高中常见数列的公式及经典例题等差数列
乡间的小路吉他谱-有关雷锋的电影
高中常见数列的公式及经典例题
等差数列
1.等差数列:一般
地,如果一个数列从第二项起,每一项与它前一项的差等于同一个常数,即
a
n
-a
n1
=d ,(n
≥2,n∈N
),这个数列就叫做等差
数列,这个常数就叫做等差数列的公差(常用字母“d”表示)
2.等差数列的通项公式:
a
n
a
1
(n1)d
a
n
a
m
(nm)d
或
a
n
=pn+q (p、q是常数))
3.有几种方法可以计算公差d
①
d=
a
n
-
a
n1
② d=
4.等差中项:
A
a
n
a
1
aa
m
③
d=
n
n1nm
ab
a,b,
成等差数列
2
5.等差数列的性质: m+n=p+q
a
m
a<
br>n
a
p
a
q
(m, n, p, q ∈N )
等差数列前n项和公式
6.等差数列的前
n
项和公式
(1
)
S
n
n(a
1
a
n
)
n(
n1)ddd
(2)
S
n
na
1
(3
)
S
n
n
2
(a
1
)n
,当d≠0
,是一个常数项为零
2
222
的二次式
8.对等差数列前项和的最值问题有两种方法:
(1) 利用
a
n
:当
a
n
>0,d<0,前n项和有最大值可由
a
n
≥0,
且
a
n1
≤0,求得n的值
当
a
n
<0,d>
0,前n项和有最小值可由
a
n
≤0,且
a
n1
≥0,求
得n的值
(2) 利用
S
n
:由
S
n
d
2
d
n(a
1
)n
二次函数配方法求得最值时n的值
22
等比数列
1.等比数列:如果一个数列从第二项起,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.这个常数叫做等比数列的公比;公比通常用字母q表示(
q≠0),即:
a
n
=q(q≠0)
a
n1
n1nm
(a
1
q0)
2.等比数列的通项公式:
a
n
a
1
q(a
1
q0)
,
a
n
a
m
q
3.{
a
n
}成
等比数列
a
n1
=q(
nN
,q≠0)
“
a
n
≠0”是数列{
a
n
}成等比数列的必要非充分条件
a
n
4.既是等差又是等比数列的数列
:
非零常数列.
5.等比中项:G为a与b的等比中项. 即G=±
ab
(a,b同号).
6.性质:若m+n=p+q,
a
m
a
n
a
p
a
q
7.判断等比数列的方法:定义法,中项法,通项公式法
第1页(共10页)
1
8.等比数列的增减性:
当q>1,
a
1
>0或0a
1
<0时, {
a
n
}是递增数列;
当q>1,
a
1
<0,或0a
1
>0时, {
a
n
}是递减数列;
当q=1时, {
a
n
}是常数列;
当q<0时, {
a
n
}是摆动数列;
等比数列前n项和
等比数列的前n项和公式:
aa
n
q
a
1
(1q
n
)
∴当
q1
时,
S
n
①
或
S
n
1
②
1q
1q
当q=1时,
S
n
na
1
当已知
a
1
, q, n
时用公式①;当已知
a
1
, q,
a
n
时,用公式②.
数列通项公式的求法
一、定义法
直接利用等差数列或等比数列的定义求
通项的方法叫定义法,这种方法适应于已知数列类型的题目.
2
例1.等差数列
a
n
是递增数列,前n项和为
S
n
,且<
br>a
1
,a
3
,a
9
成等比数列,
S
5
a
5
.求数列
a
n
的通项公式.
二、公式法
若已知数列的前
n
项和
S
n
与
a
n
的关系,求数列
a
n
的通项
a
n
可
用公式
a
n
n
例2.已知数列
a<
br>n
的前
n
项和
S
n
满足
S
n
2a
n
(1),n1
.求数列
a
n
的通项公式。
S
1
n1
求解。
S
n
S
n1
n2
三、由递推式求数列通项法
对于递推
公式确定的数列的求解,通常可以通过递推公式的变换,转化为等差数列或等比数列问题,有时也用
到一
些特殊的转化方法与特殊数列。
类型1
递推公式为
a
n1
a
n
f(n)
第2页(共10页)
2
(2004全国卷I
.22)已知数列
a
n
中,
a
1
1
,且a
2k
a
2k1
(1)
k
,a
2k
1
a
2k
3
k
,其中
k1,2,3,
……,
求数列
a
n
的通项公式。
例3. 已知数列
a
1
n
满足a
1
2
,
a
1
n1
a
n
n
2
n
,求
a
n
。
类型2
(1)递推公式为
a
n1
f(n)a
n
例4. 已知数列
a
2
n
满足
a
1
3
,
a
n
n
1
n1
a
n
,求
a
n
。
例5.设数列
a
n
:
a
1
4,a
n
3a
n1
2n1,(n2)
,求
a
n
.
类型3 递推公式为
a
n1
pa
n
q(其中p,q均为常数,
(pq(p1)0)
)。
第3页(共10页)
3
(2006.重庆.14)在数列
a
n
中,若
a
1
1,a
n12a
n
3(n1)
,则该数列的通项
a
n
例7. 已知数列
<
br>a
n
中,
a
1
1
,
a
n1
2a
n
3
,求
a
n
.
类型4 递推公式为
a
n1
pa
n
q
n
(其中p,q均为常数,
(pq(p1)
(q1)0)
)。 (或
a
n1
pa
n
r
q
n
,
其中p,q, r均为常数)
(2006全国I.22)(本小题满分12分)
设数列
a
4<
br>n
的前
n
项的和
S
n
3
a
12
n
3
2
n1
3
,
n1,2,3,ggg
(Ⅰ)求首项
a
1
与通项
a
n
;
例8. 已知
数列
a
5
n
中,
a
1
6
,
a
11
n1
3
a
n
(
2
)
n1
,求
a
n
。
类型5 递推公式为
a
n2
pa
n1
qa
n
(其中p,q均为常数)。
(2006.福建.理.22)(本小题满分14分)
已知数列
a满足
a
*
n
1
1,a
n1
2
a
n
1(nN).
(I)求数列
a
n
的通项公式;
第4页(共10页)
4
例9.
已知数列
a
n
中,
a
1
1
,
a
2
2
,
a
n2
21
a
n1
a
n
,求
a
n
。
33
类型6 递推公式为
S
n
与
a
n
的关系式。(或<
br>S
n
f(a
n
)
)
例10. 已知数列
an
前n项和
S
n
4a
n
1<
br>2
n2
.
(1)求
a
n1
与
a
n
的关系;(2)求通项公式
a
n
.
7
双数列型
解法:根据所给两个数列递推公式的关系,灵活采用累加、累乘、化归等方法求解。
例11. 已知数列
a
n
中,
a
1<
br>1
;数列
b
n
中,
b
10
。当
n2
时,
a
n
求
an
,
b
n
.
1
1
(2a
n1b
n1
)
,
b
n
(a
n1
2b
n1
)
,
3
3
第5页(共10页)
5
四、待定系数法(构造法)
求数列通项公式方法灵活多样,特别是对于给定的递推关系求通项
公式,观察、分析、推理能力要求较高。通
常可对递推式变换,转化成特殊数列(等差或等比数列)来求
解,这种方法体现了数学中化未知为已知的化归思想,
而运用待定系数法变换递推式中的常数就是一种重
要的转化方法。
1、通过分解常数,可转化为特殊数列{a
n
+k}的形式求解。一
般地,形如a
n1
=p a
n
+q(p≠1,pq≠0)型的递推
式均可通过待定系数法对常数q分解法:设a
n1
+k=p(a
n
+k)与
原式比较系数可得pk
-
k=q,即k=
得等比数列{a
n
+k}。
例12、数列{a
n
}满足a
1
=1,a
n
=
例13、数列{a
n
}满足a
1
=1,
3a
n1
a
n
7
0
,求数列{a
n
}的通项公式。
例14.已知数列
a
n
满足
a
1
1
,且
a
n1
3a
n<
br>2
,求
a
n
.
2、通过分解系数,可转化为特殊数列
{a
n
a
n1
}
的形式求解。这种方法适用于
a
n2<
br>pa
n1
qa
n
型的递推式,通
过对系数p的分解,可
得等比数列
{a
n
a
n1
}
:设
a
n
2
ka
n1
h(a
n1
ka
n
),比较系数得
hkp,hkq
,
可解得
h,k
。
第6页(共10页)
6
q
,从而
p1
1
a
n1
+1(n≥2),求数列{a
n
}的通
项公式。
2
(2006.福建.文.22)(本小题满分14分)
已知数列
a
n
满足
a
1
1,a2
3,a
n2
3a
n1
2a
n
(n
N
*
).
例16、数列
a
n
满
足
a
1
2,a
2
5,a
n2
3a
n1
2
a
n
=0,求数列{a
n
}的通项公式。
(I)证明:数列
a
n1
a
n
是等比数列;
(II)求数列
a
n
的通项公式;
例17、数列
a
n
中,
a
1
1,
a
2
2,3a
n2
2a
n1
a
n
,求数列
a
n
的通项公式。
五、特征根法
1、设已知数列
{a
n
}
的项满足
a
1
b,a
n1
ca
n
d
,其中
c0,c1,
求这个数列的通项公式。作出一个方程
即
a
n
a
1
;当
x
0
a
1
时,a
n
b
n
x
0
,其中
{b
n
}
是以
c
为公比的等比数列,xcxd,
则当
x
0
a
1
时,
a
n
为常数列,
n1
即
b
n
b
1
c,
b
1
a
1
x
0
.
第7页(共10页)
7
例19.已知数列
{a
n
}
满足:
a
n1
a
n
2,nN,a1
4,
求
a
n
.
例20:已知数列
a
n
满足
a
1
a,a
2
b,3a
n2
5a
n1
2a
n
0(n0,nN)
,求数列
a
n
的通项公式。
3、如果数列
{a
n
}
满足下列条件:已知
a
1
的值且对于
nN
,都有
a
n1
1
3
pa
n
q
(其中p<
br>、
q
、
r
、
h均为常数,
ra
n
h
且
phqr,r0,a
1
1
hpxq
),那么,可作特征方程
x
,当特征方程有且仅有一根
x0
时,则
是等差
rrxh
a
n
x
0
a
n
x
1
<
br>是等比数列。
a
n
x
2
数列;当特
征方程有两个相异的根
1
、
2
时,则
(2006.重庆.文.22).(本小题满分12分)
数列
{a
n
}满
足a
1
1且8a
n1
a
n
16a
n12a
n
50(n1).
求数列
{a
n
}
的通项公式.
例21、已知数
列
{a
n
}
满足性质:对于
nN,a
n1
<
br>
a
n
4
,
且
a
1
3,
求
{a
n
}
的通项公式.
2a
n
3
第8页(共10页)
8
例2
2.已知数列
{a
n
}
满足:对于
nN,
都有
a
n1
13a
n
25
.
a
n
3
(1)若
a
1
5,
求
a
n
;
(2)若
a
1
3,
求
a
n
;
(3)若
a
1
6,
求
a
n
;
(4)当
a
1
取哪些值时,无穷数列
{a
n
}
不
存在?
六、构造法
构造法就是在解决某些数学问
题的过程中,通过对条件与结论的充分剖析,有时会联想出一种适当的辅助模型,
如某种数量关系,某个
直观图形,或者某一反例,以此促成命题转换,产生新的解题方法,这种思维方法的特点就
是“构造”.
若已知条件给的是数列的递推公式要求出该数列的通项公式,此类题通常较难,但使用构造法往往给人
耳
目一新的感觉.
1、构造等差数列或等比数列
由于等差数列与等比数列的通项公式显然,对
于一些递推数列问题,若能构造等差数列或等比数列,无疑是一种行
之有效的构造方法.
例24: 设各项均为正数的数列
a
n
的前n项和为
S
n
,对于任意正整数n,都有等式:
a
n
2a
n
4S
n
成立,求
2
a
n
的通项an.
例25: 数列
a
n
中前n项的和
S
n
2na
n
,求数列的通项公式<
br>a
n
.
第9页(共10页)
9
2、构造差式与和式
解题的基本思路就是构造出某个数列的相邻两项之差,然
后采用迭加的方法就可求得这一数列的通项公式.
例26: 设
a
2n
是首项为1的正项数列,且
a
n
a
2
n
1
na
n
na
n1
0
,(n∈N*),求数列的
通项公式an.
3、构造商式与积式
构造数列相邻两项的商式,然后连乘也是求数列通项公式的一种简单方法.
例28: 数列<
br>
a
n
中,
a
1
1
2
,前n项的和
S
n
n
2
a
n
,求
a
n1
.
4、构造对数式或倒数式
有些数列若通过取对数,取倒数代数变形方法,可由复杂变为简单,使问题得以解决.
例29: 设正项数列
a
a
2
n
满足
a
1
1
,
a
n
2
n1
(n
≥2).求数列
a
n
的通项公式.
例30: 已知数列
a
n
中,
a
1<
br>2
,n≥2时
a
n
7a
n1
33a
,求通项公式.
n1
1
第10页(共10页)
10