数列的迭代与递推(教师版)
例 3 已知数列{an} 中,且 a1 = 3 ,对任意的自然数 n 都满足 an+1 = an2 ,求数列{an} 的
通项公式.
( ) 解:由 an+1
=
an2 得 an
=
a2 n-1
=
a2 n−2
2
=
a22 n−2
=
a23 n−3
= =
a =3 2n−1
2n−1
1
.
注:本题也可对 an+1
= cn−1 + cn (n2 −1) .
注:(1)依次迭代后主要是求和问题;
(2)本题也可转化为
an+1 cn+1
=
an cn
+
2n + 1,然后累加法求通项.
变式 3 已知数列{an} 满足 a1 = 0 , a2 = a (a 0) , 2an = an−1 + an−2 (n ≥ 3) ,求{an} 的
= (an−3 + 3 2 ) 2(n−3)−1 + 3 22n−5 + 3 22n−3 =
= a1 + 3 (2 + 23 + 25 + + 22n−5 + 22n−3 )
=
a1
+ 3
2 − 22n−1 1− 22
=
2 + (22n−1
− 2) =
22n−1 .
所以
2an
+
an−1
=
2a
,即
an
=
−
1 2
an−1
+
a.
所以 an
=
−
1 2
an−1
+
a
=
−
1 2 2
an−2
+
−
1 2
a
+
a
=
=
−
1 2
n−1
a1
+
−
1 2
n−2
a
+
−
1 2
n−3
a
+
+
−
1 2
所以数列{a2n + pa2n−1} 是首项为 2 + p ,公比为 q 的等比数列.
数列{an} 的前 n
项和为 Sn ,且满足 a1
= 1, a2
=
2
,
Sn Sn+1
=
an an+2
,判断数列 {an }
是否为等差数列,并证明.
解:由 Sn = an 得 S1 = a1 , S2 = a2 , S3 = a3 ,…, Sn−1 = an−1 , Sn = an ,
数列的迭代与递推
数列尤其是等差、等比数列,在考纲 C 级要求的 8 个席位中占据两席. 其重要性不言
自明,而数列的迭代与递推型问题是我省近年来数学高考的热点和难点. 这类问题一般运
用累加法、累乘法、构造等差等比(或常数列)法、迭代法等“化归”的思想来解决.
第一节 研究递推数列问题之基本方法
1.递推数列处理的最根本的解决方法是迭代法.迭代法也称辗转法,是一种不断用变
=
a1q1n−1
=
q1n−1 ,
又因为 an+3 an + 2
= an+1 an
,所以 a4 a3
=
a2 a1
=2=
2q2 q1
,即 q1
= q2 ,
例3
设 q1 = q2 = q ,则 a2n + pa2n−1 = q(a2n−2 + pa2n−3 ) ,且 a2n + pa2n−1 0 恒成立,
则数列{an}为等差数列.
变式
在数列 {an }
中, a1
=
19 2
, an +1
=
38an −1 4an + 42
,bn
=
20 ,其中 2an + 1
n N .求证:数
列{bn} 为等差数列.
证明: bn+1
− bn
=
20 −
2an+1 + 1
20 2an + 1
=
2
20 38an −1
− +1
20 2an + 1
=
2an 2an
+1 +1
=1.
4an + 42
例2
已知数列{an} 中, a1 = 1 , an an+1
=
(
1 2
)
n
,记
Sn
为
{an
}
的前
n
项的和,
bn = a2n + a2n−1 , n N .判断数列{bn} 是否为等比数列.
解:因为
an
an+1
=
(1)n 2
分析
此题的基本方法是由 an+1 = 3an + 1,构造新数列 an
+
1 2
是一个首项为
3 2
,公比
为
3
的等比数列,从而求得
an
=
3n − 2
1
.这种构造新数列的方法有时往往不能理解为何要这
样配凑,于是也就仅限于依葫芦画瓢而已,其实此类型问题可采用迭代法求解.
解 an = 3an−1 + 1 = 3(3an−2 + 1) + 1 = 32 an−2 + 3 + 1
例 2 设数列 an 满足 a1 =2 , an+1 − an = 3 22n−1 .求 an 的通项公式.
解: an = an−1 + 3 22(n−1)−1 = (an−2 + 3 22(n−2)−1 ) + 3 22n−3 = = an−2 + 3 22n−5 + 3 22n−3
变式 1 设数列{an} 的前 n 项和为 Sn,满足 2Sn = an+1 − 2n+1 + 1 (n N ) ,且 a1,a2 + 5,a3 成 等差数列.
(1)求 a1 的值;
(2)求数列{an} 的通项公式.
分析
由 Sn 求出 an+1 = 3an + 2n
后,可变形为 an+1 2n
+3
,两式相乘得 anan+1an+3an+4
=
an +1an + 2 2 an + 3
,
因为 an 0 ,所以 anan+4 = an+22 (n N* ) ,
从而{an} 的奇数项和偶数项均构成等比数列,
设公比分别为 q1, q2
,则 a2n
=
a2
q n−1 2
=
2q2n−1 , a2n−1
解:由 nan+1 − (n + 1)an = n(n + 1) 两边同除以 n(n +1) ,
得 an+1 − an n+1 n
=
1
,从而数列
{
an n
}
为首项
a1
= 1 ,公差 d
= 1 的等差数列,
所以
an n
=n
,从而数列{an} 的通项公式为
an
=
n2
.
变式
已知数列 {an }
的前
n
项和为
此类问题叫板在数列定义上,活在变形策略的体验上,虽无定法,但仍有章可循.
思路一: Sn 与 an 之间的转化;
思路二:利用相邻项之间的递推,常构造常数列过渡,得出{an} 通项,得到等差 (等比)数列;
思路三:递推关系中消常数,得出相邻项的关系.
例 1 已知数列{an}的前 n 项和为 Sn ,对任意正整数 n(n 2) ,都有 3Sn = Sn+1 +
0.
所以{bn} 是公比为的等比数列.
变式 已知数列{an} 各项均为正数,a1 = 1 ,a2 = 2 ,且 anan+3 = an+1an+2 对任意 n N 恒成
立.求证:对任意正实数 p,{a2n + pa2n−1} 成等比数列.
证明:由
an an +3 an+1an+
=
4
an a +1 n+2 = an+2an
通项公式. 分析 相邻三项的递推关系可以先利用迭代法转化为相邻两项的关系,再利用迭代法求 解.
解:因为 2an = an−1 + an−2 ,
所以 2an + an−1 = 2an−1 + an−2 = an−2 + an−3 + an−2 = 2an−2 + an−3 = = 2a2 + a1 = 2a ,
an 的通项公式.
解: an = can-1 + cn 2(n −1) +1
= c can−2 + cn−1[2(n − 2) + 1] + cn 2(n −1) + 1
= c2an−2 + cn[2(n − 2) + 1 + 2(n −1) + 1] =
= cn−1a1 + cn[2 1 + 1 + 2 2 + 1 + + 2(n −1) + 1]