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緒論數(shù)列是中學(xué)數(shù)學(xué)的一項(xiàng)重要內(nèi)容,在中學(xué)數(shù)學(xué)體系中相對(duì)獨(dú)立,但有一定的綜合性和靈活性.高中數(shù)學(xué)中的數(shù)列知識(shí)主要涉及等差、等比數(shù)列的通項(xiàng)公式以及數(shù)列求和等內(nèi)容,能力要求較高.數(shù)列的通項(xiàng)公式是高中數(shù)學(xué)中最為常見(jiàn)的題型之一,它既可考查轉(zhuǎn)化與化歸的數(shù)學(xué)思想,又能反映中學(xué)生對(duì)等差與等比數(shù)列理解的深度,具有一定的技巧性,因此經(jīng)常滲透在數(shù)學(xué)競(jìng)賽和高考中.同時(shí)也是初等數(shù)學(xué)與高等數(shù)學(xué)的一個(gè)重要銜接點(diǎn)。一扇門(mén),打開(kāi)它的關(guān)鍵就是門(mén)上的鎖和鑰匙,而數(shù)列問(wèn)題就像緊閉的門(mén),數(shù)列的通項(xiàng)公式與它的推導(dǎo)思路就是開(kāi)門(mén)的關(guān)鍵。數(shù)列可以看作是特殊的函數(shù),特殊在可以看作定義域?yàn)檎麛?shù)集的函數(shù)當(dāng)自變量依次取值時(shí)對(duì)應(yīng)的一系列的函數(shù)值,而數(shù)列的通項(xiàng)公式即這個(gè)函數(shù)的關(guān)系式。所以,推導(dǎo)數(shù)列的通項(xiàng)公式關(guān)鍵是找出與的關(guān)系。在本文中討論的方法也是函數(shù)中常用的技巧.在各類(lèi)研究數(shù)列通項(xiàng)公式的資料中,推導(dǎo)數(shù)列通項(xiàng)公式的常用方法一般有:公式法,待定系數(shù)法,不動(dòng)點(diǎn)法,累加法,累乘法,歸納猜想法,構(gòu)造等差或等比數(shù)列法等.本文從實(shí)際出發(fā),首先介紹在數(shù)列知識(shí)體系中的一些相關(guān)概念及公式,然后把上述方法比較系統(tǒng)的歸納為四大類(lèi):公式法、歸納猜想法、迭代法、構(gòu)造新數(shù)列法.解題思路由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,難度一步步上升.不僅如此,內(nèi)容安排上把方法和應(yīng)用相結(jié)合,讓讀者更好的理解和掌握。在應(yīng)用舉例中,有些一種類(lèi)型的題可以用不同的方法解決,這種形式有利于開(kāi)發(fā)中學(xué)生的發(fā)散思維能力,讓學(xué)生在解決數(shù)列問(wèn)題時(shí)從多方面綜合考慮,以找出最簡(jiǎn)便的解法。怎樣找準(zhǔn)方法快速有效地推導(dǎo)呢?這就是本文所討論的問(wèn)題。1數(shù)列的相關(guān)概念.1.1數(shù)列數(shù)列:按某種規(guī)定排列的一列數(shù)稱(chēng)為數(shù)列。數(shù)列中的每一個(gè)數(shù)都叫做這個(gè)數(shù)列的項(xiàng)。排在第一位的數(shù)稱(chēng)為這個(gè)數(shù)列的第1項(xiàng)(通常也叫做首項(xiàng)),排在第n位的數(shù)稱(chēng)為這個(gè)數(shù)列的第n項(xiàng),也叫數(shù)列的通項(xiàng).數(shù)列的通項(xiàng)公式:將數(shù)列{}的第n項(xiàng)用一個(gè)具體式子(含有參數(shù)n)表示出來(lái),稱(chēng)作該數(shù)列的通項(xiàng)公式。通項(xiàng)可以看作是項(xiàng)數(shù)n的函數(shù).當(dāng)然,不是所有的數(shù)列都能寫(xiě)出它的通項(xiàng)公式,如:一個(gè)學(xué)校的學(xué)生的考試成績(jī)由高到矮組成的數(shù)列,就很難寫(xiě)出其通項(xiàng)公式.1.2基本數(shù)列的通項(xiàng)公式高中學(xué)習(xí)的數(shù)列有兩種最基本的數(shù)列:等差數(shù)列與等比數(shù)列等差數(shù)列:一般地,如果一個(gè)數(shù)列從第2項(xiàng)起,每一項(xiàng)與它的前一項(xiàng)的差等于同一個(gè)常數(shù),這個(gè)數(shù)列就叫做等差數(shù)列.這個(gè)常數(shù)叫做等差數(shù)列的公差,公差通常用字母d表示.如果等差數(shù)列的首項(xiàng)為,公差為d,那么這個(gè)數(shù)列可以寫(xiě)成的形式,所以等差數(shù)列的通項(xiàng)公式為等比數(shù)列:如果一個(gè)數(shù)列從第2項(xiàng)起,每一項(xiàng)與它的前一項(xiàng)的比等于同一個(gè)常數(shù),這個(gè)數(shù)列就叫做等比數(shù)列。這個(gè)常數(shù)叫做等比數(shù)列的公比,通常用q來(lái)表示。如果等比數(shù)列的首項(xiàng)為,公比為q,那么這個(gè)數(shù)列可以寫(xiě)成的形式,所以,等比數(shù)列的通項(xiàng)公式是遞推數(shù)列:根據(jù)等差數(shù)列的概念,形成等差數(shù)列的條件可以看作任一項(xiàng)與前一項(xiàng)的差為常數(shù),即,像這樣表示若干個(gè)相鄰項(xiàng)之間的關(guān)系式叫做數(shù)列的遞推式.一個(gè)數(shù)列的第n項(xiàng)與前面的項(xiàng)的關(guān)系稱(chēng)為階遞推關(guān)系,由階關(guān)系及給定的前項(xiàng)的值所確定的數(shù)列叫做階遞推數(shù)列.在高中數(shù)學(xué)中,很多關(guān)于數(shù)列的題的題干都是以遞推式的形式給出,如、、等.這樣就加大了推導(dǎo)數(shù)列通項(xiàng)公式的難度。2數(shù)列通項(xiàng)公式的幾種推導(dǎo)方法2.1公式法類(lèi)型一若題型中已知數(shù)列{}為等差或等比數(shù)列,則可直接利用公式求.類(lèi)型二若已知數(shù)列的前項(xiàng)和與n的關(guān)系式,則利用公式求出數(shù)列的通項(xiàng).這兩類(lèi)型是數(shù)列問(wèn)題中最直接,最簡(jiǎn)單的解法。2.2歸納猜想法在數(shù)列的有關(guān)題型中,有些明確給出了一個(gè)數(shù)列的前幾項(xiàng),如1,8,27,64,125,…要求求出這個(gè)數(shù)列的通項(xiàng)。這類(lèi)題一般以選擇題或填空題的形式出現(xiàn)。解決此類(lèi)型的題,快速準(zhǔn)確是關(guān)鍵,所以,用猜想歸納的思想能有效的解決問(wèn)題。首先,運(yùn)用觀(guān)察法,從數(shù)列的前幾項(xiàng)中找出規(guī)律性的結(jié)論,歸納猜想得出或其相關(guān)項(xiàng),然后把前幾項(xiàng)代入結(jié)論中檢驗(yàn)其是否正確。從上述的數(shù)列中可以觀(guān)察出,該數(shù)列為典型的立方數(shù)列,規(guī)律為:,,,,…,所以我們可以猜想出其通項(xiàng)公式為.當(dāng)然,選擇題和填空題并不要求寫(xiě)出其解答過(guò)程,歸納猜想出來(lái)的通項(xiàng)公式只是一個(gè)合理猜想,如若遇到解答題,我們猜想出來(lái)的公式就還需要用數(shù)學(xué)歸納法的思想去檢驗(yàn).2.3迭代法所謂迭代法,就是層層代入,用舊的變量遞推新變量的過(guò)程,用迭代法解決數(shù)列問(wèn)題關(guān)鍵是尋找各等式之間的聯(lián)系,從而求出數(shù)列的通項(xiàng)公式。最常見(jiàn)的方法是累加,累乘法.2.3.1累加法累加法,一般適用于遞推數(shù)列的類(lèi)型,遇到此類(lèi)型的題,一般題干中會(huì)告訴的值,解題思路為:首先把等式化為,再把當(dāng)n=1,2,3,4…分別代入上述等式中得…第一式與第二式相加左邊消去了,再與第三式相加消去了,依次累加后得,所以,變式得注:的結(jié)果必然是關(guān)于n關(guān)系式.在求和過(guò)程中可能會(huì)涉及到等差、等比數(shù)列的求和方法。2.3.2累乘法累乘法的思想與累加法本質(zhì)上是一樣的,在數(shù)列中如果遇到這種類(lèi)型,通常先把等式化為,分別令,再層層代入等式中得…令各項(xiàng)累乘得,化簡(jiǎn)得.所以,由此可求出數(shù)列通項(xiàng).2.4構(gòu)造新數(shù)列法構(gòu)造法就是在解決某些數(shù)學(xué)問(wèn)題的過(guò)程中,通過(guò)對(duì)條件與結(jié)論的充分剖析,有時(shí)會(huì)聯(lián)想出一種適當(dāng)?shù)妮o助模型,以此促成命題轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生新的解題方法,這種思維方法的特點(diǎn)就是“構(gòu)造”。在數(shù)列求通項(xiàng)的有關(guān)問(wèn)題中,經(jīng)常遇到即非等差數(shù)列,又非等比數(shù)列的求通項(xiàng)問(wèn)題,特別是給出的數(shù)列相鄰兩項(xiàng)是線(xiàn)性關(guān)系,數(shù)列遞推式較復(fù)雜的題型。如果題型簡(jiǎn)單,我們可以通過(guò)不完全歸納法進(jìn)行歸納、猜想,然后借助于數(shù)學(xué)歸納法予以證明,然而用數(shù)學(xué)歸納法證明雖然有固定的模式,但過(guò)程繁瑣,用時(shí)較多,而且在新版教材中,數(shù)學(xué)歸納法的思想很少提到,因而我們遇到這類(lèi)問(wèn)題,就要避免用數(shù)學(xué)歸納法的思想。構(gòu)造新的數(shù)列,具有輔助計(jì)算的效果,一般是構(gòu)造等差,等比數(shù)列,這樣就可以套用等差等比數(shù)列的固定通項(xiàng)模型來(lái)解決問(wèn)題。主要方法有待定系數(shù)法,不動(dòng)點(diǎn)法,特征根法等。2.4.1待定系數(shù)法待定系數(shù)法主要適用于一階遞推式;(其中p,q均為常數(shù),)、(p,q,c為常數(shù),,)等.類(lèi)型一:(其中p,q均為常數(shù),)假設(shè)原遞推公式為,其中,計(jì)算出t后,就構(gòu)造成了一個(gè)以為首項(xiàng),以p為公比的等比數(shù)列{},從而推導(dǎo)出的通項(xiàng)公式。類(lèi)型二(p,q,c為常數(shù),,)此類(lèi)型為類(lèi)型一的變式,既然類(lèi)型一能化成等比數(shù)列,那么假設(shè)類(lèi)型二也能構(gòu)造成等比數(shù)列,假設(shè)原遞推公式為,化簡(jiǎn)得,又因?yàn)樗裕禂?shù)對(duì)應(yīng)相等得解方程組得由此計(jì)算出AB后就構(gòu)造了一個(gè)以為首項(xiàng),p為公比的等比數(shù)列.用待定系數(shù)法求解通項(xiàng)公式,它的核心是通過(guò)“待定”將遞推公式轉(zhuǎn)化為一種新的等比數(shù)列。通過(guò)求新等比數(shù)列的通項(xiàng)公式從而求出原數(shù)列的通項(xiàng)公式,其實(shí)類(lèi)型一與類(lèi)型二可歸結(jié)為,可以為常函數(shù),一次函數(shù),二次函數(shù),指數(shù)函數(shù),冪函數(shù)等,其基本解題思路是在遞推式兩邊加上相同性質(zhì)的量,使之成為等差或等比數(shù)列.2.4.2不動(dòng)點(diǎn)法方程=x稱(chēng)為函數(shù)的不動(dòng)點(diǎn)方程,其根稱(chēng)為函數(shù)的不動(dòng)點(diǎn).對(duì)于較復(fù)雜的數(shù)列遞推式,用其他方法難以解決的,可以用不動(dòng)點(diǎn)法推導(dǎo)數(shù)列的通項(xiàng)。如一階遞推式;分式遞推式:(其中p、q、r、h均為常數(shù),且),都可建立不動(dòng)點(diǎn)方程.類(lèi)型一:一階線(xiàn)性遞推式()(對(duì)問(wèn)題中的遞推關(guān)系式作出一個(gè)方程,解出方程的解,在原遞推式兩邊同時(shí)減去,得到,構(gòu)造出一個(gè)公比為p的等比數(shù)列,由此推導(dǎo)出數(shù)列的通項(xiàng)公式.類(lèi)型二:分式遞推式,數(shù)列的特征方程為,由,解出不動(dòng)點(diǎn)設(shè)為m,n1.若不動(dòng)點(diǎn)m=n,原遞推式兩邊同時(shí)減去m,化解后得,推出一個(gè)新等差數(shù)列{},公差為.由此推導(dǎo)出.若不動(dòng)點(diǎn),遞推式兩邊分別同時(shí)減去m,n,再用兩式相除得:,其中,推出一個(gè)新等比數(shù)列{},公比為.2.4.3其他構(gòu)造方法一種類(lèi)型的題可以有不同的解法,在構(gòu)造新數(shù)列的過(guò)程中,最重要的是轉(zhuǎn)化思想,上述的針對(duì)遞推式的待定系數(shù)法,不動(dòng)點(diǎn)法在高中數(shù)學(xué)中相對(duì)比較容易理解,下面介紹幾種不常用的構(gòu)造新數(shù)列的方法.特征根法類(lèi)型一:一階遞推式,針對(duì)問(wèn)遞推關(guān)系式作出一個(gè)方程稱(chēng)之為特征方程,特征根為.若則若,則,其中是以為公比的等比數(shù)列,即.類(lèi)型一對(duì)于由二階遞推式,給出的數(shù)列,方程,叫做數(shù)列的特征方程.(1)當(dāng)方程有兩相同的特征根,數(shù)列的通項(xiàng)為,其中A,B由決定,即把,代入,得到關(guān)于A、B的方程組,解出A,B后,就得到數(shù)列的通項(xiàng).(2)當(dāng)特征方程有兩個(gè)相異的特征根時(shí),數(shù)列的通項(xiàng)為,其中A,B由決定,即把和,代入,得到關(guān)于A、B的方程組,解出A,B后,就得到數(shù)列的通項(xiàng).類(lèi)型二,對(duì)于分式遞推式,可作特征根方程,(1)當(dāng)特征方程有兩相同的特征根時(shí),若則若,則其中(2)當(dāng)特征方程有兩個(gè)相異的特征根時(shí),則,其中.特征根法主要針對(duì)這三類(lèi)型的遞推式,有固定的公式,相比迭代法,待定系數(shù)法,無(wú)技巧可言.但計(jì)算簡(jiǎn)單,所以,當(dāng)遇到此類(lèi)型的題若要用此方法時(shí),最好正確的記住每種類(lèi)型的公式,然后再進(jìn)行解題.換元法高中函數(shù)一章節(jié)中我們經(jīng)常用換元法來(lái)解決當(dāng)函數(shù)式中有根號(hào)的情況,數(shù)列是特殊的函數(shù),用換元法解題省去了繁長(zhǎng)的計(jì)算倒數(shù)法:數(shù)列中有形如的關(guān)系,如可在等式兩邊同乘以,構(gòu)造一個(gè)新等差數(shù)列,求出3.數(shù)列通項(xiàng)公式方法的應(yīng)用例1:(2012年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試湖北卷)已知等差數(shù)列前三項(xiàng)的和為3,前三項(xiàng)的積為8,求等差數(shù)列{}的通項(xiàng)公式。解:設(shè)等差數(shù)列的公差為d,則由題意得解得或所以,由等差數(shù)列通項(xiàng)公式可得或此題解題方法為公式法的類(lèi)型一.由題意可知,該數(shù)列為等差數(shù)列,所以可以直接套用等差數(shù)列的公式來(lái)求通項(xiàng),例2:已知數(shù)列{}的前n項(xiàng)和,求.解:當(dāng)n=1時(shí)當(dāng)時(shí),由于不適合于此等式,所以此題解題方法是公式法的類(lèi)型二,但需要注意的是求出的首項(xiàng)要代入通項(xiàng)中檢驗(yàn)是否也符合.例3.寫(xiě)出下列數(shù)列的通項(xiàng).(1)0,7,26,63,124,…(2),1,,,…解:(1)中通過(guò)觀(guān)察可以化為,,,…所以通項(xiàng).(2)中是分?jǐn)?shù)的數(shù)列,分子分母從表面上觀(guān)察不出規(guī)律,但把1和通分后可以看出分母是以2為首項(xiàng)的等差數(shù)列,分子是從1開(kāi)始的奇數(shù),且項(xiàng)數(shù)為奇數(shù)時(shí)為負(fù),所以.歸納猜想法的應(yīng)用關(guān)鍵在于如何利用有限的信息猜出通項(xiàng),要做好這一點(diǎn)需要清楚數(shù)列的本質(zhì),它是項(xiàng)數(shù)與項(xiàng)之間的函數(shù)關(guān)系,通過(guò)已知的有限項(xiàng)去建立一種數(shù)學(xué)模型,如一次式、二次式、分式、指數(shù)式、對(duì)數(shù)式等形式。例4:已知數(shù)列滿(mǎn)足,(),求。分析:觀(guān)察題干,,此題明顯可用迭代法中的累加法進(jìn)行求解.解:由題意得==(1)令n=2,3,…代入(1)式得…,各式累加得,即(2)因?yàn)椋耄?)式得例5:已知數(shù)列滿(mǎn)足,(),求.分析:這道題求數(shù)列的193項(xiàng)具體值,雖然題干中沒(méi)有明確說(shuō)明是求通項(xiàng),但如果把首項(xiàng)依次代入中來(lái)求答案顯然不可能,所以觀(guān)察可知,設(shè),很明顯可以用迭代法中的累乘法求數(shù)列的通項(xiàng)公式.然后再求.解:由題意可知,因?yàn)椋?分別令,有….各項(xiàng)等式相乘,有,又因?yàn)椋肷鲜降茫?例4與例5是典型的數(shù)列類(lèi)求通項(xiàng)的題,當(dāng)遇到與類(lèi)型時(shí),用迭代的思想解決快速又簡(jiǎn)單.例6.已知數(shù)列{}中,,,求{}的通項(xiàng)。解題思路:中可以看成是,很顯然是一階遞推式的類(lèi)型,推導(dǎo)這種類(lèi)型的通項(xiàng)公式,可以用待定系數(shù)法.解:由題意得.假設(shè)存在A,使得(1)化解有,即=,所以(2)把(2)代入(1)得,所以,數(shù)列{}是以為首項(xiàng),為公比的等比數(shù)列,該數(shù)列通項(xiàng)公式為=(),又因?yàn)椋?此題中因?yàn)橹械臑橹笖?shù)型函數(shù),所以待定系數(shù)法最為合適,若為常數(shù)函數(shù),如,則此題可以用待定系數(shù)法、不動(dòng)點(diǎn)法、以及特征根法解決,其中以待定系數(shù)法最為方便簡(jiǎn)單.例8已知數(shù)列中,,,求的通項(xiàng)。解:因?yàn)榈奶卣骱瘮?shù),由,,所以或解法一(不動(dòng)點(diǎn)法)-1和-2為相異的不動(dòng)點(diǎn),所以設(shè)存在k,使得,所以,化簡(jiǎn)有,所以有.因此數(shù)列是以為首項(xiàng),公比為的等比數(shù)列.其通項(xiàng)公式為即解法二:(特征根法)因?yàn)閮上喈惖奶卣鞲鶠椋?其中==,所以=.結(jié)論在上述推導(dǎo)數(shù)列通項(xiàng)公式的方法中應(yīng)用中,有些是用現(xiàn)有的公式直接求解,如例1,例2.這類(lèi)型的題是數(shù)列類(lèi)問(wèn)題中屬于比較簡(jiǎn)單的,根據(jù)題意直接帶入公式計(jì)算即可。而稍加復(fù)雜,具有一定技巧性的為歸納猜想法,累加法,累乘法的應(yīng)用,如例3例4例5,但只要清楚題型是屬于哪種類(lèi)型的,尋找相應(yīng)的方法問(wèn)題就迎刃而解.在本文中最復(fù)雜,最多變,技巧性較高的類(lèi)型應(yīng)該是構(gòu)造新數(shù)列法。根據(jù)給出的遞推關(guān)系式構(gòu)造出新的數(shù)列,一階遞推式可以采用待定系數(shù)法,不動(dòng)點(diǎn)法以及特征根法,二階遞推式可以用特征根法,分式遞推式可以用不動(dòng)點(diǎn)法和特征根法,每種方法都具有較高的技巧性,需要注意其轉(zhuǎn)化思想的應(yīng)用。當(dāng)然,數(shù)列的題型千姿百態(tài),有些上述的方法不一定都適用,所以在解題思想方法上要懂得隨機(jī)應(yīng)變,找到合適的解決途徑。參考文獻(xiàn)[1]昊成福.遞推數(shù)列通項(xiàng)公式求解策略[J].青海教育.2002,第八期,69-70.[2]茂木勇.數(shù)列與極限[M].高子平、梁國(guó)儀、李成仁.北京文化教育出版社,1981,122.[3]矢野健太郎.數(shù)學(xué)解題技巧[M].顏秉海、顏建設(shè).哈爾濱:黑龍江人民出版社.1983,56[4]曾慶榮.數(shù)列通項(xiàng)公式的八種常規(guī)求法[J]廣東教育綜合版.2006,第24期,1-3.[5]陳傳理、張同君.競(jìng)賽數(shù)學(xué)教程[M].第2版.北京:高等教育出版社,2005,95-119.[6]孫景年.中學(xué)數(shù)學(xué)的概念、公式和例題[M]上海:上海科技技術(shù)出版社,1981,116.[7]師達(dá).奧賽急先鋒[M].北京:中國(guó)少年兒童出版社,2002,112-113.[8]李生濱.高中數(shù)理化生公式定理.大連理工大學(xué)出版社,2008,35.[9]畢唐書(shū).全線(xiàn)突破.高考總復(fù)習(xí)·數(shù)學(xué)(理科版)[M].北京:中國(guó)社會(huì)出版社,2005,13.[10]余元希.初等代數(shù)研究(下冊(cè))[M].北京:高等教育出版社,1988(2004重印),344-345.基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC(8)05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí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