數列通項公式

數列通項公式

數學公式
按一定次序排列的一列數稱為數列,而将數列an的第n項用一個具體式子(含有參數n)表示出來,稱作該數列的通項公式。這正如函數的解析式一樣,通過代入具體的n值便可求知相應an項的值。而數列通項公式的求法,通常是由其遞推公式經過若幹變換得到。
    中文名:數列通項公式 外文名: 别名: 英文名:Sequence of general term formula 類别:公式 适用範圍:數學計算

求法

等差數列

an=a1+(n-1)d,(n為正整數)

a1為首項,an為第n項的通項公式,d為公差。

前n項和公式為:Sn=na1+n(n-1)d/2,(n為正整數)

Sn=n(a1+an)/2 注:n為正整數

若n、m、p、q均為正整數,

若m+n=p+q時,則:存在am+an=ap+aq

若m+n=2p時,則:am+an=2ap

若A、B、C均為正整數,B為中項,B=(A+C)/2

也可推導得Sn=na1+nd(n-1)/2

等比數列

對于一個數列 {a n },如果任意相鄰兩項之商(即二者的比)為一個常數,那麼該數列為等比數列,且稱這一定值商為公比 q ;從第一項 a 1 到第n項 a n 的總和,記為 T n 。那麼, 通項公式為

(即a1 乘以q 的 (n-1)次方,其推導為“連乘原理”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)項相乘,左右消去相應項後,左邊餘下a n , 右邊餘下 a1 和(n-1)個q的乘積,也即得到了所述通項公式。

此外, 當q=1時 該數列的前n項和 Tn=a1*n

當q≠1時 該數列前n 項的和 T n = a1 * ( 1- q^(n)) / (1-q).

一階數列

概念

不妨将數列遞推公式中同時含有 a n 和a n 1 的情況稱為一階數列,顯然,等差數列的遞推式為

a n =( a n-1 ) d , 而等比數列的遞推式為 a n = a n-1 *q ; 這二者可看作是一階數列的特例。故可定義一階遞歸數列形式為: a(n 1) = A *a n B ········☉ , 其中A和B 為常系數。那麼,等差數列就是A=1 的特例,而等比數列就是B=0 的特例。

思路

基本思路與方法: 複合變形為基本數列(等差與等比)模型 ; 疊加消元 ;連乘消元

思路一: 原式複合 ( 等比形式)

可令 a(n 1) - ζ = A * (a n - ζ )········① 是原式②變形後的形式,即再采用待定系數的方式求出 ζ 的值, 整理①式 後得 a(n 1) = A*an ζ - A*ζ , 這個式子與原式對比可得,ζ - A*ζ = B

即解出 ζ = B / (1-A)

回代後,令 bn= an - ζ ,那麼①式就化為 b(n 1) =A* b n , 即化為了一個以(a1-ζ )為首項,以A為公比的等比數列,可求出bn的通項公式,進而求出 {an} 的通項公式。

思路二: 消元複合(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 後, ③式變為 bn = A* b(n-1) 等比數列,可求出 bn 的通項公式,接下來得到 a n - a(n-1) = f (n) (其中f(n) 為關于n的函數)的式子, 進而使用疊加方法可求出 an

二階數列

概念

類比一階遞歸數列概念,不妨定義同時含有an+2 、an+1、an的遞推式為二階數列,而對與此類數列求其通項公式較一階明顯難度大了。為方便變形,可以先如此诠釋二階數列的簡單形式 :an+2 = A * an+1 +B * an , ( 同樣,A,B常系數)

求法

基本思路類似于一階,隻不過,在複合時要注意觀察待定系數和相應的項原式複合: 令 原式變形後為這種形式 a(n 2) - ψ * a(n 1) = ω (a(n 1) - ψ*an),将該式與原式對比 ,可得ψ ω = A 且 -(ψ*ω)= B

通過解這兩式可得出 ψ與ω的值,令bn=a(n 1) - ψ*an, 原式就變為 b(n 1) = ω * bn 等比數列,可求出bn 通項公式bn = f (n) ,即得到 a(n 1) - ψ*an = f (n) (其中f(n) 為關于n的函數), 而這個式子恰複合了一階數列的定義,即隻含有a(n 1)和an 兩個數列變項,從而實現了“降階”,化“二階”為“一階”,進而求解。

常見類型

累加法

遞推公式為a(n+1)=an+f(n),且f(n)可以求和

例:數列{an},滿足a1=1/2,a(n+1)=an+1/(4n^2-1),求{an}通項公式

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

遞推公式為a(n+1)/an=f(n),且f(n)可求積

例:數列{an}滿足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)

構造法

将非等差數列、等比數列,轉換成相關的等差等比數列,适當的進行運算,倒數變換法(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}是等差數列,首項是1,公差是2

∴an=1/(2n-1)

連加相減

例:{a n}滿足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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