高中数学解题方法系列:数列中求通项的10种方法
一、公式法
n例1 已知数列{an}满足an?1?2an?3?2,a1?2,求数列{an}的通项公式。
an?1an3an?1an3an,则,故数列????{}是
2n?12n22n?12n22nan3a32以1为首项,以为公差的等差数列,由等差数列的通项公式,得,??1?1?(n?1)n12222231所以数列{an}的通项公式为an?(n?)2n。
22n解:an?1?2an?3?2两边除以2n?1,得
二、累加法 an?an?1?f(n)
,a1?1,求数列{an}的通项公式。 例2 已知数列{an}满足an?1?an?2n?1解:由an?1?an?2n?1得an?1?an?2n?1则
an?(an?an?1)?(an?1?an?2)?L?(a3?a2)?(a2?a1)?a1?[2(n?1)?1]?[2(n?2)?1]?L?(2?2?1)?(2?1?1)?1?2[(n?1)?(n?2)?L?2?1]?(n?1)?1 (n?1)n?2?(n?1)?12?(n?1)(n?1)?1?n22所以数列{an}的通项公式为an?n。
n例3已知数列{an}满足an?1?3an?2?3?1,a1?3,求数列{an}的通项公式。
n解:an?1?3an?2?3?1两边除以3n?1,得
an?1an21, ???3n?13n33n?1则
an?1an21?n??n?1 n?13333三、累乘法
an?f(n) an?1n例4 已知数列{an}满足an?1?2(n?1)5?an,a1?3,求数列{an}的通项公式。
n解:因为an?1?2(n?1)5?an,a1?3,所以an?0,则
an?1?2(n?1)5n,故anan?anan?1aa??L?3?2?a1an?1an?2a2a1?[2(n?1?1)5n?1][2(n?2?1)5n?2]?L?[2(2?1)?52][2(1?1)?51]?3 ?2n?1[n(n?1)?L?3?2]?5(n?1)?(n?2)?L?2?1?3?3?2n?1n(n?1)2?5?n!n?1所以数列{an}的通项公式为an?3?2?5n(n?1)2?n!.
,an?a1?2a2?3a3?L?(n?1)an?1(n?2),求{an}的通例5已知数列{an}满足a1?1项公式。
解:因为an?a1?2a2?3a3?L?(n?1)an?1(n?2) 所以an?1?a1?2a2?3a3?L?(n?1)an?1?nan 用②式-①式得an?1?an?nan. 则an?1?(n?1)an(n?2)
②
①
故
an?1?n?1(n?2) an四、待定系数法(重点)
n例6 已知数列{an}满足an?1?2an?3?5,a1?6,求数列?an?的通项公式。
解:设an?1?x?5n?1?2(an?x?5n)
④
nnn?1n将an?1?2an?3?5代入④式,得2an?3?5?x?5?2an?2x?5,等式两边消去2an,
nn?1nn得3?5?x?5?2x?5,两边除以5,得3?5x?2x,则x??1,代入④式得
an?1?5n?1?2(an?5n)
n例7 已知数列{an}满足an?1?3an?5?2?4,a1?1,求数列{an}的通项公式。
解:设an?1?x?2n?1?y?3(an?x?2n?y)
⑥
n将an?1?3an?5?2?4代入⑥式,得
3an?5?2n?4?x?2n?1?y?3(an?x?2n?y)
整理得(5?2x)?2?4?y?3x?2?3y。
nn令??5?2x?3x?x?5n?1n,则?,代入⑥式得an?1?5?2?2?3(an?5?2?2)
?4?y?3y?y?2⑦
2例8 已知数列{an}满足an?1?2an?3n?4n?5,a1?1,求数列{an}的通项公式。
22解:设an?1?x(n?1)?y(n?1)?z?2(an?xn?yn?z) ⑧
2将an?1?2an?3n?4n?5代入⑧式,得
2an?3n2?4n?5?x(n?1)2?y(n?1)?z?2(an?xn2?yn?z),则 2an?(3?x)n2?(2x?y?4)n?(x?y?z?5)?2an?2xn2?2yn?2z
等式两边消去2an,得(3?x)n?(2x?y?4)n?(x?y?z?5)?2xn?2yn?2z,
22?3?x?2x?x?3??解方程组?2x?y?4?2y,则?y?10,代入⑧式,得
?x?y?z?5?2z?z?18??an?1?3(n?1)2?10(n?1)?18?2(an?3n2?10n?18) ⑨
五、对数变换法
n5例9 已知数列{an}满足an?1?2?3?an,a1?7,求数列{an}的通项公式。
n5n5解:因为an?1?2?3?an,a1?7,所以an?0,an?1?0。在an?1?2?3?an式两边取
常用对数得lgan?1?5lgan?nlg3?lg2
⑩
设lgan?1?x(n?1)?y?5(lgan?xn?y) 六、迭代法
11 ○
3(n?1)2例10 已知数列{an}满足an?1?an,a1?5,求数列{an}的通项公式。
n3(n?1)23n?2解:因为an?1?an,所以an?an?1nn?13(n?1)?2?[an]3n?2?? ?2n?2n?1七、数学归纳法 例11 已知an?1?an?呢?)
解:由an?1?an?8(n?1)8,a?,求数列{an}的通项公式。(其他方法1(2n?1)2(2n?3)298(n?1)8及,得 a?1(2n?1)2(2n?3)298(1?1)88?224???22(2?1?1)(2?1?3)99?25258(2?1)248?348a3?a2???? 22(2?2?1)(2?2?3)2525?49498(3?1)488?480a4?a3????(2?3?1)2(2?3?3)24949?8181a2?a1?(2n?1)2?1由此可猜测an?,往下用数学归纳法证明这个结论。
(2n?1)2(2?1?1)2?18?,所以等式成立。 (1)当n?1时,a1?2(2?1?1)9(2k?1)2?1(2)假设当n?k时等式成立,即ak?,则当n?k?1时,
(2k?1)28(k?1)
(2k?1)2(2k?3)2ak?1?ak?(2k?1)2?18(k?1)??(2k?1)2(2k?1)2(2k?3)2[(2k?1)2?1](2k?3)2?8(k?1)?(2k?1)2(2k?3)2(2k?1)2(2k?3)2?(2k?3)2?8(k?1)?(2k?1)2(2k?3)2?(2k?1)(2k?3)?(2k?1)(2k?1)2(2k?3)2222
(2k?3)2?1?(2k?3)2[2(k?1)?1]2?1?[2(k?1)?1]2由此可知,当n?k?1时等式也成立。
根据(1),(2)可知,等式对任何n?N*都成立。 八、换元法
例12 已知数列{an}满足an?1?解:令bn?1?24an,则an?故an?1?1求数列{an}的通项公式。 (1?4an?1?24an),a1?1,
1612(bn?1) 24121(bn?1?1),代入an?1?(1?4an?1?24an)得 241612112(bn?1?1)?[1?4(bn?1)?bn] 24162422即4bn?1?(bn?3)
因为bn?1?24an?0,故bn?1?1?24an?1?0 则2bn?1?bn?3,即bn?1?九、不动点法
例13 已知数列{an}满足an?1?131bn?,可化为bn?1?3?(bn?3), 22221an?24,a1?4,求数列{an}的通项公式。
4an?1解:令x?21x?2421x?242,得4x?20x?24?0,则x1?2,x2?3是函数f(x)?的
4x?14x?1