摘 要:數(shù)列問題以其多變的形式和靈活的求解方法備受高考命題者的青睞,歷年來都是高考命題的熱點(diǎn),求數(shù)列的通項(xiàng)公式更是高考重點(diǎn)考查的內(nèi)容,作為常歸的等差數(shù)列或等比數(shù)列可直接根據(jù)它們的通項(xiàng)公式求解,但也有一些數(shù)列要通過構(gòu)造來形成等差數(shù)列或等比數(shù)列,之后再應(yīng)用各自的通項(xiàng)公式求解。
關(guān)鍵詞:歸納猜想構(gòu)造
例1.(2006年福建高考題)在數(shù)列{an}中,a1=1,an+1=2an+1,則an等于()
A.2nB.2n+1
C.2n-1D.2n-1
解:an+1=2an+1,所以an+1+1=2an+2=2(an+1),所以■=2,又a1+1=2,{an+1}是首項(xiàng)為2公比為2的等比數(shù)列an+1=2·2n-1=2n,所以an=2n-1,所以選C.
歸納小結(jié) 若數(shù)列{an}滿足an+1=pan+q(p≠1,q為常數(shù)),則令an+1+?姿=p(an+?姿)來構(gòu)造等比數(shù)列,并利用對應(yīng)項(xiàng)相等求?姿的值,求通項(xiàng)公式.
例2.在數(shù)列{an}中,a1=1,a2=3,an+2=3an+1-2an,則an= .
解:an+2-an+1=2(an+1-an),因?yàn)閍2-a1=2,所以{an-an-1}為首項(xiàng)為2公比也為2的等比數(shù)列,an-an+1=2n-1,an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1=2n-1+2n-2+…+2+1=■=2n-1.
歸納小結(jié):先構(gòu)造{an-1-an}等比數(shù)列,這是化歸思想的具體應(yīng)用,再用疊加法求出通項(xiàng)公式,當(dāng)然本題也利用了等比數(shù)列求和公式。
例3.(必修5教材69頁)已知數(shù)列{an}中a1=5,a2=2,an=2an-1+3an-2(n≥3),求這個(gè)數(shù)列的通項(xiàng)公式.
解:因?yàn)閍n=2an+3an-2,所以an+an-1=
3(an-1+an-2),又a1+a2=7,{an+an-1}形成首項(xiàng)為7,公比為3的等比數(shù)列,則an+an-1=7×3n-2,①
又an-3an-1=-(an-1-3an-2),
a2-3a1=-13,{an-3an-1}形成了一個(gè)首項(xiàng)為-13,公比為-1的等比數(shù)列,
則an-3an-1=(-13)·(-1)n-2,②
①×3+②得4an=7×3n-1+13·(-1)n-1,
所以an=■×3n-1+■(-1)n-1.
歸納小結(jié):本題是兩次構(gòu)造等比數(shù)列,屬于構(gòu)造方面比較級(jí),最終用加減消元的
方法確定出數(shù)列的通項(xiàng)公式。
例4.(2008四川省高考題)設(shè)數(shù)列{an}的前項(xiàng)和為Sn,若b·an-2n=(b-1)Sn成
立,求證:當(dāng)b=2時(shí),{an-n·2n-1}是等比數(shù)列.
證明:當(dāng)n=1,b·a1-2=(b-1)a1,
所以a1=2,
又因?yàn)閎·an-2n=(b-1)·Sn,①
所以b·an+1-2n+1=(b-1)·Sn+1,②
②-①得b·an+1-b·an-2n=(b-1)·an+1,
所以an+1=b·an+2n,
當(dāng)b=2時(shí),有an+1=2an+2n,
所以an+1-(n+1)×2n=2an+2n-(n+1)×2n=2·(an-n·2n-1),
又a1-21-1=1,
所以{an-n·2n-1}為首項(xiàng)為1,公比為2的等比數(shù)列,an-n·2n-1=2n-1,
所以an=(n+1)·2n-1.
歸納小結(jié):本題構(gòu)造非常特殊,要注意恰當(dāng)?shù)幕喓吞崛」蚴?,本題集中體現(xiàn)了構(gòu)造等比數(shù)列的價(jià)值與魅力,同時(shí)也彰顯構(gòu)造思想在高考中的地位和作用。
例5.數(shù)列{an}滿足a1=3,an+1=2an+3·2n+1,則an等于()
A.(3n-1)·2nB.(6n-3)·2n-1
C.3(2n-1)·2n+1D.(3n-2)·2n-1
解:因?yàn)閍n+1=2an+3×2n+1,所以■=■+3,■-■=3,又■=■,所以■構(gòu)成了一個(gè)首項(xiàng)為■,公差為3的等差數(shù)列,■=■+(n-1)×3=3n-■,an=2×2n-1·(3n-■)=(6n-3)×2n-1,所以選B.
歸納小結(jié):構(gòu)造等比數(shù)列,注意形■,當(dāng)n→n+1時(shí),變?yōu)椤?
例6.(2006山東高考題)已知a1=2,點(diǎn)(an,an+1)在函數(shù)f(x)=x2+x的圖象上,其中n=1,2,3,…求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式.
解:因?yàn)閒(x)=x2+2x,又因?yàn)?an,an+1)在函數(shù)圖象上,an+1=an2+2an,an+1+1=an2+
2an+1=(an+1)2,所以lg(an+1+1)=2lg(an+1),■=2,因?yàn)閘g(a1+1)=lg3,{lg(an+1)}是首項(xiàng)為lg3,公比為2的等比數(shù)列,lgan+1=2n-1·lg3=lg32n-1,所以an+1=32n-1,an=32n-1-1.
歸納小結(jié):前一個(gè)題構(gòu)造出■為等差數(shù)列,并且利用通項(xiàng)與和的關(guān)系來確定數(shù)列的通項(xiàng)公式,后一個(gè)題構(gòu)造{lg(an+1)}為等比數(shù)列,再利用對數(shù)性質(zhì)求解。數(shù)列與函數(shù)的綜合運(yùn)用是當(dāng)今高考的重點(diǎn)與熱點(diǎn),因此我們在解決數(shù)列問題時(shí)應(yīng)充分利用函數(shù)有關(guān)知識(shí),以它的概念與性質(zhì)為紐帶,架起函數(shù)與數(shù)列的橋梁,揭示它們之間內(nèi)在聯(lián)系,從而有效地解決數(shù)列問題。
例7.數(shù)列{an}中,若a1=2,an+1=■,則a4等于()
A.■B.■
C.■D.■
解:因?yàn)閍n+1=■,所以■=■=■+3,又■=■,所以■是首項(xiàng)為■,公差為3的等差數(shù)列.
■=■+(n-1)·3=3n-■=■,
所以an=■,所以a4=■=■,所以選A
歸納小結(jié):an+1=f(an)且為一次分式型或構(gòu)造出倒數(shù)成等差數(shù)列或構(gòu)造出倒數(shù)加常數(shù)成等比數(shù)列,發(fā)散之后,兩種構(gòu)造思想相互聯(lián)系,相互滲透,最后融合到一起.
總之,構(gòu)造等差數(shù)列或等比數(shù)列來求數(shù)列的通項(xiàng)公式,是求通項(xiàng)公式的重要方法也是高考重點(diǎn)考查的思想,當(dāng)然題目是千變?nèi)f化的,構(gòu)造方式也會(huì)跟著千差萬別,要具體問題具體分析,需要我們反復(fù)推敲歸納,從而確定其形式,應(yīng)該說構(gòu)造方法的形成是在探索中前進(jìn),在前進(jìn)中探索。
作者單位:漢川市第二高級(jí)中學(xué)數(shù)
學(xué)組