内容正文:
第一章 数列
第一章 数列
选择性必修第二册 数学
§1 数列
§1.2 数列的函数特性
第一章 数列
选择性必修第二册 数学
目录
contents
Part
01
课 前 预 习
课 堂 互 动
Part
02
课时作业(二)
Part
03
第一章 数列
选择性必修第二册 数学
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图象(平面直角坐标系内的一串点)
an+1<an
an+1>an
(k,ak),k=1,2,3,…
都相等
第一章 数列
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课时作业(二)
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第一章 数列
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第一章 数列
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学习目标
素养要求
1.掌握数列的函数特性.
2.会利用数列的图象、通项公式判断数列的增减性.
1.通过学习数列的函数特性,培养直观想象的核心素养.
2.通过判断数列的增减性,提升逻辑推理的核心素养.
[自主梳理]
知识点 数列的函数特性
[问题 1] 数列可看作函数,类比函数的表示方法,你认为数列除了通项公式表示法之外,还可以怎样表示?
答:数列也可以用图象、列表来表示.
[问题 2] 以数列2,4,6,8,10,12,…为例,你能用几种方法表示这个数列?
答:(1)通项公式法:an=2n.
(2)列表法:
n
1
2
3
…
k
…
an
2
4
6
…
2k
…
(3)图像法:
[问题 3] 类比函数的单调性,问题2中的数列的增减性如何?
答:问题2中的数列是递增数列,它满足an+1>an.
►知识填空
1.数列的图象
可以把一个数列视作定义在正整数集(或其子集)上的函数,因此可以用 来表示数列,图象中每个点的坐标为
这个图象也称为数列的图象.
2.数列的增减性
递增数列
一个数列{an},如果从第2项起,每一项都大于它的前一项,即 ,那么这个数列叫作递增数列.
递减数列
一个数列{an},如果从第2项起,每一项都小于它的前一项,即 ,那么这个数列叫作递减数列.
常数列
如果数列{an}的各项 ,那么这个数列叫作常数列.
[自主检验]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)数列可以看作是定义域为正整数集的函数的函数值.( )
(2)函数y=f(x)为减函数,则数列an=f(n)必为递减数列.( )
(3)0,1,0,1,…是常数列.( )
(4)数列 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(n,n+1)))是递增数列.( )
提示::(1)× (2)√ (3)× (4)√
2.已知an=3n-2,则数列{an}的图象是( )
A.一条直线 B.一条抛物线
C.一个圆 D.一群孤立的点
解析:选D ∵an=3n-2,n∈N+,
∴数列{an}的图象是一群孤立的点.
3.已知数列{an}的通项公式是an= eq \f(n+2,n+1),则这个数列是( )
A.递增数列 B.递减数列
C.常数列 D.摆动数列
解析:选B 数列{an}的通项公式是
an= eq \f(n+2,n+1)= eq \f(n+1+1,n+1)=1+ eq \f(1,n+1),
所以an+1-an= eq \f(1,n+2)- eq \f(1,n+1)<0,
故这个数列为递减数列.
4.数列{an}的通项公式为an=n2-6n,则它的最小值是________.
解析:an=n2-6n=(n-3)2-9,所以当n=3时,an取得最小值-9.
答案:-9
题型一 图象法判断数列的增减性
[例 1] 已知数列{an}的通项公式为an= eq \f(2,2n-9),画出它的图象,并判断增减性.
解:图象如图所示,该数列在1≤n≤4,n∈N+上是递减的,在n≥5,n∈N+上也是递减的.
[反思感悟]
数列的图象可直观地反映数列各项的变化趋势,从而判断数列的增减性.
根据下面3个数列的通项公式,分别作出它们的图象,并判断它们是递增数列还是递减数列.
(1)an=- eq \f(n,4);(2)bn= eq \f(2n,3);(3)cn= eq \f((-1)n,n).
解:(1)图象如图①,由图象知数列{an}为递减数列.
(2)图象如图②,由图象知数列{bn}为递增数列.
(3)图象如图③,由图象观察表示数列{cn}的各点在横轴上、下摆动,它不是递增数列,也不是递减数列.
题型二 定义法判断数列的增减性
[例 2] 已知数列{an}的通项公式为an= eq \r(n)- eq \r(n+1),求证:此数列为递增数列.
证明:法一:an+1-an=( eq \r(n+1)- eq \r(n+2))-( eq \r(n)- eq \r(n+1))=2 eq \r(n+1)-( eq \r(n+2)+ eq \r(n)).
∵(2 eq \r(n+1))2-( eq \r(n+2)+( eq \r(n))2
=4n+4-(n+2+n+2 eq \r(n(n+2)))
=2(n+1)-2 eq \r(n(n+2))
=2( eq \r((n+1)2)- eq \r(n(n+2)))
=2( eq \r(n2+2n+1)- eq \r(n2+2n))>0,
即an+1>an,∴数列{an}是递增数列.
法二: eq \f(an+1,an)= eq \f(\r(n+1)-\r(n+2),\r(n)-\r(n+1))
= eq \f(\r(n)+\r(n+1),\r(n+1)+\r(n+2))<1.
∵an<0,∴an+1>an,∴数列{an}是递增数列.
[反思感悟]
用定义法判断数列的增减性时,用数列的后一项减去前一项an-an-1(n≥2,n∈N+)或an+1-an,若结果为正,则是递增数列,若结果为负,则是递减数列,这与判断函数单调性的作差法非常相似.
已知数列{an}的通项公式为an=a· eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(n)(a≠0且为常数),试判断数列的单调性.
解:an-an-1=-a· eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))
eq \s\up12(n)(n≥2,n∈N+),
当a>0时,an-an-1<0,即an<an-1,
由递减数列的定义知,数列{an}是递减数列;
当a<0时,an-an-1>0,即an>an-1,
由递增数列的定义知,数列{an}是递增数列.
题型三 数列增减性的应用
[例 3] 已知数列{an}的通项公式为an= eq \f(9n(n+1),10n)(n∈N+).试问数列{an}有没有最大项?如果有,求出这个最大项;如果没有,说明理由.
解:∵an+1-an= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(9,10)))
eq \s\up12(n+1)·(n+2)- eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(9,10)))
eq \s\up12(n)·(n+1)= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(9,10)))
eq \s\up12(n+1)
eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1((n+2)-\f(10,9)(n+1)))= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(9,10)))
eq \s\up12(n+1)· eq \f(8-n,9),
∴n≤7时,an+1-an>0,an+1>an;
n=8时,an+1-an=0,an+1=an;
n≥9时,an+1-an<0,an+1<an.
故存在最大项,最大项为a8=a9=0.98×9.
[反思感悟]
(1)求数列的最大项,首先判断数列的单调性或项的增减特征,确定最大项的项数后求出相应的项.
(2)求参数的范围,由数列的单调性,列出关于an+1,an的不等式,利用不等式及函数知识求范围,其中分离参数是常用的解题技巧.
1.设函数f(x)= eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1((3-a)x-3,x≤7,,ax-6,x>7,))数列{an}满足an=f(n),n∈N+,且数列{an}是递增数列,则实数a的取值范围是________.
解析:由题意知an= eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1((3-a)n-3,n≤7,,an-6,n>7,))
因为数列{an}是递增数列,所以
当n≤7时,3-a>0,即a<3;
当n>7时,a>1;
且a7<a8,即(3-a)×7-3<a8-6,
解得a>2或a<-9.
故a的取值范围为2<a<3.
答案:(2,3)
2.已知数列{an}的通项公式为an=n2-5n+4.
(1)数列中有多少项是负数?
(2)n为何值时,an有最小值?并求出最小值.
解:(1)由n2-5n+4<0,解得1<n<4.
∵n∈N+,∴n=2,3,
∴数列中有两项是负数.
(2)法一:∵an=n2-5n+4= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n-\f(5,2)))
eq \s\up12(2)- eq \f(9,4),可知对称轴方程为n= eq \f(5,2)=2.5.
又∵n∈N+,故当n=2或n=3时,an有最小值,且a2=a3,其最小值为22-5×2+4=-2.
法二:设第n项最小,由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(an≤an+1,,an≤an-1,))
得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(n2-5n+4≤(n+1)2-5(n+1)+4,,n2-5n+4≤(n-1)2-5(n-1)+4.))
解得2≤n≤3,∴n=2,3,∴a2=a3且最小,
∴a2=a3=22-5×2+4=-2.
[课堂小结]
1.数列的常用表示法
因为数列是特殊函数,同函数一样,所以数列的常用表示方法有三种:①通项公式法;②图象法;③列表法.
2.数列单调性与函数单调性的区别与联系
(1)联系:若函数f(x)在区间[1,+∞)内单调,则数列f(n)也单调.反之不正确.
(2)区别:二者定义不同,函数单调性的定义:函数f(x)的定义域为D,设D⊇I,对任意x1,x2∈I,当x1<x2时,若f(x1)>f(x2),则f(x)在I上单调递减,若f(x1)<f(x2),则f(x)在I上单调递增,定义中的x1,x2不能用有限个数值来代替.数列单调性的定义:只需比较相邻的an与an+1的大小来确定单调性.
$$