<
求数列通项公式的十一种方法(方法全,例子全,归纳细)
总述:一.利用递推关系式求数列通项的11种方法:
累加法、 累乘法、 待定系数法、 阶差法(逐差法)、 迭代法、 对数变换法、
~
倒数变换法、
换元法(目的是去递推关系式中出现的根号)、 数学归纳法、
不动点法(递推式是一个数列通项的分式表达式)、 特征根法
二。四种基本数列:等差数列、等比数列、等和数列、等积数列及其广义形式。等差数列、
等比数列的求通项公式的方法是:累加和累乘,这二种方法是求数列通项公式的最基本方法。 三 .求数列通项的方法的基本思路是:把所求数列通过变形,代换转化为等差数列或等比数列。
四.求数列通项的基本方法是:累加法和累乘法。
]
五.数列的本质是一个函数,其定义域是自然数集的一个函数。 一、累加法
1.适用于:1()n n a a f n +=+ ----------这是广义的等差数列 累加法是最基本的二个方法之一。
2.若1()n n a a f n +-=(2)n ≥,
则
21321(1)
(2) ()
n n a a f a a f a a f n +-=-=-=
两边分别相加得 111
()n
n k a a f n +=-=
∑
例1 已知数列{}n a 满足1121
1n n a a n a +=++=,,求数列{}n a 的通项公式。 解:由121n n a a n +=++得121n n a a n +-=+则
!
所以数列{}n a 的通项公式为2
n a n =。
例2 已知数列{}n a 满足112313n
n n a a a +=+?+=,,求数列{}n a 的通项公式。
解法一:由1231n n n a a +=+?+得1231n
n n a a +-=?+则
11232211122112211()()()()(231)(231)(231)(231)3
2(3333)(1)3
3(13)2(1)3
13
331331
n n n n n n n n n n n n a a a a a a a a a a n n n n --------=-+-++-+-+=?++?+++?++?++=+++++-+-=+-+-=-+-+=+-
所以3 1.n
n a n =+-
解法二:13231n n n a a +=+?+两边除以1
3n +,得
111
21
3333n n n n n a a +++=++
, 则
11121
3333
n n n n n a a +++-=+,故 因此1
1(13)
2(1)2113133133223
n n n n n
a n n ---=++=+--?, 则211
33.322
n n n a n =
??+?- <
评注:已知a a =1,)
(1n f a a n n =-+,其中f(n)可以是关于n 的一次函数、二次函数、指数
函数、分式函数,求通项
n
a .
①若f(n)是关于n 的一次函数,累加后可转化为等差数列求和; ②若f(n)是关于n 的二次函数,累加后可分组求和;
③若f(n)是关于n 的指数函数,累加后可转化为等比数列求和; ④若f(n)是关于n 的分式函数,累加后可裂项求和。
例3.已知数列
}
{n a 中,
>n a 且
)(21n n n a n a S +=
,求数列}{n a 的通项公式.
解:由已知
)(21n n n a n a S +=
得)(2111---+-=n n n n n S S n
S S S ,
化简有
n
S S n n =--2
12,由类型(1)有
n
S S n ++++= 32212
,
…
又11a S =得11=a ,所以2)
1(2
+=n n S n
,又0>n a ,
2)1(2+=n n s n ,
则
2)
1(2)1(2--+=
n n n n a n
此题也可以用数学归纳法来求解. 二、累乘法
1.适用于: 1()n n a f n a += ----------这是广义的等比数列 累乘法是最基本的二个方法之二。
2.若
1()n n a f n a +=,则31212(1)(2)()n n
a a
a
f f f n a a a +===,,, 两边分别相乘得,1
11
1()n
n k a a f k a +==?∏ …
例4 已知数列{}n a 满足112(1)53n
n n a n a a +=+?=,,求数列{}n a 的通项公式。
解:因为112(1)53n
n n a n a a +=+?=,,所以0n a ≠,则
1
2(1)5n n n
a n a +=+,故
1
32
112
21
12211(1)(2)21
(1)1
2
[2(11)5][2(21)5][2(21)5][2(11)5]32[(1)32]53
32
5
!
n n n n n n n n n n n n n a a a a a a a a a a n n n n n -------+-+++--=
???
??=-+-+??+?+??=-?????=???
所以数列{}n a 的通项公式为(1)1
2
32
5
!.n n n n a n --=???
例5.设{}n a 是首项为1的正项数列,且
()0
112
21=+-+++n n n n a a na a n (n =1,2, 3,…),
则它的通项公式是n a =________.
解:已知等式可化为:
[]0
)1()(11=-++++n n n n na a n a a
0>n a (*
N n ∈)∴(n+1)01=-+n n na a , 即
1
1+=+n n
a a n n
∴2≥n 时,
n
n a a n n 1
1-=-
∴
112211a a a a a a a a n n n n n ????=
--- =121121??--?- n n n
n =n 1. 、
评注:本题是关于
n
a 和
1
+n a 的二次齐次式,可以通过因式分解(一般情况时用求根公式)得到
n
a 与
1
+n a 的更为明显的关系式,从而求出
n
a .
练习.已知
1
,111->-+=+a n na a n n ,求数列{an}的通项公式.
答案:
=n a )
1()!1(1+?-a n -1.
评注:本题解题的关键是把原来的递推关系式
,
11-+=+n na a n n 转化为
),
1(11+=++n n a n a 若令
1
+=n n a b ,则问题进一步转化为
n
n nb b =+1形式,进而应用累乘法求
出数列的通项公式.
三、待定系数法 适用于1()n n a qa f n +=+
基本思路是转化为等差数列或等比数列,而数列的本质是一个函数,其定义域是自然数集的一个函数。
1.形如
(,1≠+=+c d ca a n n ,其中a a =1)型
?
(1)若c=1时,数列{
n a }为等差数列;
(2)若d=0时,数列{n
a }为等比数列;
(3)若01≠≠且d c 时,数列{n
a }为线性递推数列,其通项可通过待定系数法构造辅助数列
来求.
待定系数法:设
)
(1λλ+=++n n a c a ,
得
λ
)1(1-+=+c ca a n n ,与题设
,
1d ca a n n +=+比较系数得
d c =-λ)1(,所以
)0(,1≠-=
c c
d λ所以有:
)1(11-+=-+-c d a c c d a n n 因此数列????
??-+1c d a n 构成以11-+
c d
a 为首项,以c 为公比的等比数列, 所以
11)1(1-?-+=-+
n n c c d a c d a 即:
1)1(11--?-+=-c d c c d a a n n . 、
规律:将递推关系
d
ca a n n +=+1化为
)1(11-+=-+
+c d
a c c d a n n ,构造成公比为c 的等比数
列
}1{-+
c d a n 从而求得通项公式)1(1111-++-=-+c d
a c c d a n n
逐项相减法(阶差法):有时我们从递推关系d
ca a n n +=+1中把n 换成n-1有
d
ca a n n +=-1,
两式相减有
)
(11-+-=-n n n n a a c a a 从而化为公比为c 的等比数列
}
{1n n a a -+,进而求得通项公式.
)
(121a a c a a n n n -=-+,再利用类型(1)即可求得通项公式.我们看到此方法比较复杂.
例6已知数列{}n a 中,111,21(2)n n a a a n -==+≥,求数列{}n a 的通项公式。 解法一:
121(2),n n a a n -=+≥
又
{}112,1n a a +=∴+是首项为2,公比为2的等比数列
12n n a ∴+=,即21n
n a =-
解法二:
121(2),n n a a n -=+≥
两式相减得112()(2)n n n n a a a a n +--=-≥,故数列{}1n n a a +-是首项为2,公比为2的等
比数列,再用累加法的……
]
练习.已知数列
}
{n a 中,
,2121,211+=
=+n n a a a 求通项n a 。
答案:1
)21
(1+=-n n a
2.形如:
n
n n q a p a +?=+1 (其中q 是常数,且n ≠0,1)
①若p=1时,即:
n
n n q a a +=+1,累加即可.
②若1≠p 时,即:n n n q a p a +?=+1,
求通项方法有以下三种方向:i. 两边同除以1
+n p .目的是把所求数列构造成等差数列
即:
n
n
n n n q
p p q a p a )(11
1
?+
=
++,令
n n n p a b =
,则
n
n n q p p b b )
(11?=
-+,然后类型1,
累加求通项.
ii.两边同除以1+n q . 目的是把所求数列构造成等差数列。
]
即:
q
q a q p q a n n n n 1
1
1
+?=
++,
令
n
n
n q
a
b=
,则可化为
q
b
q
p
b
n
n
1
1
+
?
=
+
.然后转化为类型5来解,
iii.待定系数法:目的是把所求数列构造成等差数列
设
)
(
1
1
n
n
n
n
p
a
p
q
a?
+
=
?
++
+
λ
λ
.通过比较系数,求出λ,转化为等比数列求通项.
注意:应用待定系数法时,要求p≠q,否则待定系数法会失效。
例7已知数列{}
n
a
满足
1
11
2431
n
n n
a a a
-
+
=+?=
,
,求数列
{}
n
a
的通项公式。
解法一(待定系数法):设
1
112
3(3
n n
n n
a a
λλλ-
+
+=+?)
,比较系数得12
4,2
λλ
=-=
,
则数列{}1
43n
n
a-
-?
是首项为
11
1
435
a-
-?=-
,公比为2的等比数列,
·
所以
11
4352
n n
n
a--
-?=-?
,即
11
4352
n n
n
a--
=?-?
解法二(两边同除以
1+
n
q):两边同时除以1
3n+得:
1
12
24
3333
n n
n n
a a
+
+
=?+
,下面解法略
解法三(两边同除以
1+
n
p):两边同时除以1
2+n得:
n
n
n
n
n
a
a
)
2
3
(
3
4
2
21
1?
+
=
+
+
,下面解法略
3.形如
b
kn
pa
a
n
n
+
+
=
+1 (其中k,b是常数,且0
≠
k)
方法1:逐项相减法(阶差法)方法2:待定系数法
通过凑配可转化为
)
)1
(
(
)
(
1
y
n
x
a
p
y
xn
a
n
n
+
-
+
=
+
+
-;
解题基本步骤:】
1、确定
()
f n=kn+b
2、设等比数列
)
(y
xn
a
b
n
n
+
+
=
,公比为p
3、列出关系式
)
)1
(
(
)
(
1
y
n
x
a
p
y
xn
a
n
n
+
-
+
=
+
+
-,即1-
=
n
n
pb
b
4、比较系数求x,y
5、解得数列
)
(y xn a n ++的通项公式
6、解得数列
{}n a 的通项公式
例8 在数列}
{n a 中,
,
23,111n a a a n n +==+求通项
n
a .(逐项相减法)
解: ,
,
231n a a n n +=+ ①
$
∴2≥n 时,)1(231-+=-n a a n n ,
两式相减得
2
)(311+-=--+n n n n a a a a .令
n
n n a a b -=+1,则
2
31+=-n n b b
利用类型5的方法知2
351+?=-n n b 即
1
3511-?=--+n n n a a ②
再由累加法可得
213251--?=
-n a n n . 亦可联立 ① ②解出213251--?=-n a n n .
例9. 在数列{}n a 中,
362,23
11-=-=
-n a a a n n ,求通项n a .(待定系数法)
解:原递推式可化为
y
n x a y xn a n n ++-+=++-)1()(21
比较系数可得:x=-6,y=9,上式即为1
2-=n n b b
所以
{}n b 是一个等比数列,首项
299611=
+-=n a b ,公比为21.1
)21
(29-=∴n n b 即:
n
n n a )21
(996?=+-
>
故9
6)21
(9-+?=n a n n .
4.形如
c
n b n a pa a n n +?+?+=+21 (其中a,b,c 是常数,且0≠a )
基本思路是转化为等比数列,而数列的本质是一个函数,其定义域是自然数集的一个函数。
例10 已知数列{}n a 满足2
1123451n n a a n n a +=+++=,,求数列{}n a 的通项公式。
解:设22
1(1)(1)2()n n a x n y n z a xn yn z ++++++=+++
比较系数得3,10,18x y z ===,
所以22
13(1)10(1)182(31018)n n a n n a n n ++++++=+++
由213110118131320a +?+?+=+=≠,得2
310180n a n n +++≠
;
则212
3(1)10(1)18231018
n n a n n a n n ++++++=+++,故数列2{31018}n a n n +++为以21311011813132a +?+?+=+=为首项,以2为公比的等比数列,因此2131018322n n a n n -+++=?,则42231018n n a n n +=---。
5.形如21 n n n a pa qa ++=+时将n a 作为()f n 求解
分析:原递推式可化为211()() n n n n a a p a a λλλ++++=++的形式,比较系数可求得λ,数列
{}1n n a a λ++为等比数列。
例11 已知数列
{}
n a 满足
211256,1,2
n n n a a a a a ++=-=-=,求数列
{}
n a 的通项公式。
解:设
211(5)()
n n n n a a a a λλλ++++=++
比较系数得3λ=-或2λ=-,不妨取2λ=-,(取-3 结果形式可能不同,但本质相同)
则
21123(2)
n n n n a a a a +++-=-,则
{}12n n a a +-是首项为4,公比为3的等比数列
1
1243n n n a a -+∴-=?,所以
11
4352n n n a --=?-?
~
练习.数列{}n a 中,若2,821==a a ,且满足03412=+-++n n n a a a ,求n a .
答案:
n
n a 311-=.
四、迭代法
r
n
n pa a =+1(其中p,r 为常数)型
例12 已知数列
{}
n a 满足
3(1)2
115n
n n n a a a ++==,,求数列{}n a 的通项公式。 解:因为
3(1)21n
n n n
a a
++=,所以
又
15
a =,所以数列
{}
n a 的通项公式为
(1)12
3!2
5
n n n n n a --??=。
注:本题还可综合利用累乘法和对数变换法求数列的通项公式。 五、对数变换法 适用于
r
n
n pa a =+1(其中p,r 为常数)型 p>0,
>n a
…
例14. 设正项数列{}n a 满足11=a ,2
12-=n n a a (n ≥2).求数列{}n a 的通项公式.
解:两边取对数得:122log 21log -+=n n a a ,)1(log 21log 1
22+=+-n n a a ,设1log 2+=n a n
b ,则1
2-=n n b b {}n b 是以2为公比的等比数列,11log 1
21=+=b 11221--=?=n n n b ,
1221log -=+n a n
,12log 12-=-n a n ,∴
1
21
2--=n n a
练习 数列
{}n a 中,11=a ,1
2
-=n n a a (n ≥2),求数列
{}n a 的通项公式.
答案:n
n a --=22
22
例15 已知数列{}n a 满足5
123n n n a a +=??,17a =,求数列{}n a 的通项公式。
解:因为5
11237n n n a a a +=??=,,所以100n n a a +>>,。
两边取常用对数得1lg 5lg lg3lg 2n n a a n +=++
设1lg (1)5(lg )n n a x n y a xn y ++++=++ (同类型四)
/
比较系数得, lg3lg3lg 2
,4164
x y =
=+
由1lg3lg3lg 2lg3lg3lg 2lg 1lg 71041644164a +
?++=+?++≠,得lg3lg3lg 2
lg 04164
n a n +++≠, 所以数列lg3lg3lg 2{lg }4164n a n +
++是以lg3lg3lg 2
lg 74164
+++
为首项,以5为公比的等比数列,则1
lg3lg3lg 2lg3lg3lg 2lg (lg 7)541644164
n n a n -+++=+++,因此
111111111
16
164
4
44
1111
15
1616
444
4
541515116
4
lg 3lg 3lg 2lg 3lg 3lg 2
lg (lg 7)54164464
[lg(7332)]5lg(332)
lg(7332)lg(332)lg(73
2
)
n n n n n n n n n n a n --------=+
++---=???-??=???-??=??
则11
54151516
4
73
2
n n n n n a -----=??。
六、倒数变换法 适用于分式关系的递推公式,分子只有一项 例16 已知数列{}n a 满足112,12
n
n n a a a a +=
=+,求数列{}n a 的通项公式。 解:求倒数得
11111111111,,22n n n n n n a a a a a a +++??=+∴-=∴-????
为等差数列,首项111a =,公差为1
2,
112
(1),21
n n n a a n ∴
=+∴=+ 七、换元法 适用于含根式的递推关系
,
例17 已知数列{}n a
满足111
(14116n n a a a +=
++=,,求数列{}n a 的通项公式。
解:令n b =2
1(1)24
n n a b =-
代入11
(1416
n n a a +=
++得 即22
14(3)n n b b +=+
因为0n b =≥,
则123n n b b +=+,即11322
n n b b +=+, 可化为11
3(3)2
n n b b +-=
-, 所以{3}n b -
是以13332b -===为首项,以
2
1
为公比的等比数列,因此121132()()22n n n b ---==,则21()32n n b -=+
21
()32
n -=+,得
>
2111
()()3423
n n n a =++。
八、数学归纳法 通过首项和递推关系式求出数列的前n 项,猜出数列的通项公式,再用数学归纳
法加以证明。 例18 已知数列{}n a 满足1122
8(1)8
(21)(23)9
n n n a a a n n ++=+
=++,,求数列{}n a 的通项公式。 解:由1228(1)(21)(23)n n n a a n n ++=+
++及1
89
a =,得 由此可猜测22
(21)1
(21)n n a n +-=+,下面用数学归纳法证明这个结论。 (1)当1n =时,212(211)18
(211)9
a ?+-=
=?+,所以等式成立。 (2)假设当n k =时等式成立,即22
(21)1
(21)
k k a k +-=+,则当1n k =+时, 由此可知,当1n k =+时等式也成立。
(
根据(1),(2)可知,等式对任何*
n N ∈都成立。 九、阶差法(逐项相减法) 1、递推公式中既有n S ,又有n a
分析:把已知关系通过11,1
,2
n n n S n a S S n -=?=?
-≥?转化为数列{}n a 或n S 的递推关系,然后采用相应的
方法求解。
例19 已知数列{}n a 的各项均为正数,且前n 项和n S 满足1
(1)(2)6
n n n S a a =++,且249,,a a a 成等比数列,求数列{}n a 的通项公式。 解:∵对任意n N +
∈有1
(1)(2)6
n n n S a a =++ ⑴ ∴当n=1时,11111
(1)(2)6
S a a a ==++,解得11a =或12a = 当n ≥2时,1111
(1)(2)6
n n n S a a ---=
++ ⑵ :
⑴-⑵整理得:11()(3)0n n n n a a a a --+--= ∵{}n a 各项均为正数,∴13n n a a --=
当11a =时,32n a n =-,此时2
429a a a =成立
当12a =时,31n a n =-,此时2
429a a a =不成立,故12a =舍去
所以32n a n =-
练习。已知数列}{n a 中, 0>n a 且2)1(2
1
+=
n n a S ,求数列}{n a 的通项公式. 答案:n n n a S S =--1 2
12)1()1(+=--n n a a 12-=n a n
2、对无穷递推数列
:
例20 已知数列{}n a 满足112311
23(1)(2)n n a a a a a n a n -==++++-≥,,求{}n a 的通项公式。
解:因为123123(1)(2)n n a a a a n a n -=++++-≥
①
所以1123123(1)n n n a a a a n a na +-=+++
+-+
②
用②式-①式得1.n n n a a na +-=
则1(1)(2)n n a n a n +=+≥ 故
1
1(2)n n
a n n a +=+≥ 所以1
3
22212
2
!
[(1)43].2
n n n n n a a a n a a n n a a a a a ---=
???
?=-???=
③
由123123(1)(2)n n a a a a n a n -=++++-≥,21222n a a a ==+取得,则21a a =,又知11a =,
则21a =,代入③得!13452
n n a n =?????=
。 所以,{}n a 的通项公式为!.2
n n a =
{
十、不动点法 目的是将递推数列转化为等比(差)数列的方法
不动点的定义:函数()f x 的定义域为D ,若存在0()f x x D ∈,使00()f x x =成立,则称0x 为
()f x 的不动点或称00(,())x f x 为函数()f x 的不动点。
分析:由()f x x =求出不动点0x ,在递推公式两边同时减去0x ,在变形求解。 类型一:形如1 n n a qa d +=+
例21 已知数列{}n a 中,111,21(2)n n a a a n -==+≥,求数列{}n a 的通项公式。 解:递推关系是对应得递归函数为()21f x x =+,由()f x x =得,不动点为-1 ∴112(1)n n a a ++=+,…… 类型二:形如1n n n a a b
a c a d
+?+=
?+
;
分析:递归函数为()a x b
f x c x d
?+=
?+
(1)若有两个相异的不动点p,q 时,将递归关系式两边分别减去不动点p,q ,再将两式相除得
11n n n n a p a p k a q a q ++--=?--,其中a pc k a qc -=-,∴111111()()
()()
n n n a q pq k a p pq a a p k a q -----=---
(2)若有两个相同的不动点p ,则将递归关系式两边减去不动点p ,然后用1除,得
111n n k a p a p +=+--,其中2c
k a d
=+。
例22. 设数列{}n a 满足7
24
5,211++=
=+n n n a a a a ,求数列{}n a 的通项公式.
分析:此类问题常用参数法化等比数列求解. 解:对等式两端同时加参数t,得:
7
2524
7)52(727)52(72451
++++
+=+++=+++=++n n n n n n n a t t a t a t a t t a a t a , 令5
24
7++=
t t t , 解之得t=1,-2 代入72)52(1+++=++n n n a t a t t a 得
>
7213
11+-=-+n n n a a a ,7
22
921++=++n n n a a a ,
相除得
21312111+-?=+-++n n n n a a a a ,即{21+-n n a a }是首项为4
1
2111=+-a a ,
公比为31
的等比数列, 21+-n n a a =n -?134
1, 解得13423411-?+?=--n n n a .
方法2:,
7
21
3
11+-=-+n n n a a a ,
两边取倒数得
1
3
32)1(39)1(2)1(3721
11-+=-+-=-+=
-+n n n n n n a a a a a a ,
令b 1
1
-=
n n a ,则b =n n b 33
2
+,, 转化为累加法来求. 例23 已知数列{}n a 满足112124
441
n n n a a a a +-=
=+,,求数列{}n a 的通项公式。
解:令212441x x x -=
+,得2
420240x x -+=,则1223x x ==,是函数2124()41
x f x x -=+的两个不
动点。因为
112124
2
24121242(41)13262
132124321243(41)92793341
n n n n n n n n n n n n n n a a a a a a a a a a a a a a ++---+--+--====----+---+。所以数列23n n a a ??-??-??
是
以
112422343a a --==--为首项,以913
为公比的等比数列,故12132()39
n n
n a a --=-,则11313
2()19
n n a -=
+-。
十一。特征方程法 形如21(,n n n a pa qa p q ++=+是常数)的数列
形如112221,,(,n n n a m a m a pa qa p q ++===+是常数)的二阶递推数列都可用特征根法求得通项
n a ,其特征方程为2x px q =+…①
若①有二异根,αβ,则可令1212(,n n
n a c c c c αβ=+是待定常数) 若①有二重根αβ=,则可令1212()(,n
n a c nc c c α=+是待定常数)
再利用1122,,a m a m ==可求得12,c c ,进而求得n a
例24 已知数列{}n a 满足*
12212,3,32()n n n a a a a a n N ++===-∈,求数列{}n a 的通项n a 解:其特征方程为2
32x x =-,解得121,2x x ==,令1212n n n a c c =?+?,
由1122122243a c c a c c =+=??=+=?,得121
12
c c =???=??, 112n n a -∴=+
例25、数列{}n a 满足1512a =-,且2
12542924
n n n a a a +-
=+求数列{}n
a 的通项。 解:22
11252925244429292244
n n n n n n n a a a a a a a λλλλ++-++-
+==
+=++
……① 令2
29254λλ-=,解得12251,4
λλ==,将它们代回①得,
()21112924
n n n a a a +++=
+
……②,2
12525429424n
n n a a a +??+ ???+=+……③, ③÷②,得2
1125254411n n n n a a a a ++??
++ ?= ?++ ?
??
,
则11252544lg 2lg 11n n n n a a a a +++
+=++,∴数列254lg 1n n a a ??+????+??
??
成等比数列,首项为1,公比q =2
所以1254lg 21n n n a a -+
=+,则12254101n n n a a -+=+,1
1
222510
4101
n n n a ---∴=- 十二、基本数列
1.形如)(1n f a a n n =-+型 等差数列的广义形式,见累加法。 2.形如
)(1
n f a a n
n =+型 等比数列的广义形式,见累乘法。 3.形如)(1n f a a n n =++型
(1)若d a a n n =++1(d 为常数),则数列{n a }为“等和数列”,它是一个周期数列,周期为2,其通项分奇数项和偶数项来讨论;
(2)若f(n)为n 的函数(非常数)时,可通过构造转化为)(1n f a a n n =-+型,通过累加来求出通项;或用逐差法(两式相减)得)1()(11--=--+n f n f a a n n ,,分奇偶项来分求通项.