数列通项公式

数列通项公式

数学公式
按一定次序排列的一列数称为数列,而将数列an的第n项用一个具体式子(含有参数n)表示出来,称作该数列的通项公式。这正如函数的解析式一样,通过代入具体的n值便可求知相应an项的值。而数列通项公式的求法,通常是由其递推公式经过若干变换得到。
    中文名:数列通项公式 外文名: 别名: 英文名:Sequence of general term formula 类别:公式 适用范围:数学计算

求法

等差数列

an=a1+(n-1)d,(n为正整数)

a1为首项,an为第n项的通项公式,d为公差。

前n项和公式为:Sn=na1+n(n-1)d/2,(n为正整数)

Sn=n(a1+an)/2 注:n为正整数

若n、m、p、q均为正整数,

若m+n=p+q时,则:存在am+an=ap+aq

若m+n=2p时,则:am+an=2ap

若A、B、C均为正整数,B为中项,B=(A+C)/2

也可推导得Sn=na1+nd(n-1)/2

等比数列

对于一个数列 {a n },如果任意相邻两项之商(即二者的比)为一个常数,那么该数列为等比数列,且称这一定值商为公比 q ;从第一项 a 1 到第n项 a n 的总和,记为 T n 。那么, 通项公式为

(即a1 乘以q 的 (n-1)次方,其推导为“连乘原理”的思想:

a 2 = a 1 *q,

a 3 = a 2 *q,

a 4 = a 3 *q,

````````

a n = a n-1 *q,

将以上(n-1)项相乘,左右消去相应项后,左边余下a n , 右边余下 a1 和(n-1)个q的乘积,也即得到了所述通项公式。

此外, 当q=1时 该数列的前n项和 Tn=a1*n

当q≠1时 该数列前n 项的和 T n = a1 * ( 1- q^(n)) / (1-q).

一阶数列

概念

不妨将数列递推公式中同时含有 a n 和a n 1 的情况称为一阶数列,显然,等差数列的递推式为

a n =( a n-1 ) d , 而等比数列的递推式为 a n = a n-1 *q ; 这二者可看作是一阶数列的特例。故可定义一阶递归数列形式为: a(n 1) = A *a n B ········☉ , 其中A和B 为常系数。那么,等差数列就是A=1 的特例,而等比数列就是B=0 的特例。

思路

基本思路与方法: 复合变形为基本数列(等差与等比)模型 ; 叠加消元 ;连乘消元

思路一: 原式复合 ( 等比形式)

可令 a(n 1) - ζ = A * (a n - ζ )········① 是原式②变形后的形式,即再采用待定系数的方式求出 ζ 的值, 整理①式 后得 a(n 1) = A*an ζ - A*ζ , 这个式子与原式对比可得,ζ - A*ζ = B

即解出 ζ = B / (1-A)

回代后,令 bn= an - ζ ,那么①式就化为 b(n 1) =A* b n , 即化为了一个以(a1-ζ )为首项,以A为公比的等比数列,可求出bn的通项公式,进而求出 {an} 的通项公式。

思路二: 消元复合(消去B)

由 a(n 1) = A *a n B ········ ②有

可得 a(n 1) - a n = A *( a n - a(n-1))······③

令 bn = a(n 1) - an 后, ③式变为 bn = A* b(n-1) 等比数列,可求出 bn 的通项公式,接下来得到 a n - a(n-1) = f (n) (其中f(n) 为关于n的函数)的式子, 进而使用叠加方法可求出 an

二阶数列

概念

类比一阶递归数列概念,不妨定义同时含有an+2 、an+1、an的递推式为二阶数列,而对与此类数列求其通项公式较一阶明显难度大了。为方便变形,可以先如此诠释二阶数列的简单形式 :an+2 = A * an+1 +B * an , ( 同样,A,B常系数)

求法

基本思路类似于一阶,只不过,在复合时要注意观察待定系数和相应的项原式复合: 令 原式变形后为这种形式 a(n 2) - ψ * a(n 1) = ω (a(n 1) - ψ*an),将该式与原式对比 ,可得ψ ω = A 且 -(ψ*ω)= B

通过解这两式可得出 ψ与ω的值,令bn=a(n 1) - ψ*an, 原式就变为 b(n 1) = ω * bn 等比数列,可求出bn 通项公式bn = f (n) ,即得到 a(n 1) - ψ*an = f (n) (其中f(n) 为关于n的函数), 而这个式子恰复合了一阶数列的定义,即只含有a(n 1)和an 两个数列变项,从而实现了“降阶”,化“二阶”为“一阶”,进而求解。

常见类型

累加法

递推公式为a(n+1)=an+f(n),且f(n)可以求和

例:数列{an},满足a1=1/2,a(n+1)=an+1/(4n^2-1),求{an}通项公式

解:a(n+1)=an+1/(4n^2-1)=an+[1/(2n-1)-1/(2n+1)]/2

∴an=a1+(1-1/3+1/3-1/5+……+1/(2n-3)-1/(2n-1))

∴an=1/2+1/2 (1-1/(2n-1))=(4n-3)/(4n-2)

累乘法

递推公式为a(n+1)/an=f(n),且f(n)可求积

例:数列{an}满足a(n+1)=(n+2)/n an,且a1=4,求an

解:an/a1=an/a(n-1)×a(n-1)/a(n-2)×……×a2/a1=2n(n+1)

构造法

将非等差数列、等比数列,转换成相关的等差等比数列,适当的进行运算,倒数变换法(适用于a(n+1)=Aan/(Ban+C),其中,A、B、C∈R)

例:{an}中,a1=1,a(n+1)=an/(2an+1)

解:1/a(n+1)=(2an+1)/an=1/an +2

∴{1/an}是等差数列,首项是1,公差是2

∴an=1/(2n-1)

连加相减

例:{a n}满足a₁+ 2a₂+ 3a₃+……+ na n = n(n+1)(n+2)

解:令b n = a₁+ 2a₂+ 3a₃+……+ na n = n(n+1)(n+2)

na n = b n - b n-1 = n(n+1)(n+2)-(n-1)n(n+1)

∴a n = 3(n+1)

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