内容正文:
高中数学 选择性必修 第三册 B版
赢在微点 轻松课堂 数学
第五章
数列
▶导语:本单元的学习,可以帮助学生通过对日常生活中实际问题的分析,了解数列的概念,探索并掌握等差数列和等比数列的变化规律,建立通项公式和前n项和公式,能运用等差数列、等比数列解决简单的实际问题和数学问题,感受数学模型的现实意义与应用,了解等差数列与一次函数、等比数列与指数函数的联系,感受数列与函数的共性与差异,体会数学的整体性。
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要点精准概括
7个重要概念:数列、数列的通项公式、数列的递推公式、 等差数列、等差中项、等比数列、等比中项
4个重要公式:等差数列的通项公式、等差数列的前n项和公式、等比数列的通项公式、等比数列的前n项和公式
4种重要关系:数列与函数、等差数列与一次函数、等比数列与指数函数、数列的前n项和与通项
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5.1.1 数列的概念
第1课时 数列的概念
5.1 数列基础
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5.1.1 第1课时 数列的概念
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稳健启程 新知初步构建
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细研深究 萃取知识精华
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冬季奥运会每四年举办一次。第17届冬季奥运会是在1994年举办的, 2022年举办了北京冬奥会,那么北京冬奥会是第多少届?经过列举得到一列数:1 994,1 998,2 002,2 006,2 010,2 014,2 018,2 022。显然北京冬奥会是第24届冬奥会,这就是今天我们要学习的数列。
1.理解数列及其有关概念;
2.理解数列的通项公式,并会用通项公式写出数列的任意一项;
3.对于比较简单的数列,会根据其前几项写出它的一个通项公式;
4.了解数列与函数的关系,会根据数列的前几项写出它的通项公式;
5.能利用函数的性质解决数列的相关问题。
第1项(或首项)
第2项
第n项
项的个数
项数有限
知识点一、数列的相关概念
1.按照 排列的 称为数列,数列中的每一个数都称为这个数列的 。各项依次称为这个数列的 , ,…, ,…。
2.组成数列的 称为数列的项数。
3.一般地, 的数列称为有穷数列,有穷数列的最后一项一般也称为这个数列的 。
4.一般地, 的数列称为无穷数列。
末项
项数无限
一定次序
一列数
项
知识点二、数列的通项
1.数列的一般形式可以写成 ,其中 表示数列的第n项(也称n为an的序号,其中n为正整数,即n∈N+),称为数列的通项。一般将整个数列记为 。
2.一般地,如果数列的第n项an与n之间的关系可以用an=f (n)来表示,其中f (n)是关于n的不含其他未知数的表达式,则称上述关系式为这个数列的一个通项公式。
a1,a2,a3,…,an,…
an
{an}
不是所有数列都能写出通项公式,若数列有通项公式,通项公式表达式不一定唯一。
提示:不是。顺序不一样。
微思考 数列2,3,4与数列2,4,3是同一个数列吗?
类型一 数列的概念
【例1】 下列叙述正确的是( )
A.数列2,4,6,8和数列4,2,6,8是同一个数列
B.同一个数在数列中可能重复出现
C.数列是按一定顺序排列的有规律的一列数
D.数列的通项公式是唯一的
解析 根据数列的定义,如果组成两个数列的数相同而排列次序不同,那么它们就是不同的数列,A错误;数列中的数的排列不一定有规律,C错误;数列-1,1,-1,1,-1,1,…的通项公式可以写成an=(-1)n,也可以写成an=(-1)n+2,还可以写成分段函数的形式,D错误;数列中的数可以重复出现。故选B。
答案 B
答案与解析
运用数列的定义判断一组元素是否为数列的一般步骤
(1)判断这组元素是否都是数。
(2)判断这组元素是否按照一定的顺序排列。
注意:按一定顺序不表示该数列具有规律性,即数列中的每一项可以是有规律的,也可以是无规律的。
【变式训练】 下列数列中,为无穷数列的是( )
A.1,eq \f(1,2),eq \f(1,3),eq \f(1,4)
B.-1,-2,-3,-4
C.-1,-eq \f(1,2),-eq \f(1,4),-eq \f(1,8),…
D.1,eq \r(2),eq \r(3),…,eq \r(n)
解析 A,B,D是有穷数列,只有C符合题意。
答案 C
答案与解析
类型二 利用数列的前几项求通项公式
【例2】 根据数列的前几项,写出下列各数列的一个通项公式:
(1)-1,7,-13,19,…;
(2)eq \f(1,2),2,eq \f(9,2),8,eq \f(25,2),…;
(3)0.8,0.88,0.888,…;
(4)eq \f(1,2),eq \f(1,4),-eq \f(5,8),eq \f(13,16),-eq \f(29,32),eq \f(61,64),…;
(5)eq \f(3,2),1,eq \f(7,10),eq \f(9,17),…。
解 (1)符号问题可通过(-1)n或(-1)n+1表示,其各项的绝对值的排列规律为:后面的数的绝对值总比前面数的绝对值大6,故通项公式为an=(-1)n(6n-5)。
(2)统一分母为2,则有eq \f(1,2),eq \f(4,2),eq \f(9,2),eq \f(16,2),eq \f(25,2),…,
因而有an=eq \f(n2,2)。
(3)将数列变形为eq \f(8,9)(1-0.1),eq \f(8,9)(1-0.01),eq \f(8,9)(1-0.001),…,所以an=eq \f(8,9)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,10n)))。
(4)各项的分母分别为21,22,23,24,…,易看出第2,3,4项的分子分别比分母小3。因此把第1项变为-eq \f(2-3,2),至此原数列可化为-eq \f(21-3,21),eq \f(22-3,22),-eq \f(23-3,23),eq \f(24-3,24),…,
所以an=(-1)n·eq \f(2n-3,2n)。
(5)将数列统一为eq \f(3,2),eq \f(5,5),eq \f(7,10),eq \f(9,17),…,对于分子3,5,7,9,…,是序号的2倍加1,可得分子的通项公式为bn=2n+1,对于分母2,5,10,17,…,联想到数列1,4,9,16,…,即数列{n2},可得分母的通项公式为cn=n2+1,所以可得原数列的一个通项公式为an=eq \f(2n+1,n2+1)。
此类问题虽无固定模式,但也有规律可循,主要靠观察(观察规律)、比较(比较已知数列)、归纳、转化(转化为特殊数列)、联想(联想常见的数列)等方法。具体方法为:①分式中分子、分母的特征;②相邻项的变化特征;③拆项后的特征;④各项的符号特征和绝对值特征;⑤化异为同。对于分式还可以考虑对分子、分母各个击破,或寻找分子、分母之间的关系。
【变式训练】 写出下面数列的一个通项公式,使它的前4项分别是下列各数:
(1)-eq \f(1,1×2),eq \f(1,2×3),-eq \f(1,3×4),eq \f(1,4×5);
(2)eq \f(22-1,2),eq \f(32-1,3),eq \f(42-1,4),eq \f(52-1,5);
(3)7,77,777,7 777。
解 (1)这个数列前4项的分母都是序号数乘以比序号数大1的数,并且奇数项为负,偶数项为正,所以它的一个通项公式为an=eq \f(-1n,nn+1),n∈N+。
(2)这个数列的前4项的分母都是比序号大1的数,分子都是比序号大1的数的平方减1,所以它的一个通项公式为an=eq \f(n+12-1,n+1),n∈N+。
(3)这个数列的前4项可以变为eq \f(7,9)×9,eq \f(7,9)×99,eq \f(7,9)×999,eq \f(7,9)×9 999,
即eq \f(7,9)×(10-1),eq \f(7,9)×(100-1),eq \f(7,9)×(1 000-1),eq \f(7,9)×(10 000-1),
即eq \f(7,9)×(10-1),eq \f(7,9)×(102-1),eq \f(7,9)×(103-1),eq \f(7,9)×(104-1),
所以它的一个通项公式为an=eq \f(7,9)×(10n-1),n∈N+。
类型三 数列通项公式的应用
【例3】 已知数列{an}的通项公式为an=3n2-28n。
(1)写出数列的第4项和第6项;
(2)问-49和68是该数列的项吗?若是,是第几项?若不是,请说明理由。
解 (1)根据an=3n2-28n,a4=3×42-28×4=-64,a6=3×62-28×6=-60。
(2)令3n2-28n=-49,即3n2-28n+49=0,所以n=7或n=eq \f(7,3)(舍)。
所以-49是该数列的第7项,即a7=-49。
令3n2-28n=68,即3n2-28n-68=0,
所以n=-2或n=eq \f(34,3)。
因为-2∉N+,eq \f(34,3)∉N+,所以68不是该数列的项。
(1)数列的通项公式给出了第n项an与它的位置序号n之间的关系,只要用序号代替公式中的n,就可以求出数列的相应项。
(2)判断某数值是否为该数列的项,先假设是数列的项,列出方程,若方程的解为正整数(项数),则是该数列的项;若方程无解或解不是正整数,则不是数列的项。
【变式训练】 根据下面数列的通项公式,写出它们的前5项。
(1)an=eq \f(n,2n+1);(2)an=3n+2n。
解 (1)在通项公式an=eq \f(n,2n+1)中,依次取n=1,2,3,4,5,得到数列的前5项分别为a1=eq \f(1,2×1+1)=eq \f(1,3),a2=eq \f(2,2×2+1)=eq \f(2,5),a3=eq \f(3,2×3+1)=eq \f(3,7),a4=eq \f(4,2×4+1)=eq \f(4,9),a5=eq \f(5,2×5+1)=eq \f(5,11)。
(2)在通项公式an=3n+2n中,依次取n=1,2,3,4,5,得到数列的前5项分别为a1=3×1+21=5,a2=3×2+22=10,a3=3×3+23=17,a4=3×4+24=28,a5=3×5+25=47。
1.数列2,3,4,5,…的一个通项公式为( )
A.an=n
B.an=n+1
C.an=n+2
D.an=2n
解析 这个数列的前4项都比序号大1,所以,它的一个通项公式为an=n+1。
答案 B
答案与解析
2.已知数列{an}的通项公式为an=eq \f(1,3)(-1)n+1,则该数列的前4项依次为( )
A.-eq \f(1,3),0,-eq \f(1,3),0
B.-eq \f(1,3),eq \f(1,3),-eq \f(1,3),eq \f(1,3)
C.eq \f(1,3),-eq \f(1,3),eq \f(1,3),-eq \f(1,3)
D.0,eq \f(1,3),0,eq \f(1,3)
解析 当n分别等于1,2,3,4时,a1=eq \f(1,3),a2=-eq \f(1,3),a3=eq \f(1,3),a4=-eq \f(1,3)。
答案 C
答案与解析
3.已知数列{an}的通项公式为an=n2-n-50,则-8是该数列的( )
A.第5项
B.第6项
C.第7项
D.非任何一项
解析 n2-n-50=-8,得n=7或n=-6(舍去)。
答案 C
答案与解析
4.观察下列数列的特点,用适当的一个数填空:1,eq \r(3),eq \r(5),eq \r(7),3,________,eq \r(13),…。
5.已知数列{an}的通项公式an=eq \f(-1n-1·n,2n-1),n∈N+,则a1=________;an+1=________。
解析 a1=eq \f(-11-1×1,2×1-1)=1,an+1=eq \f(-1n+1-1·n+1,2n+1-1)=eq \f(-1n·n+1,2n+1)。
答案 1 eq \f(-1n·n+1,2n+1)
答案与解析
eq \r(11)
$$