杨文庆 徐晓燕
近年高考中常出现形如an+1=can+d·λn(c,d,λ为常数且c≠0,1,λ≠0,1)、an+1=can+dn+λ(c,d,λ为常数且c≠0,1)的数列的通项问题,高考参考答案直接给出了变形构造的结果,却没有给出变形构造的方法及过程,看了仍不知其所以然, 笔者就此问题进行探究,进一步推广得到形如:
an+1=Can+D·λn+An+B(A,B,C,D,λ为常数且C≠0,1,λ≠0,1)这一类数列的通项的求法,总结如下,以飨读者。
1.形如an+1=can+d(c,d为常数且c≠0,1)的数列的通项公式的求法
设(an+1+A)=c(an+A),求得常数A=■,构成一个等比数列{an+A},问题得解。此类问题在平时教学和高考中比较常见,笔者就不再举例说明。
2.形如an+1=can+d·λn(c,d,λ为常数且c≠0,1,λ≠0,1,c≠λ)数列的通项公式的求法
解一:在等式两边同除以λn+1得■=■■+■,令bn=■得bn+1=■bn+■,转化为形如an+1=can+d(c,d为常数且c≠0,1)的数列求解。
解二:设an+1+Aλn+1=c(an+Aλn)求得常数A=■,构成一个等比数列{an+Aλn},问题得解。
例(2012年高考广东卷理科19)设数列{an}的前n项和为Sn,满足2Sn=an+1-2n+1+1,n∈N*,且a1,a2+5,a3成等差数列。
(1)求a1的值;
(2)求数列{an}的通项(1)公式.
解一:2Sn=an+1-2n+1+1,2Sn+1=an+2-2n+2+1相减得:an+2=3an+1+2n+1,
由(1)知a1=1,a2=5,得an+1=3an+2n对n∈N*均成立
an+1=3an+2n,在等式两边同除以2n+1得■=■·■+■,
令bn=■得bn+1=■bn+■,设(bn+1+A)=■(bn+A),求得常数A=1,(bn+1+1)=■(bn+1),则数列{bn+1}是首项为■,且公比为■的等比数列,bn+1=(■)n,■+1=(■)n,an=3n-2n。
解二:2Sn=an+1-2n+1+1,2Sn+1=an+2-2n+2+1,相减得:an+2=3an+1+2n+1,
由(1)知a1=1,a2=5,得an+1=3an+2n对?坌n∈N*均成立.
an+1=3an+2n,设an+1+A·2n+1=3(an+A·2n),求得常数A=1,则数列{an+2n}是首项为3,且公比为3的等比数列,an+2n=3n,an=3n-2n。
3.形如an+1=can+d·λn(c、d、λ为常数且c≠0,1,λ≠0,1,c=λ)数列的通项公式的求法
解一:在等式两边同除以λn+1得■=■+■,,构成一个等差数列{■},问题得解。
解二:由an+1=can+d·cn得,an+1-d(n+1)cn=c(an-dncn-1),构成一个等比数列{an-dncn-1},问题得解。
例2(2009全国卷Ⅱ理科19题)设数列{an}的前n项和为Sn, 已知a1=1,Sn+1=4an+2
(1)设bn=an+1-2an,证明数列{bn}是等比数列;
(2)求数列{an}的通项公式。
解一:由(1)可得bn=an+1-2an=3·2n-1,∴■=■=■
∴数列{■}是首项为■,公差为■的等差数列.
∴■=■+■(n-1)=■n-■,an=(3n-1)·2n-2
解二:由(1)可得bn=an+1-2an=3·2n-1,an+1=2an+3·2n-1
an+1-3(n+1)·2n-1=2(an-3n·2n-2),数列{an-3n·2n-2}是首项为-■,公比为2的等比数列,由此求得an=(3n-1)·2n-2
4.形如an+1=can+dn+λ(c、d、λ为常数且c≠0,1)的数列的通项公式的求法
设an+1+[A(n+1+B)]=c[an+(An+B)],求得常数A=■,B=■构成一个等比数列{an+(An+B)},问题得解。
例3(2007天津文科20题)在数列{an}中,a1=2,an+1=4an-3n+1,n∈N*.
(1)证明数列{an-n}是等比数列;
(2)求数列{an}的前n项和Sn;
分析:由(1)可知an-n=4n-1,于是数列{an}的通项公式为an=4n-1+n.从而求得数列{an}的前n项和Sn,Sn=■+■.
若没有(1)的铺垫可按上述方法得到通项an,设an+1+[A(n+1+B)]=4[an+(An+B)],求得常数A=-1,B=0,则an+1-(n+1)=4(an-n),又a1-1=1,所以数列{an-n}是首项为1,且公比为4的等比数列.an-n=4n-1+n,于是数列{an}的通项公式为an=4n-1+n.从而求得数列{an}的前n项和Sn,Sn=■+■。
5.形如an+1=Can+D·λn+An+B(A,B,C,D,λ为常数且C≠0,1,λ≠0,1,C≠λ)的数列通项公式的求法
综合2、4两种类型,
设an+1+D1λn+1+[A1(n+1)+B1]=C(an+D1λn+A1n+B1),求得常数D1=■,A1=■,B1=■,构成一个等比数列{an+D1λn+A1n+B1},问题得解。
6.形如an+1=Can+D·λn+An+B(A,B,C,D,λ为常数且C≠0,1,λ≠0,1,C≠λ)的数列通项公式的求法
对an+1=Can+D·Cn+An+B,综合3、4两种类型
设an+1-D(n+1)Cn+[A1(n+1)+B1]=C(an-DnCn-1+A1n+B1)
求得常数A1=■,B1=■,构成一个等比数列{an+DnCn-1+A1n+B1},问题得解。
说明:上述求法的本质是均由递推公式变形,通过换元,构造出一个新的等差或等比数列,从而转化为基本数列——等差、等比数列的问题来解决。
编辑 董慧红