秦君涵
合肥市第八中學(xué) 安徽合肥 230000
數(shù)列是按照一定規(guī)律和順序排列的一組元素,在高中數(shù)學(xué)學(xué)科當(dāng)中,數(shù)列問題作為高中代數(shù)知識(shí)的一個(gè)分支,在考試中占有較為重要的位置??梢哉f在高中數(shù)學(xué)中的數(shù)列問題大部分都不是十分復(fù)雜,考查的方式基本上也是與其它題目融合在一起的,雖然高中數(shù)學(xué)中的數(shù)列知識(shí)相對(duì)于其它的數(shù)學(xué)知識(shí)而言更易于理解,也很好掌握,但通過閱讀和研究數(shù)列相關(guān)的習(xí)題可以使我們了解到,大部分紛繁復(fù)雜的數(shù)列習(xí)題的題目種類大大地提高了數(shù)列問題在考試中的難度,所以要想充分并全面地掌握解決數(shù)列問題的方法和技巧,熟練解決數(shù)列相關(guān)問題的關(guān)鍵就在于正確地對(duì)不同的問題種類進(jìn)行分類,并逐一找出統(tǒng)一的解法。本文將淺析高中數(shù)列問題的幾個(gè)板塊,并給出相應(yīng)的解決方法。
通過學(xué)習(xí)高中數(shù)學(xué)教材中數(shù)列的相關(guān)知識(shí),我們可以歸納總結(jié)出,高中數(shù)學(xué)中的數(shù)列知識(shí)主要涉及到的內(nèi)容有兩方面,一方面是等比數(shù)列,另一方面是等差數(shù)列。無(wú)論是等差數(shù)列還是等比數(shù)列,在考試和考查的過程中,主要的知識(shí)考查點(diǎn)就是圍繞著數(shù)列的求和,求數(shù)列的通項(xiàng)式或者是求數(shù)列的等差和等比等[1]。我們?cè)诔浞至私鈹?shù)列要考查的知識(shí)內(nèi)容以后,接下來要做的就是對(duì)要求的數(shù)列進(jìn)行歸納、分類和總結(jié)。
通過對(duì)高中數(shù)學(xué)課程的歸納和總結(jié),并對(duì)所涉及到的習(xí)題進(jìn)行收集整理,高中數(shù)學(xué)課程中的數(shù)列問題,大致可以分為以下幾種:第一種是簡(jiǎn)單的等差與等比數(shù)列問題,這一類問題主要考查的就是高中生對(duì)等差數(shù)列和等比數(shù)列的概念和所涉及的最基礎(chǔ)知識(shí)的理解,考查的知識(shí)點(diǎn)也是圍繞著等差數(shù)列和等比數(shù)列的求和所展開的。等差數(shù)列所用到的公式主要是;等比數(shù)列所用到的公式主要是;第二種是求數(shù)列的通項(xiàng)問題,這一部分相對(duì)而言比較難,并且出現(xiàn)考試題目的概率也是很大的,因?yàn)楦咧姓n程中數(shù)列的主要內(nèi)容就是圍繞著等差數(shù)列和等比數(shù)列開展的,所以這類問題所要用到的知識(shí)點(diǎn)和公式是等差數(shù)列的通項(xiàng)式公式,等比數(shù)列的通項(xiàng)式公式[1]。在高中數(shù)列知識(shí)的教學(xué)與考試考查當(dāng)中,學(xué)生所應(yīng)用的公式大致上就是以上四個(gè)公式?;旧?,所有考試考查的習(xí)題都需要應(yīng)用到上述四個(gè)公式,所以牢記并掌握以上四個(gè)公式的用法是極其重要的。
我們通過討論和研究會(huì)發(fā)現(xiàn)解決高中數(shù)學(xué)知識(shí)中的數(shù)列問題,所用到的方式和方法有很多,比如數(shù)列問題分為求通項(xiàng)和求和兩種類型,求通項(xiàng)問題有兩式相減法、換元法、配湊法等,求和問題有整體換元法、分組求和法和裂項(xiàng)相消型法等,而學(xué)生所掌握的方式方法是解決數(shù)列問題的關(guān)鍵,也是解決數(shù)列問題最有效的途徑[2]。如何做到使用正確的解題方法來解決問題是我們討論此問題的關(guān)鍵所在。
比如,兩式相減法,其也叫作錯(cuò)位相減法,是將遞推公式分別以n和n+1形式呈現(xiàn)出來,然后將兩個(gè)式子相減,最終得到一個(gè)新的更好的式子,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)遞推公式處理的方法[2]。
比如,分組求和法是常見的一種數(shù)列求和的方法,顧名思義分組求和法是將原有的數(shù)列拆分為2個(gè)或者是多個(gè)數(shù)列,然后對(duì)拆分后的數(shù)列一一進(jìn)行求和,最后將所有的求和結(jié)果進(jìn)行合并,從而求出原有數(shù)列的前n項(xiàng)和。下面我們舉一個(gè)例子,看如何使用分組求和法來進(jìn)行解題。
例如,換元法
換元法可以將數(shù)列遞推中的部分式子作為整體,令其為新的數(shù)列,以化簡(jiǎn)問題的方法。如2(n+1)an+1=4nan+3,我們令bn=nan,則 2bn+1=4bn+3,2(bn+1+3/2)=4(bn+3/2)
再令cn=bn+3/2,得到2cn+1=cn,以此達(dá)到簡(jiǎn)化數(shù)列的目的。
例如,配湊法
配湊法是指將遞推中難以利用的部分,進(jìn)行相互搭配,以化簡(jiǎn)遞推的方法。如an+1=5an-6an-1-4,進(jìn)行配湊an+1+λ=5(an+λ)-6(an-1+λ)→ 5λ-6λ-λ=4,解 得 λ=2,所 以(an+1+2)=5(an+2)-6(an-1+2),由此將無(wú)法利用的項(xiàng)配入遞推中。
例如,列項(xiàng)消元法,又叫做裂項(xiàng)消減法,它的具體做法是通過對(duì)列項(xiàng)的合理拆分,達(dá)到消元的目的。在具體的數(shù)列題目中,如果每一項(xiàng)都能夠拆分為兩項(xiàng)之差,且前一項(xiàng)與后一項(xiàng)恰好能夠抵消掉,這就滿足了裂項(xiàng)消元法的基本條件和計(jì)算過程。通過裂項(xiàng)消元法這一系列的應(yīng)用和化簡(jiǎn),最終會(huì)消減掉數(shù)列中的很多項(xiàng),最理想的狀態(tài)就是只剩下第一項(xiàng)和最后一項(xiàng),數(shù)列中其余的項(xiàng)都被一一抵消掉了。裂項(xiàng)消元法的中心思想就是將數(shù)列中的通項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)化和消除,最終達(dá)到求和的目的。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的利用裂項(xiàng)消元法的例題。
例題3:已知數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式an=(2n-1)/3n,求數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn.
解題:利用裂項(xiàng)消元法
在日常特殊的數(shù)列求和過程中學(xué)生往往可以采用幾種方法去解決問題,但是哪一種是解決問題最好的或者是最有效的方法,在應(yīng)用時(shí)可以選擇簡(jiǎn)易的或熟練的方法來解決問題,這就需要學(xué)生通過大量的習(xí)題練習(xí)和分析才能作出更好的選擇。本文在論述的過程中所提出的幾種解決特殊數(shù)列求和的思路和方法是較為常見的數(shù)列求和的解題思路。本文論述和討論的目的在于拋磚引玉,引導(dǎo)高中生在解題的過程中尋找正確的解題思路,并且加以熟練掌握和應(yīng)用,強(qiáng)化對(duì)上述方法的理解。若想對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)有個(gè)內(nèi)化的過程,那么高中生就應(yīng)該不斷地練習(xí),深刻的領(lǐng)悟,從而提高自身的數(shù)學(xué)邏輯思維和計(jì)算運(yùn)算能力,提升數(shù)學(xué)的解題思路、解題效率和準(zhǔn)確率。