递推数列通项求解方法举隅类型一:1n n a pa q +=+(1p ≠)思路1(递推法):()123()n n n n a pa q p pa q q p p pa q q q ---⎡⎤=+=++=+++=⎣⎦ (12)1(1n p a q p p -=++++…211)11n n q qp a p p p--⎛⎫+=+⋅+ ⎪--⎝⎭。
思路2(构造法):设()1n n a p a μμ++=+,即()1p q μ-=得1qp μ=-,数列{}n a μ+是以1a μ+为首项、p 为公比的等比数列,则1111n n q q a a p p p -⎛⎫+=+ ⎪--⎝⎭,即1111n n q qa a p p p -⎛⎫=++ ⎪--⎝⎭。
例1 已知数列{}n a 满足123n n a a -=+且11a =,求数列{}n a 的通项公式。
解:方法1(递推法):()123232(23)3222333n n n n a a a a ---⎡⎤=+=++=+++=⎣⎦……1223(122n -=++++ (211)332)12232112n n n --+⎛⎫+=+⋅+=- ⎪--⎝⎭。
方法2(构造法):设()12n n a a μμ++=+,即3μ=,∴数列{}3n a +是以134a +=为首项、2为公比的等比数列,则113422n n n a -++=⋅=,即123n n a +=-。
类型二:1()n n a a f n +=+思路1(递推法):123(1)(2)(1)(3)(2)(1)n n n n a a f n a f n f n a f n f n f n ---=+-=+-+-=+-+-+-=…111()n i a f n -==+∑。
思路2(叠加法):1(1)n n a a f n --=-,依次类推有:12(2)n n a a f n ---=-、23(3)n n a a f n ---=-、…、21(1)a a f -=,将各式叠加并整理得111()n n i a a f n -=-=∑,即111()n n i a a f n -==+∑。
例2 已知11a =,1n n a a n -=+,求n a 。
解:方法1(递推法):123(1)(2)(1)n n n n a a n a n n a n n n ---=+=+-+=+-+-+= ......1[23a =+++ (1)(1)(2)(1)]2ni n n n n n n =++-+-+==∑。
方法2(叠加法):1n n a a n --=,依次类推有:121n n a a n ---=-、232n n a a n ---=-、…、212a a -=,将各式叠加并整理得12n n i a a n =-=∑,121(1)2n nn i i n n a a n n ==+=+==∑∑。
类型三:1()n n a f n a +=⋅思路1(递推法):123(1)(1)(2)(1)(2)(3)n n n n a f n a f n f n a f n f n f n a ---=-⋅=-⋅-⋅=-⋅-⋅-⋅=…(1)(2)(3)f f f =⋅⋅⋅…1(2)(1)f n f n a ⋅-⋅-⋅。
思路2(叠乘法):1(1)n n a f n a -=-,依次类推有:12(2)n n af n a --=-、23(3)n n a f n a --=-、…、21(1)af a =,将各式叠乘并整理得1(1)(2)(3)n a f f f a =⋅⋅⋅…(2)(1)f n f n ⋅-⋅-,即(1)(2)(3)n a f f f =⋅⋅⋅…1(2)(1)f n f n a ⋅-⋅-⋅。
例3 已知11a =,111n n n a a n --=+,求n a 。
解:方法1(递推法):1231121231111n n n n n n n n n n a a a a n n n n n n ---------==⋅=⋅⋅=+++-…2(1)n n =+。
方法2(叠乘法):111n n a n a n --=+,依次类推有:122n n a n a n ---=、2331n n a n a n ---=-、…、3224a a =、2113a a =,将各式叠乘并整理得112311n a n n n a n n n ---=⋅⋅⋅+- (21)43⋅⋅,即12311n n n n a n n n ---=⋅⋅⋅+-…21243(1)n n ⋅⋅=+。
类型四:11n n n a pa qa +-=+思路(特征根法):为了方便,我们先假定1a m =、2a n =。
递推式对应的特征方程为2x px q =+,当特征方程有两个相等实根时, ()12n n p a cn d -⎛⎫=+⋅ ⎪⎝⎭(c 、d 为待定系数,可利用1a m =、2a n =求得);当特征方程有两个不等实根时1x 、2x 时,1112n n n a ex fx --=+(e 、f 为待定系数,可利用1a m =、2a n =求得);当特征方程的根为虚根时数列{}n a 的通项与上同理,此处暂不作讨论。
例4 已知12a =、23a =,116n n n a a a +-=-,求n a 。
解:递推式对应的特征方程为26x x =-+即260x x +-=,解得12x =、23x =-。
设1112n n n a ex fx --=+,而12a =、23a =,即2233e f e f +=⎧⎨-=⎩,解得9515e f ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,即11912(3)55n n na --=⋅+⋅-。
类型五:1n n n a pa rq +=+ (0p q ≠≠)思路(构造法):11n n n a pa rq --=+,设11nn n n a a q q μλμ--⎛⎫+=+ ⎪⎝⎭,则()11n n q p q rq λμλ-=⎧⎪⎨-=⎪⎩,从而解得p q rp q λμ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪-⎩。
那么n n a r q p q ⎧⎫+⎨⎬-⎩⎭是以1a r q p q +-为首项,pq为公比的等比数列。
例5 已知11a =,112n n n a a --=-+,求n a 。
解:设1122n n n n a a μλμ--⎛⎫+=+ ⎪⎝⎭,则()121122n n λμλ-=-⎧⎪⎨-=⎪⎩,解得1213λμ⎧=-⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩,123n n a ⎧⎫∴-⎨⎬⎩⎭是以111236-=为首项,12为公比的等比数列,即11112362n n n a -⎛⎫-=⋅ ⎪⎝⎭,213n n a +∴=。
类型六:1()n n a pa f n +=+ (0p ≠且1p ≠)思路(转化法):1(1)n n a pa f n -=+-,递推式两边同时除以np 得11(1)n n n n n a a f n p p p ---=+,我们令n n na b p =,那么问题就可以转化为类型二进行求解了。
例6 已知12a =,1142n n n a a ++=+,求n a 。
解:142n n n a a -=+,式子两边同时除以4n得111442nn n n n a a --⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,令4n n n a b =,则112n n n b b -⎛⎫-= ⎪⎝⎭,依此类推有11212n n n b b ---⎛⎫-= ⎪⎝⎭、22312n n n b b ---⎛⎫-= ⎪⎝⎭、…、22112b b ⎛⎫-= ⎪⎝⎭,各式叠加得1212nnn i b b =⎛⎫-= ⎪⎝⎭∑,即122111*********nnnnnn nn i i i b b ===⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+=+==- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑∑∑1441422n nnn n n n a b ⎡⎤⎛⎫∴=⋅=⋅-=-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦。
类型七:1r n n a pa += (0n a >)思路(转化法):对递推式两边取对数得1log log log m n m n m a r a p +=+,我们令log n m n b a =,这样一来,问题就可以转化成类型一进行求解了。
例7 已知110a =,21n n a a +=,求n a 。
解:对递推式21n n a a +=左右两边分别取对数得1lg 2lg n n a a +=,令lg n n a b =,则12n n b b +=,即数列{}n b 是以1lg101b ==为首项,2为公比的等比数列,即12n n b -=,因而得121010n n bn a -==。
思路(转化法):对递推式两边取倒数得11n n npa d a c a ++=⋅,那么111n n d pa c a c +=⋅+,令1n nb a =,这样,问题就可以转化为类型一进行求解了。
例8 已知14a =,1221nn n a a a +⋅=+,求n a 。
解:对递推式左右两边取倒数得12112n n n a a a ++=即111112n n a a +=⋅+,令1n nb a =则1112n n b b +=+。
设()112n n b b μμ++=+,即2μ=-,∴数列{}2n b -是以17244-=-为首项、12为公比的等比数列,则1722n nb+-=-,即21272nn nb++-=,12227nn na++∴=-。
思路(特征根法):递推式对应的特征方程为ax bxcx d+=+即2()0cx d a x b+--=。
当特征方程有两个相等实根12x xδ==时,数列1naδ⎧⎫⎨⎬-⎩⎭即12na dac⎧⎫⎪⎪⎨⎬-⎪⎪-⎩⎭为等差数列,我们可设11122n na d a da ac cλ+=+----(λ为待定系数,可利用1a、2a求得);当特征方程有两个不等实根1x、2x时,数列12nna xa x⎧⎫-⎨⎬-⎩⎭是以1112a xa x--为首项的等比数列,我们可设1111212nnna x a xa x a xμ-⎛⎫--=⋅⎪--⎝⎭(μ为待定系数,可利用已知其值的项间接求得);当特征方程的根为虚根时数列{}n a通项的讨论方法与上同理,此处暂不作讨论。
例9 已知112a=,11432nnnaaa--+=+(2n≥),求na。
解:当2n≥时,递推式对应的特征方程为432xxx+=+即2230x x--=,解得11x=-、23x=。
数列13nnaa⎧⎫+⎨⎬-⎩⎭是以1112212a xa x-==---为首项的等比数列,设()1113nnnaaμ-+=-⋅-,由112a=得22a=则3μ-=-,3μ∴=,即()11133nnnaa-+=-⋅-,从而13131nn na--=+,11,1231,231n nnnan-⎧=⎪⎪∴=⎨-⎪≥⎪+⎩。