雷永东陕西省绥德中学718000
摘要:已知数列{an},a1=a,an+1=pan+q(p≠1,q≠0是常数),求数列{an}的通项公式an,是高中常见的递推数列问题。这类数列通常可转化为an+1+λ=p(an+λ),或消去常数转化为二阶递推式an+2-an+1=q(an+1-an),或归纳猜想证明,本文依据几个例题做了分析。
关键词:递推数列转化探讨
例1.已知数列{an}中,a1=1,an+1=2an+1(n≥1),求{an}的通项公式。
解析:
解法一(待定系数法):转化为an+1+λ=p(an+λ)型递推数列。
∵an+1=2an+1(n≥1),∴an+1+1=2(an+1)(n≥1);又a1+1=2,故数列{an+1}是首项为2、公比为2的等比数列。∴an+1=2n,即an=2n-1。
解法二(差分法形成差数列):转化为an+2-an+1=p(an+1-an)型递推数列。
∵an+1=2an+1(n≥1)①∴an+2=2an+1+1②
②-①得an+2-an+1=2(an+1-an)(n≥1),故{an+1-an}是首项为a2-a1=2、公比为2的等比数列,即an+1-an=2×2n-1=2n,再用累加法得an=2n-1。
解法三:用迭代法。
an=2an-1+1=2(2an-2+1)+1=22an-2+2+1=…2n-1a1+2n-2+2n-3+…2+1=2n-1。
解法四:归纳猜想证明法。
a1=1,an+1=2an+1(n≥1),
a2=3,a3=7,a4=15,…猜想:an=2n-1。用数学归纳法证明(证明略)。
这类递推数列解决后,其他类型的递推可以转化并解决。
类型一:an+1=qan+dn(p、d为非零常数,q≠1,d≠1)。
这类数列可变换成=·+,令bn=,则转化为bn+1=pbn+q`型。
例2.设数列{an}满足:a1=1,an+1=3an+2n(n∈N*)。求数列{an}的通项公式。
解析:∵an+1=3an+2n,两边同除以2n+1,得=·+。令bn=,则有bn+1=·bn+。于是,得bn+1+1=(bn+1),∴数列{bn+1}是以首项为+1=、公比为的等比数列,故bn+1=·()n-1,即bn=·()n-1-1,从而an=7·3n-2-·2n+1。
类型二:an+1=(c、d为非零常数),
若取倒数,得=·+。令bn=,从而转化为bn+1=pbn+q`型。
例3.已知数列{an}中满足a1=1,an+1=,求数列的通项an。
解:∵数列{an}中,a1=1,an+1=,
∴=+3,即-=3;
∴数列{}是以=1、公差为3的等差数列。
∴=1+(n-1)×3,即=3n-2;
∴an=(n∈N+)。
类型三:an+1=canp(an>0,c>0,p>0,p≠1)。
这类数列可取对数得lgan+1=plgan+lgc,从而转化为bn+1=pbn+q`数列。
例4.已知数列{an}中满足a1=1,an+1=10an5,求数列{an}的通项an。
解:∵a1=1,an+1=10an5,lgan+1=5lgan+1,∴lgan+1+=5(lgan+)。
∴(lgan+)是以为首项、5为公比的等比数列。
lgan+=×5n-1an=10。
类型四:an+2=pan+1+qan可转化为a`n+1=p`a`n+q`。