高中数学递推数列(精选13篇)
在递推数列教学时,创设有趣的游戏情境,学生喜欢做游戏,简短有趣的游戏也能激发学生的学习兴趣。
案例:
汉诺塔问题
起源传说:相传在盘古开天辟地创造世界之初,便在印度贝纳雷斯的一座寺庙的一块红木板上插了三根钻石棒,并在其中的一根棒上安放了64枚纯金圆盘。有一个婆罗门门徒不休不眠地赶到庙里来,然后又费尽了千心万苦把这64个金灿灿的圆盘移到另一根钻石棒上。等到七七四十九天后,婆罗门门徒终于完成了这项工作,刚要松口气,但只听“轰咙”一声巨响,寺庙、门徒以及世界全都崩溃了!(说得够玄的吧!其实,解开此游戏后,你有的是成功的喜悦和无限的得意)
规则: ①一次只能移一个盘子; ②盘子只能在三个柱子上存放; ③任何时候大盘不能放在小盘上面。递推关系探求 学生自主探求 交流总结
设三根宝石柱分别为:A、B、C,设aE为将A上的铁片按上述规定全部移到C上所需要移动的最少次数,则a1=1,a2=3,a3=7。
当n=3,即A上有3个铁片时,为了能将A上的最下面一个大铁片能移到C上,应先将A上的前2个铁片移到B上。根据n=2时的结论,这样要先移3次,第4次就可将A上的最下面的大铁片移到C上,然后再将B上的2个铁片移到C上,借助A,利用n=2时的结论,又需移动3次,这样一共移了7次,即a3=7。
一、an + 1= pan+ q ( p≠1 且 q≠0, p, q 为常数) 型
解题策略对于这种类型, 可采用构造法, 对an + 1=pan+ q进行待定系数构造法, 设an + 1+ k = p (an+ k) , 拆开整理得an + 1= pan+ pk - k, 可以知道pk - k = q得到an + 1+p -q 1= p (an+p-q 1) ( 以上这种方法就是待定系数构造法, 以下将不再详细说明这种方法) , 则 {an + 1+p-q 1}是一个等比数列, 公比为p, , 则
例1已知数列{ an} 中, a1= 1, an + 1= 3an+ 2, 求an.
解析an + 1= 3an+ 2变形为an + 1+ 1 = 3 ( an+ 1) , 则 {an+ 1}是公比为3的等比数列,
点评an + 1= pan+ q ( p≠1且q≠0, p, q为常数) 型的解题方法比较简单, 只要掌握这种方法都可以解出an + 1= pan+ q ( p≠1且q≠0, p, q为常数) 型.
二、an + 1= pan+ qn ( p, q 不为 1 和 0 的常数) 型
例2 ( 2008四川理20) 设数列{ an} 的前n项和为Sn, 已知ban- 2n= ( b - 1) Sn. 证明: 当b = 2时, { an- n·2n - 1}是等比数列.
解析由题意, 在ban- 2n= ( b - 1) Sn中, 令n = 1, 得ba1- 2 = ( b - 1) a1, a1= 2.
由 ban- 2n= ( b - 1) Sn,
得ban - 1- 2n - 1= ( b - 1) Sn - 1 ( n≥2, n∈N*) .
两式相减, 得b ( an- an - 1) - 2n - 1= ( b - 1) an.
即 an= ban - 1+ 2n - 1 ( n≥2, n∈N*) .1
当 b = 2 时, 由1知, an= 2an - 1+ 2n - 1.
两边同时除以2n, 得
点评an + 1= pan+ qn ( p≠1且q≠0, p, q为常数) 型的解题方法难度也不大, 只要掌握这种方法都可以迎刃而解.但是特别地要注意当p = q时不能马上采用待定系数构造法去构造数列, 应该先除以qn, 否则易错.
三、an + 1= an+ f ( n) 型
解题策略这种题型需要采用叠加法, 变形为an + 1an= f ( n) , 叠加得到an + 1- a1= f ( 1) + f ( 2) + f ( 3) + … + f ( n) .
例3已知数列{ an} 中, a1= 1, an= an-1 +1/n ( n + 1) ( n∈N, n≥2) , 求an.
叠加得到an- a1=1n ( n + 1) +1n ( n - 1) +1 ( n - 1) ( n - 2) + … +12 × 3=1n1n ( ) + 1+1n1n ( ) + 1+ … +121 ( ) 3=121n + 1.∴ an=321n + 1.
四、an + 1= f ( n) an型
例4已知数列{ an} 满足: a1= 1, 2n - 1an}= an - 1 ( n∈N, n≥2) . 求{ an}} 的通项公式.
点评以上例题可以直接用等比数列的公式做, 上面的做法其实是把简单复杂化, 高考中出现an + 1= f ( n) an型的概率很少, 经常出现的形式为an+1=n + 1/nan或an + 1=n - 1/n + 1an等形式.
点评这类题型有可能出现在高考中的选择、填空, 也可能是大题, 只要掌握了方法, 就很容易解出来.
点评这种题型在高考大题出现的概率比较大, 很多高考数列题都考查了这种题型, 所以掌握这种题型的解题方法很重要.
参考文献
[1]张启水.浅谈新课程背景下高考数列复习[J].考试 (高考数学版) , 2011 (Z2) .
[2]广隶.数列综合问题[J].中学数学教学参考, 2007 (Z1) .
[3]郑一平.近年高考数列考查热点转型分析及复习建议[J].中学数学杂志, 2011 (3) .
[4]王小彦.常见递推数列通项公式的求解策略[J].中学教学参考, 2010 (2) .
1.累加法
例1已知数列{an},a1=1,n∈N*,an=an-1+1n2-n(n≥2,n∈N*),求通项公式an.
解:∵ an-an-1=1n2-n=1n(n-1)=1n-1-1n(n≥2).
∴ an=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1)
=1+1-12+12-13+…+1n-1-1n=2-1n.
评注:形如an=an-1+f(n)的递推数列,其中数列{f(n)}可求和,则可通过恒等式an=a1+(a2-a1)+(a2-a2)+…+(an-an-1)累加求通项.
2. 累乘法
例2已知数列{an},a1=1,an>0,(n+1)a2n-na2n-1+anan-1=0(n≥2,n∈N*),求数列an通项公式.解:∵ na2n-(n-1)a2n-1+anan-1=0,∴ [nan-(n-1)an-1](an+an-1)=0.
∵ an>0,∴ an+an-1>0,∴ nan-(n-1)an-1=0,∴ anan-1=n-1n.
∴ an=a1•a2a1•a3a2…anan-1=1•12•23…n-1n=1n.
评注:形如anan-1=f(n)的递推数列,其中数列{f(n)}可求积,则可通过恒等式an=a1•a2a1•a3a2…anan-1累乘求通项.
3.构造法
① 待定系数法
例3已知数列{an},a1=1,an=3an-1+2(n≥2,n∈N*),求数列{an}通项公式.
解:∵ an=3an-1+2,令an+x=3(an+x),
∴ x=1,∴ an+1=3(an+1),∴ {an+1}为等比数列,首项为a1+1=2,公比q=3,∴ an+1=2•3n-1,∴ an=2•3n-1-1.
评注:形如an=qan-1+d(q,d为常数,q≠0,q≠1),可通过待定系数法凑配成an+dq-1=qan+dq-1,构造等比数列an+dq-1求通项,特别的,当q=1时{an}为等差数列.
② 取倒数法
例4已知f(x)=2x2x+1,数列an=f(an-1)(n≥2,n∈N*),且a1=f(1),求数列{an}的通项公式.
解:∵ an=f(an-1),∴ an=2an-12an-1+1,∴ 1an=2an-1+12an-1,∴ 1an=12an-1+1,令1an+x=121an-1+x,∴ x=-2,∴ 1an-2是等比数列,首项为1a1-2=1f(2)-2=-12,公比q=12,∴ 1an-2=1a1-2•qn-1=-12•12n-1,∴ 1an=-2-n+2,∴ an=2n2n+1-1.
评注:形如an=can-1an-1+d(c,d为常数,c≠d,c≠0,d≠0)的递推数列,可通过取倒数1an=dc•1an-1+1c,再通过待定系数法构造等比数列求通项,特别的,当c=d时数列1an为等差数列.
③ 取对数法
例5已知数列{an},a1=10,an=10a2n-1,(n≥2,n∈N*),an>0求数列{an}的通项公式.
解:∵ an=10a2n-1,∴ lgan=2lgan-1+1,令(lgan+x)=2(lgan-1+x),∴ x=1,∴ {lgan+1}为等比数列,首项为lga1+1=2,公比q=2,∴ lgan+1=2n,∴ an=102n-1.
评注:形如an=can-1p(c,p为常数,an>0,c>0,p>0,p≠1),两边取对数lgan=plgan-1+lgc,再通过待定系数法构造等比数列求通项,当p=1时,数列{lgan}为等差数列.
④ 换元法
例6已知数列{an},a1=1,an=2an-1+3n(n≥2,n∈N*),求数列{an}的通项公式.
解:∵ an=2an-1+3n,∴ an3n=2an-13n+1,
∴ an3n=23•an-13n-1+1,令bn=an3n,bn+x=23(bn-1+x),
∴ x=-3,∴ {bn-3}为等比数列,首项为b1-3=-83,公比q=23,∴ bn-3=an3n-3=-83•23n-1=-2n+23n,∴ an=3n+1-2n+2.
评注:形如an=qan-1+dn(q,d为常数,q≠0,d≠0,q≠1,d≠1,d≠q)的递推数列,可变换成andn=qd•an-1dn-1+1,令bn=andn,转化为bn=qdbn-1+1,通过待定系数法求通项.特别的,q=d时,bn为等差数列.
4.数学归纳法
例7已知数列{an}满足a1=1,且4an+1-anan+1+2an=9(n∈N*),求数列{an}的通项公式.
解:∵ a1=1,4an+1-anan+1+2an=9(n∈N*),∴ a2=73,a3=135,a4=197.
猜想: an=1+6(n-1)2n-1.
下证:当n=1时,猜想成立.当n=k(k∈N*)时,猜想成立,即ak=1+6(k-1)2k-1则当n=k+1时,有ak+1=2-1ak-4=2-16k-52k-1-4=6k+12k+1=1+6[(k+1)-1]2(k+1)-1.
∴ 当n=k+1时也成立.综上可知an=1+6(n-1)2n-1成立.
评注:数学归纳法求通项公式遵循“归纳,猜想,证明”,三步曲.
从数列的递推关系式求出数列通项的过程中,有时需要构造一个全新的数列,有时需要从特殊归纳到一般结论,这实际上是一次思维的整理,和创新的过程.
知识归纳
1.等差数列这单元学习了哪些内容?
定等差数列通义项前n项和主要性质
2.等差数列的定义、用途及使用时需注意的问题: n≥2,an -an-1=d(常数)3.等差数列的通项公式如何?结构有什么特点? an=a1+(n-1)d
an=An+B(d=A∈R)4.等差数列图象有什么特点?单调性如何确定?
d<0annannd>05.用什么方法推导等差数列前n项和公式的?公式内容? 使用时需注意的问题? 前n 项和公式结构有什么特点? n(a1an)n(n1)d na122SnSn=An2+Bn(A∈R)注意: d=2A!6.你知道等差数列的哪些性质? 等差数列{an}中,(m、n、p、q∈N+): ①an=am+(n-m)d ;
②若 m+n=p+q,则am+an=ap+aq ; ③由项数成等差数列的项组成的数列仍是等差数列;
④ 每n项和Sn , S2n-Sn ,S3n-S2n …组成的数列仍是等差数列.知识运用 1.下列说法:(1)若{an}为等差数列,则{an2}也为等差数列(2)若{an} 为等差数列,则{an+an+1}也为等差数列(3)若an=1-3n,则{an}为等差数列.(4)若{an}的前n和Sn=n2+2n+1, 则{an}为等差数列.其中正确的有((2)(3))2.等差数列{an}前三项分别为a-1,a+2,2a+3, 则an= 3n-2.3.等差数列{an}中, a1+a4+a7=39,a2+a5+a8=33, 则a3+a6+a9=27.4.等差数列{an}中, a5=10, a10=5, a15=0.5.等差数列{an}, a1-a5+a9-a13+a17=10,a3+a15= 20.6.等差数列{an}, S15=90, a8=.7.等差数列{an}, a1= -5, 前11项平均值为5, 从中抽去一项,余下的平均值为4, 则抽取的项为
(A)
A.a11
B.a10
C.a9
D.a8 8.等差数列{an},Sn=3n-2n2, 则(B)A.na1<Sn<nan
B.nan<Sn <na1
C.nan<na1<Sn
D.Sn<nan<na1 能力提高
1.等差数列{an}中, S10=100, S100=10, 求 S110.2.等差数列{an}中, a1>0, S12>0, S13<0, S1、S2、… S12哪一个最大?
教学目标:
1.了解数列的概念,了解数列的分类,理解数列是一种特殊的函数,会用列表法和图象法表示数列;
2.理解数列通项公式的概念,会根据通项公式写出数列的前几项,会根据简单数列的前几项写出数列的一个通项公式.
教学重点:
1.理解数列的概念;
2.会根据简单数列的前几项写出数列的一个通项公式. 教学难点:
1.理解数列是一种特殊的函数;
2.会根据简单数列的前几项写出数列的通项公式.教学方法:
采用启发式、讨论式以及讲练结合的教学方法,通过问题激发学生求知欲,使学生主动参与数学实践活动,以独立思考和相互交流的形式,在教师的指导下发现、分析和解决问题.
教学过程:
一、问题情境 1.情境:
剧场座位: 20,22,24,26,28,...(1)彗星出现的年份: 1740,1823,1906,1989,2072,...(2)细胞分裂的个数: 1,2,4,8,16,...(3)“一尺之棰” 每日剩下的部分: 1,1111,,...(4)24816各年树木的枝干数: 1,1,2,3,5,8,...(5)我国参加6次奥运会获金牌数: 15,5,16,16,28,32.(6)2.问题:
这些数字能否调换顺序?顺序变了之后所表达的意思变化了吗?
二、学生活动
思考问题,并理解顺序变化对这列数字的影响.
三、建构数学
1.数列:按照一定次序排列的一列数称为数列.
数列的一般形式可以写成a1,a2,a3,...,an,...,简记为an. 2.项:数列中的每个数都叫做这个数列的项.,a2称为第2项,...,an称为第n项. a1称为数列an的第1项(或称为首项)说明:数列的概念和记号an与集合概念和记号的区别:(1)数列中的项是有序的,而集合中的项是无序的;(2)数列中的项可以重复,而集合中的元素不能重复. 3.有穷数列与无穷数列.
项数有限的数列叫做有穷数列,项数无限的数列叫做无穷数列. 4.数列是特殊的函数.
在数列an中,对于每一个正整数n(或n{1,2,…,k}),都有一个数an与之对应.因此,数列可以看成以正整数集N(或它的有限子集{1,2,…,k})为定义域的函数
*anf(n),当自变量按照从小到大的顺序依次取值时,所对应的一列函数值.反过来,对于函数yf(x),如果f(i)(i1,2,3,…)有意义,那么我们可以得到一个数列
f(1),f(2),f(3),…,f(n),….(强调有序性)
说明:数列的图象是一些离散的点. 5.通项公式.
一般地,如果数列an的第n项与序号n之间的关系可以用一个公式来表示.那么这个公式叫做这个数列的通项公式.
四、数学运用 例2.已知数列an的通项公式,写出这个数列的前5项,并作出它的图象:
n(1)n(1)an;(2)an.
n12n
例3.写出数列的一个通项公式,使它的前4项分别是下列各数:(1)1,3,5,7;(2)2,4,6,8;(3)1,1,1;
五、要点归纳与方法小结 本节课学习了以下内容: 1.数列的概念;
2.求数列的通项公式的要领.
4)0,2,0,2. 3
一、型如 an +1= λan+ c( λ ≠ 1,c ≠ 0)
例1已知数列{an} 有a1= 1,an +1= 2an+ 1,求通项an.
点评: 型如an +1= λan+ c( λ≠1,c≠0) ,设它可变形为an +1+ x = λ( an+ x) ,与已知条件比较,待定系数知x,再换元bn= an+ x,知{ bn} 是等比数列且公比q = λ.
二、型如 an +1= λan+ ( An + B) ( 其中 λ ≠ 1)
例2已知数列{an} 有a1= 1,an +1= 3an+ n,求通项an.
点评: 型如an +1= λan+ ( An + B) ( 其中λ≠1) ,设它可变形为an +1+ x( n + 1) + y = λ[an+ xn + y],与已知条件比较,待定系数知x,y,这时可换元bn= an+ xn + y,则原式化为bn +1= λbn,可知{ bn} 是等比数列且公比q = λ; 若λ = 1,直接叠加法可得an.
三、型如 an +1= λan+ Aqn -1( 其中 λ ≠ 1,q ≠ λ )
例3已知数列{an} 有a1= 1,an +1= 3an+ 2n,求通项an.
解: 设an +1= 3an+ 2n可变形为
即an +1= 3an+ x·2n -1,与已知条件比较,得x = 2,这时( * ) 为
点评: 型如an +1= λan+ Aqn -1( 其中λ≠1,q≠λ) ,设它可转化为an +1+ x·qn= λ[an+ x·qn -1],与已知条件比较,待定系数知x,这时可换元bn= an+ x·qn -1,则原式化为bn +1= λbn,所以{ bn} 是等比数列且公比为λ; 若λ = 1,直接叠加法可得an; 若λ = q两端除qn +1后叠加法可求.
四、型如 an +1= r( an)λ( r > 0)
例4已知数列{an} 有求通项an.
点评: 型如,两边取对数可得,这类似于第一种情况,按前面的方法处理即可.
五、型如 an +1=(Aan)/(Ban+ A)
例5已知数列{an} 有,,求通项an.
点评: 型如,取倒数得则可换元,知,即{ bn} 是等差数列且公差为B/A,进一步由 { bn} 的通项知{ an} 通项.
六、型如 an +1=(n + 1)/(n)an+ ( n + 1) cn,其中{ cn} 是等差( 或等比) 数列
例6已知数列{an} 有a1= 1,求通项an.
七、型如 an +1= f ( n) ·an+ [1 - f ( n) ]
例7已知数列{an} 有求通项an.
点评: 型如an +1= f ( n) ·an+ [1 - f ( n) ],可变形为an +1- k = f ( n) ·( an- k) ,换元bn= an- k,得bn +1= f ( n) ·bn,取n = 1,2,3,…,( n - 1) ,叠乘法得bn,进一步知an.
问题1 甲、乙、丙三人练习传球,当球从某人手中传到另一人手中时,称为一次传球,但不能自己传给自己. 从甲开始,传球5次后,球仍回到甲手中,共有多少种不同传球方法?
分析 由于所涉及传球次数较小,故利用枚举法最适合;但是不利于发现一般的结论,因此本文对第二次接球的人是否为甲进行分类讨论,从而找到相邻两次传球之间的递推关系.
解 形如甲×甲××甲型传球有2×2=4种;形如甲×乙××甲型传球有1+2=3种;形如甲×丙××甲型传球有1+2=3种;故共有10种不同传球方法.
评注 上述解法利用甲×甲和甲×#(#:表示这次接球的人不是甲)把5次传球降为3次传球问题.利用同样的思路我们可以得到如下传球n次的一般计数方法.
【传球问题】 包含甲、乙在内的m(m≥3)个人练习传球,设传n球次,当球从某人手中传到另一人手中时,称为一次传球,但不能自己传给自己.
Ⅰ.球首先从甲手中传出,经过n次传球后,仍回到甲手中,共有多少种不同方法?
Ⅱ.球首先从乙手中传出,经过n次传球后,传到甲手中,共有多少种不同方法?
分析 由于经过n次传球后要求回到甲手中与经过n-2次传球后的情形有比较密切的关系,故我们可以先寻找它们之间的递推关系.
解 a璶表示球首先从甲手中传出, 经过n次传球后,仍回到甲手中的方法种数;
b璶表示球首先从乙手中传出, 经过n次传球后,传到甲手中的方法种数;
由上述记法,易知球从除甲之外的任何一人手中传出,经过n次传球后,传到甲手中的方法种数均为b璶.
一方面,对每个传球的人来说,每次传球的方法有(m-1)种,所以经过n次传球后,传到甲手中的方法种数为(m-1)n.而经过n次传球后,传到甲手中有以下两类情形:一类是球从甲手中传出,共有a璶种方法;另一类是球从非甲手中传出,共有C1璵-1·b璶种,故有等式(m-1)n=a璶+(m-1)·b璶①
另一方面a璶种方法,又可以分为以下两种情形:
第一种甲经过2次传球后,回到甲手中,形如 甲×甲……则共有C1璵-1·a璶-2;
第二种甲经过2次传球后,未回到甲手中,形如 甲××……则共有A2璵-1·b璶-2;
故又有等式a璶=(m-1)a璶-2+(m-1)(m-2)b璶-2…………②联立①②可得
a璶=a璶-2+(m-2)(m-1)n-2,即a璶-a璶-2=(m-2)(m-1)n-2且a1=0,a2=m-1,由累加法易得:
当n为偶数时a璶-a2=(m-1)n-(m-1)2m
当n为奇数时a璶-a1=(m-1)n-(m-1)m,故有a璶=(m-1)n+(-1)n(m-1)m代入①式得b璶=(m-1)n-(-1)nm.
问题2 某人给4位朋友写信,写好4封信与4枚信封后,交给秘书,求粗心的秘书把所有的信装错了信封的概率是多少?
分析 A、B、C、D表示写给4位朋友的信封;与之对应的4封信分别用小写的a、b、c、d表示.由枚举法容易得到所有的信装错了信封共有9种情形.
解 不妨设a装进B信封,此时装信工作分为以下两类:
一是b装进A信封,有1种情形;二是b不装进A信封,有2种情形.故a装进B信封共有3种情形,同理可知c或d装进B信封也各有3种情形,因此4封信都装错了信封的概率为: P4=94!=924=38
评注 利用上述解法的思路可以得到如下更为一般情形的概率算法.
【错装信封问题】 某人给n位朋友写信,写好了n枚信封与n封信后,交给粗心的秘书,求所有的信装错了信封的概率是多少?
分析 由题意易知,错装n封信的前提一定要保证前面的n-1封信必须装错,故错装n封信的情形与错装n-1、n-2封信的情形有较密切的关系,所以应先寻找他们之间的关系式.
解 A、B、C、D……表示写给n位朋友的信封;与之对应的n封信分别用小写的a、b、c、d……表示.a璶表示n封信中没有一封配对的装法种数;则P璶=a璶n!表示“所有的信都装错了信封的概率”.
不妨设a装进B信封,可以分为以下两类:
巩固练习:
1.甲、乙、丙三人练习传球,从甲开始,问传球6次后仍传给甲的方法数是多少?
2.甲、乙、丙三人练习传球,从乙开始,问传球6次后传给甲的方法数是多少?
3.甲、乙、丙、丁四人练习传球,从甲开始,问传球5次后仍传给甲的方法数是多少?
4.甲、乙、丙、丁四人练习传球,从乙开始,问传球5次后传给甲的方法数是多少?
5.某人给5位朋友写信,写好5封信与5枚信封后,交给秘书,求粗心的秘书把所有的信装错了信封的概率是多少?
6.某人给6位朋友写信,写好6封信与6枚信封后,交给秘书,求粗心的秘书把所有的信装错了信封的概率是多少?
参考答案:
有关排列、组合这一章内容在高考所占比重不大,但试题一般都以实际应用题形式出现,主要考查学生运用数学知识解决实际问题的能力,还能较好区分出学生的思维品质;而且试题都具有一定的灵活性、机敏性和综合性,在“倡导创新体系,提倡素质教育”的今天,本章考题是最好的体现.通过对一些趣味性较强且具有一定规律性的问题进行归纳总结,一是有利于激发学生研究问题的兴趣;二是提倡学生自主学习,对于一些问题能做到事半功倍之效.
参考文献
[1] 贾凤山.《走向高考》, 人民日报出版社,2007,4.
[2] 颜培强. 利用递推思想解决计数问题[J]. 中学数学杂志,2004,3.
[3] 邹明.一类染色问题的计数公式[J]. 中等数学 ,2005,1.
作者简介 刘华湘,男,1979年3月生于福建省龙岩市.2002年毕业于福建省厦门市集美大学师范学院数学系,毕业后至今一直任教于福建省晋江市养正中学.
教学目标
(一)知识与技能目标 1. 知识的网络结构;
2. 重点内容和重要方法的归纳.
(二)过程与能力目标
1. 熟练掌握数列、等差数列及等差数列前n项和等知识的网络结构及相互关系.2. 理解本小节的数学思想和数学方法.
(三)情感与态度目标
培养学生归纳、整理所学知识的能力,从而激发学生的学习兴趣、求知欲望,并培养良好的学习品质.
教学重点
1.本章知识的网络结构,及知识间的相互关系; 2.掌握两种基本题型.
教学难点
知识间的相互关系及应用.
教学过程
一、知识框架图
定义 分类 基本概念
数列 通项公式
一般数列 递推公式
图象法 特殊函数——等差数列
定义 通项公式 等差中项 前项和公式 性质
二、基本题型
1.题型一:求数列通项公式的问题.例1.已知数列{an}的首项a1=1,其递推公式为an1并归纳出通项公式.解法一: a1=1,a22an(nN*且n2).求其前五项,an22a122a212a322a41,a3,a4,a5,归纳得a123a222a325a423an2 n1解法二: an12an111111 又a10,an0 an12anan1an2an2故{1111n11 }是以1为首项,为等差的等差数列(n1)2ana122anan22121.令n=1,2,3,4,5得a1=1,a2,a3,a4,a5, n13253例2.数列{an}中,已知a11,anan12n1(nN*且n2).求此数列的通项公式.解: anan12n1(nN*且n2),且a11.a2a1221,a3a2231,a4a3241, anan12n1.把这n-1个式子两边分别相加可得 ana12[234n](n1).ann2(n2,且nN*).而a11也适合ann2.故数列{an}的通项公式为ann2(nN*).例3.数列{an}中, a11,ann(nN*且n2),求此数列的通项公式.an1n1解: anna2a3a4an(nN*且n2)且a11, 2,2,2,,n.an1n1a13a14a15an1n1把这n-1个式子两边分别相乘可得
2an234n2,而n1也适合.,.即ann1a1345n1n1故{an}的通项公式为an2.n12.题型二:等差数列的证明与计算.例4.设Sn 为数列{an}的前n项和,已知S1 =1,且Sn1Sn2SnSn1(n2),(1)求证{1}是等差数列;Sn(2)求数列{an}的通项公式.(1)证明: n2时,Sn1Sn2SnSn1, 112(x2), SnSn1{11}是以1为首项,以2为公差的等差数列.SnS1(2)解:11, 1(n1)22n1, Sn2n1SnanSnSn1112(n2), 2n12n3(2n1)(2n3)(n1),1 2an.(n2)(2n1)(2n3)
五、课堂小结
从知识结构、数学思想、数学方法和题型变化等四个方面进行复习总结.
六、课外作业
1.阅读教材;
2. 作业:《学案》P41---P42面的双基训练。
思考题.设函数f(x)log2xlogx2(0x1).数列{an}满足f(2n)2n(nN).(1)求数列{an}的通项公式;(2)证明数列{an}为n的单调函数.解:(1)f(2n)2n得 aalog22anlog2an22n, 即an212n anan2nan10.annn21.又0x1,02an120, an0.故{an}的通项公式annn21.(2)证明:an1an
2.掌握等差数列的通项公式,解决知道an,a1,d,n中的三个,求另外一个的问题
3.培养学生观察、归纳能力. 教学重点 1.等差数列的概念; 2.等差数列的通项公式
教学难点
等差数列“等差”特点的理解、把握和应用 教学方法 :启发式数学,归纳法.一.知识导入
1.观察下列数列,写出它的一个通项公式和递推公式,并说出它们的特点.1)2,4,6,8,10 … 2)15,14,13,12,11 … 3)2,5,8,11,14 … 2.课本41页的三个实际问题
【归纳】共同特点:每一个数列,从第二项起与前一项的差相同。二.等差数列
1.定义: 一般地,如果一个数列从第2项起,每一项与前一项的差等于同一个常数,那么这个数列就叫做等差数列,这个常数叫做等差数列的公差,通常用字母d表示。以上三个例子的公差d分别为2,-1,3.定义说明:1)同一个常数的含义.2)公差d的取值范围.2.等差数列的通项公式: 设数列{an}是首项为a1,公差为d的等差数列.由定义有:思路1: a2a1a3a2anan1d
a2a1d
a3a2da12d
a4a3da13d……………
anan1da1(n1)d,nN*
思路2: a2a1d a3a2d
a4a3d
……………
an1an2d
anan1d
两端相加:
ana1(n1)d nN故等差数列的通项公式为:
*
ana1(n1)d nN其中:
*
an为第n项,a1为首项,d为公差.(共有四个量,知三求一)利用等差数列的通项公式验证三个引例.广义通项公式: anam(nm)d
3.等差数列的递推公式: an1and,nN*
三.例题分析
1.(1)求等差数列8,5,2,…的第20项.(2)-401是不是等差数列-5,-9,-13…的项?如果是,是第几项?
2.在等差数列{an}中,已知a510,a1231求首项a1与公差d
3.已知数列{an}的前n项和公式(1)求数列{an}的通项公式.(2)证明
Snn2n
2{an}是等差数列.m1,m3,m9 4.已知等差数列的前三项分别为(1)求m的值.(2)求该数列的第10项.5.梯子最高一级宽33cm,最低一级宽为110cm,中间还有10级,各级的宽度成等差数列,计算中间各级的宽度。
解设an表示梯子自上而上各级宽度所成的等差数列,由已知条件,可知: a1=33, a12=110,n=12 ∴a12a1(121)d,即时10=33+11d
解之得:d7
因此,a233740,a340747,a454,a561,a668,a775,a882,a989,a1096,a11103, 答:梯子中间各级的宽度从上到下依次是40cm,47cm,54cm,61cm,68cm,75cm,82cm,89cm,96cm,103cm.四.小结 五.作业
1.已知下列等差数列,求通项公式(1)1,4,7,10…
(2)32, 26, 20, 14…(3)127, , … 35152.已知等差数列{an}中(1)a34,a716,求a1,d ,11a,d求a5(2)232(3)
an
a32,d4,an30求n
2S2n4n 3.数列{an}中,前n项和n(1)求通项公式an
(2)证明{an}是等差数列
【探究】设{an}是首项为m公差为d的等差数列,从中选取数列的第*kN()构成一个新的数列{bn},你能求出{bn}的通项公式吗?
类型1 a=a+f(n)。
解法:把原递推公式转化为a-a=f(n),利用累加法(逐差相加法)求解。
例1 已知a=2,a=a+3n+2,求a。
解:∵ a=a+3n+2∴a= a+3(n-1)+2, a=a+3(n-2)+2
∴ a- a=3(n-1)+2………………(1)
a- a=3(n-2)+2………………(2)
……
a- a=3•1+2………………(n-1)。
由(1)+(2)+…+(n-1)得a-a=3•+2•(n-1),
∴ a=+2n-2+2=(3n-3+4)。∴a=(3n+1)。
类型2a=f(n)a。
解法:迭乘法 即:a=f(n)a=f(n)•f(n-1)•f(n-2)…f(3)•f(2)a。
例2 已知数列a满足a=,a=a,求a。
解:由条件知=,分别令n=1,2,3,…(n-1),代入上式得(n-1)个等式累乘之,即•••…=×××…×,即=。又∵a=,∴a=。
类型3 a=pa+q,其中p,q均为常数,(pq(p-1)≠0)。
解法:①递推两式相减,转化成类型1。②用待定系数法。
例3 已知:a=2a+1,a=1。求a。
解法①:∵a=2a+1, a=2a+1。两式相减得:
a-a=2(a-a),化为=2。
令:b=a-a ,且b=a-a=2。
∴ b=b•q=2•2=2 ,即:a-a=2 。 (同类型1)
解法②:设a+p=2(a+p) a=2a+p。
令p=1,则a+1=2(a+1)。令b=a+1,则b=2b且b=2,∴ b=2 。∴ a=2-1。
类型4 a=pa+q,其中p,q均为常数,(pq(p-1)(q-1)≠0)。
解法:一般地,要先在原递推公式两边同除以q,得:
=•+引入辅助数列b(其中b=),得:b=b+,再用待定系数法解决。
例4 已知数列a中,a=,a=a+(),求a。
解:在a=a+()两边乘以2得:2•a=(2•a)+1
令b=2•a,则b=b+1,解之得:b=3-2()。所以a==3()-2()。
类型5 a=pa+qb,b=ra+sb。
解法:联立递推式。
例5 已知数列{a},{b}满足a=2,b=1,
且a=a+b+1,b=a+b+1, (n≥2)
(Ⅰ)令c=a+b,求数列{c}的通项公式;(Ⅱ)求数列{a}的通项公式及前n项和公式S。
解:(Ⅰ)由题设得a+b=(a+b)+2(n≥2),即
c=c+2(n≥2)。易知{c}是首项为a+b=3,公差为2的等差数列,通项公式为c=2n+1。
(Ⅱ)由题设得a-b=(a-b)(n≥2),令d=a-b,则
d=d(n≥2)。易知{d}是首项为a-b=1,公比为的等比数列,通项公式为d=。
由a+b=2n+1,a-b=, 解得 a=+n+,求和得S=-++n+1。
从上述各题构建新数列的过程中,可以看出对题设中递推式的观察、分析,并据其结构特点进行合理变形,是成功构建新数列的关键。构建新数列的目的是为了化繁为简、化未知为已知、化不熟悉为熟悉,这也是解答数学问题的共性之所在。◆(作者单位:江西省南昌市第十中学 江西省南昌市第三中学)
一、公式法
递推公式形如an+1=an+d或满足等差、等比数列的形式, 可直接用等差、等比数列通项公式求通项.
二、叠加法、叠乘法
1. 递推公式形如an+1=an+f (n) {f (n) }为可求和数列, 可用叠加法求数列通项.
例1已知数列{an}满足an+1=an+n, a1=1求通项.
解:由已知an+1-an=n, 故an-an-1=n-1, n≥2,
当n=1时, 满足的形式.因此数列{an}的通项为.
(2) 递推公式形如an+1=an·f (n) {f (n) }为可求前n项乘积的数列, 可用叠乘法求数列通项.
例2已知数列{an}满足an=an-1×3n-1 (n≥2且n∈N) , a1=2, 求数列{an}的通项.
解:因为an=an-1×3n-1, 所以 (n≥2且n∈N) , 所以, 所以=3×32×…×3n-1.因为a1=2, 所以 (n≥2且n∈N) .
又因为当n=1时, , 因此数列{an}的通项.
三、构造法
1. 递推公式形如an+1=pan+q (p、q为常数, 且p≠0, q≠1) 这类数列可以通过等式两边同时加上一个量来构造新的以p为公比的等比数列来求数列{an}的通项.
如an+1+m=p (an+m) , 又因为an+1=pan+q, 所以m=, 因此数列就可以化为, 可先求等比数列的通项公式再求{an}的通项公式.
例3已知数列{an}, an=3an-1+2, a1=1, (n≥2且n∈N) , 求数列{an}的通项.
解:由an=3an-1+2, a1=1, 得an+1=3 (an-1+1) , 所以{an+1}是以a1+1=2为首项, 为以3为公比的等比数列.所以an+1=2×3n-1⇒an=2×3n-1-1.
2. 递推公式形如an+1=pan+qrn (p、q、r为非零常数) 的数列
方案1:两边同除以rn+1, 得, 令bn+1=, 则转化为形式 (1) 通过求数列{bn}的通项再求数列{an}的通项.
方案2:两边同除以pn+1, 得, 可通过叠加法求数列的通项, 再求数列{an}的通项.
3. 递推公式形如an+1=pan+qn+r (p、q、r为常数, pq≠0)
解决方案:因为an+1=pan+qn+r, 所以an=pan-1+q (n-1) +r (n∈N, n≥2) , 两式相减得an+1-an=p (an-an-1) +q, 令bn+1=an+1-an, 则bn+1=p·bn+q转化为形式形式 (1) 可求数列{bn}的通项, 再通过叠加法求数列{an}的通项.
4. s递推公式形如 (p、q、r为非零常数)
解决方案:等式两边同时取倒数得:, 令, 则, 转化为形式 (1) 通过求数列{bn}的通项再求数列{an}的通项.
5. 递推公式形如an+1=panq (p、q为非零常数, p>0, q≠1) 且an>0, n∈N*.
解决方案:等式两边同时取以10为底的对数得:lgan+1=lgp+qlgan, 令bn+1=lgan+1, 则bn+1=q·bn+lgp转化为形式 (1) 通过求数列{bn}的通项再求数列{an}的通项.
6. 递推公式形如an+1=pan+qan+1 (p、q为非零常数) , 且p2+4q≥0.
解决方案:令an+1-man=r (an-man-1) , 即:an+1= (m+r) an-rman-1, 又因为an+1=pan+qan-1, 所以m+r=p, rm=-q.
即m、r为方程x23-px-q=0的两个根.
因为Δ=p2+4q≥0, 所以方程必有两个实根, 即必存在实数m、r使得数列{an+1-man}为以a2-ma1为首项, rs为公比的等比数列.所以an+1-man= (a2-ma1) rn-1,
即an+1=man+ (a2-ma1) rn-1转化为形式 (2) .
第二章 数列
第10课时 等差数列和等比数列的综合应用
教学目标:
将等比数列的通项公式和前n项求和公式应用到应用题的有关计算中去;增强学生的应用意识,提高学生的实际应用能力.教学重点:
等比数列通项公式和前n项和公式的应用.教学难点:
利用等比数列有关知识解决一些实际问题 教学过程: Ⅰ.问题情境:
Ⅱ.建构数学
Ⅲ.数学应用
例1水土流失是我国西部大开发中最突出的生态问题,全国9100万亩的坡耕地需要退耕还林,其中西部地区占70%,国家确定2000年西部退耕土地面积为515万亩,以后每年退耕土地面积递增12%,那么从2000年起到2005年底,西部地区退耕还林的面积共有多少万亩(精确到万亩)?
练习: 某地区荒山2200亩,从1995年开始每年春季在荒山植树造林,第一年植树100亩,以后每一年比上一年多植树50亩.(1)若所植树全部都成活,则到哪一年可将荒山全部绿化?(2)若每亩所植树苗、木材量为2立方米,每年树木木材量的自然增长率为20%,那么全部绿化后的那一年年底,该山木材总量为S,求S的表达式.8(3)若1.2≈4.3,计算S(精确到1立方米).例2 某人2004年初向银行申请个人住房公积金贷款20万元购买住房,月利率3.375%。,按复利计算,每月等额还贷一次,并从贷款后的次月初开始还贷,如果10年还清,那么每月应还贷多少元?
练习: 用分期付款的方式购买家电一件,价为1150元,购买当天先付150元,以后每月这一天都交付50元,并加付欠款利息,月利率为1%,若交付150元后的每一个月开始算分期付款的第一个月,问分期付款的第10个月该交付多少钱?全部贷款付清后,买这件家用电器实际花费多少钱?
Ⅳ.课时小结
Ⅴ.课堂检测
(一)授课类型:新授
教学目标
(一)知识与技能目标 1.等比数列的定义; 2.等比数列的通项公式.
(二)过程与能力目标 1.明确等比数列的定义;
2.掌握等比数列的通项公式,会解决知道an,a1,q,n中的三个,求另一个的问题.
教学重点
1.等比数列概念的理解与掌握;
2.等比数列的通项公式的推导及应用.
教学难点
等差数列"等比"的理解、把握和应用.
教学过程
一、情境导入:
下面我们来看这样几个数列,看其又有何共同特点?(教材上的P48面)
1,2,4,8,16,…,2;① 1,6
312,14,18,…; ②
1,20,202,203,…; ③ 1.0198,1.1098,1.1098......④
23对于数列①,an=2n1;
anan1 =2(n≥2).对于数列②,an=
12n1;
anan112(n≥2).
对于数列③,an=20n1;
anan1=20(n≥2).
共同特点:从第二项起,第一项与前一项的比都等于同一个常数.
二、检查预习
1.等比数列的定义.
2.等比数列的通项公式: ana1qn1(a1,q0),anamqnm(am,q0),anAB(A,B0)
n3.{an}成等比数列an1anq(nN,q0)
4.求下面等比数列的第4项与第5项:
(1)5,-15,45,……;(2)1.2,2.4,4.8,……;(3),.,;(4)2,1,32821322,…….三、合作探究
(1)等比数列中有为0的项吗?(2)公比为1的数列是什么数列?
(3)既是等差数列又是等比数列的数列存在吗?(4)常数列都是等比数列吗? 四交流展示
1. 等比数列的定义:一般地,若一个数列从第二项起,每一项与它的前一项的比等于同一个常数,这个数列就叫做等比数列.这个常数叫等比数列的公比,用字母q表示(q≠0),即:
anan1=q(q≠0)
注:(1)“从第二项起”与“前一项”之比为常数q; {an}成等比数列an1an=q(nN,q≠0.)
(2)隐含:任一项an0且q0
(3)q=1时,{an}为常数数列.
(4).既是等差又是等比数列的数列:非零常数列. 2.等比数列的通项公式1: ana1qn1(a1,q均不为0)
观察法:由等比数列的定义,有:a2a1q;
a3a2q(a1q)qa1q; a4a3q(a1q)qa1q;… … … … … … … anan1qa1qn1223(a1,q0).
迭乘法:由等比数列的定义,有:
a2a1q;
a3a2q;
a4a3q;…;
anan1q
所以a2a1a3a4an1n1,即ana1q(a1,q0)nqa2a3an1nm(am,q0)等比数列的通项公式2: anamq五精讲精练
例1.一个等比数列的第3项与第4项分别是12与18,求它的第1项与第2项.解:181232q32 a2a3q12238,a1a2q823163.点评:考察等比数列项和通项公式的理解 变式训练一:教材第52页第1 例2.求下列各等比数列的通项公式:
(1)a12,a38;(2)a15,且2an13an
2解:(1)a3a1qq4q2an(2)2n12或an(2)(2)nn1(2)
n
(2)qan1an32又:a15an5(32)n1
点评:求通项时,求首项和公比 变式训练二 :教材第52页第2 例3.教材P50面的例1。
012n15例4. 已知无穷数列105,105,105,10 求证:(1)这个数列成等比数列; ,,110(2)这个数列中的任一项是它后面第五项的;
(3)这个数列的任意两项的积仍在这个数列中.
n1证:(1)anan110105n251105(常数)∴该数列成等比数列.
n1(2)anan510105n45101110,即:an110an5.
p1q1pq2(3)apaq105105105,∵p,qN,∴pq2.
∴pq11且pq1N,pq2∴10510n15(第pq1项). , 变式训练三:教材第53页第3、4题.
六、课堂小结:
1.等比数列的定义;
2.等比数列的通项公式及变形式
七、板书设计
八、课后作业
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