数列讲义(精华版)

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数 列 一、数列的通项、数列项的项数,递推公式与递推数列,数列的通项与数列的前n项和公式

的关系:11,(1),(2)nnnSnaSSn(必要时请分类讨论). 注意:112211()()()nnnnnaaaaaaaa;121121nnnnnaaaaaaaa. 二、等差数列{}na: 定义:如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的差等于同一个常数,即na-1na=d ,(n≥2,n∈N),那么这个数列就叫做等差数列。 性质:(1)等差数列公差的取值与等差数列的单调性. 单调性:na的公差为d,则: ⅰ)0dna为递增数列; ⅱ)0dna为递减数列; ⅲ)0dna为常数列;

(2)1(1)naand()manmd;pqmnpqmnaaaa. (3)1. 1(1){}nkma(k,m为正整数)即下标为等差数列的项仍组成等差数列; 2.数列ban(b,为常数)仍为等差数列; 3.若{}na、{}nb是等差数列,则{}nnkapb(k.p为不同时为零的常数)成等差数列。 (4)两等差数列对应项和(差)组成的新数列仍成等差数列.

(5)1211,,mkkkmaaaaaa仍成等差数列. 若等差数列na的前项和,、、„ 是等差数列

(6)1()2nnnaaS,1(1)2nnnSnad,21()22nddSnan,2121nnSan,()(21)nnnnAafnfnBb.

(7),()0pqpqaqappqa;,()()pqpqSqSppqSpq;mnmnSSSmnd.

(8)“首正”的递减等差数列中,前n项和的最大值是所有非负项之和; “首负”的递增等差数列中,前n项和的最小值是所有非正项之和;

nnSkSkkSS2kkSS23(9)有限等差数列中,奇数项和与偶数项和的存在必然联系,由数列的总项数是偶数还是奇数决定.若总项数为偶数,则“偶数项和”-“奇数项和”=总项数的一半与其公差的积;若总项数为奇数,则“奇数项和”-“偶数项和”=此数列的中项. (10)两数的等差中项惟一存在.在遇到三数或四数成等差数列时,常考虑选用“中项关系”转化求解. (11)判定数列是否是等差数列的主要方法有:定义法、中项法、通项法、和式法、图像法(也就是说数列是等差数列的充要条件主要有这五种形式).

数列{na}为等差数列napnq(p,q是常数)

三、等比数列{}na: 定义:如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的比等于同一个常数,那么这个数列就叫做等比数列。

性质:(1)等比数列的符号特征(全正或全负或一正一负),等比数列的首项、公比与等比数列的单调性.

110,10,01aqaq或na为递增数列;

110,010,1naqaqa或为递减数列;

1nqa为常数列;

0nqa为摆动数列;

(2)11nnaaqnmmaq; pqmnpqmnbbbb. (3){||}na,1(1){}nkma,2nncaa,, 1na,()rnarZ是等比数列,公比依次是

|q|,qm,21.rqqqq,,, (4)两等比数列对应项积(商)组成的新数列仍成等比数列. (5)1211,,mkkkmaaaaaa成等比数列. 若等比数列na的前项和,则、、„ 是等比数列.

(6)111111 (1) (1)(1) (1) (1)1111nnnnnaqnaqSaaaaqaqqqqqqqq. 特别:123221()()nnnnnnnababaabababb. (7)mnmnmnnmSSqSSqS.

nnSkSkkSS2kkSS23(8)“首大于1”的正值递减等比数列中,前n项积的最大值是所有大于或等于1的项的积;“首小于1”的正值递增等比数列中,前n项积的最小值是所有小于或等于1的项的积; (9)有限等比数列中,奇数项和与偶数项和的存在必然联系,由数列的总项数是偶数还是奇数决定.若总项数为偶数,则“偶数项和”=“奇数项和”与“公比”的积;若总项数为奇数,则“奇数项和”=“首项”加上“公比”与“偶数项和”积的和.

(10)并非任何两数总有等比中项.仅当实数,ab同号时,实数,ab存在等比中项.对同号

两实数,ab的等比中项不仅存在,而且有一对Gab.也就是说,两实数要么没有等比中项(非同号时),如果有,必有一对(同号时).在遇到三数或四数成等差数列时,常优先考虑选用“中项关系”转化求解. (11)判定数列是否是等比数列的方法主要有:定义法、中项法、通项法、和式法(也就是说数列是等比数列的充要条件主要有这四种形式).

四、等差数列与等比数列的联系 (1)如果数列{}na成等差数列,那么数列{}naA(naA总有意义)必成等比数列. (2)如果数列{}na成等比数列,那么数列{log||}(0,1)anaaa必成等差数列. (3)如果数列{}na既成等差数列又成等比数列,那么数列{}na是非零常数数列;但数列{}na 是常数数列仅是数列既成等差数列又成等比数列的必要非充分条件. (4)如果两等差数列有公共项,那么由他们的公共项顺次组成的新数列也是等差数列,且新等差数列的公差是原两等差数列公差的最小公倍数. 如果一个等差数列与一个等比数列有公共项顺次组成新数列,那么常选用“由特殊到一般的方法”进行研讨,且以其等比数列的项为主,探求等比数列中那些项是他们的公共项,并构成新的数列.

注意:(1)公共项仅是公共的项,其项数不一定相同,即研究nmab.但也有少数问题中研究nnab,这时既要求项相同,也要求项数相同.(2)三(四)个数成等差(比)的中项转化和通项转化法.

五、等差、等比数列通项公式的求法 类型Ⅰ 观察法: 已知数列前若干项,求该数列的通项时,一般对所给的项观察分析,寻找规律,从而根据规律写出此数列的一个通项。 类型Ⅱ 公式法: 若已知数列的前项和与na的关系,求数列na的通项na可用公式

11,(1),(2)nnnSnaSSn







构造两式作差求解。

用此公式时要注意结论有两种可能,一种是“一分为二”,即分段式;另一种是“合二为一”,即1a和na合为一个表达,(要先分1n和2n分别进行运算,然后验证能否统一)。

nnS类型Ⅲ 累加法: 形如)(1nfaann型的递推数列(其中)(nf是关于n的函数)可构造:

11221(1)(2)..(1.)nnnnaafnaafnaaf







将上述1n个式子两边分别相加,可得:

1(1)(2)...(2)(1),(2)nafnfnffan

①若()fn是关于n的一次函数,累加后可转化为等差数列求和; ② 若()fn是关于n的指数函数,累加后可转化为等比数列求和; ③若()fn是关于n的二次函数,累加后可分组求和; ④若()fn是关于n的分式函数,累加后可裂项求和. 类型Ⅳ 累乘法: 形如1()nnaafn 、 1()nnafna型的递推数列()(nf是关于n的函数)可构造:

11221(1)(.2)(1..)nnnnafnaafnaafa







将上述1n个式子两边分别相乘,可得:

1(1)(2)...(2)(1),(2)nafnfnffan 有时若不能直接用,可变形成这种形式,然后用这种方法求解。

类型Ⅴ 构造数列法: (一)形如qpaann1(其中,pq均为常数且0p)型的递推式:

(1)若1p时,数列{na}为等差数列; (2)若0q时,数列{na}为等比数列; (3)若1p且0q时,数列{na}为线性递推数列,其通项可通过待定系数法构造等比数列来求.方法有如下两种: 法一:设1()nnapa,展开移项整理得1(1)nnapap,与题设

1nnapaq比较系数(待定系数法)得

1,(0)()111nnqqqpapappp



1()11nnqqapapp,即1nqap构成以11qap

为首项,以p为公比的等

比数列.再利用等比数列的通项公式求出1nqap的通项整理可得.na 法二:由qpaann1得1(2)nnapaqn两式相减并整理得11,nnnnaapaa即1nnaa构成以21aa为首项,以p为公比的等比数列.求出1nnaa的通项再转

化为类型Ⅲ(累加法)便可求出.na

(二)形如1()nnapafn(1)p型的递推式:

⑴当()fn为一次函数类型(即等差数列)时: 法一:设1(1)nnaAnBpaAnB,通过待定系数法确定AB、的值,转化成以1aAB为首项,以p为公比的等比数列naAnB,再利用等比数列的通项公式求出naAnB的通项整理可得.na 法二:当()fn的公差为d时,由递推式得:1()nnapafn,1(1)nnapafn

两式相减得:11()nnnnaapaad,令1nnnbaa得:1nnbpbd转化为类型Ⅴ求出 nb,再用类型Ⅲ(累加法)便可求出.na ⑵当()fn为指数函数类型(即等比数列)时: 法一:设1()(1)nnafnpafn,通过待定系数法确定的值,转化成以1(1)af为首项,以p为公比的等比数列()nafn,再利用等比数列的通项公式求

出()nafn的通项整理可得.na 法二:当()fn的公比为q时,由递推式得:1()nnapafn——①,