数列的概念与简单表示法

1数列的概念与简单表示法目标认知学习目标：1.了解数列的概念和几种简单的表示方法（列表、图像、通项公式）；通过对一列数的观察、归纳，写出符合条件的一个通项公式，培养学生的观察能力和抽象概括能力．2.了解数列是自变量为正整数的一类函数.了解数列的通项公式，并会用通项公式写出数列的任意一项；对于比较简单的数列，会根据其前几项写出它的个通项公式。3.了解数列的递推公式，明确递推公式与通项公式的异同；会根据数列的递推公式写出数列的前几项；理解数列的前n项和与的关系.重点、难点：数列及其有关概念，通项公式及其应用知识要点梳理知识点一：数列的概念⒈数列的定义：按一定顺序排列的一列数叫做数列.\注意：⑴数列的数是按一定次序排列的，因此，如果组成两个数列的数相同而排列次序不同，那么它们就是不同的数列；⑵定义中并没有规定数列中的数必须不同，因此，同一个数在数列中可以重复出现.⒉数列的项：数列中的每一个数都叫做这个数列的项.各项依次叫做这个数列的第1项，第2项，…，第项，….其中数列的第1项也叫作首项。3.数列的一般形式：，或简记为，其中是数列的第项知识点二：数列的分类1.根据数列项数的多少分：有穷数列：项数有限的数列.例如数列1，2，3，4，5，6是有穷数列无穷数列：项数无限的数列.例如数列1，2，3，4，5，6，…是无穷数列2.根据数列项的大小分：递增数列：从第2项起，每一项都大于它的前一项的数列。递减数列：从第2项起，每一项都小于它的前一项的数列。常数数列：各项相等的数列。摆动数列：从第2项起，有些项大于它的前一项，有些项小于它的前一项的数列知识点三：数列的通项公式与前项和1.数列的通项公式如果数列的第项与之间的关系可以用一个公式来表示，那么这个公式就叫做这个数列的通项公式.如数列：的通项公式为（）；的通项公式为（）；的通项公式为（）；注意：（1）并不是所有数列都能写出其通项公式；（2）一个数列的通项公式有时是不唯一的，如数列：1，0，1，0，1，0，…；它的通项公式可以是，也可以是.（3）数列通项公式的作用：①求数列中任意一项；②检验某数是否是该数列中的一项.（4）数列的通项公式具有双重身份，它表示了数列的第项，又是这个数列中所有各项的一般表示．2.数列的前项和数列的前项逐个相加之和：；当时；当时，，.故.知识点四：数列与函数的关系数列可以看成以正整数集（或它的有限子集）为定义域的函数，当自变量从小到大依次取值时对应的一列函数值。反过来，对于函数,如果（）有意义，那么我们可以得到一个数列，，，…，，…；通项公式反映了一个数列项与项数的函数关系，给了数列的通项公式，这个数列便确定了，代入项数就可求出数列的每一项．关于数列的一些问题常通过函数的相关知识方法解决，如：单调性，最值等.知识点五：数列的表示方法数列可看作特殊的函数，其表示也应与函数的表示法（解析式法、图象法、列表法）有联系.1.通项公式法（解析式法）：如果数列的第项与序号之间的关系可以用一个公式来表示，那么这个公式就叫做这个数列的通项公式。2.图象法：数列是一种特殊的函数，可以用函数图象的画法画数列的图形．具体方法是以项数为横坐标，相应的项为纵坐标，即以为坐标在平面直角坐标系中做出点。所得的数列的图形是一群孤立的点，因为横坐标为正整数，所以这些点都在轴的右侧，而点的个数取决于数列的项数．从图象中可以直观地看到数列的项随项数由小到大变化而变化的趋势．3.列表法相对于列表法表示一个函数，数列有这样的表示法：用表示第一项，用表示第二项，……，用表示第项，依次写出成为，，…，，…，简记为．4.递推公式法递推公式：如果已知数列的第1项（或前几项），且任一项与它的前一项（或前项）间的关系可以用一个公式来表示，那么这个公式就叫做这个数列的递推公式。递推公式也是给出数列的一种方法。如数列：3，5，8，13，21，34，55，89，…的递推公式为：.规律方法指导1.与集合中元素的性质相比较，数列中的项也有相应的三个性质：（1）确定性：一个数是否数列中的项是确定的；2（2）可重复性：数列中的数可以重复；（3）有序性：数列中的数的排列是有次序的.2.数列是一个特殊的函数，其特殊性主要体现在定义域上，根据此特殊性可以判定一个数是否数列中的项；数列的通项公式实际上就是相应函数的解析式；跟不是所有的函数都有解析式一样，不是所有的数列都有通项公式.3.递推公式也是给出数列的一种方法.经典例题考点1数列的通项公式类型一：根据数列的前几项写出数列的一个通项公式例1．写出下列各数列的一个通项公式，使其前四项分别是:(1)0,,,,…；(2)1,,,,…；(3)9,99,999,9999,…；(4)6,1,6,1,….解析：（1）将数列改写为，，，，…，故.（2）此数列奇数项为正，偶数项为负，可用来表示；其绝对值中分子为奇数数列，分母是自然数的平方数列，故.（3）将数列改写为,,,，…，故.（4）将数列每一项减去6与1的平均值得新数列,-,,-,…，故或总结升华：写通项时注意以下常用思路：①若数列中的项均为分数，则先观察分母的规律再观察分子的规律，如(1)；特别注意有时分数是约分后的结果，要根据观察还原分数；②注意(－1)n在系数中的作用是让数列中的项正、负交替出现，如(2)；(-1)n作指数，让数列中隔项出现倒数；③（4）可视为周期数列，故想到找一个周期为2的函数为背景。④归纳猜想的关键是从特殊中去寻找一般规律，很多情况下是将已写出的项进行适当的变形，使规律明朗化.举一反三：【变式】根据下面数列的前几项的值，写出数列的一个通项公式：(1)3,5,9,17,33,…；（2）1，21-，31，41-，…；(3)0,1,0,1,0,1,…；（4）－312，534，－758，9716，…；【答案】(1)；（2）n1(-1)a1nn；(3)；（4）an＝1)1)(2n-(2n2(-1)nn。变式训练1某数列{an}的前四项为0，2，0，2，则以下各式：①an＝22[1＋(－1)n]②an＝n)(11③an＝)(0)(2为奇数为偶数nn其中可作为{an}的通项公式的是（D）A．①B．①②C．②③D．①②③【反思归纳】⑴联想和转换是由已知认识未知的两种有效的思维方法.⑵求数列的通项公式，应运用观察、分析、归纳、验证的方法.易错之处在于每个数列由前几项找规律不准确，以及观察、分析、归纳、验证这四个环节做的不够多，应注意对每一数列认真找出规律和验证.题型2已知数列的前n项和，求通项公式【例2】已知下列数列na的前n项和nS，分别求它们的通项公式na.⑴nnSn322；⑵13nnS.【解题思路】利用)2()111nSSnSannn（，这是求数列通项的一个重要公式.【解析】⑴当1n时，51312211Sa，当2n时，)1(3)1(2)32(221nnnnSSannn14n.当1n时，15114a，14nan.⑵当1n时，41311Sa，当2n时，11132)13()13(nnnnnnSSa.当1n时，111232a，)2(32)1(41nnann.例5．已知数列的前项和公式，求通项.（1），(2).思路点拨:先由时，，求出；再由当时，，求出，并验证是否符合所求出的.解析：（1）当时，，当时，，∴（2）当时，，3当时，，∴()为所求.总结升华：已知求出依据的是的定义：，分段求解，然后检验结果能否统一形式，能就写成一个，否则只能写成分段函数的形式.举一反三：【变式1】已知数列的前项和，求通项.【答案】当时，，当时，，∴.【变式2】已知数列的前项积，求通项【答案】当时，，当时，，∴.变式训练2已知数列的前n项和Sn满足log2(Sn+1)=n+1,求{an}的通项公式解:3122nnnan【反思归纳】任何一个数列，它的前n项和nS与通项na都存在关系：)2()1(11nSSnSannn若1a适合na，则把它们统一起来，否则就用分段函数表示.题型3已知数列的递推式，求通项公式【例3】数列na中，)2(22,1111naaaannn，求5432,,,aaaa，并归纳出na.【解题思路】已知na的递推公式)(1nnafa求前几项，可逐步计算.【解析】)2(22,1111naaaannn，3222112aaa，4222223aaa，5222334aaa，6222445aaa，由,62,52,42,32,22，可以归纳出12nan.【变式2】已知数列满足：，，写出前5项，并猜想．【答案】法一：，，，观察可得法二：由，∴即∴∴3、数列na中，12,111nnaaa，求5432,,,aaaa，并归纳出na.【解析】12,111nnaaa31212aa，71223aa，151234aa，311245aa由,1231,1215,127,123,12154321，可以归纳出12nan【反思归纳】由递推公式求通项，可以考虑“归纳—猜想—证明”的方法，也可以构造新数列.考点2与数列的通项公式有关的综合问题题型1已知数列通项公式，求项数及最大（最小）项【例4】数列na中，452nnan.⑴18是数列中的第几项？⑵n为何值时，na有最小值？并求最小值.【解题思路】数列的通项na与n之间构成二次函数，可结合二次函数知识去探求.【解析】⑴由0145184522nnnn，解得7n，18是数列中的第7项.⑵49)25(4522nnnan，Nn2n或3n时，25242)(2minna.1、数列na中，12832nnan，求na取最小值时n的值.【解析】31933143128322nnnan，5n时，na取最小值.【反思归纳】利用二次函数知识解决数列问题时，必须注意其定义域n为正整数.题型2已知数列通项公式，判断数列单调性及有界性例6．已知数列中,判断数列的单调性，并给以证明.思路点拨:选择数列中任意相邻两项作差比较即可.解析：∵，4∴（）∴数列是递增数列.总结升华：数列也是函数，可以用证明函数的单调性的方法来证明.【举一反三：【变式1】数列中：,（）（1）写出它的前五项，并归纳出通项公式；（2）判断它的单调性.【答案】（1）,,,,,∴；（2）方法一：∵，∴数列是递减数列.方法二：∵函数在上单调递减，∴数列是递减数列.【反思归纳】数列是特殊的函数，判断函数的单调性、有界性的方法同样适用于数列.强化巩固练习一、选择题1．若数列{an}的前n项和Sn＝n2－1，则a4等于()A．7B．8C．9D．17解析：∵Sn＝n2－1，∴a4＝S4－S3＝16－1－(9－1)＝7.答案：A2．数列{an}中，an＝－2n2＋29n＋3，则此数列最大项的值是()A．107B．108C．10818D．109解析：an＝－2n2＋29n＋3＝－2(n2－292n)＋3＝－2(n－294)2＋3＋2928.当n＝7时，an最大且等于108.答案：B3．在数列{an}中，a1＝12，对所有n∈N*都有a1a2…an＝n2，则a3＋a5等于()A.3115B.259C.2516D.6116解析：{a1a2…an＝n2a1a2…an＋1＝(n＋1)2⇒an＋1＝(n＋1n)2⇒a3＝94，a5＝2516，∴a3＋a5＝6116.答案：D4．(2010·湖北黄冈质检)已知数列{an}的通项公式an＝n2＋kn＋2，若对于n∈N*，都有an＋1an成立，则实数k的取值范围是()A．k0B．k－1C．k－2D．k－3解析：∵an＋1an，∴an＋1－an0.又an＝n2＋kn＋2，∴(n＋1)2＋k(n＋1)＋2－(n2＋kn＋2)0.∴k