安徽省六安市第一中學 吳 兵
我在學習數(shù)列時無意之中發(fā)現(xiàn)了一個規(guī)律,其實這個規(guī)律我在小學時便初有體會:2,4,6,8,…一個典型的等差數(shù)列,可那時不懂,只知道相鄰兩項相減后為一個常數(shù);后來初中做中考試題時經(jīng)常遇見找規(guī)律的題目,如:2,5,10,17,26,…稍加嘗試便可得出關系為x2+1;到了高中,在學習物理時,勻加速直線運動相鄰兩個等時間間隔的時間內(nèi),路程Δx=aT2,定值!結(jié)果運用到數(shù)學上,有:發(fā)現(xiàn)差值為定值,由于當時自己沒有能力證明,故而不敢進一步論斷之后的3次方……n次方,如今我們學完了“二項式定理”,我認為自己可以進一步論斷了.
對于一個自然數(shù)范圍內(nèi)滿足一定函數(shù)規(guī)律的數(shù)列而言,均可以將其通項公式寫成an=①,則第n-1項
從中取一個一般情況來進行分析:
如第1項:b[nx-(n-1)x],分析其內(nèi)部的nx-(n-1)x,由于x∈N*,且有定理可知:
如an=n3+n2-1的前幾項:
最終結(jié)果為常數(shù)6.而反過來想經(jīng)過3次相減后才得到常數(shù)6,故而原數(shù)列通項公式方程中最高次項是3次項,則可以令an=an3+bn2+c,再用(1,1),(2,11),(3,35)代入后即可求出a,b,c,進而得到通項公式.
當然,有趣的是有一次我遇見了一個這樣的數(shù)列:
發(fā)現(xiàn)無論如何相減都減不出常數(shù),反而在不斷呈現(xiàn)被減數(shù)的變化特征,后來用高中正常的方法一求,發(fā)現(xiàn)其通項公式為an=2n+n-1,這才知道因為2n的存在才導致這樣的結(jié)果.
對于這種題目,也可以用我的方法進行探究.請看:
解a1=2,a2=2(2+a1)=8,a3=22,a4=52,a5=114,a6=240,a7=494,….
可見經(jīng)過一次降冪后出現(xiàn)以23,24,25,…變化的“循環(huán)數(shù)列”,差值不可能減到常數(shù),可知一次降冪后得到的只是以b·2n變化的數(shù)列,故而可設原數(shù)列an=b·2n+c.由于c經(jīng)過一次降冪便可消去n,則c為一次關系,所以可設an=b·2n+pn+q.
(說明:就算為2n+1,則b=2,但循環(huán)數(shù)列中僅以8,16,32,…即4·2n在變化,則可知b定為常數(shù))
將a1=2,a2=8,a3=22代入得:
之后可用數(shù)學歸納法進行嚴格證明.
①a1=2,滿足an=23-2-4=2.②設當n=k時ak=2k+2-2k-4,
則當n=k+1時,有ak+1=2(k+1+ak)=2(k+1+2k+2-2k-4)=2(2k+2-k-3)=2k+3-2(k+1)-4=2(k+1)+2-2(k+1)-4,成立.
綜合①②可知an=2n+2-2n-4為其通項公式.
雖然步驟繁鎖,但至少對于較難的數(shù)列題提供了一個方法.
我曾經(jīng)和同學交流過這種方法,他認為我這種方法不好,太麻煩,但我不這么認為,雖然我明白這種方法可能價值有限,也沒有查過是否已經(jīng)有人發(fā)現(xiàn)了這種規(guī)律(編者注:這是一種數(shù)學上的“差分法”,吳兵同學獨立發(fā)現(xiàn)此法,頗不簡單,贊?。?,但我束縛不住自己這顆年輕而又從未放棄對巔峰追求的心,高考過后,或者等到我學習大學里相關知識,我會將這個規(guī)律再向前推一步,融入極限的思想,相信還會有另一番收獲.