求遞推數(shù)列通項是數(shù)列中的重點和難點問題。求遞推數(shù)列通項的方法較多、也比較靈活,基本方法如:迭加法;迭乘法;轉化為等差、等比數(shù)列求通項法等,其主要的思路是通過轉化為等差數(shù)列或等比數(shù)列來解決問題。下面就求遞推數(shù)列通項的基本方法舉例說明。
一、型如an+1=an+f(n)可用迭加法求通項
例1 已知數(shù)列{an}滿足a1=1,an+1=an+2n,求通項an。
解:由遞推公式得an-an-1=2(n-1)
an-1-an-2=2(n-2)
……
a3-a2=2·2
a2-a1=2·1
以上(n-1)個等式相加得an-a1=2[(n-1)+(n-2)+ …+2+1] =2·■=n(n-1)
又a1=1 ∴an=1+n(n-1)=n2-n+1
注:一般地,f(n)可分解成等差數(shù)列、等比數(shù)列求和(或常用的數(shù)列和公式,如12+22+32+…+n2=■n(n+1)(2n+1)等)。
二、型如an+1=f(n)an(f(n)不是常數(shù))可用迭乘法求通項
例2 已知數(shù)列{an}中,a1=■,Sn=n2an,求通項an。
解:當n≥2時 an=Sn-Sn-1=n2an-(n-1)2an-1
■=■ ∴■=■ ■=■ ■=■ ■=■……■=■
■=■以上(n-1)個等式相乘得
■=■·■·■·■……■·■ ∴■=■
∴an=■(n≥2)
∵a1=■適合上式 ∴an=■。
注:一般地,數(shù)列an+1=f(n)an,f(n)是分式的形式,且是n的關系式。
三、型如an+1=pan+f(n)(p為常數(shù)且p≠0,p≠1)可用轉化為等比數(shù)列等
(1)f(n)=q(q為常數(shù)),可轉化為an+1+k=p(an+k),得{an+k}是以a1+k為首項,p為公比的等比數(shù)列。
例3 已知數(shù)列{an}中,a1=1,an+1=3an+2,求通項an。
解:設an+1+k=3(an+k),得an+1=3an+2k與an+1=3an+2比較得k=1 ∴原遞推式可變?yōu)閍n+1+1=3(an+1) ∴■=3
∴{an+1}是一個以a1+1=2為首項,以3為公比的等比數(shù)列 ∴an+1=2·3n-1 ∴an=2·3n-1-1。
注:一般地,對遞推關系式an+1=pan+q(p、q為常數(shù)且,p≠0,p≠1)可等價地改寫成
a■-■=p(a■-■)則{a■-■}成等比數(shù)列,實際上,這里的■是特征方程x=px+q的根。
(2)f(n)為等比數(shù)列,如f(n)=qn(q為常數(shù)),兩邊同除以qn,得 q■=p■+1,令bn=■,可轉化為bn+1=pbn+q的形式。
例4 已知數(shù)列{an}中,a1=■,an+1=■an+(■)n+1,求an的通項公式。
解:an+1=■an+(■)n+1乘以2n+1得2n+1an+1=■(2nan)+1
令bn=2nan則bn+1=■bn+1
(解法同例3)易得bn=-■(■)■+3即2nan=-■(■)■+3
∴an=-■+■
(3)f(n)為等差數(shù)
例5已知數(shù)列{an}中,a1=1,an+1+an=3+2n,求an的通項公式。
解:∵an+1+an=3+2n,an+2+an+1=3+2(n+1),兩式相減得an+2-an=2 因此得,a2n-1=1+2(n-1),a2n=4+2(n-1),∴an=n,n是奇數(shù)n+2,n是偶數(shù)
注:一般地,這類數(shù)列是遞推數(shù)列的重點與難點內容,要理解掌握。
四、型如an+1=■(p、q、r、s為常數(shù))可構造為an+1=pan+q類型
例6 已知數(shù)列{an}中,a1=4,且an+1=■,求通項an。
解:∵an+1-1=■-1=■ an+1+2=■+2=■
于是■=■·■從而有{■}成等比數(shù)列。
故有■=■(■)■=■(■)■
∴a■=■(n∈N)
注:一般地,設α、β是遞推關系的an+1=■(p、q、r、s為常數(shù))的特征方程x=■(p≠0,rq-ps≠0)的兩根。(1)若α≠β,可令bn=■,則{bn}成等比數(shù)列;(2)α=β,可令bn=■,則{bn}成等差數(shù)列。