2019江苏高考数学微专题·隔项等差数列
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2019江苏高考数学微专题·隔项等差数列
- 1 - / 4 2019江苏高考数学微专题·隔项等差数列
一、升降维法
引例:已知数列na满足:n>2,222nnnaaa①,以及n>3,332nnnaaa②.试问:数列na是否是等差数列?
(注意:为叙述方便,本专题将222nnnaaa称为隔两项等差,将332nnnaaa称为隔三项等差,na称为中心.)
解:不难发现,①式中右侧两项“距离”中心较近,而②式中右侧两项“距离”中心较远,所以应使“距离”中心较远的项不断接近中心.套路如下:
由①式可得222nnnaaa和222nnnaaa,所以有1132nnnaaa(n>1)和1132nnnaaa(n>3),代入②式,有112nnnaaa(n>3),即数列na从第三项起成等差数列.
下证明数列na从第一项起成等差数列.
设xa3,公差d,则令①式中n=3,变形得dxaaa22531,同理有dxa2,所以3122aaa,4232aaa,所以数列na是等差数列.
例:设数列}{na、}{nb、}{nc满足:2nnnaab,2132nnnnaaac(n=1,2,3,…),证明}{na为等差数列的充分必要条件是}{nc为等差数列且1nnbb(n=1,2,3,…).
证明:必要性. 设}{na是公差为d1的等差数列,则
0)()()()(112312311ddaaaaaaaabbnnnnnnnnnn
所以,3,2,1(1nbbnn)成立.
又)(3)(2)(231211nnnnnnnnaaaaaacc
1111632dddd(常数)(n=1,2,3,…),
所以数列}{nc为等差数列.
充分性.设数列}{nc是公差d2的等差数列,且1bbn(n=1,2,3,…). 2019江苏高考数学微专题·隔项等差数列
- 2 - / 4 .32,32432221nnnnnnnnaaacaaac
①-②得)(3)(2)(423122nnnnnnnnaaaaaacc
,3221nnnbbb,
221122)()(dccccccnnnnnn
221232dbbbnnn, ③
从而有
.2322321dbbbnnn ④
④-③得.0)(3)(2)(23121nnnnnnbbbbbb ⑤
0,0,023121nnnnnnbbbbbb,
∴由⑤得).,3,2,1(01nbbnn
由此不妨设323),,3,2,1(daandbnnn则(常数).
由此312132432daaaaacnnnnnn,
从而313211524324daadaacnnnnn,
两式相减得3112)(2daacannnn,
因此),3,2,1)((21)(2132311ndddccaannnn常数,
所以数列}{na是等差数列.
二、分组拼凑法(利用na的双重身份)
再看引例:已知数列na满足:n>2,222nnnaaa①,以及n>3,332nnnaaa②.试问:数列na是否是等差数列?
解:
①
② 2019江苏高考数学微专题·隔项等差数列
- 3 - / 4 表一:
因为222nnnaaa(n>2),设隔项公差为1d和2d.
所以75311,,,:aaaad
1086422,,,,:aaaaad
同样地,
表二:
因为332nnnaaa(n>3),设隔项公差为1D,2D和3D.
所以107411,,,:aaaaD
118522,,,:aaaaD
129633,,,:aaaaD
由表一,1173daa,由表二,1172Daa,所以1132Dd.(利用1a,7a的双重身份)同理,利用4a,10a的双重身份,有1232Dd,所以21dd,设ddd21.
下只需证212daa.
由表二,12141adaaaD,所以ddddDaa2123112,
所以数列na是以2d为公差的等差数列,证毕.
练习:(2017江苏T19)对于给定的正整数k,若数列{}na满足:1111nknknnnknkaaaaaaLL2nka对任意正整数()nnk总成立,则称数列{}na是“()Pk数列”.
(1)证明:等差数列{}na是“(3)P数列”;
(2)若数列{}na既是“(2)P数列”,又是“(3)P数列”,证明:{}na是等差数列.
解:(1)略
(2)数列na既是“P2数列”,又是“3P数列”,因此,
当3n时,nnnnnaaaaa21124,① 2019江苏高考数学微专题·隔项等差数列
- 4 - / 4 当4n时,nnnnnnnaaaaaaa3211236.②
由①知,nnnaaa32141()nnaa,③
nnnaaa23141()nnaa,④
将③④代入②,得nnnaaa112,其中4n,
所以345,,,aaaL是等差数列,设其公差为d'.
在①中,取4n,则235644aaaaa,所以23aad',
在①中,取3n,则124534aaaaa,所以122aad',
所以数列{}na是等差数列.