例谈两类数列最值问题的解法

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  数列最值问题的综合性较强,不仅考查了数列的性质、定义、通项公式、前 n 项和公式等,还考查了求最值的方法.数列最值问题通常有两种命题形式,一是求数列的最大项,二是求数列前 n 项和的最大值.本文结合实例,探讨一下这两类数列最值问题的求解思路.
  一、求数列的最大(小)项
  求数列的最大(小)项问题较为简单,只要明确数列中各项之间的规律,便可快速找出数列的最大(小)项.一般有两种思路:(1)将数列视为自变量是自然数的函数值,根据函数的类型作出相应的函数图象,或根据函数的性质求出函数的最值,进而求出数列的最大(小)项;(2)根据通项公式研究数列的单调性,若则为最小项.
  例1 .
  解:
  我们将数列的通项公式视为二次函数,通过配方,借助二次函数的性质求得函数的最小值,即可得到数列的最小项.①当时,数列为递增函数;②当时,数列为递减函数.根据数列的单调性,即可找出数列的最大(小)项.
  二、求数列前 n 项和的最值
  求数列和的最值问题一般与等差数列的前 n 项和有关.要使数列前n项和最大(小),需使且.而求等差数列前 n 项和最值有两种方法:(1)二次函数法.将等差数列前 n 项和视为关于 n 的函数,通过配方或借助二次函数的图象求二次函数的最值,即可得到的最值.(2)通项变号法.当时,满足的项数 m 使得取得最大值为;当时,满足的项数 m 使得取得最小值为.
  例2.
  解:
  解法一主要是运用了函数思想,将等差数列的前 n 项和公式看作关于 n 的二次函数,根据二次函数的性质求得的最小值;解法二主要是运用了通项变号法,根据有最小值建立关系式得到 n 取值范围,从而求得的最小值.
  在解答数列最值问题的过程中,我們首先要根据题意, 结合数列的相关性质,求出数列的通项公式的前 n 项和公式,对其进行合理的变形,然后构造函数式或不等式,利用数列的单调性、函数思想、通项变号法等求得问题的答案.
  本文系海门区教育科学“十三五”规划2020年度课题《新高考模式下的“数列课堂改革”》成果.
  (作者单位:江苏省南通市海门第一中学)
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