内容正文:
数列的通项公式与递推公式
习题讲评(二)
递推公式是给出数列的一种重要方法,难度中等或中等以上,利用递推关系式求数列的通项时,通常将所给递推关系进行适当的变形及构造转化为等差或等比数列,再利用公式求解,体现出化归思想在数列中的应用.
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教学点(一) an与Sn的关系
教学点(二) 数列的构造
CONTENTS
目录
an与Sn的关系
教学点(一)
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[例1] (2025·长沙模拟)设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=1,Sn=nan-2n(n-1),则下列结论正确的是 ( )
A.S6=a17+a1 B.S6=a17-a1
C.S6=a17+a2 D.S6=a17-a2
A
解析:当n≥2时,an=Sn-Sn-1=nan-2n(n-1)-(n-1)an-1+2(n-1)(n-2)=nan-(n-1)an-1-4(n-1),则(n-1)an-(n-1)an-1=4(n-1),
即an-an-1=4,所以数列{an}是公差为4的等差数列.又a1=1,则an=1+
4(n-1)=4n-3,Sn=×n=n(2n-1).所以a17=4×17-3=65,S6=6×11=66=a17+a1.
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[例2] (2025·杭州模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,满足3an=
2Sn+1,则S5=_________.
解析:法一 当n=1时,得3a1=2S1+1=2a1+1,得a1=1,
当n≥2时,由3an=2Sn+1,得3an-1=2Sn-1+1,
两式相减得3an-3an-1=2(Sn-Sn-1)=2an,即an=3an-1,即=3,
∴数列{an}是以a1=1为首项,3为公比的等比数列,
∴S5==121.
121
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法二 ∵3an=2Sn+1,∴3(Sn-Sn-1)=2Sn+1,
∴Sn=3Sn-1+1,∴Sn+=3.
当n=1时,3a1=2S1+1=2a1+1,得a1=1,∵S1+=a1+=≠0,
∴数列是以为首项,3为公比的等比数列,
∴Sn+=·3n-1,∴Sn=·3n-,∴S5=121.
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|思|维|建|模| “项an”与“和Sn”递推式两种速破技巧
(1)转化为项项关系:将递推式中的“n”都换为“n-1”,再利用an=Sn-Sn-1(n≥2)转化为“项”与“项”之间的递推关系,以便构造等差数列或等比数列来解决问题.
(2)转化为和和关系:借助an+1=Sn+1-Sn或an=Sn-Sn-1(n≥2)转化为“和”与“和”之间的递推关系,以便构造等差数列或等比数列,最后利用等差数列或等比数列的性质求解.
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[练1] (2025·宁波三模)已知数列{an}中,a2=1,记Sn为{an}的前n项和,2Sn=nan,则a2 025的值为 ( )
A.2 023 B.2 024 C.2 025 D.2 026
即时训练
B
解析:数列{an}中,满足2Sn=nan,当n≥3时,可得2Sn-1=(n-1)an-1,两式相减,可得2an=nan-(n-1)an-1,即(n-2)an=(n-1)an-1,
所以=.又由a2=1,则a2 025=a2×××…×=
1×××…×=2 024.
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[练2] (2025·常德一模)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,且an+1=a1+a2+…+an(n∈N*),则下列结论正确的是 ( )
A.a2=2 B.a4=8
C.S2=3 D.S5=16
D
思维路径:根据an与Sn的关系及等比数列的通项公式求出an的通项,再根据等比数列的前n项和公式求出Sn,最后逐一判断即可.
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解析:由an+1=a1+a2+…+an=Sn,当n=1时,a2=S1=1,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=an+1-an,即an+1=2an,
所以数列{an}从第二项开始是以a2=1为首项,2为公比的等比数列,所以an=Sn==2n-1,
所以a2=1,a4=4,S2=2,S5=16,故A、B、C错误,D正确.
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数列的构造
教学点(二)
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[例1] 已知数列{an}的首项a1=1,且各项满足公式an+1=(n∈N*),则数列{an}的通项公式为( )
A.an=n B.an=
C.an=n2 D.an=
B
解析:因为数列{an}的首项a1=1,且各项满足公式an+1=(n∈N*),所以a2≠0,a3≠0,…,以此类推,对任意的n∈N*,an≠0.由an+1=可得==+,所以-=,所以数列是等差数列,且首项为=1,公差为,所以=1+=,因此,an=.故选B.
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[例2] (2025·泰安模拟)已知数列{an}满足an+1-2an=1,且a1=1,{an}的前n项和为Sn,则满足不等式Sn+n<100的n的最大值是_______.
5
解析:,
且a1+1=2,∴{an+1}是以2为首项,2为公比的等比
数列.∴an+1=2·2n-1=2n,an=2n-1.
,
∴Sn=-n=2n+1-n-2,∴Sn+n=2n+1-2<100,即2n+1<102,
∴n+1<log2102,n+1≤6,∴n的最大值是5.
①处,对“2”进行分配,使等式左、右两边保持形式上的一致,构造出新的等比数列{an+1};
②处,数列通项为等差和等比数列通项之和(差)的形式,求和时可使用分组求和的方法.
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[例3] 已知数列{an}满足a1=3,an+1=3an-4n,则an=________.
2n+1
解析:法一 由an+1=3an-4n,
可设an+1+x(n+1)+y=3(an+xn+y),其中x,y为常数,整理得,
得x=-2,y=-1,所以an+1-2(n+1)-1=3(an-2n-1)
=…=3n(a1-2×1-1)=3n(a1-3).又a1-3=0,
所以{an-2n-1}是各项均为0的常数列,故an-2n-1=0,即an=2n+1.
①处点技巧,利用待定系数法构造数列时,通常将所构造的等式还原成已知等式的形式,然后根据对应项系数相等求解参数;
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法二 由an+1=3an-4n,得an=3an-1-4(n-1)(n≥2),
两式相减得an+1-an=3(an-an-1)-4(n≥2).
令bn=an+1-an,则b1=a2-a1=3a1-4-a1=2,
又b1-2=0,所以bn-2=0,即an+1-an=2,
又a2-a1=2,a1=3,因此{an}是首项为3,公差为2的等差数列,
所以an=2n+1.
②处会构造,此式满足an+1=Aan+B的形式,且A≠1,故可利用待定系数法构造an+1+M=A(an+M)的形式求解.
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法三 由an+1=3an-4n得-=-,
即-=-4×,-=-8×,…,-=-4(n-1)×(n≥2),
所以-=-4×(n≥2),
所以=(2n+1)(n≥2),所以an=2n+1(n≥2).
当n=1时也符合此式.综上所述,an=2n+1.
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|思|维|建|模|
对于求解形如an+1=pan+f(n)(p≠1,p≠0)的数列{an}的通项,方法如下:
(1)若f(n)为常数q:可构造an+1+λ=p(an+λ)(λ为待定系数),得λ=,则为等比数列,求出an+,即可得an.
(2)若f(n)为一次函数:可构造an+1+λ1(n+1)+λ2=p(an+λ1n+λ2)(λ1,λ2为待定系数),得到数列{an+λ1n+λ2}为等比数列,求出an+λ1n+λ2,即可得an.
(3)若f(n)为除(1)(2)外的其他类型函数:可将等式两边同时除以pn+1,转化为=+,令bn=,g(n)=,转化为bn+1=bn+g(n),利用累加法求出bn,从而求出an.
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即时训练
即时训练
C
[练1] 已知数列{an}满足an+1=an+4,且a1=1,则{an}的通项公式
为( )
A.an=12- B.an=
C.an=12-11× D.an=8+
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解析:设an+1+x=(an+x),即an+1=an-x,所以-x=4,解得x=-12,
所以an+1-12=(an-12),所以{an-12}是首项为a1-12=-11,
公比为的等比数列,所以an-12=-11×,所以an=12-11×.
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[练2] (2025·河北名校联考)[多选]已知数列{an}的前n项和为Sn,满足a1=1,a2=3,an+2=3an+1+4an,则下列说法正确的有 ( )
A.{an+1+an}是等比数列 B.{an+1-4an}是等比数列
C.an= D.Sn=
AB
解析:设an+2+λan+1=(λ+3)(an+1+λan),则an+2=3an+1+(λ+3)λan,
所以λ(λ+3)=4,解得λ=-4或λ=1.(本题属于二阶线性递推公式,
利用待定系数法列方程求参数,从而构造两个等比数列{an+1+an},
{an+1-4an},分别求通项公式即可)
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对于A,当λ=1时,an+2+an+1=4(an+1+an),因为a2+a1=4≠0,所以{an+1
+an}是以4为首项,4为公比的等比数列,所以an+1+an=4n,故A正确;
对于B,当λ=-4时,an+2-4an+1=-(an+1-4an),因为a2-4a1=3-4=-1≠0,所以{an+1-4an}是以-1为首项,-1为公比的等比数列,所以an+1-4an=(-1)n,故B正确;对于C,由an+1+an=4n,an+1-4an=(-1)n,可得an=,故C错误;对于D,数列的前n项和为×(41+42+…+4n)=×
=,数列的前n项和为×[(-1)1+(-1)2+…+(-1)n]
=×=,所以Sn=,故D错误.故选AB.
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[练3] 已知在数列{an}中,a1=,an+1=an+,则{an}的通项公式为_________.
解析:法一 令an+1+λ=,即an+1=an-λ,
由对应项系数相等得λ=-3,则an+1-3×=.
设bn=an-3×,则bn+1=bn,b1=a1-3×=-,所以数列{bn}是以-
为首项,为公比的等比数列,则bn=-×,所以an=-.
an=-
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法二 将an+1=an+两边同乘2n+1,得2n+1·an+1=(2n·an)+1.
令bn=2n·an,,
所以数列{bn-3}是首项为b1-3=2×-3=-,公比为的等比数列,
所以bn-3=-·,即bn=3-2·,所以an=-.
①处会构造,利用待定系数法将等式两边同时减3,从而构造等比数列求解;
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法三 将an+1=an+两边同乘3n+1,得3n+1an+1=3nan+.
令bn=3n·an,则bn+1=bn+,所以当n≥2时,bn-bn-1=,
bn-1-bn-2=,…,b2-b1=,将以上各式累加,
得bn-b1=+…++,n≥2.又b1=3a1=3×==1+,
所以bn=1+++…++=2·-2,n≥2.
,故bn=2·-2,所以an=-.
②处会检验,注意运用累加法求通项时对n=1的检验.
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本课结束
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