【不动点法】一阶分式型递推数列()10n n n ax b x ad bc cx d++=-≠+以及给定1a的统一求法:对于函数)(x f ,满足)(00x f x =的点))(,(00x f x 称作函数)(x f 的不动点.而我们称满足dcy b ay y ++=的y 为具有递推公式dcx b ax x n n n ++=+1的数列的不动点.(1)当d cx bax x n n n ++=+1有两个不动点21,y y 时,数列⎭⎬⎫⎩⎨⎧--21y x y x n n 成等比数列,且11111222n n n n x y x y a cy x y a cy x y ++---=⋅---. (2)当d cx bax x n n n ++=+1只有有一个不动点y 时,数列⎭⎬⎫⎩⎨⎧-y x n 1成等差数列.且1121n n c x y a d x y+=+-+-. 【特征根法】一般地,我们称由初始值12k a a a ⋯,,,及递推关系()1122n k n k n k k n a c a c a c a f n ++-+-⋯=++++所确定的数列为k 阶常系数线性递归数列,其中1c ,2c ,…,k c 为常数,且0k c ≠.当()0f n =时,称为常系数齐次线性递归数列(又称为k 阶循环数列).我们把对应于常系数齐次线性递归数列1122n k n k n k k na c a c a c a ++-+-⋯=+++①的方程1212k k k kx c x c x c --⋯=+++②称为其特征方程,方程的根称为{}n a 的特征根.下面不加证明地引进两个定理.定理1 若递推关系①对应的特征方程②有k 个不同的单根1x ,2x ,…,k x ,那么1122n n nn k k a A x A x A x ⋯=+++,其中1A ,2A ,…,k A 是待定系数,可由初始值确定.定理2 若递推关系①对应的特征方程②有不同的特征根1x ,2x ,…,()s x s k <,其中()1i x i s ≤≤是②的i t 重根,12s t t t k ⋯+++=,那么()()()1122n nn n s s a A n x A n x A n x ⋯=+++,《数列》竞赛知识总结其中()()()()112s i i i i t i t A n B B n B n -⋯=+++,12i =,,…,s .这里的()1i B ,()2i B ,()i it B (12i =,,…,s )是待定系数,可由初始值确定.二阶线性递推数列n n n qa pa a +=++12,(1.1)以及给定初始项21,a a 的统一求法:我们称方程q px x+=2为具有递推形式n n n qa pa a +=++12的二阶线性递推数列n n n qa pa a +=++12的特征方程.(1)若(1.1)的特征方程有两个不同的根βα,,则nnn y x a βα⋅+⋅=,式中的y x ,由n=1,2时给定的21,a a 确定;(2)若特征方程有两个相同的根α,则令nn y xn a α)(+=,其中y x ,由给定的21,a a 确定; (3)特征方程有两个虚根,则.【数学归纳法】⑴第一数学归纳法设()P n 是一个与正整数有关的命题,如果①当00()n n n =∈N 时,()P n 成立;②假设(,)n k k n k =≥∈N 成立,由此推得1n k =+时,()P n 也成立,那么,根据①②对一切正整数0n n ≥时,()P n 成立.⑵第二数学归纳法设()P n 是一个与正整数有关的命题,如果①当00()n n n =∈N 时,()P n 成立;②假设(,)n k k n k ≤≥∈N 成立,由此推得1n k =+时,()P n 也成立,那么,根据①②对一切正整数0n n ≥时,()P n 成立. 【求和公式法】1.等差数列求和公式:11()(1)22n n n a a n n S na d ++==+特别地,当前n 项的个数为奇数时,211(21)k k S k a ++=+⋅,即前n 项和为中间项乘以项数。
这个公式在很多时候可以简化运算;2.等比数列求和公式:(1)1q =,1n S na =;(2)1q ≠,()111n n a q S q-=-,特别要注意对公比的讨论;3.可转化为等差、等比数列的数列;4.常用公式:(1)1nk k ==∑12123(1)n n n ++++=+;(2)21n k k ==∑222211631123(1)(21)()(1)2n n n n n n n ++++=++==++;(3)31nk k ==∑33332(1)2123[]n n n +++++=;(4)1(21)nk k =-=∑2135(21)n n ++++-=.【倒序相加法】如果一个数列{}n a ,与首末两端等“距离”的两项的和相等或等于同一常数,那么求这个数列的前n 项和即可用倒序相加法.【错位相减法】适用于差比数列(如果{}n a 等差,{}n b 等比,那么{}n n a b ⋅叫做差比数列)即把每一项都乘以{}n b 的公比q ,向后错一项,再对应同次项相减,即可转化为等比数列求和.【裂项相消法】即把每一项都拆成正负两项,使其正负抵消,只余有限几项,可求和。
这是分解与组合思想(分是为了更好地合)在数列求和中的具体应用. 裂项法的实质是将数列中的每项(通项)分解,然后重新组合,使之能消去一些项,最终达到求和的目的. 适用于1n n c a a +⎧⎫⎨⎬⋅⎩⎭,其中{}n a 是各项不为0的等差数列,c 为常数;部分无理数列、含阶乘的数列等。
其基本方法是()()1n a f n f n =+-. 常见裂项公式: (1)111(1)1n n nn ++=-,1111()()n n k k nn k++=-;111111()n n n n a a d a a ++=-⋅({}n a 的公差为d );(21d=.(根式在分母上时可考虑利用分母有理化,因式相消求和); (3)1111(1)(1)2(1)(1)(2)[]n n n n n n n -++++=-;(4)1111()(21)(21)22121n a n n n n ==--+-+;)121121(211)12)(12()2(2+--+=+-=n n n n n a n ; (5)nnn n n n n n S n n n n n n n n n a 2)1(11,2)1(12121)1()1(221)1(21+-=+-⋅=⋅+-+=⋅++=-则; (6)nn n n tan )1tan()1cos(cos 1sin -+=+; (7)11(1)!!(1)!n n n n ++=-;(8)常见放缩公式:212=.nn n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n 111)1(111)1(11111211212)12)(12(4144441111121)1)(1(1111222222--=-<⋅=<+=+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=-+=-<=⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=-+=-<(9)()1!!!n n n n ⋅+-=(10)()()()1112n n n n n =⋅+--⋅()()()()()()1121131n n n n n n n n =⋅+⋅+--⋅⋅+⋅+()()()()()()()()()1123112412n n n n n n n n n n n =⋅+⋅+⋅+--⋅⋅+⋅+⋅+⋅+(11)()()2arccot1arctan 1arctan nn n n++=+-(12) (13) (14) (15)2221cos sin 2cos cos2sin 2sin 2sin 2ααααααα+-==cos cos 2cot cot 2sin sin 2αααααα=-=-111c o t c o t 2s i n 2s i n 4s i n 2n n x x x x x ⋯+++=-,n 是正整数,实数π2k x λ≠(012k n λ⋯=,,,,,是整数), (16)()()cos 12cos cos cos 1l l l αααα+=⋅--(17)()()2sin sin 21cos 22cos2x k x k x kx-=--【分组求和法】有一类数列,既不是等差数列,也不是等比数列, 可把数列的每一项分成多个项或把数列的项重新组合,使其转化成常见的数列,然后分别求和,再将其合并即可. 【几种常见类型的周期数列】形如()111n n a n N a ++=-∈+;形如111n na a +=-()n N +∈;形如()21n n n a a a n N +++=-∈;形如()111nn na a n N a +++=∈-;形如()11n n a a n N ++=-∈(等和数列)【斐波那契数列】11n n n f ++⎡⎤⎥=-⎥⎝⎭⎝⎭⎦【无穷级数等式,欧拉常数】22116n n π∞==∑【无穷等比数列求和】无穷等比数列{}n a 首项为1a ,公比为()1q q <,则无穷项之和11a S q=-. 212n n-<;221n n >-11(1)()n a b a a b -≤>≥-;1n na b -11(1).()n a b a a b -≤>≥-1n a b-。