特征方程法求数列的通项公式(1)
特征方程法求数列的通项公式
求数列通项公式的方法很多,利用特征方程的特征根的方法是求一类数列通项公式的一种有效途径. 1.已知数列{}n a 满足1n n n a a b a c a d
+?+=
?+......① 其中*0,,c ad bc n N ≠≠∈.
定义1:方程ax b x cx d
+=
+为①的特征方程,该方程的根称为数列{}n a 的特征根,记为,αβ.
定理1:若1,a αβ≠且αβ≠,则
11n n n n a a a c a a c a αααβ
β
β
++---=?---.
证明: 2
()0,ax b a d b x cx d a x b cx d
c
c
αβαβ+-=?+--=?+=
=-+
(),d a c b c
αβαβ∴=-+=- 11()()()()()()()()
n n n n n
n n n n n n n a a b
a c a d a a
b
c a
d a c a b d a a b
a a a
b
c a
d a c a b d c a d
α
ααααβ
ββββ
+++--++-+-+-∴
=
==
+-+-+-+--+ ()[()
]()()
()[()]()()
n n n n a c a c a c c a c a a c a c a c a c c a c a a c ααβαβααααβαβαβββββ-+-------=
=
-+------- n n a a c a c a ααβ
β
--=
?-- 证毕
定理2: 若1a αβ=≠且0a d +≠,则
1121n n c a a d
a α
α
+=
+
-+-.
证明: 2
2,d a c b c αα=-=- 111()()
()n n n n n n n n ca d
ca d aa b a aa b ca d a c a b d
ca d
α
αααα
+++∴
===+-+-+-+--+
2
2
222()(2)
()()
()
2
n n n n n n ca a c
ca a c ca a c a d a c a c a c a c a a αααααααααα+-+-+-=
=
=
+--+----
2242(2)2()()()()()()
()()
n n n n n n ca a c ca a c d c a a d a d a a d a a d a αααααα+-+-+-++=
=
=
+-+-+-
21n c a d
a α
=++- 证毕
例(09·江西·理·22)各项均为正数的数列{}n a ,12,a a a b ==,且对满足m n p q +=+的正数,,,m n p q 都有
(1)(1)
(1)(1)
p q
m n
m n p q a a a a a a a a ++=
++++.
(1)当14,2
5
a b =
=
时,求通项n a ;(2)略. 解:由
(1)(1)
(1)(1)
p q
m n
m n p q a a a a a a a a ++=
++++得
121
121(1)(1)
(1)(1)
n
n n n a a a a a a a a --++=
++++
将14,25
a b =
=
代入上式化简得11212
n n n a a a --+=
+
考虑特征方程212
x x x +=+得特征根1x =±
所以
11111121
1
121
1211
31
1
2
n n n n n n n n a a a a a a a a ------+--+-=
=?
+++++ 所以数列11n n a a ??-??
+??
是以1111
13a a -=-+为首项,公比为13的等比数列 故
1
11
1
1
()
()1
33
3n n
n n a a --=-
?=-+ 即31
31
n
n n
a -=+ 例 已知数列{}n a 满足*
11
12,2,n n a a n N a -==-
∈,求通项n a .
解: 考虑特征方程12x x
=-
得特征根1x = 1111
1
111
11111
1
1
(2)1
1n n n n n n a a a a a a -----====+----
--
所以数列11n a ????-??
是以
11
11a =-为首项,公差为1的等差数列 故
11
n n a =- 即1n n a n
+=
例 已知数列{}n a 满足11122,(2)21
n n n a a a n a --+==
≥+,求数列{}n a 的通项n a
解:其特征方程为221
x x x +=
+,化简得2
220x -=,解得121,1x x ==-,令
11111
1
n n n n a a c a a ++--=?
++
由12,a =得245
a =
,可得13
c =-
,
∴数列11n n a a ??-??
+??
是以1111
13a a -=+为首项,以13-为公比的等比数列,1
111133n n n a a --??∴=?- ?+??,3(1)3(1)
n n n n
n
a --∴=
+-
例已知数列{}n a 满足*
11212,()46
n n n a a a n N a +-==
∈+,求数列{}n a 的通项n a
解:其特征方程为2146x x x -=
+,即24410x x ++=,解得1212
x x ==-
,令
111112
2
n n c a a +=
++
+
由12,a =得2314
a =
,求得1c =,
∴数列112n a ?
????
???+??是以
112152a =+为首项,以1为公差的等差数列,123
(1)11552
n n n a ∴=+-?=-+
, 135106
n n
a n -∴=
-
2.已知数列{}n a 满足2112n n n a c a c a ++=+② 其中12,c c 为常数,且*
20,c n N ≠∈.
定义2:方程2
12x c x c =+为②的特征方程,该方程的根称为数列{}n a 的特征根,记为12,λλ.
定理3:若12λλ≠,则1122n n
n a b b λλ=+,其中12,b b 常数,且满足11122
22
21122
a b b a b b λλλλ=+??=+?. 定理4: 若12λλλ==,则12()n
n a b b n λ=+,其中12,b b 常数,且满足1122
212
()(2)a b b a b b λλ=+??=+?. 设)(11-+-=-n n n n ta a s ta a ,则11)(-+-+=n n n sta a t s a ,
令?
??-==+q st p
t s (*)
(1) 若方程组(*)有两组不同的解),(),,(2211t s t s , 则)(11111-+-=-n n n n a t a s a t a , )(12221-+-=-n n n n a t a s a t a ,
由等比数列性质可得1
1
11211)(-+-=-n n n s a t a a t a , 1
212221)(1-+-=-n n n s a t a a t a ,
,21t t ≠ 由上两式消去1+n a 可得
()()
()
n
n
n s t t s a t a s t t s a t a a 21221221
121112..---
--=
.
(2) 若方程组(*)有两组相等的解???==2
12
1t t s s ,易证此时11t s =,则
()()1121
1
2112
111111)(a t a s a t a s a t a s a t a n n n n n n n -==-=-=-----+ ,
2
1
1
121
1
1
1s a t a s a s a n
n n n -=
-
∴
++,即??
?
??
?n n s a 1是等差数列, 由等差数列性质可知()2
1
1
121
11
.
1s a t a n s a s a n
n --+=,
所以n
n s n s a t a s a t a s a a 1
21112211
1211.???
?????-+???? ??
--=.
例已知数列{}n a 满足*
12212,3,32()n n n a a a a a n N ++===-∈,求数列{}n a 的通项n a
解:其特征方程为232x x =-,解得121,2x x ==,令1212n n
n a c c =?+?,
由1122122243a c c a c c =+=??=+=?,得121
12
c c =???=
??, 112n n a -∴=+ 例已知数列{}n a 满足*
12211,2,44()n n n a a a a a n N ++===-∈,求数列{}n a 的通项n a
解:其特征方程为2
441x x =-,解得121
2x x ==,令()1212n
n a c nc ??=+ ???
,
由1122121()121(2)2
4
a c c a c c ?
=+?=????=+?=??,得1246c c =-??=?, 1
322n n n a --∴= 例:已知数列{}n a 满足12212,8,44n n n a a a a a ++===-,求通项n a .
解: 考虑特征方程2
44x x =-得特征根2λ=
则12()2n
n a b b n =+
其中1211222()2024(2)81
n
n b b b a n b b b +==????=?
?+==??
常见递推数列通项的求解方法
高考中的递推数列求通项问题,情境新颖别致,有广度,创新度和深度,是高考的热点之一。是一类考查思维能力的好题。要求考生进行严格的逻辑推理,找到数列的通项公式,为此介绍几种常见递推数列通项公式的求解方法。
类型一:1()n n a a f n +=+(()f n 可以求和)
????→
解决方法
累加法
(1)若f(n)为常数,即:d a a n n =-+1,此时数列为等差数列,则n a =d n a )1(1-+. (2)若f(n)为n 的函数时,用累加法. 方法如下: 由 )(1n f a a n n =-+得:
2≥n 时,)1(1-=--n f a a n n ,
)2(21-=---n f a a n n ,
)2(23f a a =-
)1(12f a a =-
所以各式相加得 )1()2()2()1(1f f n f n f a a n +++-+-=-
即:∑
-=+
=1
1
1)(n k n k f a a .
为了书写方便,也可用横式来写:
2≥n 时,)1(1-=--n f a a n n ,
∴112211)()()(a a a a a a a a n n n n n +-++-+-=---
=1)1()2()2()1(a f f n f n f ++++-+- .
例、在数列{}n a 中,已知1a =1,当2n ≥时,有121n n a a n -=+-()2n ≥,求数列的通项公式。
解析:121(2)n n a a n n --=-≥ ∴2132431135
21
n
n a a a a a a a a n --=??-=??-=???-=-??
上述1n -个等式相加可得:
2
11n a a n -=- 2
n a n ∴=
评注:一般情况下,累加法里只有n-1个等式相加。
例 . (2003天津文) 已知数列{a n }满足)2(3,1111≥+==--n a a a n n n ,
证明2
13-=
n
n a
证明:由已知得:故,31
1--=-n n n a a
112211)()()(a a a a a a a a n n n n n +-++-+-=---
=.2
13133
3
2
1
-=
++++--n
n n ∴2
13-=
n
n a .
例.已知数列{}n a 的首项为1,且
*
12()n n a a n n N
+=+∈写出数列
{}n a 的通项公式.
答案:12
+-n n
例.已知数列}{n a 满足31=a ,)2()
1(11≥-+=-n n n a a n n ,求此数列的通项公式.
答案:n
a n 12-
=
评注:已知a a =1,)(1n f a a n n =-+,其中f(n)可以是关于n 的一次函数、二次函数、指数函数、分式函数,求通项
n a .
①若f(n)是关于n 的一次函数,累加后可转化为等差数列求和; ②若f(n)是关于n 的二次函数,累加后可分组求和;
③若f(n)是关于n 的指数函数,累加后可转化为等比数列求和;
④若f(n)是关于n 的分式函数,累加后可裂项求和。
类型一专项练习题:
1、已知11a =,1n n a a n -=+(2≥n ),求n a 。 (12
n n n a +=
)
2、已知数列{}n a ,1a =2,1n a +=n a +3n +2,求n a 。 (31)
2
n n n a +=
3、已知数列}a {n 满足1a 1n 2a a 1n 1n =++=+,,求数列}a {n 的通项公式。21n a n =+
4、已知}{n a 中,n n n a a a 2,311+==+,求n a 。 21n n a =+
5、已知112
a =
,1
12n n n a a +??=+ ???
*
()n N ∈,求数列{}n a 通项公式. 1
3122n n a -??=- ?
??
6、 已知数列{}n a 满足11,a =()1
13
2,n n n a a n --=+≥求通项公式n a ?(312
n
n a -=
)
7、若数列的递推公式为1*113,23()n n n a a a n N ++==-?∈,则求这个数列的通项公式1123n n a +=- 8、 已知数列}a {n 满足3a 132a a 1n n 1n =+?+=+,,求数列}a {n 的通项公式。31n n a n =+- 9、已知数列{}n a 满足2
11=
a ,n
n a a n n ++
=+2
11,求n a 。 312
n a n
=
-
10、数列{}n a 中,12a =,1n n a a cn +=+(c 是常数,123n = ,,,),且123a a a ,,成公比不为1的等比数列.
(I )求c 的值; c=2
(II )求{}n a 的通项公式. 2
2n a n n =-+
类型二:1()n n a f n a +=? (()f n 可以求积)
????→
解决方法
累积法
(1)当f(n)为常数,即:
q a a n
n =+1(其中q 是不为0的常数),此时数列为等比数列,n a =1
1-?n q
a .
(2)当f(n)为n 的函数时,用累乘法. 由
)(1n f a a n
n =+得 2≥n 时,
)1(1
-=-n f a a n n ,
∴11
22
11
a a a a a a a a n n n n n ??
??
=
--- =f(n)f(n-1)1)1(a f ?? .
例.设{}n a 是首项为1的正项数列,且()0112
21=+-+++n n n n a a na a n (n =1,2, 3,…),则它的通项公式是n a =________.
解:已知等式可化为:[]0)1()(11=-++++n n n n na a n a a
0>n a (*
N n ∈)∴(n+1)01=-+n n na a , 即
1
1+=
+n n a a n
n
∴2≥n 时,
n
n a a n n 11-=
-
∴11
22
11
a a a a a a a a n n n n n ??
??=
--- =
121121??--?- n n n n =n
1
. 本题是关于n a 和1+n a 的二次齐次式,可以通过因式分解(一般情况时用求根公式)得到n a 与1+n a 的更为明显的关系式,从而求出n a .
例.已知1,111->-+=+a n na a n n ,求数列{a n }的通项公式. 解:因为,11-+=+n na a n n 所以,11n na a n n +=++ 故),1(11+=++n n a n a 又因为11->a ,即011>+a , 所以由上式可知01>+n a ,所以
n a a n n =+++1
11,故由累乘法得
)1(1
1
111
1
11
111223211+?++?++?
?++?++=
+---a a a a a a a a a a n n n n n =)1()!1()1(12)2()1(11+?-=+????-?-a n a n n 所以=n a )1()!1(1+?-a n -1.
评注:本题解题的关键是把原来的递推关系式,11-+=+n na a n n 转化为
),1(11+=++n n a n a 若令1+=n n a b ,则问题进一步转化为n n nb b =+1形式,进而应用累乘法求出数列的通项公式.
例在数列{}n a 中,已知11,a =有()11n n na n a -=+,(2n ≥)求数列{}n a 的通项公式。 解析:123211
2321
n n n n n n n a a a a a
a a a a a a a -----=
?
??? 123211143n
n n n n n --=
?
???+- 21
n =+
又1a 也满足上式;21n a n ∴=+ *
()n N ∈
类型二专项练习题: 1、 已知11a =,111
n n n a a n --=
+(2n ≥),求n a 。 2
2
n a n n =+
2、已知数列{}n a 满足321=a ,n n a n n
a 11
+=+,求n a 。 23n a n
= 3、已知}{n a 中,12
n n n a a n +=
+,且12a =,求数列}{n a 的通项公式.()
41n a n n =
?+
4、已知31=a ,n n a n n a 2
3131+-=
+ )1(≥n ,求n a 。 631
n a n =
-
5、已知11a =,1()n n n a n a a +=-*()n N ∈,求数列{}n a 通项公式. n a n =
6、已知数列{}n a 满足11,a =12n n n a a +=,求通项公式n a ? (2
2
2
n n
n a -=)
7、已知数列}a {n 满足3a a 5)1n (2a 1n n 1n =?+=+,,求数列}a {n 的通项公式。2
1
2
3!2
5
n n
n n a n --=???
8、已知数列{a n },满足a 1=1,1321)1(32--+???+++=n n a n a a a a (n ≥2),则{a n }的通项1
!2
n a n ??
=???
12n n =≥
9、设{a n }是首项为1的正项数列, 且(n + 1)a 21+n - na 2
n +a n +1·a n = 0 (n = 1, 2, 3, …),求它的通项公式.
1n a n
=
10、数列}{n a 的前n 项和为n S ,且11=a ,n S =*)(2N n a n n ∈,求数列}{n a 的通项公式.
2
2n a n n
=
+
类型三:)(1n f a a n n =++
(1)若d a a n n =++1(d 为常数),则数列{n a }为“等和数列”,它是一个周期数列,周期为2,其通项分奇数项和偶数项来讨论;
(2)若f(n)为n 的函数(非常数)时,可通过构造转化为)(1n f a a n n =-+型,通过累加来求出通项;或用逐差法(两式相减)得)1()(11--=--+n f n f a a n n ,,分奇偶项来分求通项. 例. 数列{n a }满足01=a ,n a a n n 21=++,求数列{a n }的通项公式. 解法2: n
a a n n 21=++
∴2≥n 时,)1(21-=+-n a a n n ,
两式相减得:211=--+n n a a .
∴,,,,531 a a a 构成以1a ,为首项,以2为公差的等差数列; ,,,,642 a a a 构成以2a ,为首项,以2为公差的等差数列
∴22)1(112-=-+=-k d k a a k k d k a a k 2)1(22=-+=.
∴?
??-=.,,
,1为偶数为奇数n n n n a n
评注:结果要还原成n 的表达式.
例.(2005江西卷)已知数列{a n }的前n 项和S n 满足 S n -S n -2=3,2
3,1),3()
21(211
-
==≥-
-S S n n 且求数列{a n }的通项公式.
解:方法一:因为),3()2
1
(31112≥-?=++=-----n a a a a S S n n n n n n n 所以
以下同例1,略
答案 ???
????
?+-?-=--.
,)21(34,,)2
1(3411为偶数为奇数n n a n n n
类型四)(1n f a a n n =?+型
(1)若p a a n n =?+1(p 为常数),则数列{n a }为“等积数列”,它是一个周期数列,周期为2,其通项分奇数项和偶数项来讨论;
(2)若f(n)为n 的函数(非常数)时,可通过逐差法得)1(1-=?-n f a a n n ,两式相除后,分奇偶项来分求通项. 例1. 已知数列满足}{n a )(,)21
(,3*
11N n a a a n
n n ∈=?=+,求此数列的通项公式.
注:同上例类似,略.
类型五:1(n n
a Aa B +=+≠其中A,B 为常数A 0,1)????
→解决方法
待定常数法 可将其转化为1()n n a t A a t ++=+,其中1
B t A =-,则数列{}n a t +为公比等于A 的等比数列,然后求n a 即可。
(1)若c=1时,数列{n a }为等差数列; (2)若d=0时,数列{n a }为等比数列;
(3)若01≠≠且d c 时,数列{n a }为线性递推数列,其通项可通过待定系数法构造辅助数列来求. 方法如下:设)(1λλ+=++n n a c a ,
得λ)1(1-+=+c ca a n n ,与题设,1d ca a n n +=+比较系数得
d c =-λ)1(,所以)0(,1
≠-=
c c
d λ
所以有:)1
(1
1-+
=-+
-c d a c c d a n n
因此数列?
??
?
??
-+
1c d
a n 构成以11-+
c d a 为首项,以c 为公比的等比数列, 所以 1
1)1
(1
-?-+=-+
n n c c d a c d a
即:1
)1
(1
1--
?-+
=-c d
c
c d a a n n .
规律:将递推关系d ca a n n +=+1化为)1
(1
1-+
=-++c d a c c d a n n ,构造成公比为c 的等比数列}1
{-+
c d a n 从而求得
通项公式)1
(111
1-+
+-=
-+c d a c
c
d a n n
有时我们从递推关系d ca a n n +=+1中把n 换成n-1有d ca a n n +=-1,两式相减有)(11-+-=-n n n n a a c a a 从而化为公比为c 的等比数列}{1n n a a -+,进而求得通项公式. )(121a a c a a n n n -=-+,再利用类型(1)即可求得通项公式.我们看到此方法比较复杂.
例 在数列{}n a 中, 11a =,当2n ≥时,有132n n a a -=+,求数列{}n a 的通项公式。 解析:设()13n n a t a t -+=+,则132n n a a t -=+
1t ∴=,于是()1131n n a a -+=+
{}1n a ∴+是以112a +=为首项,以3为公比的等比数列。
1
23
1n n a -∴=?-
例.已知数列}{n a 中,,2
12
1,211+
==+n n a a a 求通项n a .
分析:两边直接加上1-c d ,构造新的等比数列。
解:由,2
1211+
=
+n n a a 得)1(2
111-=
-+n n a a ,
所以数列}1{-n a 构成以111=-a 为首项,以2
1为公比的等比数列
所以1
)
21
(1-=-n n a ,即 1)
2
1
(1
+=-n n a .
方法二:迭代法
由 递推式,1d ca a n n +=+
直接迭代得)1()(22
21++=++=+=---c d a c d d ca c d ca a n n n n
= =+++-)1(233c c d a c n =)1(2
211--+++++n n c
c c
d a c =1
)1
(1
--
-+
-c d c
c d a n .
类型五专项练习题:
1、 在数列{}n a 中, 11a =,123n n a a +=+,求数列{}n a 的通项公式。(32)n n a =-
2、若数列的递推公式为*111,22()n n a a a n +==-∈ ,则求这个数列的通项公式122n n a -=-
3、已知数列{a n }中,a 1=1,a n =
2
1a 1-n + 1(2)n ≥求通项a n . 122n n a -=-
4、在数列{}n a (不是常数数列)中,1122
n n a a +=
+且113
a =
,求数列{}n a 的通项公式. 11142
3
n
n a -=-
?
5、在数列{a n }中,,13,111-?==+n n a a a 求n a . 1
132
n n a -+=
6、已知数列{}n a 满足*111,21().n n a a a n N +==+∈求数列{}n a 的通项公式. 21n n a =-
7、设二次方程n a x 2- 1.+n a x+1=0(n ∈N)有两根α和β,且满足6α-2αβ+6β=3. (1)试用n a 表示a 1n +; 11123
n n a a +=+
(2)求证:数列23n a ?
?
-
????
是等比数列; (3)当176a =时,求数列{}n a 的通项公式 2
132n
n a ??
=+ ???
8、在数列{}n a 中,n S 为其前n 项和,若132
a =,22a =,并且113210(2)n n n S S S n +--++=≥,试判断{}1()n a n *-∈N 是
不是等比数列? 是
类型六:)(1n f pa a n n +=+
(1)若b kn n f +=)((其中k,b 是常数,且0≠k ) 方法:相减法
例1. 在数列}{n a 中,,23,111n a a a n n +==+求通项n a . 解: ,,231n a a n n +=+ ①
∴2≥n 时,)1(231-+=-n a a n n ,
两式相减得
2)(311+-=--+n n n n a a a a .令n n n a a b -=+1,则231+=-n n b b
利用知23
51
+?=-n n b 即 13
51
1-?=--+n n n a a ②
再由累加法可得2
13
2
51
--?=
-n a n n .
亦可联立 ① ②解出2
13
251
--?=-n a n n .
例2. 在数列{}n a 中,362,2
311-=-=
-n a a a n n ,求通项n a .
解:原递推式可化为y n x a y xn a n n ++-+=++-)1()(21 比较系数可得:x=-6,y=9,上式即为12-=n n b b 所以{}n b 是一个等比数列,首项2
99611=
+-=n a b ,公比为
2
1.
1)21(29-=
∴n n b 即:n
n n a )2
1(996?=+- 故96)2
1
(9-+?=n a n
n .
(2)若n q n f =)((其中q 是常数,且n ≠0,1)
①若p=1时,即:n
n n q a a +=+1,累加即可.
②若1≠p 时,即:n
n n q a p a +?=+1,
求通项方法有以下三种方向:i. 两边同除以1+n p .
即: n
n
n n n q
p p
q
a p
a )(
11
1?+
=
++,令n
n n p
a b =
,则n
n n q
p p
b b )(
11?=
-+,
然后类型1,累加求通项. ii.两边同除以1
+n q
. 即:
q
q
a q
p q
a n
n n n 11
1+
?
=
++,
令n
n n q
a b =
,则可化为q
b q
p b n n 11+
?=
+.然后转化为类型5来解,
iii.待定系数法:
设)(11n
n n n p a p q
a ?+=?+++λλ.通过比较系数,求出λ,转化为等比数列求通项. 例1.(2003天津理)
设0a 为常数,且)(2311N n a a n n n ∈-=--. 证明对任意n ≥1,01
2)1(]2)
1(3[5
1a a n
n n n n
n ?-+?-+=
-;
证法1:两边同除以(-2)n ,得
n
n n n
n a a )2
3(3
1)
2()
2(1
1-
?+
-=
---
令n
n n a b )
2(-=
,则n
n n b b )2
3(3
11-
?=
--
∴112211)()()(b b b b b b b b n n n n n +-++-+-=--- =
2)23()23()23(31121-+??
?
???-++-+--a n n =
)21(2
1)
2
3(1])
23(1[)2
3(3
101
2
a n --
-
----?
-
=0]1)
2
3[(5
1a n
+--
=
∴==-= n n
n b a )2(01
2)1(]2)
1(3[5
1a n
n n n n
?-+?-+-.
证法2:由)(2311N n a a n n n ∈-=--得
1
1
3
32
3
13
--?
-
=
n n n
n a a .
设n
n n a b 3
=,则b 3
13
21+
-
=-n n b . 即:)5
1(3
25
11-
-
=-
-n n b b ,
所以?
??
?
??
-
51n b 是以)51(32510
1a b -=-为首项,32-为公比的等比数列. 则10)32)(51(325
1---=
-n n a b =(n
n a )3
2()1)(5110---, 即:
5
1
)32()
1)(5
1(
3
1
0+--==-n n n n
n a b a , 故 01
2)1(]2)
1(3[5
1a a n
n
n
n n
n ?-+?-+=
-.
评注:本题的关键是两边同除以3n ,进而转化为类型5,构造出新的等比数列,从而将求一般数列的通项问题转化为
求等比数列的通项问题. 证法3:用待定系数法
设)3(2311--?+-=?+n n n n a a λλ, 即:1
1352--?--=n n n a a λ,
比较系数得:15=-λ,所以 =λ5
1- 所以)3
5
1(235
11
1--?-
-=?-
n n n
n a a ,
所以数列?
?
??
??-53n
n
a 是公比为-2,首项为53
1-a 的等比数列.
).()
2)(5
321(5
3
1
0N n a a n n
n ∈--
-=-
∴- 即 01
2)1(]2)
1(3[5
1a a n
n n n n n ?-+?-+=
-.
例 设在数列{}n a 中, 11a =,()112122
n n a a n n -=+-≥求数列{}n a 的通项公式。
解析:设 n n b a An b =++
()1112
n n a A n B a A n B -∴++=
+-+????
展开后比较得2042
610
22
A
A A
B B ?+=?=-?????
=??+-=?? 这时()11462
n n n n b b a n -=
≥=-+n 2且b
{}n b ∴是以3为首项,以12
为公比的等比数列
1
132n n b -??
∴=? ?
??
即1
13462n n a n -???=-+ ?
??
,1
13462n n a n -??
∴=?+- ?
??
例 在数列{}n a 中, 12a =,()1
122
2n n n a a n +-=+≥求数列{}n a 的通项公式。
解析:()1
122
2n n n a a n +-=+≥
1
122
n n n a a +-∴-=,两边同除以2n 得
11
22
2
n n n
n a a ---
=2n n a ??
∴????
是以12a =1为首项,2为公差的等差数列。 ()112212
n n
a n n ∴
=+-?=- 即()2
21n n a n =-
例 在数列{}n a 中, 15a =,(
)*
12212,n
n n a a n n N
-=+-≥∈
求数列{}n
a 的通项公式。
解析:在1221n
n n a a -=+-中,先取掉2n ,得121n n a a -=-
令()12n n a a λλ-+=+,得1λ=-,即112(1)n n a a --=-; 然后再加上2n 得()()11212n
n n a a --=-+ ;
()()11212n
n n a a ----=
两边同除以2n ,得
11
111;2
2
n n n
n a a -----
=
∴12n n a -??
????
是以1122a -=为首项,1为公差的等差数列。
()12112
n n
a n n -∴
=+-=+, ()2
11n
n a n ∴=++
评注:若()f n 中含有常数,则先待定常数。然后加上n 的其它式子,再构造或待定。
例 已知数列}a {n 满足1a 425a 3a 1n n 1n =+?+=+,,求数列}a {n 的通项公式。 解析:在13524n n n a a +=+?+中取掉52n ?待定 令()13n n a t a t ++=+,则132n n a a t +=+
24t ∴=, 2t =;()1232,n n a a +∴+=+再加上52n ?得,
()123252n
n n a a +∴+=++?,整理得:
11
22352
2
2
2
n n n n
a a ++++-
=
,
令
22
n n n
a b +=,则1352
2n n b b +-=
令()13,2
n n b t b t ++=
+ 132
2
n n t b b +=+
;
5,
5;22t t ∴==
即()13552
n n b b ++=
+;∴数列{}5n b +是以11213552
2
a b ++=
+=
为首项,
32
为公比的等比数列。
1
133522n n b -??
∴+= ?
??
,即
1
213352
22n n n
a -+??+= ?
??
;整理得1133522n n
n a -=?-?-
类型5专项练习题:
1、设数列{}n a 的前n 项和()1
*
412
2
1,3
3
3
n n n S a n n N +=
-
+
≥∈,求数列{}n
a 的通项公式。 ()42
n n
n
a
=-
2、已知数列{}n a 中,11,2
a =
点()1,2n n n a a +-在直线y x =上,其中1,2,3.n =
(1) 令11,n n n b a a +=--求证:数列{}n b 是等比数列; (2) 求数列{}n a 的通项 ; 3
22n n a n ?
?
=
+- ??
?
3、已知12a =,1142n n n a a ++=+,求n a 。 42n n
n a =-
4、设数列{}n a :)2(,123,411≥-+==-n n a a a n n ,求n a .1
431n n a n -=?--
5、已知数列}{n a 满足112,2(21)n n a a a n +==+-,求通项n a 1
5221n n a n -=?--
6、在数列{}a n 中,a a a n n n 1132
263=
-=--,,求通项公式a n 。92
n n
a =
7、已知数列{}n a 中,6
51=
a ,1
1)
2
1
(3
1+++=
n n n a a ,求n a 。223n
n a ??
=- ???
8、已知数列{a n },a 1=1, n ∈N +,a 1+n = 2a n +3 n ,求通项公式a n .32n n n a =- 9、已知数列}a {n 满足3a 132a 3a 1n n 1n =+?+=+,,求数列}a {n 的通项公式。51(2)362
n
n a n =-
?-
10、若数列的递推公式为1111,323()n n n a a a n ++==-?∈ ,则求这个数列的通项公式
73(
2)3
n
n a n =-
11、已知数列{}n a 满足1111,32n n n a a a ++==+,求n a . 11532n n n a -+=?-
12、 已知数列}a {n 满足n n 1n 23a 2a ?+=+,2a 1=,求数列}a {n 的通项公式。1(31)2n n a n -=-? 13、已知数列}a {n 满足6a 53a 2a 1n n 1n =?+=+,,求数列}a {n 的通项公式。152n n n a -=+
14、 已知11a =,1
12n n n a a --=-+,求n a 。 213
n
n a +=
15、 已知{}n a 中,11a =,122(2)n
n n a a n -=+…,求n a . 122n n a n ??=-
???
16、已知数列{}n a 中,n S 是其前n 项和,并且1142(1,2,),1n n S a n a +=+== , ⑴设数列),2,1(21 =-=+n a a b n n n ,求证:数列{}n b 是等比数列;
⑵设数列),2,1(,2
==
n a c n
n n ,求证:数列{}n c 是等差数列;
⑶求数列{}n a 的通项公式及前n 项和。1223(1)2;n n n a n --=+-?31)22n
n s n =
-?+( 类型七:()110n n n Aa Ba Ca +-++=??≠;其中A,B,C 为常数,且A B C 0
1、已知数列{}n a 中,11=a ,22=a ,n n n a a a 31
321
2+=
++,求n a 。1
311143n n a -??
??=+--?? ?????
?? 2、 已知 a 1=1,a 2=53,2n a +=531n a +-2
3n a ,求数列{n a }的通项公式n a .2333n
n a ??
=- ???
3、已知数列{}n a 中,n S 是其前n 项和,并且1142(1,2,),1n n S a n a +=+== , ⑴设数列),2,1(21 =-=+n a a b n n n ,求证:数列{}n b 是等比数列;
⑵设数列),2,1(,2
==
n a c n
n n ,求证:数列{}n c 是等差数列;
⑶求数列{}n a 的通项公式及前n 项和。1223(1)2;n n n a n --=+-?31)22n
n s n =-?+(
4、数列{}n a :213520(1,)n n n a a a n n N ++-+=≥∈, b a a a ==21,,求数列{}n a 的通项公式1
2323()3n n a b a a b -??=-+- ?
??
类型八:1n n n c a a pa d
+?=
+(0c p d ??≠)
1、若数列的递推公式为11
113,
2()n n
a n a a +==
-∈ ,则求这个数列的通项公式。376n a n =
-
2、已知数列{n a }满足2,11≥=n a 时,n n n n a a a a 112--=-,求通项公式n a 。121n a n =-
3、已知数列{a n }满足:1,1
3111=+?=
--a a a a n n n ,求数列{a n }的通项公式。132
n a n =
-
4、设数列}{n a 满足,21=a 1,3
n n n a a a +=+求.n a 1
223
1n n a -=
?-
5、已知数列{n a }满足a 1=1,6
331+=
+n n n a a a ,求n a 1
21
n n
a =
-
6、 在数列{}n a 中,1132,3
n n n a a a a +==+,求数列{}n a 的通项公式. 621
n a n =
+
7、若数列{a n }中,a 1=1,a 1+n =
2
2+n n
a a n ∈N +,求通项a n .21
n a n =
+
类型九: ()
n n S f a =????→
解决方法
1
1(1)(2)n n
n s n a s s n -=?=?-≥?
例 已知数列{}n a 前n 项和2
2
14--
-=n n n a S .
()1求1+n a 与n a 的关系; (2)求通项公式n a .
解析:()1)11n =时,11142a s a ==--,得11a =; )22n ≥时,112
3
11442
2
n n n n n n n a s s a a ----=-=--
-++
;
得1112
2
n n n
a a +=
+
。
(2)在上式中两边同乘以12n +得11222n n n n a a ++-=;
{}
2n
n a ∴数列是以1
122a =为首项,2为公差的等差数列;
22222n
n a n n ∴=+-=;得1
2
n n n a -=
。
类型九专项练习题:
1、数列{a n }的前N 项和为S n ,a 1=1,a n +1=2S n *()n N ∈.求数列{a n }的通项a n 。13n n a -=
2、已知在正整数数列{}n a 中,前n 项和n S 满足2
1(2)8
n n S a =
+,求数列{}n a 的通项公式.
42n a n =-
3、已知数列{a n }的前n 项和为S n = 3n – 2, 求数列{a n }的通项公式. 1
1(1)23
(2)
n n n a n -=?=??≥?
4、设正整数{a n }的前n 项和S n =
2
)
1(4
1+n a ,求数列{a n }的通项公式. 13n n a -=
5、如果数列{a n }的前n 项的和S n =32
3-n a , 那么这个数列的通项公式是a n = 2·3
n
6、已知无穷数列{}n a 的前n 项和为n S ,并且*
1()n n a S n N +=∈,求{}n a 的通项公式?
2
n
n a -=
类型十:周期型
例1、若数列{}n a 满足???
???
?
<≤-≤≤=+)
121(,12)2
10(,21
n n n n n a a a a a ,若761=a ,则20a 的值为___________。 解析:根据数列{}n a 的递推关系得它的前几项依次为:
6536536
7777777 ,,,,,,;我们看出这个数列是一个周期数列,三项为一个周期; 20257
a a ∴==
.
评注:有些题目,表面看起来无从下手,但你归纳出它的前几项后,就会发现规律,出现周期性,问题就迎刃而解。 类型八专项练习题:
1、已知数列}{n a 满足)(1
33
,0*
11N n a a a a n n n ∈+-
=
=+,则20a = ( B )
A .0
B .3-
C .3
D .
2
3
2、在数列}{n a 中,.19981221,,5,1a a a a a a n n n 求-===++ -4
类型十一、利用数学归纳法求通项公式
例1 已知数列}a {n 满足9
8a )
3n 2()1n 2()1n (8a a 12
2
n 1n =
++++
=+,,求数列}a {n 的通项公式。2
2
(21)1(21)
n n a n +-=
+
解析:根据递推关系和189
a =
得,232448,,25
49
a a =
=
所以猜测2
2
(21)1(21)
n n a n +-=
+,下面用数学归纳法证明它;
)11n =时成立(已证明)
)2假设n k =(2)k ≥时,命题成立,即2
2
(21)1(21)
k k a k +-=
+,
则1n k =+时,122
8(1)(21)(23)
k k k a a k k ++=+
++=
()
()()
2
22
2
81(21)1(21)
2123k k k k k ++-+
+++
=
()()
432
22
166484448
2123k k k k k k ++++++()()()()
()()
2
2
22
2
2
21231231212323k k k k k k ??
??++-+-?
?
??
=
=
+++。
∴1n k =+时命题成立;
由)1)2可知命题对所有的*n N ∈均成立。
评注:归纳、猜想数学归纳法证明是我们必须掌握的一种方法。 类型九专项练习题:
1. 设数列{}n a 满足:12
1+-=+n n n na a a ,且21=a ,则n a 的一个通项公式为 1+=n a n ,
2、已知{}n a 是由非负整数组成的数列,满足01=a ,32=a ,)2)(2(211++=?--+n n n n a a a a (n=3,4,5…)。 (1)求3a ; 2
(2)证明22+=-n n a a (n=3,4,5…);(数学归纳法证明) (3)求{}n a 的通项公式及前n 项的和。1
(1
(n n n a n n -?=?
+?为奇数)为偶数);22
2(2
(2
n n n n s n n
n ?++??=?+???为奇数)
为偶数)
3、已知数列{}n a 中1a =35
,121
n n n a a a +=
+。
(1) 计算2a ,34,a a 。
3
33
111723
;; (2)
猜想通项公式n a ,并且数学归纳法证明。361
n a n =
-
数列通项公式的求法集锦
数列通项公式的求法集锦 非等比、等差数列的通项公式的求法,题型繁杂,方法琐碎,笔者结合近几年的高考情况,对数列求通项公式的方法给以归纳总结。 一、累加法 形如1()n n a a f n --= (n=2、3、4…...) 且(1)(2)...(1)f f f n +++-可求,则用累加法求n a 。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。 例1. 在数列{n a }中,1a =1,11n n a a n --=- (n=2、3、4……) ,求{n a }的通项公式。 解:∵111n a ==时, 213243121 23.......1n n n a a a a a a a a n -≥-=??-=??-=???-=-?? 时, 这n-1个等式累加得:112...n a a -=+++(n-1)=(1)2n n - 故21(1)222n n n n n a a --+=+= 且11a =也满足该式 ∴222 n n n a -+= (n N *∈). 例2.在数列{n a }中,1a =1,12n n n a a +-= (n N *∈),求n a 。 解:n=1时, 1a =1212323431122 22.......2n n n n a a a a a a a a --≥-=??-=??-=????-=?时, 以上n-1个等式累加得 21122...2n n a a --=+++=12(12)12 n ---=22n -,故12221n n n a a =-+=- 且11a =也满足该式 ∴21n n a =- (n N *∈)。 二、累乘法 形如1 ()n n a f n a -= (n=2、3、4……),且(1)(2)...(1)f f f n +++-可求,则用累乘法求n a 。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。 例3.在数列{n a }中,1a =1,1n n a na +=,求n a 。
特征方程特征根法求解数列通项公式
特征方程特征根法求解数列通项公式 一:A(n+1)=pAn+q, p,q为常数. (1)通常设:A(n+1)-λ=p(An-λ), 则λ=q/(1-p). (2)此处如果用特征根法: 特征方程为:x=px+q,其根为x=q/(1-p) 注意:若用特征根法,λ的系数要是-1 例一:A(n+1)=2An+1 , 其中q=2,p=1,则 λ=1/(1-2)= -1那么 A(n+1)+1=2(An+1) 二:再来个有点意思的,三项之间的关系: A(n+2)=pA(n+1)+qAn,p,q为常数 (1)通常设:A(n+2)-mA(n+1)=k[pA(n+1)-mAn], 则m+k=p, mk=q (2)此处如果用特征根法: 特征方程是y×y=py+q(※) 注意: ①m n为(※)两根。 ②m n可以交换位置,但其结果或出现两种截然不同的数列形式,但同样都可以计算An,而且还会有意想不到的惊喜, ③m n交换位置后可以分别构造出两组An和A(n+1)的递推公式,这个时侯你会发现,这是一个关于An和A(n+1)的二元一次方程组,那么不就可以消去A(n+1),留下An,得了,An求出来了。 例二:A1=1,A2=1,A(n+2)= - 5A(n+1)+6An, 特征方程为:y×y= - 5y+6 那么,m=3,n=2,或者m=2,n=3 于是,A(n+2)-3A(n+1)=2[A(n+1)-3A] (1) A(n+2)-2A(n+1)=3[A(n+1)-2A] (2) 所以,A(n+1)-3A(n)= - 2 ^ n (3) A(n+1)-2A(n)= - 3 ^ (n-1) (4) you see 消元消去A(n+1),就是An勒 例三: 【斐波那挈数列通项公式的推导】斐波那契数列:0,1,1,2,3,5,8,13,21…… 如果设F(n)为该数列的第n项(n∈N+)。那么这句话可以写成如下形式: F(0) = 0,F(1)=F(2)=1,F(n)=F(n-1)+F(n-2) (n≥3) 显然这是一个线性递推数列。 通项公式的推导方法一:利用特征方程 线性递推数列的特征方程为: X^2=X+1 解得 X1=(1+√5)/2, X2=(1-√5)/2. 则F(n)=C1*X1^n + C2*X2^n ∵F(1)=F(2)=1 ∴C1*X1 + C2*X2 C1*X1^2 + C2*X2^2
数列通项公式的求法(较全)
常见数列通项公式的求法 公式: 1、 定义法 若数列是等差数列或等比数列,求通公式项时,只需求出1a 与d 或1a 与q ,再代入公式()d n a a n 11-+=或 11-=n n q a a 中即可. 例1、成等差数列的三个正数的和等于15,并且这三个数分别加上2,5,13后成为等比数列{}n b 的345,,b b b ,求数列{}n b 的的通项公式. 练习:数列{}n a 是等差数列,数列{}n b 是等比数列,数列{}n c 中对于任何* n N ∈都有 1234127 ,0,,,,6954 n n n c a b c c c c =-====分别求出此三个数列的通项公式.
2、 累加法 形如()n f a a n n =-+1()1a 已知型的的递推公式均可用累加法求通项公式. (1) 当()f n d =为常数时,{}n a 为等差数列,则()11n a a n d =+-; (2) 当()f n 为n 的函数时,用累加法. 方法如下:由()n f a a n n =-+1得 当2n ≥时,() 11n n a a f n --=-, () 122n n a a f n ---=-, ()322a a f -=, () 211a a f -=, 以上()1n -个等式累加得 ()()()()11+221n a a f n f n f f -=--+ ++ 1n a a ∴=+()()()()1+221f n f n f f --+ ++ (3)已知1a ,()n f a a n n =-+1,其中()f n 可以是关于n 的一次函数、二次函数、指数函数、分式函数,求通项. ①若()f n 可以是关于n 的一次函数,累加后可转化为等差数列求和; ②若()f n 可以是关于n 的二次函数,累加后可分组求和; ③若()f n 可以是关于n 的指数函数,累加后可转化为等比数列求和; ④若()f n 可以是关于n 的分式函数,累加后可裂项求和求和. 例2、数列{}n a 中已知111,23n n a a a n +=-=-, 求{}n a 的通项公式.
求递推数列通项的特征根法与不动点法
求递推数列通项的特征根法与不动点法 一、形如21(,n n n a pa qa p q ++=+是常数)的数列 形如112221,,(,n n n a m a m a pa qa p q ++===+是常数)的二阶递推数列都可用特征根法求得通项n a ,其特征方程为2x px q =+…① 若①有二异根,αβ,则可令1212(,n n n a c c c c αβ=+是待定常数) 若①有二重根αβ=,则可令1212()(,n n a c nc c c α=+是待定常数) 再利用1122,,a m a m ==可求得12,c c ,进而求得n a . 例1.已知数列{}n a 满足*12212,3,32()n n n a a a a a n N ++===-∈,求数列{}n a 的通项n a . 解:其特征方程为232x x =-,解得121,2x x ==,令1212n n n a c c =?+?, 由1122122243a c c a c c =+=??=+=?,得121 12 c c =???= ??, 112n n a -∴=+. 例2.已知数列{}n a 满足*12211,2,44()n n n a a a a a n N ++===-∈,求数列{}n a 的通项n a . 解:其特征方程为2 441x x =-,解得121 2x x ==,令()1212n n a c nc ?? =+ ??? , 由1122121()121(2)2 4 a c c a c c ? =+?=????=+?=??,得1246c c =-??=?, 1322n n n a --∴=. 二、形如2n n n Aa B a C a D ++= +的数列 对于数列2n n n Aa B a C a D ++= +,*1,(,,,a m n N A B C D =∈是常数且0,0C AD BC ≠-≠) 其特征方程为A x B x C x D += +,变形为2()0C x D A x B +--=…②
不动点(特征方程)法求数列通项
特征方程法求解递推关系中的数列通项 考虑一个简单的线性递推问题. 设已知数列}{n a 的项满足 其中,1,0≠≠c c 求这个数列的通项公式. 采用数学归纳法可以求解这一问题,然而这样做太过繁琐,而且在猜想通项公式中容易出错,本文提出一种易于被学生掌握的解法——特征方程法:针对问题中的递推关系式作出一个方程,d cx x +=称之为特征方程;借助这个特征方程的根快速求解通项公式.下面以定理形式进行阐述. 定理1.设上述递推关系式的特征方程的根为0x ,则当10a x =时,n a 为常数列,即0101,;x b a a x a a n n n +===时当, 其中}{n b 是以c 为公比的等比数列,即01111,x a b c b b n n -==-. 证明:因为,1,0≠c 由特征方程得.10c d x -=作换元,0x a b n n -= 则.)(110011 n n n n n n cb x a c c cd ca c d d ca x a b =-=--=--+=-=-- 当10a x ≠时,01≠b ,数列}{n b 是以c 为公比的等比数列,故;11-=n n c b b 当10a x =时,01=b ,}{n b 为0数列,故.N ,1∈=n a a n (证毕) 下面列举两例,说明定理1的应用. 例1.已知数列}{n a 满足:,4,N ,23 111=∈--=+a n a a n n 求.n a 解:作方程.2 3,23 10-=--=x x x 则 当41=a 时,.2112 3 ,1101= +=≠a b x a 数列}{n b 是以3 1 -为公比的等比数列.于是.N ,)3 1 (2112323,)31(211)3 1 (111 1∈-+-=+-=-=-=---n b a b b n n n n n n 例2.已知数列}{n a 满足递推关系:,N ,)32(1∈+=+n i a a n n 其中i 为虚数单位. 当1a 取何值时,数列}{n a 是常数数列? 解:作方程,)32(i x x +=则.5 360i x +-= a 1= b a n+1=ca n +d
【高中数学】特征根法求通项公式
特征方程法 解递推关系中 通项公式 一、(一阶线性递推式)若已知数列}{n a 的项满足d ca a b a n n +==+11,,其中,1,0≠≠c c 求这个数列的通项公式。 采用数学归纳法可以求解这一问题,然而这样做太过繁琐,而且在猜想通项公式中容易出错,这里提出一种易于掌握的解法——特征方程法:针对问题中的递推关系式作出一个方程,d cx x +=称之为特征方程;借助这个特征方程的根快速求解通项公式.下面以定理形式进行阐述. 定理1:设上述递推关系式的特征方程的根为0x ,则当10a x =时,n a 为常数列,即0101,;x b a a x a a n n n +===时当,其中}{n b 是以c 为公比的等比数列,即01111,x a b c b b n n -==-. 证明:因为,1,0≠c 由特征方程得.10c d x -=作换元,0x a b n n -=则.)(110011n n n n n n cb x a c c cd ca c d d ca x a b =-=--=--+=-=-- 当10a x ≠时,01≠b ,数列}{n b 是以c 为公比的等比数列,故;11-=n n c b b 当10a x =时,01=b ,}{n b 为0数列,故.N ,1∈=n a a n (证毕) 下面列举两例,说说说说明定理1的应用. 例1.已知数列}{n a 满足:,4,N ,23 1 11=∈--=+a n a a n n 求.n a 解:作方程.2 3,2310-=--=x x x 则 当41=a 时,.2 1123,1101=+=≠a b x a 数列}{n b 是以3 1-为公比的等比数列.于是 .N ,)31(2112323,)31(211)31(1111∈-+-=+-=-=-=---n b a b b n n n n n n 例2.已知数列}{n a 满足递推关系:,N ,)32(1∈+=+n i a a n n 其中i 为虚数单位。当1a 取何值时,数列}{n a 是常数数列? 解:作方程,)32(i x x +=则.5360i x +-= 要使n a 为常数,即则必须.5 3601i x a +-== 二、(二阶线性递推式) 定理2:对于由递推公式n n n qa pa a +=++12,βα==21,a a 给出的数列{}n a ,方程
高中数学数列通项公式的求法(方法总结)
(1)主题:求数列通项n a 的常用方法总结 一、 形如:特殊情况:当n+11,n n A B C A a a A =*+*+≠,常用累加法。 (n n a a +-,z 构建等比数列()1y n z *++z ; 的通项公式,进而求得n a 。 二、 形n a a * ;
三、 形 ()x f x =) 情形1:1n n A B a a +=*+型。设λ是不动点方程的根,得数列 {}n a λ-是 以公比为A 的等比数列。 情形2:1*n n n A B C D a a a +*+=+型。 设1λ和2λ 是不动点方程 *A x B x C x D *+=+的两个根; (1)当12λλ≠时,数列n 12n a a λλ??-?? ??-????是以12 A C A C λλ -*-*为公比的等比数列; (2)当12 =λλλ =时,数列1n a λ???? ??-???? 是以2*C A D +为公差的等差数列。 【推导过程:递推式为a n+1= d ca b aa n n ++(c ≠0,a,b,c,d 为常数)型的数列 a n+1-λ= d ca b aa n n ++-λ= d ca c a d b a c a n n +--+ -) )((λλλ,令λ=-λ λc a d b --,可得λ=d c b a ++λλ ……(1)。(1)是a n+1=d ca b aa n n ++中的a n ,a n+1都换成λ后的不动点方程。 ○ 1当方程(1)有两个不同根λ1,λ2时,有 a n+1-λ1= d ca a c a n n +--))((11λλ,a n+1-λ2=d ca a c a n n +--) )((22λλ ∴ 2111λλ--++n n a a =21λλc a c a --?21λλ--n n a a ,令b n =21λλ--n n a a 有b n +1= 2 1 λλc a c a --?b n ○ 2当方程(1)出现重根同为λ时, 由a n+1-λ= d ca a c a n n +--))((λλ得λ-+11n a =))((λλ--+n n a c a d ca =λ c a c -+))((λλλ--+n a c a c d ( “分离常数”)。设c n =λ-n a 1 得c n +1= λ λc a c d -+?c n + λ c a c -】
特征方程推导数列
递推数列特征方程的来源与应用 递推是中学数学中一个非常重要的概念和方法,递推数列问题能力要求高,内在联系密切,蕴含着不少精妙的数学思想和数学方法。新教材将数列放在高一讲授,并明确给出“递推公式”的概念:如果已知数列{}n a 的第1项(或前几项),且任一项n a 与它的前一项1-n a (或前几项)间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式叫做数列的递推公式。有通项公式的数列只是少数,研究递推数列公式给出数列的方法可使我们研究数列的范围大大扩展。新大纲关于递推数列规定的教学目标是“了解递推公式是给出数列的一种方法,并能根据递推公式写出数列的前几项”,但从近几年来高考试题中常以递推数列或与其相关的问题作为能力型试题来看,这一目标是否恰当似乎值得探讨,笔者以为“根据递推公式写出数列的前几项”无论从思想方法还是从培养能力上来看,都不那么重要,重要的是学会如何去发现数列的递推关系,学会如何将递推关系转化为数列的通项公式的方法。本文以线性递推数列通项求法为例,谈谈这方面的认识。 关于一阶线性递推数列:),1(,11≠+==+c d ca a b a n n 其通项公式的求法一般采用如下的参数法[1],将递推数列转化为等比数列: 设t c ca a t a c t a n n n n )1(),(11-+=+=+++则 , 令d t c =-)1(,即1 -=c d t ,当1≠c 时可得 )1 (11-+=-++c d a c c d a n n 知数列??????-+ 1c d a n 是以c 为公比的等比数列, 11)1 (1--+=-+∴n n c c d a c d a 将b a =1代入并整理,得 ()1 1---+=-c d c b d bc a n n n 对于二阶线性递推数列,许多文章都采用特征方程法[2]: 设递推公式为,11-++=n n n qa pa a 其特征方程为02 2=--+=q px x q px x 即, 1、 若方程有两相异根A 、B ,则n n n B c A c a 21+= 2、 若方程有两等根,B A =则n n A nc c a )(21+= 其中1c 、2c 可由初始条件确定。 很明显,如果将以上结论作为此类问题的统一解法直接呈现出来,学生是难以接受
几种常见的数列的通项公式的求法
几种常见的数列的通项公式的求法 一、观察法 1、根据数列的前4项,写出它的一个通项公式: (1) ,5 4,43,32,21-- (2) ,5 2,21,32,1 (3)9,99,999,9999,… 二、叠加法:对于型如)(1n f a a n n +=+类的通项公式 2、已知数列6,9,14,21,30,…求此数列的一个通项。 3、若在数列{}n a 中,31=a ,n a a n n +=+1,求通项n a 。 三、叠乘法:对于型如1+n a =f (n)·n a 类的通项公式 4、在数列{n a }中,1a =1, (n+1)·1+n a =n ·n a ,求n a 的表达式。 5、已知数列{}n a 中,3 11= a ,前n 项和n S 与n a 的关系是 n n a n n S )12(-= ,试求通项公式n a 。 四、S n 法利用1--=n n n S S a (n ≥2) 6、已知下列两数列}{n a 的前n 项和s n 的公式,求}{n a 的通项公式。 (1)13-+=n n S n 。 (2)12-=n s n 五、辅助数列法 7、已知数}{n a 的递推关系为121+=+n n a a ,且11=a 求通项n a 。 六、倒数法 8、已知数列{n a }中11=a 且11+=+n n n a a a (N n ∈),,求数列的通项公式。 1. 已知数列{}n a 的首项11a =,且13(2)n n a a n -=+≥,则n a = 3n-2 .
2.已知数列{}n a 的首项11a =,且123(2)n n a a n -=+≥,则n a 1433n -?-. 3.已知数列{}n a 的11a =,22a =且121()(3)2n n n a a a n --=+≥,则1lim n x n a a →∞+=
用特征方程求数列的通项
用特征方程求数列的通项 一、递推数列特征方程的研究与探索 递推(迭代)是中学数学中一个非常重要的概念和方法,递推数列问题能力要求高,内在联系密切,蕴含着不少精妙的数学思想和方法。递推数列的特征方程是怎样来的? (一)、 若数列{}n a 满足),0(,11≠+==+c d ca a b a n n 其通项公式的求法一般采用如下的参数法,将递推数列转化为等比数列: 设t c ca a t a c t a n n n n )1(),(11-+=+=+++则 ,令d t c =-)1(,即1 -= c d t ,当1≠c 时可得 )1 (11-+=-+ +c d a c c d a n n ,知数列? ????? -+1c d a n 是以c 为公比的等比数列, 11)1 (1--+=-+ ∴n n c c d a c d a 将 b a =1代入并整理,得()1 1---+=-c d c b d bc a n n n . 故数列d ca a n n +=+1对应的特征 方程是:x=cx+d (二)、二阶线性递推数列,11-++=n n n qa pa a 仿上,用上述参数法我们来探求数列{}n n ta a ++1的特征:不妨设 )(11-++=+n n n n ta a s ta a ,则11 )(-++-=n n n sta a t s a , 令 ? ??==-q st p t s ( ※) (1)若方程组( ※)有两组不同的实数解),(),,(2211t s t s , 则)(11111-++=+n n n n a t a s a t a , )(12221-++=+n n n n a t a s a t a , 即{}n n a t a 11++、 {}n n a t a 21++分别是公比为1s 、2s 的等比数列,由等比数列通项公式可得 1 1 11211)(-++=+n n n s a t a a t a ①, 1 2 12221)(1-++=+n n n s a t a a t a ②, ∵,21t t ≠由上两式①+②消去1+n a 可得 ()()() n n n s t t s a t a s t t s a t a a 22121221211112..-+--+= . (2)若方程组( ※)有两组相等的解???==21 2 1t t s s ,易证此时11s t -=,则 ())(2112 111111---++=+=+n n n n n n a t a s a t a s a t a
常见数列通项公式的求法(超好)
常见数列通项公式的求 法(超好) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
常见数列通项公式的求法 1.定义法:①等差数列通项公式;②等比数列通项公式。 例1.等差数列{}n a 是递增数列,前n 项和为n S ,且931,,a a a 成等比数列, 2 55a S =.求数列{}n a 的通项公式.n a n 53= 2.公式法:已知n S (即12()n a a a f n ++ +=)求n a ,用作差法:{ 11,(1) ,(2) n n n S n a S S n -== -≥。 例2:已知数列}{n a 的前n 项和s n ,12-=n s n 求}{n a 的通项公式。 解:(1)当n=1时,011 ==s a ,当2≥n 时 12]1)1[()1(221-=----=-=-n n n s s a n n n 由于1a 不适合于此等式 。 ∴? ??≥-==)2(12)1(0 n n n a n 练习:数列{a n }满足a n =5S n -3,求a n 。 答案:a n =34 (-14 )n-1 3.累加法: 若1()n n a a f n +-=求n a :11221()()()n n n n n a a a a a a a ---=-+-+ +-1a +(2)n ≥。 例3:(1)数列{a n }满足a 1=1且a n =a n -1+3n -2(n ≥2),求a n 。 (2)数列{a n }满足a 1=1且a n =a n -1+1 2n (n ≥2),求a n 。 解:(1)由a n =a n -1+3n -2知a n -a n -1=3n -2,记f (n )=3n -2= a n -a n -1 则a n = (a n -a n -1)+(a n -1-a n -2)+(a n -2-a n -3)+…(a 2-a 1)+a 1 =f (n )+ f (n -1)+ f (n -2)+…f (2)+ a 1 =(3n -2)+[3(n -1)-2]+ [3(n -2)-2]+ …+(3×2-2)+1 =3[n+(n -1)+(n -2)+…+2]-2(n -1)+1 =3×(n+2)(n -1)2 -2n+3=3n 2-n 2 (2)由a n =a n -1+12n 知a n -a n -1=12n ,记f (n )=1 2n = a n -a n -1 则a n =(a n -a n -1)+(a n -1-a n -2)+(a n -2-a n -3)+…(a 2-a 1)+a 1 =f (n )+ f (n -1)+ f (n -2)+…f (2)+ a 1 =12n +12n -1 +12 n -2 +…+122 +1=12 -12n 练习:已知数列{}n a 满足211=a ,n n a a n n ++=+211 ,求n a 。答案:n a n 1-23= 4.累乘法:已知1()n n a f n a +=求n a ,用累乘法:121121 n n n n n a a a a a a a a ---=????(2)n ≥。 例4:在数列{n a }中,1a =1, (n+1)·1+n a =n ·n a ,求n a 的表达式。 解:由(n+1)·1+n a =n ·n a 得 1 1+=+n n a a n n ,
史上最全的数列通项公式的求法13种
最全的数列通项公式的求法 数列是高考中的重点内容之一,每年的高考题都会考察到,小题一般较易,大题一般较难。而作为给出数列的一种形式——通项公式,在求数列问题中尤其重要。本文给出了求数列通项公式的常用方法。 一、直接法 根据数列的特征,使用作差法等直接写出通项公式。 二、公式法 ①利用等差数列或等比数列的定义求通项 ②若已知数列的前n 项和n S 与n a 的关系,求数列{}n a 的通项n a 可用公式 ?? ?≥???????-=????????????????=-2 1 11n S S n S a n n n 求解. (注意:求完后一定要考虑合并通项) 例2.①已知数列{}n a 的前n 项和n S 满足1,)1(2≥-+=n a S n n n .求数列{}n a 的通项公式. ②已知数列{}n a 的前n 项和n S 满足2 1n S n n =+-,求数列{}n a 的通项公式. ③ 已知等比数列{}n a 的首项11=a ,公比10< 特征方程法求数列的通项公式 求数列通项公式的方法很多,利用特征方程的特征根的方法是求一类数列通 项公式的一种有效途径? 1.已知数列a n 满足a n 1 a -an ---------------------------- …… ① 其中c O,ad bc,n N c a n d 定义1 :方程x ax _b 为①的特征方程,该方程的根称为数列 a n 的特征根,记为 cx d (a c )a n [ c (a c c )] (a c )a n (a c ) (a c )a n [ c (a c c )] (a c )a n (a c ) a c a ” 上/ a c 证毕 a n 定理2 :若 a 1 且 a d c rnri 1 2c 1 0,则 a n 1 a d a n 证明: * d 2 a 2 c, b c 1 1 ca n d ca n d a n 1 aa n b (aa n b) (ca n d) (a c)a n b d ca n d ca n a 2 c ca n a 2 c ca n a 2 c (a c)a n ( 2 c a 2 2 c) (a c)(a n ) a d / 2 (a n ) 2ca n 2a 4 c 2ca n (a 2 c) d 2c(a n ) (a d) (a d)(a n ) (a d)(a n ) (a d)(a n ) 定理 1: 若 , 印且 证明: x ax b --- 1 2 cx cx d d a ( )c,b aa n b a n 1 ca n d a n 1 aa n b ca n d ,则 a n 1 a n 1 a c a n a c a n (d a)x b c (aa n b) (ca n d) (aa n b) (ca n d) a d b W c (a c 冋(b d ) (a c )a n (b d ) 求数列通项公式的十一种方法(方法全,例子全,归纳细) 总述:一.利用递推关系式求数列通项的11种方法: 累加法、 累乘法、 待定系数法、 阶差法(逐差法)、 迭代法、 对数变换法、 倒数变换法、 换元法(目的是去递推关系式中出现的根号)、 数学归纳法、 不动点法(递推式是一个数列通项的分式表达式)、 特征根法 二。四种基本数列:等差数列、等比数列、等和数列、等积数列及其广义形式。等差数列、 等比数列的求通项公式的方法是:累加和累乘,这二种方法是求数列通项公式的最基本方法。 三 .求数列通项的方法的基本思路是:把所求数列通过变形,代换转化为等级差数列或等比数列。 四.求数列通项的基本方法是:累加法和累乘法。 五.数列的本质是一个函数,其定义域是自然数集的一个函数。 一、累加法 1.适用于:1()n n a a f n +=+ ----------这是广义的等差数列 累加法是最基本的二个方法之一。 2.若1()n n a a f n +-=(2)n ≥, 则 21321(1) (2) () n n a a f a a f a a f n +-=-=-= 两边分别相加得 111 ()n n k a a f n +=-= ∑ 例1 已知数列{}n a 满足11211n n a a n a +=++=,,求数列{}n a 的通项公式。 解:由121n n a a n +=++得121n n a a n +-=+则 11232211 2 ()()()()[2(1)1][2(2)1](221)(211)1 2[(1)(2)21](1)1(1)2(1)1 2 (1)(1)1n n n n n a a a a a a a a a a n n n n n n n n n n n ---=-+-++-+-+=-++-+++?++?++=-+-++++-+-=+-+=-++= 所以数列{}n a 的通项公式为2n a n =。 例2 已知数列{}n a 满足112313n n n a a a +=+?+=,,求数列{}n a 的通项公式。 解法一:由1231n n n a a +=+?+得1231n n n a a +-=?+则 11232211 122112211()()()()(231)(231)(231)(231)32(3333)(1)33(13) 2(1)3 13 331331 n n n n n n n n n n n n a a a a a a a a a a n n n n --------=-+-++-+-+=?++?+++?++?++=+++++-+-=+-+-=-+-+=+- 所以3 1.n n a n =+- 解法二:13231n n n a a +=+?+两边除以1 3 n +,得 111 21 3333n n n n n a a +++=++, 则 111 21 3333 n n n n n a a +++-=+,故 一.数列通项公式求法总结: 1.定义法 —— 直接利用等差或等比数列的定义求通项。 特征:适应于已知数列类型(等差或者等比). 例1.等差数列{}n a 是递增数列,前n 项和为n S ,且931,,a a a 成等比数列,2 55a S =.求数列{}n a 的通项公式. 变式练习: 1.等差数列{}n a 中,71994,2,a a a ==求{}n a 的通项公式 2. 在等比数列{}n a 中,212a a -=,且22a 为13a 和3a 的等差中项,求数列{}n a 的首项、公比及前n 项和. 2.公式法 求数列{}n a 的通项n a 可用公式???≥???????-=????????????????=-21 11n S S n S a n n n 求解。 特征:已知数列的前n 项和n S 与n a 的关系 例2.已知下列两数列}{n a 的前n 项和s n 的公式,求}{n a 的通项公式。 (1)13-+=n n S n 。 (2)12 -=n s n 变式练习: 1. 已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,且n S =2n 2 +n ,n ∈N ﹡,数列{b }n 满足n a =4log 2n b +3,n ∈N ﹡.求n a ,n b 。 2. 已知数列{}n a 的前n 项和2 12 n S n kn =-+(*k N ∈),且S n 的最大值为8,试确定常数k 并求n a 。 3. 已知数列{}n a 的前n 项和*∈+=N n n n S n ,2 2.求数列{}n a 的通项公式。 3.由递推式求数列通项法 类型1 特征:递推公式为 ) (1n f a a n n +=+ 对策:把原递推公式转化为)(1n f a a n n =-+,利用累加法求解。 例3. 已知数列{}n a 满足211= a ,n n a a n n ++=+211,求n a 。 特征方程法求解递推关系中的数列通项 湖北省竹溪县第一高级中学徐鸿 考虑一个简单的线性递推问题. 设已知数列的项满足 其中求这个数列的通项公式. 采用数学归纳法可以求解这一问题,然而这样做太过繁琐,而且在猜想通项公式中容易出错,本文提出一种易于被学生掌握的解法——特征方程法:针对问题中的递推关系式作出一个方程称之为特征方程;借助这个特征方程的根快速求解通项公式.下面以定理形式进行阐述. 定理1设上述递推关系式的特征方程的根为,则当时,为常数列,即 ,其中是以为公比的等比数列,即. 证明:因为由特征方程得作换元 则 当时,,数列是以为公比的等比数列,故 当时,,为0数列,故(证毕) 下面列举两例,说明定理1的应用. 例1已知数列满足:求 解:作方程 当时,数列是以为公比的等比数列.于是 例2已知数列满足递推关系:其中为虚数单位. 当取何值时,数列是常数数列? 解:作方程则 要使为常数,即则必须 现在考虑一个分式递推问题(*). 例3已知数列满足性质:对于且求的通项公式. 将这问题一般化,应用特征方程法求解,有下述结果. 定理2如果数列满足下列条件:已知的值且对于,都有(其中p、q、r、h均为常数,且),那么,可作特征方程. (1)当特征方程有两个相同的根(称作特征根)时, 若则 若,则其中特别地,当存在使 时,无穷数列不存在. (2)当特征方程有两个相异的根、(称作特征根)时,则,其中 证明:先证明定理的第(1)部分. 作交换 则 ① ∵是特征方程的根,∴ 将该式代入①式得② 将代入特征方程可整理得这与已知条件矛盾.故特征方程的根于是 ③ 当,即=时,由②式得故 当即时,由②、③两式可得此时可对②式作如下变化: ④ 由是方程的两个相同的根可以求得 ∴ 将此式代入④式得 令则故数列是以为公差的等差数列. ∴ 其中 当时, 当存在使时,无意义.故此时,无穷数列是不存在的. 再证明定理的第(2)部分如下: ∵特征方程有两个相异的根、,∴其中必有一个特征根不等于,不妨令于是可作变换 故,将代入再整理得 常见递推数列通项公式的求法典型例题及习题 【典型例题】 [例1] b ka a n n +=+1型。 (1)1=k 时,}{1n n n a b a a ?=-+是等差数列,)(1b a n b a n -+?= (2)1≠k 时,设)(1m a k m a n n +=++ ∴ m km ka a n n -+=+1 比较系数:b m km =- ∴ 1-= k b m ∴ }1{-+ k b a n 是等比数列,公比为k ,首项为11-+k b a ∴ 11)1(1-?-+=-+ n n k k b a k b a ∴ 1)1(11--?-+=-k b k k b a a n n [例2] )(1n f ka a n n +=+型。 (1)1=k 时,)(1n f a a n n =-+,若)(n f 可求和,则可用累加消项的方法。 例:已知}{n a 满足11=a ,)1(1 1+= -+n n a a n n 求}{n a 的通项公式。 解: ∵ 11 1)1(11+- =+= -+n n n n a a n n ∴ n n a a n n 1111--= -- 112121---=---n n a a n n 21 3132-- -=---n n a a n n …… 312123-= -a a 21112-=-a a 对这(1-n )个式子求和得: n a a n 111- =- ∴ n a n 1 2- = (2)1≠k 时,当b an n f +=)(则可设)()1(1B An a k B n A a n n ++=++++ ∴ A B k An k ka a n n --+-+=+)1()1(1 ∴ ???=--=-b A B k a A k )1()1( 解得: 1-=k a A ,2)1(1-+-=k a k b B ∴ }{B An a n ++是以B A a ++1为首项,k 为公比的等比数列 ∴ 1 1)(-?++=++n n k B A a B An a ∴ B An k B A a a n n --?++=-11)( 将A 、B 代入即可 (3)n q n f =)((≠q 0,1) 等式两边同时除以1 +n q 得q q a q k q a n n n n 1 11+?=++ 令 n n n q a C = 则q C q k C n n 1 1+ =+ ∴ }{n C 可归为b ka a n n +=+1型 [例3] n n a n f a ?=+)(1型。 (1)若)(n f 是常数时,可归为等比数列。 (2)若)(n f 可求积,可用累积约项的方法化简求通项。 例:已知: 311= a ,1 121 2-+-=n n a n n a (2≥n )求数列}{n a 的通项。 解:123537532521232121212233 2211+= ?--?--?+-=???-----n n n n n n n a a a a a a a a a a n n n n n n ∴ 1211231+= +? =n n a a n [例4] 11 --+?? =n n n a m a m k a 型。 特征方程法求解递推关系中的数列通项 当f(x)二X 时,x 的取值称为不动点,不动点是我们在竞赛中解决递推式的基本方法。 aa n ■ b 人 ax ■ b 2 典型例子:a n 1 - 令 x ,即 ex ? (d -a)x —b = 0 ca n +d cx + d 令此方程的两个根为 x , , x 2 1 (1)若x , = x 2,则有 a n^ _x 1 a n — X , a - — X , a — ex , ⑵若X i=X 2,则有—— -=q — -(其中q —) a n 半 一 x 2 a n —X 2 a ~ cx 2 —2x +3 例题1:设f(x)= 2x —7 (i)求函数y = f (x)的不动点;(2 )对(i)中的二个不动点a,b (a ::- b),求使 f (x) _ a = k x _ a 恒成立 f(x)-b x —b 的常数k 的值; 2X 3 ⑶对由a — =1,a n = f (a n 丄)(n_2)定义的数列{a n },求其通项公式a n 。f(x)= 2x —7 解析:⑴设函数f (x)的不动点为x 0,则X o 2X0 3 2x o -7 -2x 3 1 1 / 1、 1 X (x ) x — ⑵由 2X-7 2 2 U 2 -2x+3 3 8x+24 -8(x-3) 8 x -3 2x -7 可知使f (x) -a _k x _a 恒成立的常数 f (x) -b x -b a n 1 31 3(1厂-〕 —2=2 .(丄严,则a 二吐 2 a n -3 4 8 n 「3(—严 4 W a +4 例2?已知数列{a n }满足性质:对于n ?N,a n1 n ,且a^3,求{a n }的通项公式. 2 a n 3 1 P (其中P ) a n - x ! a d 1 解得x 0 或x 0 =3 2 1 + 丄 ,2 k 。(3)由⑵可知an 2 J an 」2,所以数列 8 a 8 a 丄 (3) -为公比的等比数列。则 8特征方程法求数列的通项公式
求数列通项公式的十一种方法
数列通项公式、前n项和求法总结全
特征方程法求解数列通项的依据
常见递推数列通项公式的求法典型例题及习题
用特征根方程法求数列通项