• 从 $a_{n+1}$ 与 $a_n$ 的四则运算说起


    前言

    请参阅:构造数列中的常见变形总结

    典例剖析

    已知 \(a_1=1\)\(a_n+a_{n+1}=2n+1\),求通项公式\(a_n\);[备注:原题目中\(a_1=m\)\(m\)为常数,此时可以仿照\(a_1=1\)来求解思考]

    思路1:利用并项法求\(S_n\),再求\(a_n\),此思路的优越性在于,若已知相邻三项或四项的和求通项公式,也能用这个思路;

    解析:由于 \(S_{n+1}=a_1+(a_2+a_3)+(a_4+a_5)+\cdots+(a_n+a_{n+1})\)

    \(=1+(2\times2+1)+(2\times4+1)+(2\times6+1)+\cdots++(2\times n+1)\)备注:此处\(n\)为偶数,共有 \(n+1\) 项,除过第一项后剩余,故有\(\cfrac{n}{2}\)个括号,将每一个括号看成一项,项数为 \(\cfrac{n}{2}\),且常数项之和为 \(\cfrac{n}{2}\)

    \(=1+2\times \cfrac{(2+n)\times\frac{n}{2}}{2}+\cfrac{n}{2}=\cfrac{n^2}{2}+\cfrac{3n}{2}+1\)

    \(S_{n+1}=\cfrac{n^2}{2}+\cfrac{3n}{2}+1\),用 \(n-1\) 替换 \(n\),整理得到 \(S_n=\cfrac{n^2}{2}+\cfrac{n}{2}\)

    以下用 \(a_n\)\(S_n\) 的关系求解 \(a_n\)

    \(n\geqslant 2\) 时,\(a_n=S_n-S_{n-1}=(\cfrac{n^2}{2}+\cfrac{n}{2})-(\cfrac{(n-1)^2}{2}+\cfrac{(n-1)}{2})=n\)

    \(n=1\)时,\(a_1=S_1=1\),符合上式;

    综上所述,故 \(a_n=n\) .

    思路2:构造\(a_{n+1}+a_{n+2}=2n+3\),做差,得到\(a_{n+2}-a_n=2\),奇数项和偶数项是等差数列;

    解析:由于 \(a_n+a_{n+1}=2n+1\),故有 \(a_{n+1}+a_{n+2}=2(n+1)+1=2n+3\)

    两式相减,得到 \(a_{n+2}-a_n=2\),即数列 \(\{a_n\}\) 的奇数项和偶数项分别成等差数列,

    其中奇数项的首项为 \(a_1=1\) ,公差为 \(2\),故通项公式为\(a_{2k-1}=a_1+\cfrac{(2k-1)-1}{2}\times2=2k-1\)此处除以2,是因为第\(2k\)\(-\)\(1\)项与第1项之间的间隔减半了

    其中偶数项的首项为 \(a_2=2\) ,公差为 \(2\),故通项公式为 \(a_{2k}=a_2+\cfrac{2k-2}{2}\times2=2k\) ②,理由同上,

    综上所述,两个子数列可以合二为一,得到通项公式为 \(a_n=n\) .

    〔解后反思〕:①若已知 \(a_1\),以及 \(a_n+a_{n+1}+a_{n+2}=2n+1\),则可以仿上思路 1 解法,先求得 \(S_n\) ,再求解 \(a_n\)

    ② 若已知 \(a_n\cdot a_{n+1}=2^n\),求 \(a_n\) ,那么思路一,可以先得到前 \(n\) 项的乘积 \(T_n\) [并向求积法],再写出 \(T_{n-1}\) ,两式相除得到 \(a_n\) ;思路二,由已知得到 \(a_{n+1}\cdot a_{n+2}=2^{n+1}\),两式相除,得到 \(\cfrac{a_{n+2}}{a_n}=2\) ,即奇数项和偶数项分别成等比数列,再分别写出通项公式,如果能合二为一,则写成一个通项公式,若不能就写成分段函数;

    ③若 \(a_{n+1}-a_n=2n+1\),则采用累加法求通项公式;这样 \(a_{n+1}\)\(a_n\) 之间的四则运算形式就齐了;

    ④若出现 \(a_{n+2}=2a_{n+1}+4a_n\),则假设 左式能等价改写为 \(a_{n+2}-pa_{n+1}=m(a_{n+1}-pa_{n})\),打开整理,利用对应系数相等,求得系数 \(p\)\(m\) 的值,这样就可以考虑数列 \(\{a_{n+1}-pa_n\}\) 为等比数列,从而写出其通项公式,接下来再利用 \(a_{n+1}=pa_n+p^n\),两边同除以 \(p^{n+1}\) ,得到 \(\cfrac{a_{n+1}}{p^{n+1}}-\cfrac{a_n}{p^n}=\cfrac{1}{p}\),构造数列 \(\{\cfrac{a_n}{p^n}\}\) 为等差数列,就可以写出其通项公式,从而整理得到 \(a_n\) .

    ⑤相关延申阅读:等差等比数列通项公式高阶应用思维提升从数列的相邻三项代数和求通项公式

  • 相关阅读:
    MySQL入门(引擎、数据类型、约束)
    MySQL入门(一)
    MySQL数据库的卸载与安装
    并发编程(线程与进程)
    网络编程笔记
    JS(vue iview)分页解决方案
    关于JS中判断是数字和小数的正则表达式用法
    2017《面向对象程序设计》课程作业八
    2017《面向对象程序设计》课程作业七
    2017《面向对象程序设计》课程作业六
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/16114005.html
Copyright © 2020-2023  润新知