内容正文:
第2课时 数列的递推公式与数列的和
导学1 数列的递推关系
某剧场有30排座位,第一排有20个座位,从第二排起,后一排都比前一排多2个座位.
(1)写出前五排座位数;
(2)第n排与第n+1排座位数有何关系?
(3)第n排座位数an与第n+1排座位数an+1能用等式表示吗?
[提示] (1)20,22,24,26,28.
(2)第n+1排比第n排多2个座位.
(3)能.an+1=an+2.
◎结论形成
数列的递推公式:如果一个数列的相邻两项或多项之间的关系可以用一个式子来表示,那么这个式子就叫做这个数列的递推公式.
导学2 数列的前n项和Sn与an的关系
已知一个数列的前9项的和为90,前10项的和为120,你能求出第10项吗?
[提示] 能.第10项是30.
◎结论形成
1.数列的前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=a1+a2+…+an.
2.数列中an与Sn的关系:an=
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)递推公式也是表示数列的一种方法.( )
(2)所有数列都有递推公式.( )
(3)仅由数列{an}的关系式an=an-1+2(n≥2,n∈N*)就能确定这个数列.( )
(4)an=Sn-Sn-1(n≥2)化简后关于n与an的函数式即为数列{an}的通项公式.( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4) ×
2.已知数列{an}的首项a1=1,且an+1=+1,则这个数列的第2项是( )
A. B.3
C. D.6
答案 B
3.数列,,,,…的递推公式可以是( )
A.an=(n∈N*) B.an=(n∈N*)
C.an+1=an(n∈N*) D.an+1=2an(n∈N*)
解析 数列从第2项起,后一项是前一项的,故递推公式为an+1=an(n∈N*).
答案 C
4.已知数列{an}的前n项和Sn=2n+5,则a2=________.
答案 2
[对应学生用书P6]
题型一 数列中项的判断
已知数列{an}的通项公式是an=.
(1)写出该数列的第4项和第7项;
(2)试判断和是否是该数列中的项,若是,求出它是第几项;若不是,请说明理由.
[解析] (1)由通项公式an=可得a4==,a7==.
(2)令=,得n2=9,所以n=3(n=-3舍去),故是该数列中的项,并且是第3项;令=,得n2=,所以n=±,由于±都不是正整数,因此不是数列中的项.
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;反过来,判断一个数是不是一个数列中的项,要看以n为未知数的方程有没有正整数解,有正整数解就是,否则就不是.
2.解决是否存在型问题,可先假设存在,然后代入条件或参数的值或范围,若符合题意,则存在,若不符合题意,则不存在.
[触类旁通]
1.已知数列{an}的通项公式为an=3n2-28n.
(1)写出此数列的第4项和第6项;
(2)问-49是否是该数列的项?如果是,应是哪一项?68是否是该数列的项呢?
解析 (1)a4=3×42-28×4=-64,
a6=3×62-28×6=-60.
(2)由3n2-28n=-49解得n=7或n=(舍去),
所以-49是该数列的第7项;
由3n2-28n=68解得n=-2或n=,均不合题意,所以68不是该数列的项.
题型二 数列的递推公式
[教材例5·提升](1)已知数列{an}的首项a1=1,且满足an+1=an+,则此数列的第3项是( )
A.1 B.
C. D.
(2)已知数列中,a1=2,且满足an+1=,则a2025=( )
A.2 B.-1
C. D.
[解析] (1)a1=1,a2=a1+=1,
a3=a2+=.
(2)因为a1=2且an+1=,
所以a2===-1,
a3===,
a4===2,
所以是周期为3的周期数列,所以a2025=a3×675=a3=,
故选C.
[答案] (1)C (2)C
由递推公式写出数列的项的方法
(1)根据递推公式写出数列的前几项,首先要弄清楚公式中各部分的关系,依次代入计算即可.
(2)若知道的是末项,通常将所给公式整理成用后面的项表示前面的项的形式.
(3)若知道的是首项,通常将所给公式整理成用前面的项表示后面的项的形式.
[注意] 由递推公式写出数列的项时,易忽视数列的周期的判断,导致陷入思维误区.
[触类旁通]
2.已知数列{an}中,a1=1,an+1=an.
(1)写出数列{an}的前5项;
(2)猜想数列{an}的通项公式;
(3)画出数列{an}的图象.
解析 (1)a1=1,a2=×1=,
a3=×=,
a4=×=,
a5=×=,
(2)猜想:an=.
(3)图象如图所示:
题型三 由递推公式求通项公式
(1)已知数列{an}满足a1=-1,an+1=an+,n∈N*,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.
[解析] (1)∵an+1-an=,
∴a2-a1=;a3-a2=;a4-a3=;
…
an-an-1=(n≥2).
以上各式累加得,an-a1=++…+=++…+ =1-(n≥2).
∴an+1=1-(n≥2),
∴an=-(n≥2).
又∵n=1时,a1=-1,符合上式,
∴an=-(n∈N*).
(2)∵a1=1,an=an-1(n≥2),
∴=(n≥2),
an=×××…×××a1=×××…×××1=(n≥2).
又∵n=1时,a1=1,符合上式,
∴an=(n∈N*).
由数列的递推公式求通项公式时,若递推关系为an+1=an+f(n)或an+1=g(n)·an,则可以分别通过累加或累乘法求得通项公式,即:
(1)累加法:当an=an-1+f(n)(n≥2)时,常用an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1求通项公式.
(2)累乘法:当=g(n)(n≥2)时,常用an=··…··a1求通项公式.
[触类旁通]
3.已知数列{an}满足a1=1,ln an-ln an-1=1(n≥2),求an.
解析 因为ln an-ln an-1=1,
所以ln =1,即=e(n≥2).
所以an=··…··a1
==en-1(n≥2),
又a1=1也符合上式,
所以an=en-1,n∈N*.
题型四 利用Sn与an 的关系求通项公式
(一题多变)
设Sn为数列{an}的前n项和,Sn=n2-10n.求a1及an.
[解析] 因为Sn=n2-10n,所以当n=1时,
a1=S1=12-10×1=-9,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-10n-[(n-1)2-10(n-1)]=2n-11.
经验证当n=1时上式成立,
所以an=2n-11.
[母题变式]
(变条件)将本例的条件“Sn=n2-10n”改为“Sn=n2-10n+1”,其他条件不变,求an.
解析 因为Sn=n2-10n+1,所以当n=1时,
a1=S1=12-10×1+1=-8,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-10n+1-[(n-1)2-10(n-1)+1]=2n-11.
经验证当n=1时上式不成立,
所以an=
[素养聚焦] 通过利用Sn与an 的关系求通项公式,把逻辑推理、数学运算等核心素养体现在解题过程中.
已知数列{an}的前n项和公式Sn,求通项公式an的步骤:
(1)当n=1时,a1=S1.
(2)当n≥2时,根据Sn写出Sn-1,化简an=Sn-Sn-1.
(3)如果a1也满足当n≥2时,an=Sn-Sn-1的通项公式,那么数列{an}的通项公式为an=Sn-Sn-1;如果a1不满足当n≥2时,an=Sn-Sn-1的通项公式,那么数列{an}的通项公式要分段表示为an=
[触类旁通]
4.已知Sn是数列{an}的前n项和,根据条件求an.
(1)Sn=2n2+3n+2;
(2)Sn=3n-1.
解析 (1)当n=1时,a1=S1=7,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(2n2+3n+2)-[2(n-1)2+3(n-1)+2]=4n+1,
又a1=7不适合上式,
所以an=
(2)当n=1时,a1=S1=2,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(3n-1)-(3n-1-1)=2×3n-1,
显然a1适合上式,
所以an=2×3n-1(n∈N*).
知识落实
技法强化
(1)数列的递推公式.
(2)数列的前n项和Sn与an的关系.
累加法、累乘法中不注意验证首项是否符合通项公式;由Sn求an时忽略验证n=1时的情况.
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