六类递推数列通项公式的求解方法

一、an-1=an+f(n)型

利用叠加法.

a2=a1+f(1),a3=a2+f(2),…,an=an-1+f(n-1),an=a1+∑n-1k=1f(k).

【例1】 数列{an}满足a1=1,an=an-1+1n2-n(n≥2) ,求数列{an}的通项公式.

解:由an+1=an+1(n+1)2-(n+1) 得

an=a1+∑n-1k=11(k+1)2-(k+1) =1+∑n-1k=1(1k-1k+1)=1+1-1n =2-1n.

二、an+1=anf(n)型

利用叠代法.

a2=a1f(1),a3=a2f(2),…,an=an-1f(n-1).an=a1∏n-1k=1f(k).

【例2】 数列{an}中a1=2,且an=(1-1n2)an-1 ,求数列{an}的通项.

解:因为an+1=[1-1(n+1)2 ]an,所以

an=a1∏n-1k=1f(k)=2∏n-1k=1[1-1(k+1)2 ]=2∏n-1k=1[kk+1 ×k+2k+1 ]=n+1n .

三、an+1=pan+q,其中p,q为常数,且p≠1,q≠0

当出现an+1=pan+q(n∈N*)型时可利用叠代法求通项公式,即由an+1=pan+q得an=pan-1+q=p(pan-2+q)+q=…=pn-1a1+(pn-2+pn-3+…+p2+p+1)q=a1pn-1+q(pn-1-1)p-1 (p≠1).或者利用待定系数法,构造一个公比为p的等比数列,令an+1+λ=p(an+λ),则(p-1)λ=q,即λ=qp-1 ,从而{an+qp+1 }是一个公比为p的等比数列.

【例3】 设数列{an}的首项a1=12 ,an=3-an-12 ,n=2,3,4,…,求数列{an}的通项公式.

解:令an+k=-12(an-1+k) ,又an=3-an-12=-12an-1+32 ,n=2,3,4,…,k=-1,an-1=-12(an-1-1) ,又a1=12,{an-1} 是首项为-12,公比为-12 的等比数列,即an-1=(a1-1)(-12)n-1 ,即an=(-12)n+1 .

四、an+1=pan+qan-1(n≥2),p,q为常数

可用下面的定理求解:令α,β为相应的二次方程x2-px-q=0的两根(此方程又称为特征方程),则当α≠β时,an=Aαn+Bβn;当α=β时,an=(A+Bn)αn-1,其中A、B分别由初始条件a1、a2所得的方程组Aα+Bβ=a1,Aα2+Bβ2=a2

和 A+B=a1,(A+2B)α=a2

唯一确定.

【例4】 数列{an},{bn}满足:an+1=-an-2bn①,bn+1=6an+6bn②,

且a1=2,b1=4,求an,bn.

解:由②得an=16bn+1-bn,

an+1=16bn+2-bn+1 ,代入①到式中,有

bn+2=5bn+1-6bn,由特征方程可得bn=-12×2n+283×3n ,代入②式中,可得an=8×2n-143×3n .

五、an+1=pan+f(n)型,这里p为常数,且p≠1

【例5】 在数列{an}中,a1=2,an+1=λan+λn+1+(2-λ)2n(n∈N*),其中λ>0

,求数列{an}的通项公式.

解:由 a1=2,an+1=λan+λn+1+(2-λ)2n(n∈N*),λ>0,可得,an+1λn+1-(2λ )n+1=anλn -(2λ )n+1,

所以{anλn-(2λ)n}为等差数列,其公差为1,首项为0.

故anλn-(2λ )n=n-1

,所以数列{an}的通项公式为an=(n-1)λn+2n.

六、an+1=makn(m>0,k∈Q,k≠0,k≠1)

一般地,若正项数列{an}中,a1=a,an+1=makn(m>0,k∈Q,k≠0,k≠1),则有

lgan+1=klgan+lgm,令lgan+1+A=k(lgan+A)(A为常数),则有A=1k-1lgm.

数列{lgan+1k-1lgm }为等比数列,于是lgan+1k-1lgm=(lga+1k-1lgm)kn-1 ,

从而可得an=akn-1?mkn-1-1k-1 .

【例6】 已知各项都是正数的数列{an}满足a1=32,an+1=12an(4-an) ,求数列{an}的通项公式.

解:由已知得an+1=-12(an-2)2,令2-an=bn,则有b1=12,bn+1 =12b2n .

an>0,0<an+1<2,又0<a1<2,0<an<2,从而bn>0.

取对数得lgbn+1=2lgbn-lg2,即lgbn+1-lg2=2(lgbn-lg2).

{lgbn-lg2}是首项为-2lg2,公比为2的等比数列,

lgbn-lg2=-2nlg2,bn=21-2n,an=2-21-2n.

六类递推数列通项公式的求解方法

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