數(shù)列是定義在N*或其子集上的函數(shù),因而數(shù)列問題往往隱含著較為深厚的函數(shù)背景,探究數(shù)列的函數(shù)背景,用函數(shù)的觀點去思考問題、分析問題,是解決數(shù)列問題的重要思想方法.一、從函數(shù)的結(jié)構(gòu)特征審視數(shù)列問題
1.一次函數(shù)結(jié)構(gòu)
設(shè)數(shù)列{an}是公差為d等差數(shù)列,則
(1)通項an=a1+(n-1)d=d#8226;n+(a1-d),當(dāng)d≠0時,an為n的一次函數(shù).令d=A,a1-d=B,易得:{an}為等差數(shù)列an=An+B(A、B為常數(shù)).
(2)由于前n項和Sn=na1+n(n-1)2d=d2#8226;n2+(a1-d2)n,所以Snn=d2n+(a1-d2),當(dāng)d≠0時,Snn為n的一次函數(shù).易得:{an}為等差數(shù)列{Snn}為等差數(shù)列Snn=An+B(A、B為常數(shù)).
例1 (1)在等差數(shù)列{an}中,ap=q,aq=p(p≠q),求ap+q的值.
(2)等差數(shù)列{an}的前n項和為Sn,且S10=100,S100=10,求S110的值.
解:(1)因為{an}為等差數(shù)列,點(n,an)在直線y=Ax+B上,于是(p,ap)、(q,aq)、(p+q,ap+q)三點共線,即(p,q)、(q,p)、(p+q,ap+q)三點共線.
所以p-qq-q=ap+q-p(p+q)-qap+q=0.
(2)由{an}為等差數(shù)列,可得{Snn}為等差數(shù)列,點(n,Snn)在直線y=Ax+B上.于是(10,S1010)、(100,S100100)、(110,S110110)三點共線,即(10,10)、(100,110)、(110,S110110)三點共線.于是
10-11010-100=S110110-10110-10S110=-110.
2.二次函數(shù)結(jié)構(gòu)
等差數(shù)列{an}公差為d,前n項和Sn,則Sn=d2n2+(a1-d2)n,當(dāng)d≠0時,Sn為n的二次函數(shù),且不含常數(shù)項.易知{an}為等差數(shù)列Sn=An2+Bn(A、B為常數(shù))
例2 等差數(shù)列{an}的前n項和為Sn,公差d>0,S3=S8.(1)求S11的值;(2)當(dāng)Sn為最小時,求n的值.
解:因為d>0,S3=S8所以Sn為n的二次函數(shù),且點(n,Sn)適合的拋物線y=Ax2+B有以下特點:①開口向上;②過原點(0,0);③對稱軸為x=3+82=5.5 (1)由對稱性知:拋物線與x軸的另一交點為(11,0),表明S11=0;
(2)由對稱軸x=5.5,而n∈N*,故Sn最大時,n=5或6
推廣:等差數(shù)列{an}前n項和為Sn,若Sp=Sq(p≠q),則Sp+q=0. 3.指數(shù)函數(shù)結(jié)構(gòu)
等比數(shù)列通項公式an=a1qn-1=a1q#8226;qn.帶有明顯的指數(shù)函數(shù)背景,利用這一點,結(jié)合指數(shù)函數(shù)的性質(zhì),可順利解決有關(guān)問題.
例3 已知{an}為正項等差數(shù)列,{bn}為正項等比數(shù)列,且a1=b1,a2n+1=b2n+1,試比較an+1與bn+1的大小.
解:①若{an}、{bn}均為常數(shù)列,則an+1=bn+1.
同理可得an+3=tan(xn+3×π3)=tanxn=an.
所以數(shù)列{an}是周期T=3的數(shù)列,于是a2008-a1=a2007+1-a1=a
所以數(shù)列{Pn}的最大項為第4項,且P4=19(19×4-24+1+2)=469
探究數(shù)列問題的函數(shù)背景,有利于從函數(shù)觀點理解數(shù)列,從而豐富數(shù)列問題的內(nèi)涵,解題中要善于結(jié)合函數(shù)與方程、轉(zhuǎn)化與劃歸、分類討論等思想方法,不斷增強(qiáng)分析問題、解決問題的能力,提高自己的數(shù)學(xué)素養(yǎng).