内容正文:
第四章 数列
4.1 数列的概念
第2课时 数列的递推公式及前n项和
整体感知
[学习目标] 1.理解递推公式的含义,能根据递推公式求出数列的前几项.(数学运算)
2.会用累加法、累乘法由递推公式求通项公式.(逻辑推理、数学运算)
3.会用an与Sn的关系求通项公式.(逻辑推理、数学运算)
第2课时 数列的递推公式及前n项和
(教师用书)
观察某次智力测试中的一道题:数列1,3,6,10,15,…中数字出现的规律是:
a2-a1=3-1=2,a3-a2=6-3=3,a4-a3=10-6=4,a5-a4=15-10=5,
….
(1)你能写出该数列的第8个数吗?
(2)你能用an+1与an的一个数学表达式描述该数列相邻两项之间的关系吗?
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
[讨论交流]
问题1.递推公式的含义是什么?
问题2.一般的数列{an},该如何表示其前n项和?
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
[自我感知] 经过认真的预习,结合对本节课的理解和认知,请画出本节课的知识逻辑体系.
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
探究1 数列的递推公式
探究问题1 观察钢管堆放示意图,寻求规律,建立数学模型.
自上而下,第1层钢管数为4,第2层钢管数为5,第3层钢管数为6,第4层钢管数为7,第5层钢管数为8,第6层钢管数为9,第7层钢管数为10.若用an表示钢管数,n表示层数,则可得出各层的钢管数为一个数列,
且an=n+3(1≤n≤7,n∈N*),那么相邻两层的钢管数之
间有没有关系?即an+1与an有没有关系?
探究建构
[提示] 有,an+1=an+1(1≤n≤6,n∈N*).
第2课时 数列的递推公式及前n项和
[新知生成]
递推公式:如果一个数列的相邻两项或多项之间的关系可以用________来表示,那么这个式子叫做这个数列的递推公式.
一个式子
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
【教用·微提醒】 (1)与数列的通项公式一样,并不是所有的数列都有递推公式.
(2)数列的通项公式和递推公式是给出数列的两种不同表示方法,但它们的用途一致,都能确定一个数列.
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
【链接·教材例题】
例4 图4.1-3中的一系列三角形图案称为谢尔宾斯基三角形.在图中4个大三角形中,着色的三角形的个数依次构成一个数列的前4项,写出这个数列的一个通项公式.
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
[解] 在图4.1-3(1)(2)(3)(4)中,着色三角形的个数依次为
1,3,9,27,
即所求数列的前4项都是3的指数幂,指数为序号减1.
因此,这个数列的一个通项公式是an=3n-1.
【链接·教材例题】
例5 已知数列{an}的首项为a1=1,递推公式为an=1+(n≥2),写出这个数列的前5项.
[解] 由题意可知
a1=1,a2=1+=1+=2,a3=1+=1+=,
a4=1+=1+=,a5=1+=1+=.
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
[典例讲评] 1.若数列{an}满足a1=2,an+1=,n∈N*,求a6.
[解] a2===-3,a3===-,
a4===,a5===2,a6===-3.
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
【教用·备选题】 设数列{an}满足a1=,an+1=(n=1,2,3,…),写出这个数列的前5项.
[解] 由题意,a1=,a2===2+,a3==-,a4===2-,a5==.
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
反思领悟 根据递推公式写出数列的前几项,要弄清楚公式中各部分的关系,依次代入计算即可.另外,解答这类问题时还需注意:若已知首项,通常将所给公式整理成用前面的项表示后面的项的形式;若已知末项,通常将所给公式整理成用后面的项表示前面的项的形式;若项数很大,则应考虑数列的周期性.
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
[学以致用] 1.(源自人教B版教材)分别写出下列数列{an}的一个递推关系,并求出各个数列的第7项.
(1)1,2,4,7,11,…;
(2)-1,2,5,8,11,…;
(3)1,-2,4,-8,16,….
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
[解] (1)因为a2-a1=2-1=1,
a3-a2=4-2=2,
a4-a3=7-4=3,
a5-a4=11-7=4,
所以an+1-an=n,
即an+1=an+n.
从而a6=a5+5=11+5=16,a7=a6+6=16+6=22.
(2)因为a2-a1=a3-a2=a4-a3=a5-a4=3,
所以an+1-an=3,
即an+1=an+3.
从而a7=a6+3=a5+3+3=11+6=17.
(3)因为====-2,
所以=-2.
即an+1=-2an.
从而a7=(-2)a6=(-2)2a5=(-2)2×16=64.
探究2 an与Sn的关系
探究问题2 如果已知数列{an}的前n项和,如何求a6呢?
[提示] 用{an}的前6项和减去前5项和.
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
[新知生成]
1.数列{an}的前n项和:把数列{an}从第1项起到第n项止的各项之和,称为数列{an}的前n项和,记作Sn,即Sn=_________________.
2.数列的前n项和公式:如果数列{an}的前n项和Sn与它的序号n之间的对应关系可以用一个式子来表示,那么这个式子叫做这个数列的前n项和公式.
3.数列{an}的通项an与前n项和Sn之间的关系为an=
a1+a2+…+an
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
【教用·微提醒】 由Sn求an,应分n=1与n≥2两种情况,分别进行计算后,再验证两种情形可否用统一的式子表示.若不能,则用分段的形式表示.
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
[典例讲评] 2.已知Sn为数列{an}的前n项和,根据条件求{an}的通项公式.
(1)Sn=3n-7;(2)Sn=2n2-30n.
[解] (1)当n=1时,a1=S1=-4,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=3n-7-(3n-1-7)=2×3n-1,显然a1=-4不适合上式,
所以an=
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
(2)因为Sn=2n2-30n,
所以当n=1时,a1=S1=2×12-30×1=-28,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n2-30n-[2(n-1)2-30(n-1)]=4n-32.
显然a1=-28适合上式,所以an=4n-32,n∈N*.
[母题探究] 将本例(2)的条件“Sn=2n2-30n”改为“Sn=2n2-30n+1”,其他条件不变,求an.
[解] 因为Sn=2n2-30n+1,
所以当n=1时,a1=S1=2×12-30×1+1=-27,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n2-30n+1-[2(n-1)2-30(n-1)+1]=4n-32.
当n=1时不适合上式.
所以an=
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
发现规律 由前n项和求通项公式的步骤
(1)先利用_______,求出a1.
(2)用n-1(n≥2)替换Sn中的n得到一个新的关系Sn-1,利用an=_________(n≥2)便可求出当n≥2时an的解析式.
(3)注意检验_____时的值是否符合n≥2时an的解析式,若符合,则合并;若不符合,则用分段函数表示通项公式an.
a1=S1
Sn-Sn-1
n=1
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
[学以致用] 2.已知数列{an}的前n项和Sn=-n2+n,求数列{an}的通项公式.
[解] a1=S1=-×12+×1=101.
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=-3n+104.
∵n=1也适合上式,
∴数列{an}的通项公式为an=-3n+104(n∈N*).
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
探究3 利用递推公式求通项公式
[典例讲评] 3.(1)已知数列{an}满足a1=-1,an=an-1+,n∈N*且n≥2,求通项公式an;
(2)设数列{an}中,a1=1,an=an-1(n≥2),求通项公式an.
[思路引导] (1)先将递推公式变形为an-an-1=(n≥2),再利用累加法求通项公式.(2)先将递推公式化为=(n≥2),再利用累乘法求通项公式.
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
[解] (1)由an-an-1=(n≥2)得,
a2-a1=;
a3-a2=;
a4-a3=;
…
an-an-1=.
以上各式累加得,an-a1=+…+=+…+=1-.
∴an+1=1-,∴an=-(n≥2).
又∵n=1时,a1=-1,符合上式,
∴an=-(n∈N*).
(2)∵a1=1,an=an-1(n≥2),
∴=,an=×…××a1=×…××1=.
又∵n=1时,a1=1,符合上式,∴an=(n∈N*).
反思领悟 由递推公式求通项公式的常用方法
(1)归纳法:根据数列的某项和递推公式,求出数列的前几项,归纳出通项公式.(只适用于选择题、填空题)
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
(2)迭代法、累加法或累乘法,递推公式对应的有以下几类:
①an+1-an=常数,或an+1-an=f (n)( f (n)是可以求和的),使用累加法或迭代法.
②an+1=pan(p为非零常数且p≠1),或an+1=f (n)an( f (n)是可以求积的),使用累乘法或迭代法.
③an+1=pan+q(p,q为非零常数且p≠1),适当变形后转化为第②类解决.
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
[学以致用] 3.(1)在数列{an}中,a1=2,an+1=an+ln ,则an=( )
A.2+ln n B.2+(n-1)ln n
C.2+n ln n D.1+n+ln n
(2)设{an}是首项为1的正项数列,且+2an+1an=0,则通项公式an=________.
√
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
(1)A (2) [(1)法一(归纳法):由题意得a1=2,a2=2+ln (1+1)=2+ln 2,
a3=(2+ln 2)+ln =2+ln 3,
a4=(2+ln 3)+ln =2+ln 4,
a5=(2+ln 4)+ln =2+ln 5,…,由此猜想数列的一个通项公式为an=2+ln n,经检验符合题意.
法二(迭代法):由题意得an=an-1+ln =an-1+ln (n≥2),
则an=an-1+ln =an-2+ln +ln =…
=a1+ln +ln +ln +…+ln
=a1+ln
=2+ln n(n≥2).
又a1=2=2+ln 1,符合上式.
所以an=2+ln n.
法三(累加法):由题意得an+1-an=ln =ln (n+1)-ln n,
因此a1=2,a2-a1=ln 2,
a3-a2=ln 3-ln 2,a4-a3=ln 4-ln 3,
…,
an-an-1=ln n-ln (n-1)(n≥2).
以上各式两边分别相加,
得an=2+ln 2+(ln 3-ln 2)+(ln 4-ln 3)+…+[ln n-ln (n-1)]=
2+ln n(n≥2).
因为a1=2也适合上式,所以an=2+ln n.
(2)由+2an+1an=0,
得[(n+2)an+1-nan](an+1+an)=0,
因为an>0,所以an+1+an>0,所以(n+2)an+1-nan=0,
所以=,
所以an=a1····…·=1××…×=(n≥2),
又a1=1满足上式,所以an=.]
2
4
3
题号
1
应用迁移
1.若数列{an}的前n项和Sn=n2-1,则a4=( )
A.7 B.8 C.9 D.17
√
A [∵数列{an}的前n项和Sn=n2-1,∴a4=S4-S3=(16-1)-(9-1)=7.故选A.]
第2课时 数列的递推公式及前n项和
2
3
题号
1
4
2.已知数列{an}满足a1=0,a2=1,an=(n≥3),则数列{an}的前9项和为( )
A.35 B.48 C.50 D.51
√
A [由题意得当n=3时,a3=2+0=2,当n=4时,a4=2×1=2,当n=5时,a5=2+2=4,当n=6时,a6=2×2=4,当n=7时,a7=2+4=6,当n=8时,a8=2×4=8,当n=9时,a9=2+6=8,所以{an}的前9项和S9=a1+a2+…+a9=0+1+2+2+4+4+6+8+8=35.故选A.]
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
2
3
题号
4
1
3.在数列{an}中,a1=2,an+1=an+n,则an=____________.
(n2-n+4) [因为an+1=an+n,
所以an+1-an=n,
所以a2-a1=1,a3-a2=2,…,an-an-1=n-1,
以上各式相加可得an-a1=1+2+3+…+n-1=n·(n-1),
所以an=n(n-1)+a1=n(n-1)+2=(n2-n+4).]
(n2-n+4)
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
2
4
3
题号
1
4.已知数列{an}的首项a1=1,an+1=(n=1,2,3,…),则a4=________,猜想其通项公式an=________.
[∵数列{an}的首项a1=1,an+1=(n=1,2,3,…),∴a2==.同理可得a3=,a4=.猜想其通项公式an=.]
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
1.知识链:(1)数列的递推公式.
(2)数列的前n项和Sn与an的关系.
(3)由递推公式求通项公式.
2.方法链:归纳法、累加法、累乘法、迭代法.
3.警示牌:(1)运用累加法、累乘法时,不注意验证首项是否符合通项公式.
(2)由Sn求an时忽略验证n=1时的情况.
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
回顾本节知识,自主完成以下问题:
1.数列的递推公式有什么特点?它与通项公式的区别是什么?
[提示] n≥2,n∈N*,而不能只是n∈N*,这是因为当n=1时Sn-1=S0,数列中S0无意义.
[提示] 数列的递推公式是反映数列的相邻两项或多项之间的关系式,而通项公式是数列中的项与序号之间满足的函数关系式.
2.若数列{an}的前n项和为Sn,则关系式an=Sn-Sn-1的使用条件是什么?
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
课时分层作业(二) 数列的递推公式及前n项和
题号
一、选择题
1.已知数列{an}的前n项和Sn=n2+2n,则a6=( )
A.11 B.12 C.13 D.14
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
√
14
15
C [由题可知a6=S6-S5=62+2×6-(52+2×5)=13,故选C.]
第2课时 数列的递推公式及前n项和
43
题号
2
1
3
4
5
6
8
7
9
10
11
12
13
2.已知数列{an}的首项为a1=1,且满足an+1=2an+2n,则此数列的第3项是( )
A.4 B.12 C.24 D.32
√
14
15
B [由题意,a2=2a1+21=4,a3=2a2+22=12.故选B.]
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
44
题号
3
2
4
5
6
8
7
9
10
11
12
13
1
3.设Sn为数列{an}的前n项和,若2Sn=3an-3,则a4=( )
A.27 B.81 C.93 D.243
√
14
15
B [根据2Sn=3an-3,可得2Sn+1=3an+1-3,两式相减得2an+1=3an+1-3an,即an+1=3an.当n=1时,2S1=3a1-3,解得a1=3,则a4=3a3=32a2=33a1=81.]
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
45
题号
4
2
3
5
6
8
7
9
10
11
12
13
1
4.已知数列{an}满足anan+1=,a3=,则a1=( )
A. B. C.1 D.2
√
14
15
C [因为a3=,anan+1=,
所以a2a3=a2×=,解得a2=.
由a1a2=a1×=得a1=1.故选C.]
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
46
题号
2
4
5
3
6
8
7
9
10
11
12
13
1
5.函数f (x)的定义如表所示,数列{xn}满足x0=2,且对任意的自然数n均有xn+1=f (xn),则x2 024=( )
A.1 B.2
C.4 D.5
√
14
15
x 1 2 3 4 5
f (x) 5 1 3 4 2
D [∵x1=f (x0)=f (2)=1,x2=f (x1)=f (1)=5,x3=f (x2)=f (5)=2,…,∴该数列的周期为3,∴x2 024=x2=5.故选D.]
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
47
题号
2
4
5
3
6
8
7
9
10
11
12
13
1
二、填空题
6.已知数列{an}的前n项和为Sn=2n2-2n+3,则数列{an}的通项公式为an=_______________.
14
15
[当n=1时,a1=S1=3,当n≥2时,
an=Sn-Sn-1=2n2-2n+3-[2(n-1)2-2(n-1)+3]=4n-4,
当n=1时,a1=3不符合上式,∴an=]
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
48
题号
2
4
5
3
7
6
8
9
10
11
12
13
1
7.若数列{an}满足(n-1)an=(n+1)an-1(n≥2,n∈N*),且a1=1,则a100=________.
14
15
5 050 [由(n-1)an=(n+1)an-1,即=(n≥2,n∈N*),
则a100=a1···…·=1××…×=5 050.]
5 050
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
49
题号
2
4
5
3
8
6
7
9
10
11
12
13
1
8.已知数列{an}的前n项和为Sn=log2(3×2n),则{an}的通项公式为
_________________________.
14
15
an= [由已知得当n≥2时,an=Sn-Sn-1=log2(3×2n)-log2(3×2n-1)=log2 =log22=1,又当n=1时,a1=S1=log2(3×2)=1+log23≠1,所以{an}的通项公式为an=]
an=
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
50
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
三、解答题
9.设数列{an}的前n项和为Sn,Sn=n2-n+1.
(1)写出a1,a2,a3的值;
(2)求数列{an}的通项公式.
14
15
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
51
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
[解] (1)因为Sn=n2-n+1,取n=1可得S1=1,故a1=1;取n=2可得S2=4-2+1=3,即a1+a2=3,故a2=2;取n=3可得S3=9-3+1=7,即a1+a2+a3=7,故a3=4.所以a1=1,a2=2,a3=4.
(2)当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-n+1-(n-1)2+(n-1)-1=2n-2,又a1=1,不满足上式.
所以数列{an}的通项公式为an=
14
15
52
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
10.已知各项均为正数的数列{an}满足:a1==an(an+1+2an).则数列{an}的通项公式是an=( )
A.2n+1 B.2n-1 C.2n D.3n
√
14
15
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
53
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
C [由题意得=,化简得
(an+1-2an)(an+1+an)=0,
又an>0,则an+1-2an=0,即=2,
∴an=···…···a1=2n-1×2=2n,
当n=1时,a1=2满足上式,则an=2n.]
14
15
54
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
11.在数列{an}中,已知a1=1,an+1-an=sin ,则a2 024=( )
A.11 B.0 C.1 D.2
14
15
B [由an+1-an=sin ,得an+1=an+sin ,
所以a2=a1+sin π=1+0=1,a3=a2+sin =1+(-1)=0,
a4=a3+sin 2π=0+0=0,a5=a4+sin =0+1=1=a1,
又sin 的值以4为周期循环出现,所以数列{an}是以4为周期的数列,
所以a2 024=a4×505+4=a4=0.故选B.]
√
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
55
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
12.已知数列{an}满足a1=1,=(n∈N*),则an=________.
14
15
[由=,得=2·.
∵a1=1,∴=+…+=2+1=2+1=(n≥2),当n=1时,满足上式,∴an=.]
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
56
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
13.在数列{an}中,a1=1,当n≥2时,an=a1+a2+…+an-1,则其通项公式为an=________.
14
15
[当n=2时,a2=a1=1.当n≥2时,an=a1+a2+…+an-1①.
当n≥3时,an-1=a1+a2+…+an-2②.
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
57
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
①-②得an-an-1=an-1,则an=an-1(n≥3),因此=(n≥3),即=,所以an=(n≥3).
当n=2时,a2==1,当n=1时,a1=≠1,
所以an=]
14
15
58
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
14.已知数列{an}中,a1=1,an+1=(n∈N*),求通项公式an.
14
15
[解] 将an+1=两边同时取倒数,
得=,则=,
即=,
∴==,…,=(n≥2),
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
59
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
把以上(n-1)个式子累加,得=.
∵a1=1,∴an=(n≥2).
又∵a1=1满足an=,
∴an=(n∈N*).
14
15
60
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
15.(多选)已知函数f (x)=若数列{an}满足a1=,an+1=f (an),n∈N*,则下列说法正确的是( )
A.该数列是周期数列且周期为3 B.该数列不是周期数列
C.a2 023+a2 024=1 D.a2 023+a2 024=
14
15
√
√
整体感知
探究建构
应用迁移
第2课时 数列的递推公式及前n项和
61
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
12
13
1
BD [a2=f =-1=;a3=f =-1=;
a4=f ==;a5=f =2×-1=;
a6=f =2×-1=;a7=f ==;
…
∴从a3开始数列{an}是以3为周期的周期数列,但数列{an}并不是周期数列,故A错误,B正确.而a2 023+a2 024=a4+a5=,∴C错误,D正确.故选BD.]
14
15
62
$$