2,

∴an+1 -an=2•(-5)n-1

即a2 -a1=2•(-5)

a3 -a2=2•(-5)2

a4 -a3=2•(-5)3

an -an-1=2•(-5)n-2

以上各式相加得:an -a1=2•[(-5)+(-5)2+(-5)3+┄+(-5)n-1] 3 即:an -a1=2•)5(1511n)(

3)5(111nna,即3)5(41nna,(n)N

当递推公式中,an+1与an的系数相同时,我们可构造bn = an+1 -an,然后用叠加法得:b1+b2+b3+b4+┄+bn = an-a1

通过求出数列{bn}前n-1项和的方法,求出数列{ an }的通项公式。

1) 当递推公式中形如:

an+1=a n+an+b ; an+1=a n+qn(q≠1) ; an+1=a n+qn +an+b 等情形时,

可以构造bn = an+1-an ,得: bn = an+b; bn = qn; bn =qn +an+b。

求出数列前n-1项的和Tn-1,

Tn-1=bnnna)1(2)1(;

Tn-1=qqqn1)1(1;

Tn-1=qqqn1)1(1+bnnna)1(2)1(

即: an -a1=bnnna)1(2)1(;

an -a1=qqqn1)1(1;

an -a1=bnnna)1(2)1(+qqqn1)1(1

从而求出 an =a1+bnnna)1(2)1(;

an= a1+qqqn1)1(1;

an =a1+bnnna)1(2)1(+qqqn1)1(1。

2)当递推公式中形如:

an+1=a n+)1(1nn;an+1=a n+)12(121nn)(;an+1=a n+11nn等情形

可以构造bn = an+1-an ,得::bn =)1(1nn;bn =)12(121nn)(;bn =11nn

即bn =111nn;bn =)121121(21nn;bn =nn1

从而求出求出数列前n-1项的和Tn-1,

Tn-1=n11;Tn-1=)1211(21n;Tn-1=1n

即: an -a1=n11;

an -a1=)1211(21n; 4 an -a1=1n

从而求出 an =a1+n11;

an= a1+)1211(21n;

an =a1+1n

练习:1)数列{ an }中,若a1=1,an+1-a n=2n, 求通项an.

2)数列{ an }中,若a1=1,an+1-a n=2n, 求通项an.

3) 数列{ an }中,若a1=2,naannn21,求通项an.

六.构造形如nnnaab1的形式。

例:数列{ an }中,若a1=1,nnnaan1)1(,求an.

解:由nnnaan1)1(得:11nnaann

∴2112aa, 3223aa, 4334aa,…nnaann11

用累乘法把以上各式相乘得:naan11

∴nan1。

当递推公式形如:nnnaqa;nnnaan1)1(;nnanna)1(1等形式,我们可以构造nnnaab1。

可得: nnqb;1nnbn;nnbn1.

然后用叠乘法得:11321aabbbbnn。

令数列{bn}的前n-1项的积为An-1,则

2)1(1nnnqA;nAn11;nAn11

从而得到:1aan2)1(nnq;1aann1;1aann1

1aan2)1(nnq ;naan11;naan11。

练习:1)数列{ an }中,若a1=2,nnnaa2,求an.

七.构造形如nnnmaab1的形式。

例:数列{ an }中,a1=2,Sn=4an-1+1,求an.

解:Sn=4an-1+1,Sn-1=4an-2+1

二式相减:Sn-Sn-1=4an-1-4an-2

an =4an-1-4an-2

an -2an-1=2(an-1-an-2)

设bn=an+1-2an, 5 当递推公式形如 Sn+1=4an+2;an+2=pan+1+qan(p+q=1) 等形式时,因an-2an+1=2(an+1-2an);an+2-an+1=(p-1)(an+1-an),

我们构造bn=an+1-2an; bn=an+1-an,

由等比数列知识得bn=(a2-a1)·2n-1; bn=(a2-a1)·(p-1)n-1

从而得到an+1=2an+(a2-a1)2n-1;an+1=an(a2-a1)(1-q)n-1

由类型四求出an。

总之 ,对于很多数列,我们都可以由递推公式构造新数列的方法求出他们的通项公式。当然,在教学中我们应当充分调动学生的积极性,努力培养学生的创造能力,让学生自己去构造,自己去探索,使学生亲尝到成功乐趣,激起他们强烈的求知欲和创造欲。