程奕博
鄲城縣第一高級中學(xué) 河南周口 466000
在高中階段的數(shù)學(xué)知識學(xué)習(xí)中,除了基礎(chǔ)知識體系的不斷完善以外,還需要我們高中生能夠在實際解題過程中應(yīng)用所學(xué)的知識,提高解題效率[1]。對于數(shù)列部分的內(nèi)容,其基本類型就只有等差數(shù)列和等比數(shù)列兩種形式,然而,通過不同的組合,題目中的數(shù)列類型則可以千變?nèi)f化,如此則增加了數(shù)列此類題目的解題難度。因此,在日常的學(xué)習(xí)過程中,我們高中生應(yīng)當(dāng)注意對數(shù)列解題方法的積累,從而提高自己對不同數(shù)列題目的適應(yīng)性。
例1 在已知數(shù)列{an}中,該數(shù)列為公差為d的等差數(shù)列,則證明該數(shù)列的前n項和公式Sn=(n(a1+an))/2是否成立?
解析:在該題目中,對于已經(jīng)給出的等差數(shù)列{an}來說,我們能夠直接利用公式法求出其前n項和公式,如果采用這一方法,則該題目的證明則可以變?yōu)椋?/p>
Sn=n(a1+an)/2=n(a1+a1+(n-1)d)/2=na1+n(n-1)/2d
這里,我們還可以使用倒序相加法,該方法能夠使整個證明過程更加直觀、簡單。
解:已知等差數(shù)列前n項和公式的表達(dá)式如下:
Sn=a1+a2+···+an①
利用倒序相加法,可以將其變形為Sn=an+an-1+···+a1②
圖4所示為氯氣物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02%的氮氣體系中氯氣的吸附穿透曲線(吸附壓力為0.3 MPa,氮氣流量為25 mL/min,室溫)。分析可知,兩種活性炭基脫氯劑均具備微量氯深度凈化性能,均能將氯含量脫除至物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)小于0.00002%。但相比而言,CT-01I具備更優(yōu)的微量氯深度凈化性能,其氯穿透時間為61.3 min,遠(yuǎn)優(yōu)于AC-101的44.6 min。
如此,則① + ②得:2Sn=(a1+an)+(a2+an-1)+···+(an+a1)
根據(jù)等差數(shù)列首尾項關(guān)系可以得出a1+an=a2+an-1=···,因此,2Sn=n(a1+an)
即:Sn=n(a1+an)/2。
在數(shù)列相關(guān)解題方法中,以錯位相減法的特征最為明顯,通過已知條件中的相關(guān)內(nèi)容分析,就能夠發(fā)現(xiàn)其能夠適用錯位相減法。
例2 對于數(shù)列{an}為公差為d的等差數(shù)列,數(shù)列{an}的前n項和為Sn,而數(shù)列{bn}為公比為q的等比數(shù)列,其中,數(shù)列{an}的首項a1=2,數(shù)列{bn}的首項b1=2,且a4+b4=27,S4=10+b4。求兩個數(shù)列的通項公式,并求證Fn+12=-2an+10bn(Fn=anb1+an-1b2+···+a1bn,n ∈ N^*)。
解析:在該題目中,已知數(shù)列{an}是公差為d的等差數(shù)列,數(shù)列{bn}是公比為q的等比數(shù)列,通過聯(lián)立方程組的方式,能夠得到以下方程組:
解方程組可得:d=3,q=2。
由于已知數(shù)列{an}與數(shù)列{bn}的首項均為2,則數(shù)列{an}與數(shù)列{bn}的通項公式如下:
an=3n-1,n∈N^*
bn=2^n,n∈N^*
對于該證明部分,已經(jīng)求得bn=2n,n∈N*,將其代入Fn=anb1+an-1b2+···+a1bn可以將其轉(zhuǎn)換為 Fn=2an+22an-1+···+2na1①
且 2Fn=22+23an-1+···+2n+1a1②
則利用錯位相減法,可以得以下結(jié)果:
Fn=-2an+22(an-an-1)+23(an-1-an-2)+···+2n(a2-a1)+2a1bn
變形后可得:
Fn=-2an+4bn+3(22+23+···+2n)=-2an+4bn+6bn-12=-2an+10bn-12
在數(shù)列題目中,分組求和法主要適用于能夠?qū)㈩}目中所求數(shù)列分解成為等差數(shù)列與等比數(shù)列來分別求和的方法,因此,這對于我們高中生的轉(zhuǎn)換能力有著一定的要求。
例3某數(shù)列{an}的通項公式an=1/an-1+3n-2,(a≠0),試求該數(shù)列的前n項和。
解析:從題目中我們能夠直接看出該數(shù)列的通項公式為等比數(shù)列與等差數(shù)列的組合形式,因此,在計算其前n項和的過程中,可以將其轉(zhuǎn)換為分別求等比數(shù)列前n項和與等差數(shù)列前n項和的形式。
即 Sn=(1+1/a1+···+1/an-1)+[1+4+···+(3n-2)]
這里需要對其進(jìn)行分組討論:
(1)當(dāng)a=1時
Sn=(3n+1)n/2
(2)當(dāng)a≠1時
Sn=(3n-1)n/2+(a-a1-n)/(a-1)
在高中數(shù)列知識的學(xué)習(xí)過程中,僅僅掌握基本的數(shù)列基礎(chǔ)知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,我們高中生應(yīng)當(dāng)通過大量的數(shù)列題目進(jìn)行練習(xí),了解更多的數(shù)列解題方法,以適應(yīng)不同的數(shù)列變式。并且,對于同一數(shù)列類型,采用的解題方法也并不具有唯一性,多元化的解題方式也是提升我們高中生數(shù)列解題能力的重要手段。