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高中数学数列知识点整理

来源:六九路网
数列

1、数列中

n

an 与 Sn 之间的关系:

, (n 1)

n 1

1

a

S S

n

注意通项能否合并。

S ,( n 2).

2、等差数列:

⑴定义: 如果一个数列从第

2 项起,每一项与它的前一项的差等于同一个常数,

即 a - an 1

n

=d ,(n≥ 2,n∈N ), 那么这个数列就叫做等差数列。 ⑵等差中项:若三数 ⑶通项公式: a

n

a、 A、 b 成等差数列

a b A

2

a1 (n 1)d a

m

(n m)d

或 an

⑷前 n

项和公式:

pn q ( p、q是常数) .

n a a

1

n

n n 1

S

n

na

1

d 2

2

⑸常用性质:

①若 m

n p q m, n, p,q N ,则 am a

, ak a

, a

,

a

p

a ;

q

n

②下标为等差数列的项

,仍组成等差数列;

k m k 2m

③数列

a

n

b

( ,b为常数)仍为等差数列;

④若 {a } 、 {bn } 是等差数列,则

n

*

{ kan} 、 { kan

pbn} ( k 、 p

是非零常数 )、

{ap nq}( p,q N )、,⋯ 也成等差数列。

⑤单调性: a 的公差为 d ,则:

n

ⅰ) d ⅱ) d ⅲ) d

0 0 0

a 为递增数列; n a 为递减数列; n

a 为常数列; n

an

pn q ( p,q 是常数)

,则

⑥数列 { an } 为等差数列 ⑦若等差数列

a

n

的前 n 项和

S

n

Sk S2k Sk S3k

S2k

是等差数列。

3、等比数列

⑴定义: 如果一个数列从第

2 项起, 每一项与它的前一项的比等于同一个常数,

那么这个数

列就叫做等比数列。 ⑵等比中项:若三数

a、G、b成等比数列 G2 ab, ( ab 同号)。 反之不一定成立。

⑶通项公式:

n 1 n m

a

n

a q

1

a q

m

n

⑷前 n

项和公式:

S

n

a1 1 q 1 q

a1 a q

n

1 q

⑸常用性质

①若 m

n p q m, n, p,q N ,则 a a

,

为等比数列,公比为

m k

a a ;

p

q

n

k

,a ,a

k m

a

k 2m

q (下标成等差数列 ,则对应的项成等比数列 )

③数列

a (

n

为不等于零的常数)仍是公比为

q

的等比数列;正项等比数列

a ;则

n

lg an 是公差为 lg q 的等差 数列;

④若

a 是等比数列,则

n

2

n

n

1

n

ca ,a

, a

2

a

r

(r Z) 是等比数列,公比依次是

n

. r

q q q , , ,

q

1

⑤单调性:

a1 0,q 1或a1 0,0 q 1

为递减数列;

an 为递增数列; a1 0,0 q 1或a1 0,q 1 an

q 1 q 0

an 为常数列; an 为摆动数列;

⑥既是等差数列又是等比数列的数列是常数列。 ⑦若等比数列

a

n

的前 n 项和 Sn ,则 Sk 、 S2k

Sk 、 S3k S2k ⋯

是等比数列 .

4、非等差、等比数列通项公式的求法

类型Ⅰ观察法: 已知数列前若干项, 求该数列的通项时, 一般对所给的项观察分析, 寻找规律,从而根据规律写出此数列的一个通项。 n

类型Ⅱ公式法: 若已知数列的前 公式

n

项和 与

S

n

a 的关系,求数列 an

n

的通项 an 可用

a

S

1

, (n 1) S ,(n 2)

n 1

构造两式作差求解。

S

n

用此公式时要注意结论有两种可能,一种是“一分为二”,即分段式;另一种是“合二 为一”,即 a 和 a 合为一个表达, (要先分 n 1和 n

1

n

2两种情况分别进行运算,然后验证

能否统一)。

类型Ⅲ累加法:

形如 an 1

an

f (n) 型的递推数列 (其中 f (n) 是关于 n

的函数)可

构造:

a

n

a

n 1

f (n 1) f (n 2)

n 2

a

n 1

a

... a a 2 1

f (1)

将上述 n 1个式子两边分别相加,可得: a

n

f (n 1) f (n 2) ... f (2) f (1) a ,( n 2)

1

①若 f (n) 是关于 n② 若 f (n) 是关于 ③若 f (n) 是关于 n④若 f (n) 是关于 n

类型Ⅳ累乘法: 形如 a

n

; 的一次函数,累加后可转化为等差数列求和

n的指数函数,累加后可转化为等比数列求和;

; 的二次函数,累加后可分组求和. 的分式函数,累加后可裂项求和

1

a f (n)

n

a

n 1

型的递推数列

(其中 f (n) 是关于 n的函数) 可构造:

( )

f n

a

n

a

n

f (n 1)

a

n

1

a n 1

f (n 2)

a

n

2

... a 2 a

1

f (1)

将上述 n 1个式子两边分别相乘,可得: a

n

f (n 1) f (n 2) ... f (2) f (1)a ,( n 2)

1

有时若不能直接用,可变形成这种形式,然后用这种方法求解。 类型Ⅴ构造数列法:

㈠形如 an 1

pa

n

q (其中 p,q 均为常数且 p 0) 型的递推式:

(1)若 p 1时,数列 { a }为等差数列 ;

n

(2)若 q 0 时,数列 { a } 为等比数列 ;

n

(3)若 p 1且 q

0 时,数列 { a } 为线性递推数列,其通项可通过待定系数法构造等比

n

数列来求 . 方法有如下两种:

法一:a设

1

p(a

n

n

) , 展开移项整理得an 1 pan ( p 1) , 与题设

q

a

n 1

q

,( p 0)

a

n 1

q

p(a

n

pa

n

q 比较系数(待定系数法) 得 ) p 1

p 1

a

n

p 1

q 1 p

为首项, 以

q

p(a

n 1

q

, 即 a n )

q

构成以 a p 1 1

p 为公比的等

p 1 p 1

比数列 . 再利用等比数列的通项公式求出

a n

q

的通项整理可得 a . p 1

a

1 n

n

a

n

p, 即

法二: 由 an 1 pan q 得 an pan 1 q(n 2) 两式相减并整理得

a

n

a

n 1

a

n 1

a 构成以 a

n

2

a 为首项,以 p 为公比的等比数列 . 求出

1

a

n 1

a 的通项再转化为

n

类型Ⅲ(累加法) ㈡形如 a

n 1

便可求出

a .

n

pa

n

f (n) ( p 1) 型的递推式 :

⑴当 f (n) 为一次函数类型(即等差数列)时:

法一:设a An B p a

n

1

A(n 1) B ,通过待定系数法确定

n

A 、B 的值,转化

成以 a

1

A B 为首项,以 p

为公比的等比数列

an An B ,再利用等比数列的通项公

式求出 a

n

An B 的通项整理可得 an.

1

法二:当 f (n) 的公差为 d 时,由递推式得: a

n

pa

n

f (n) , an

pb

pan 1 f (n 1)

两式相减得: a

1 n

a

n

p a

(

n

a

1

d ,令 b )

n

a

n 1

a 得: b

n

n

d 转化为 类型

n 1

n

Ⅴ㈠ 求出

b ,再用 类型Ⅲ(累加法) 便可求出

n

an .

⑵当 f (n) 为指数函数类型(即等比数列)时:

法一:设a

n

f (n) p a

n 1

f (n 1) ,通过待定系数法确定

an

的值,转化成以

a

1

f 为首项,以 p 为公比的等比数列

(1) a a n

n

f (n) ,再利用等比数列的通项公式求

f (n)

的通项整理可得

.

法二:当 f (n) 的公比为 q

时,由递推式得:

a 1

n

pa

n

f (n) — —

①,

a

n

pa

n

1

f (n 1),两以 q 边同时乘得 an q pqan 1 qf (n 1)— — ② ,由①②两式相

减得 a

n

1

a q p(a

n

n

qa 1) ,即

n

a

n 1

qa qa

n n 1

a

n

p ,在转化为 类型Ⅴ㈠ 便可求出 a .

n

法三:递推公式为

n n

1

an 1 pa

n

q (其中 p,q 均为常数) 或

a

n

pa

n

rq (其中 p,

n n

q, r 均为常数)时,要先在原递推公式两边同时除以

n 1

q 1

an

,得: n 1 1

p a

1 ,引入 q

q

q q

辅助数列

bn (其中

a

n

n

n

),得:

b

q

bn

1

p

bn q

再应用 类型Ⅴ㈠ 的方法解决。

q

⑶当 f (n) 为任意数列时,可用 通法:

在 a

n

1

pa

n

f (n) 两边同时除以 p 可得到

n 1

a

n 1 n 1

a

n n

f (n) a ,令 n

n 1

n

b ,则

n

p

p p

n

p

p b .

n

b

n 1

b

n

f (n) ,在转化为 类型Ⅲ(累加法) ,求出 bn 之后得 a

n 1

n

p

类型Ⅵ 形如

对数变换法:

q

a

n

1

pa ( p 0,a

n q

0) 型的递推式:

两边取对数得 lg an 1

在原递推式

a

n 1

pa

qlg an lg p,令 bn lg an 得:

b

b

n

1

qb

n

lg p,化归为 an 1

pan q 型,求出 b 之后得

a

n

n

10 .

(注意:底数不一定

n

要取 10,可根据题意选择) 。

类型Ⅶ 形如 a

n 1

倒数变换法:

a

n

pa a ( p为常数且 p 0 ) 的递推式: 两边同除于 an 1an,转化为

n 1 n

1 a

n

1 a

n 1

形式,化归为 an 1 p

pan q 型求出 1

a

n

的表达式,再求

1 a

n 1

a ;

n

还有形如 a

n

ma

n n

1

的递推式, 也可采用取倒数方法转化成

m 1 q a

n

m 形式, 化归为 p

pa q

n

an 1

n

型求出 1 的表达式,再求 a .

pa q

a

n

类型Ⅷ

an 2 形如

pan 1 qan 型的递推式:

{an a } 的形式求解。方法为:设

n 1

用待定系数法,化为特殊数列

an

2

ka

n 1

h(a

n

1

ka ) ,比较系数得 h k

n

p, hk q ,可解得 h 、k ,于是

{an

1

kan} 是公比为 h 的等比数列,这样就化归为 an 1 pan q

型。

总之,求数列通项公式可根据数列特点采用以上不同方法求解, 对不能转化为以上方法 求解的数列,可用归纳、猜想、证明方法求出数列通项公式

a .

n

5、非等差、等比数列前 ⑴错位相减法

n

项和公式的求法

①若数列 a 为等差数列, 数列

n

bn 为等比数列, 则数列 an bn 的求和就要采用此法 .

bn 的公比,然后在错位相减,进而可得到数列

②将数列

an bn 的每一项分别乘以

a b

n

n

n项和. 的前

此法是在推导等比数列的前 n项和公式时所用的方法 .

⑵裂项相消法

一般地,当数列的通项 a

n

( a,b ,b ,c为常数)时,往往可将

(an b )( an b ) an

1 2

1

2

c

变成两项的差,采用裂项相消法求和

可用待定系数法进行裂项:

设 a

n

.

an b

1

an b

2

,通分整理后与原式相比较,根据对应项系数相等得

c b

2

,从而可得

b

1

c

=

(an b )( an b ) (b

1

2

2

c 1

(

b ) an b

1

1

1

).

an b

2

常见的拆项公式有: ①

n(n 1) n n 1

1

1 1 1

1 1 1 ( );

(2n 1)(2n 1) 2 2n 1 2n 1

1 b

m

a

m 1 n

1

( a a b

m

1

b);

C C

n

C ;

n

⑤ n n! (n 1)! n!.

⑶分组法求和

有一类数列,既不是等差数列, 也不是等比数列, 若将这类数列适当拆开, 可分为几个 等差、等比或常见的数列,然后分别求和,再将其合并即可 ②由通项公式确定如何分组 ⑷倒序相加法

如果一个数列 a ,与首末两项等距的两项之和等于首末两项之和,则可用把正着写与倒

.一般分两步:①找通向项公式

.

n

着写的两个和式相加,就得到了一个常数列的和,这种求和方法称为倒序相加法。特征:a1 an

a2 an 1 ...

⑸记住常见数列的前

n

项和:

① n(n 1) 1 2 3 ... n ;

2

2

1 3 5 ... (2n 1) n ;

2 2

2

2

1

1 2 3 ... n

n(n 1)(2 n 1). 6

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