二阶等差数列及其通项公式.

巡山小妖精
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2021年01月05日 08:00
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2021年1月5日发(作者:毕先奎)


二阶等差数列及其通项公式
李清振
青岛城市管理职业学校
一、引子:
在《数列》知识的学习中有一种求数列通项公式类型的题目。
如,试求出下列数列的通项公式:
1
2
3
45
⑴ 、、、、,…
2
3
4
56
1
1
1
1
⑵ - 1、、




,…
2
3
4
5
1
111
⑶ 、、、,…
1 2
233445
上述数列,都易于通过观察、分析,而总结推断出其通项公式,
分别为
1
1
n
a


a

( 1)

a

.
n(n1)
n
n1
n
n
n
n
再如等差数列、等比数列,教材中已分别介绍过其通项公式。
但有数列,如:
⑷ 1,2,4,7,11,16,22,…
⑸ 1,3,6,10,15,21,28,…
⑹ 1,3,7,13,21,31,43,…
通过观察分析,也能发现上面三个数列有其内在规律与特点,
但若想轻易写出通项公式却有难处。 < /p>


本文旨在由等差数列推导出如⑷、⑸、⑹这样的一类数列的通
项公式,并给出一个 相关定义。
二、 预备知识:
1、 等差数列的定义:如果一个数列
a
1
,a
2
,a
3
,…,a
n
,…,
从第二项起,每一项与它的前一项的差都等于同一个常数d,即
a
2
- a
1
= a
3
- a
2
=… = a
n
- a
n-1
= d,则称此数列为等差数列,常数d
叫等差数列的公差。
2、 等差数列的通项公式:a
n
=a
1
+ ( n - 1 ) d,
公 差: d = a
2
- a
1.

三、 二阶等差数列的定义及其通项公式:
a) 定义:如果一个数列
a
1
,a
2
,a
3
,…,a
n
,…, (★)
从第二项起,每一项与它的前一项的差按照前后次序排成新的数
列,即 a
2
- a
1
,a
3
- a
2
,a
4
- a
3
,…, a
n
- a
n-1
,…成为一个等差数
列,则称数列(★)为二阶等差数列。
相应地,d =(a
3
- a
2
) - (a
2
- a
1
)= a
3
+ a
1
- 2a
2
称为二阶等差数列的二阶公差。
显然,依此定义可以判断,⑷、⑸、⑹均是二阶等差数列。
其二阶公差分别为1、1、2.
说明:⑴、为区别于二阶等差数列,可把通常定义的等差数
列称为一阶等差数列.


⑵、二阶与一阶等差数列的相互关系:
二阶等差数列不一定是一阶等差数列,但一阶等差数列肯
定是二阶等差数列。
b) 二阶等差数列的通项公式:
设数列a
1
,a
2
,a
3,…,a
n
,…是一个二阶等差数列,为了书
写的方便,我们记数列
a
2
- a
1
,a
3
- a
2
,a
4
- a
3
,…,a
n
- a
n-1
,…
为 b
1
, b
2
, b
3
, …,b
n-1
, …, (☆)
即记b
n
= a
n+1
- a
n
, (n≥1,n∈Z)
则数列 (☆) 是一个一阶等差数列。
显然,对于数列(☆),d = b
2
- b
1
= a
1
+ a
3
- 2a
2

根据等差数列的通项公式,则有
b
n
= a
n+1
- a
n
= b
1
+ (n-1) d,(n≥1,n∈Z)
由此得,a
n +1
= a
n
+ b
1
+ (n-1) d
依此规律,则有
a
2
= a
1
+ b
1


a
3
= a
2
+ b
1
+d,
a
4
= a
3
+ b
1
+2d,
…………………
a
n
= a
n-1
+ b
1
+ (n-2 ) d,
由上面各式左右分别相加,可得


(n1)(n2)
a
n
= a
1
+(n-1)b
1
+(●)
d

2
此即为二阶等差数列的通项公式,
其中,b
1
= a
2
- a
1,
[注:b
n
= a
n+1
- a
n
, (n≥1,n∈Z)]
c) 例证:
对于数列⑷,知a
1
=1,b
1
=1,d=1,则由公式(●) 可得,a
n
=1+
(n1)(n2)
n
(n-1)×1+=2
代入验证,正确。
同理可求知⑸、⑹的通项公式:
2
n
1

2
n
n
2
⑸、a
n
=
2

⑹、an = n
2
-n+1
由此通项公式,则可求出二阶等差数列后面未给出的任何一项。
读者可方便地求出下面的二阶等差数列的通项公式:
⑺、2、2、5、11、20、32、47,…

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