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【摘要】本文就an+1=man+p型递推数列分三种情况给出求其通项公式的解题思路,然后利用通项公式的结论,举例说明求解这类问题的简便方法.
【关键词】递推数列;通项公式;分类;解法
由数列相邻几项的关系式递推所确定的数列,称为递推数列.为了确定数列的性质,经常需要探求这类数列的通项公式.本文就an+1=man+p型递推数列给出求通项公式的方法,然后利用通项公式结论简便求解.
设数列{an}:a1=a,an+1=man+p(n=1,2,…).
一、当m,p为常数时
∵ak+1=mak+p,ak=mak-1+p,
∴ak+1-ak=m(ak-ak-1)
=m2(ak-1-ak-2)
=…=mk-1(a2-a1)(k≥1).
即ak+1-ak=mk-1(a2-a1)(k≥1).
分别令k=1,2,…,n-1,将所得各式相加,得到
an-a1=(a2-a1)(1+m+m2+…+mn-2).
若m≠1,则an=amn-1+p(mn-1-1)m-1.
(*)
特殊情况(可直接得出):
1.若m=1,此时{an}为等差数列,则通项为
an=a+(n-1)p.
2.若p=0,此时{an}为等比数列,则通项为
an=amn-1.
二、当m为常数,p为一等差数列的通项时
设p=b+(n-1)d(b,d为常数).
∵ak+1=mak+b+(k-1)d,ak=mak-1+b+(k-2)d,
∴ak+1-ak=m(ak-ak-1)+d.
令bk=ak+1-ak,则有bk+1=mbk+b+d,于是利用上面一的结论,可以求得{bn}的通项,进一步再求数列{an}的通项公式.
三、当m为常数,p为一等比数列的通项时
设p=cqn-1(c,q为常数).
∵ak+1=mak+cqk-1,
∴ak+1qk-1=mq•akqk-2+c.
令ck=akqk-2,则有ck+1=mqck+c.
于是利用上面一的结论,可以求得{cn}的通项,进一步再求数列{an}的通项公式.
通过以上讨论,可知对于an+1=man+p型递推数列有以下结论:
1.当m,p为常数时,通项an=amn-1+p(mn-1-1)m-1,它是由两部分组成,分别是以a1为首项,m为公比的等比数列的第n项及以p为首项,m为公比的等比数列的前n-1项和.记住这一特别的形式,通项公式就比较容易求出.
2.当p为等差数列或等比数列的通项时,通项公式十分复杂,只要我们转化思路,就可以较方便地解出.
例1 已知数列{an}中,a1=2,an+1=2an+1(n≥1),求数列的通项an.
解 以a1=2,m=2,p=1代入公式(*),得
an=2×2n-1+1•(2n-1-1)2-1=3×2n-1-1.
例2 已知数列{an}中,a1=5,an+1=15an+2n+1(n≥1),求数列的通项an.
解 令bn=an+1-an,则bn+1=15bn+2.
又 ∵a2=4,
∴b1=a2-a1=-1.
以b1=-1,m=15,p=2代入公式(*),得
bn=-15n-1+215n-1-115-1
=-7215n-1+52,
即an+1-an=-7215n-1+52,
∴an+1-a1=(an+1-an)+(an-an-1)+…+(a2-a1)
=-7215n-1+15n-2+…+1+52n
=35815n+52n-358..
于是an+1=35815n+52n+58,
∴an=35815n-1+52n-158.
例3 已知数列{an}中,a1=1,an=3an-1+2n-1(n≥2),求数列的通项an.
解 令cn=an2n-1,则有
c1=a1=1,cn+1=32cn+1.
以c1=1,m=23,p=1代入公式(*),得
cn=an2n-1=32n-1+32n-1-132-1
=3•32n-1-2=3n-2n2n-1,
∴an=3n-2n.
【参考文献】
罗增儒.数学解题学引论.西安:陕西师范大学出版社,2001.
【关键词】递推数列;通项公式;分类;解法
由数列相邻几项的关系式递推所确定的数列,称为递推数列.为了确定数列的性质,经常需要探求这类数列的通项公式.本文就an+1=man+p型递推数列给出求通项公式的方法,然后利用通项公式结论简便求解.
设数列{an}:a1=a,an+1=man+p(n=1,2,…).
一、当m,p为常数时
∵ak+1=mak+p,ak=mak-1+p,
∴ak+1-ak=m(ak-ak-1)
=m2(ak-1-ak-2)
=…=mk-1(a2-a1)(k≥1).
即ak+1-ak=mk-1(a2-a1)(k≥1).
分别令k=1,2,…,n-1,将所得各式相加,得到
an-a1=(a2-a1)(1+m+m2+…+mn-2).
若m≠1,则an=amn-1+p(mn-1-1)m-1.
(*)
特殊情况(可直接得出):
1.若m=1,此时{an}为等差数列,则通项为
an=a+(n-1)p.
2.若p=0,此时{an}为等比数列,则通项为
an=amn-1.
二、当m为常数,p为一等差数列的通项时
设p=b+(n-1)d(b,d为常数).
∵ak+1=mak+b+(k-1)d,ak=mak-1+b+(k-2)d,
∴ak+1-ak=m(ak-ak-1)+d.
令bk=ak+1-ak,则有bk+1=mbk+b+d,于是利用上面一的结论,可以求得{bn}的通项,进一步再求数列{an}的通项公式.
三、当m为常数,p为一等比数列的通项时
设p=cqn-1(c,q为常数).
∵ak+1=mak+cqk-1,
∴ak+1qk-1=mq•akqk-2+c.
令ck=akqk-2,则有ck+1=mqck+c.
于是利用上面一的结论,可以求得{cn}的通项,进一步再求数列{an}的通项公式.
通过以上讨论,可知对于an+1=man+p型递推数列有以下结论:
1.当m,p为常数时,通项an=amn-1+p(mn-1-1)m-1,它是由两部分组成,分别是以a1为首项,m为公比的等比数列的第n项及以p为首项,m为公比的等比数列的前n-1项和.记住这一特别的形式,通项公式就比较容易求出.
2.当p为等差数列或等比数列的通项时,通项公式十分复杂,只要我们转化思路,就可以较方便地解出.
例1 已知数列{an}中,a1=2,an+1=2an+1(n≥1),求数列的通项an.
解 以a1=2,m=2,p=1代入公式(*),得
an=2×2n-1+1•(2n-1-1)2-1=3×2n-1-1.
例2 已知数列{an}中,a1=5,an+1=15an+2n+1(n≥1),求数列的通项an.
解 令bn=an+1-an,则bn+1=15bn+2.
又 ∵a2=4,
∴b1=a2-a1=-1.
以b1=-1,m=15,p=2代入公式(*),得
bn=-15n-1+215n-1-115-1
=-7215n-1+52,
即an+1-an=-7215n-1+52,
∴an+1-a1=(an+1-an)+(an-an-1)+…+(a2-a1)
=-7215n-1+15n-2+…+1+52n
=35815n+52n-358..
于是an+1=35815n+52n+58,
∴an=35815n-1+52n-158.
例3 已知数列{an}中,a1=1,an=3an-1+2n-1(n≥2),求数列的通项an.
解 令cn=an2n-1,则有
c1=a1=1,cn+1=32cn+1.
以c1=1,m=23,p=1代入公式(*),得
cn=an2n-1=32n-1+32n-1-132-1
=3•32n-1-2=3n-2n2n-1,
∴an=3n-2n.
【参考文献】
罗增儒.数学解题学引论.西安:陕西师范大学出版社,2001.