数列的通项公式是表示数列中的每一项与其项数之间的关系式.一般地,我们只要知道了数列的通项公式,就能快速求出数列的任意一项.对于简单的等差数列、等比数列问题,我们可以直接根据等差、等比数列的通项公式来求解.而对于一些较为复杂的数列通项公式问题,则需根据递推关系式的特点,选用相应的技巧来求解.接下来,笔者将详细介绍求数列通项公式的两个技巧:累加、累乘.
一、累加
对于形如[an+1=an+f(n)]的递推关系式,其中[f(n)]是关于[n]的式子,要求该数列的通项公式,需先将递推关系式变形为[f(n)=an+1-an];然后将n=1,2,3,…,n-1代入递推关系式中,可得[a2-a1=f(1)],[a3-a2=f(2)],…,[an-1-an-2=f(n-2)],[an-an-1=f(n-1)];再将各项累加起来,中间的[a2、a3……an-2、an-1]就会相互抵消,那么[an-an-1+an-1-an-2+…+a2-a1=f1+f2+…][+fn-1=an-a1],化简该式即可求得[an]的表达式.
例1.若数列[an]满足:[a1=1],[an+1=an+2n],求数列[an]的通项公式.
解:由[an+1=an+2n],得[an+1-an=2n],
所以当[n≥2]时,[a2-a1=21],[a3-a2=22],[a4-a3=23],…,[an-1-an-2=2n-2],[an-an-1=2n-1],
则[an=an-an-1+an-1-an-2+…+a2-a1+a1]
而[a1=1]满足上式,
所以数列[an]的通项公式为[an=2n-1].
该数列的递推关系式为[an+1-an=2n],形如[f(n)=an+1-an].于是采用累加法来求数列的通项公式,将n=1,2,3,…,n-1时的各项相加,即可快速求得数列的通项公式.
二、累乘
例2.若数列[an]满足:[a1=1,an+1=2nan],求该数列的通项公式.
该递推关系式形如[an+1=an⋅f(n)],可直接运用累乘法求数列的通项公式.值得注意的是,有时数列的首项不一定会满足所求的通项公式,所以往往要将[a1]代入通项公式中,若[a1]满足所求的[an],则可直接用[an]表示数列的通项公式.若[a1]不满足所求的[an],则需用分段式表示数列的通项公式.
例3.已知数列[an]满足:[a1=1],且[nan+1=n+1an],求[an].
总之,在由递推关系式求数列的通项公式时,要仔细观察数列的递推关系式,将其变形为前后项之差或比值为定值的形式,这样将各项累加或累乘,便能通过正负相消或者约分,快速求得数列的通项公式.