湖南人文科技学院数学与金融学院 曾伟华 龙承星
数列是一种特殊的函数,是反映自然规律的一种基本数学模型,是高中数学教学与高考考查的重要内容。数列通项公式an=f(n)表明了数列中项an与项数n之间的关系,对阐明数列整体结构及每一项的特点具有重要意义。
对形如an=an-1+f(n)型的递推式,我们能通过移项得到相邻两项的差为一个特殊的函数关系an-an-1=f(n),再用代入法将所有式子累加起来相互抵消,就可得到只含有a1、an的式子(在化解过程中,通常要使用等差数列求和、等比数列求和、裂项相消、错位相减等方法),最后通过整理得出所求数列的通项公式。
通过计算数列的前面几项,再观察数列中an与项数n的关系,猜想数列通项公式的表达式,最后再利用数学归纳法来证明所猜想的表达式对任意项数n都成立,即所猜想的表达式为所求数列的通项公式。
解题分析:关于此类只含有乘法的递推公式,要想办法将乘法转化成加法,就可以运用取对数的思想,由此处理递推公式更容易构造特殊函数进行求解,该方法体现了算法思想和转换思想。此类方法的优点是将复杂的运算简单化,降低推理难度,不足之处是要求递推式左右两边只含有乘法运算,且取值范围大于零。
运用常用的构造引理构造新的数列求解,将陌生的数列转换为两类特殊的数列,再来进行处理。该方法就是不断地将“未知”转换成“已知”,极富技巧性和创造性,难度系数很高,难以把控,体现了转换化归的数学思想,有利于培养学生的创造性和发散性思维。
对于分子简单而分母相对复杂的等式分式,可以考虑等式两边同时取倒数,再分离常数,构造新的等比数列来过渡,从而得到数列通项公式。要注意的是分母不能为零,遇到特殊的就需要进行说明。
本文总结了七种求解数列通项公式的方法,其中,公式法中体现了分类讨论思想,数学归纳法体现了由特殊到一般的思想和归纳总结的数学思想,累加法、累乘法、构造法、对数变换法和倒数变换法则体现了转化划归思想,特征方程法与导数积分法体现了函数与方程思想、转换思想。由此可以看出数列通项公式的求解考题之灵活多变,所以数学方法的积累和数学思想的培养及其重要,希望老师和学生都能在这方面多下功夫,提高自身的数学素养。