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数列的通项公式直接表述了数列的本质,是表示数列的一种重要方法.数列的通项公式具备两大功能,第一,可以通过数列通项公式求出数列的任意一项;第二,可以通过通项公式判断一个数是否为数列的项以及是第几项等问题.那么如何求数列的通项公式,通常根据已知条件转化为递推式或方程组,然后求出其通项.
一、累加、累乘法求通项公式
(1)已知数列{an}中,a1=1,an+1=an+n,则数列{an}的通项公式为( )
A.an= B.an=
C.an= D.an=n2-n+1
(2)已知数列{an}中,a1=1,nan+1=an,则数列{an}的通项公式是( )
A.an= B.an=2n-1
C.an=n D.an=
解析:(1)因为an+1=an+n,所以an=an-1+n-1(n≥2),又a1=1,利用累加法,得
an=++…++a1
=(n-1)++…+1+1
=+1
=.故选C.
(2)由nan+1=(n+1)an,可得=,又因为a1=1,所以an=·…·a1=××…××1=n.所以an=n.故选C.
答案:(1)C (2)C
累加、累乘法的应用原型
1.累加法:形如an+1-an=f(n)型.
2.累乘法:形如=f(n)型.
即时练1.已知数列{an}满足a1=1,an-1-an=,则该数列的通项公式an=________.
解析:an-1-an=,故-==-,n≥2,
则=++…++=++…++1=2-=,故an=,
当n=1时验证满足,故an=.
答案:
即时练2.已知数列{an}的首项是a1=,且an+1=,则数列{an}的通项公式为________.
解析:由题意得=,所以··…=×××…×,所以=,因为a1=,所以an=.
答案:an=
二、构造法求通项公式
已知数列{an}满足a1=3,an+1=2an+1.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求数列{an}的前n项和Sn.
解析:(1)因为an+1=2an+1,所以an+1+1=2,
又因为a1=3,则a1+1=4,所以是首项为4,公比为2的等比数列,
所以an+1=4×2n-1=2n+1,故an=2n+1-1.
(2)由(1)得an=2n+1-1,
所以Sn=22-1+23-1+…+2n+1-1=22+23+…+2n+1-n=-n=2n+2-n-4.
已知数列{an}中,a1=2,an+1-4an=2n+1,n∈N*.求{an}的通项公式.
解析:法一: 因为an+1=2n+1+4an,所以an+1+2n+1=4an+2n+2=4,
因为a1+2=4,故数列是以4为首项,4为公比的等比数列,
所以an+2n=4×4n-1=4n,即an=4n-2n.
法二:因为an+1=2n+1+4an,所以=2·+1,
两边再同时加1,得+1=2,
所以数列成等比数列,且首项为2,公比为2,则+1=2n,所以an=4n-2n.
构造法的常见类型
1.当出现an+1=pan+q时,若p=1构造等差数列;若p≠1利用待定系数,即两边同时加上,构造数列成等比数列.
2.当出现an+1=pan+qn时,两边同时除以qn+1后再构造等比数列.
即时练3.(多选)(2023·湖北鄂州期末)已知数列{an}满足a1=1,an-3an+1=2an·an+1(n∈N*),则下列结论正确的是( )
A.为等比数列
B.{an}的通项公式为an=
C.{an}为递增数列
D.的前n项和Tn=3n-n
AB [因为an-3an+1=2an·an+1,所以-=2,+1=3,又+1=2≠0,所以是以2为首项,3为公比的等比数列,所以+1=2×3n-1,即an=,所以{an}为递减数列,的前n项和Tn=(2×30-1)++…+=2×-n=2×-n=3n-n-1.故选AB.]
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即时练4.若在数列{an}中,a1=3且an+1=a(n∈N+),则它的通项公式为________.
解析:由题意知an>0且an≠1,将an+1=a两边取对数得lg an+1=2lg an且lg an≠0,
即=2,所以数列{lg an}是以lg a1=lg 3为首项,2为公比的等比数列,
所以lg an=(lg a1)·2n-1=lg 3,即an=32n-1(n∈N+).
答案:an=32n-1
三、已知前n项和Sn与an的关系求通项公式
(2023·广东肇庆期中)设数列{an}的前n项和为Sn,已知Sn+1=4an,且a1=2.
(1)设bn=an+1-2an,证明:{bn}是等比数列;
(2)求数列{an}的通项公式.
解析:(1)证明:因为Sn+1=4an,所以Sn=4an-1,
两式相减得an+1=4an-4an-1,
所以an+1-2an=2an-4an-1=2,即bn=2bn-1,