知识讲解-数列的概念与简单表示法-基础

数列的概念与简单表示法编稿：张希勇审稿：李霞【学习目标】1.掌握数列的概念与简单表示方法，能处理简单的数列问题.2.掌握数列及通项公式的概念，理解数列的表示方法与函数表示方法之间的关系.3.了解数列的通项公式的意义并能根据通项公式写出数列的任一项.4.理解数列的顺序性、感受数列是刻画自然规律的数学模型，体会数列之间的变量依赖关系.【学习策略】数列是自变量为正整数的一类特殊的离散函数，因此，学习数列，可类比函数来理解。关于数列的一些问题也常通过函数的相关知识和方法来解决 .【要点梳理】要点一、数列的概念数列概念：按照一定顺序排列着的一列数称为数列 .要点诠释：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 .数列的项：数列中的每一个数叫做这个数列的项 .各项依次叫做这个数列的第 1项，第2项，⋯；排在第 n位的数称为这个数列的第 n项.其中数列的第 1项也叫作首项 .要点诠释：数列的项与项数是两个不同的概念。数列的项是指数列中的某一个确定的数，而项数是指这个数在数列中的位置序号.类比集合中元素的三要素，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）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.数列的一般形式：数列的一般形式可以写成： a1,a2,a3, ,an, ，或简记为{an}.其中an是数列的第 n项.要点诠释：{an}与an的含义完全不同， {an}表示一个数列， an表示数列的第 n项.要点二、数列的分类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.要点三、数列的通项公式与前n项和数列的通项公式如果数列an的第n项an与n之间的关系可以用一个公式anf(n)来表示，那么这个公式就叫做这个数列的通项公式 .如数列：0,1,2,3,...的通项公式为ann1（nN*）；1,1,1,1,...的通项公式为an1（nN*）；1,1,1,1,...的通项公式为an1（nN*）；234n要点诠释：⑴并不是所有数列都能写出其通项公式；⑵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an1(1)n1，也可以是an|cosn1|.22⑶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n项，又是这个数列中所有各项的一般表示．数列{an}的前n项和数列{an}的前n项和：指数列{an}的前n项逐个相加之和，通常用Sn表示，即Sna1a2...an；an与Sn的关系当n1时aS；11当n2时，an(a1a2...an1an)(a1a2...an1)SnSn1故anS1,n1.SnSn1,n2且nN*要点四、数列的表示方法通项公式法（解析式法） ：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，代入项数就可求出数列的每一项．反之，根据通项公式，可以判定一个数是否为数列中的项。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a1表示第一项，用a2表示第二项，⋯⋯，用an表示第n项，⋯⋯，依次写出得数列{an}．12⋯n⋯a1⋯⋯a2an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：以项数n为横坐标，相应的项an为纵坐标，即以(n,an)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 y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．递推公式法递推公式：如果已知数列

an

的第

1项（或前几项），且任一项

an与它的前一项

an1（或前几项）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：-3，1，5，9，13，⋯，可用递推公式：a13,anan14(n2)表示。数列：3，5，8，13，21，34，55，89，⋯，可用递推公式：a13,a25,anan1an2(n3)表示。要点五、数列与函数（1）数列是一个特殊的函数，其特殊性主要体现在定义域上。数列可以看成以正整数集N（或它的有限子集{1,2,3,...,n}）为定义域的函数anf(n)，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yf(x),如果f(i)（i1,2,3,...,n,...）有意义，那么我们可以得到一个数列 f(1)，f(2)，f(3)，⋯，f(n)，⋯；2）数列的通项公式实际上就是相应函数的解析式。数列的项是函数值，序号是自变量，数列的通项公式就是相应函数的解析式。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，代入项数就可求出数列的每一项．反之，根据通项公式，可以判定一个数是否为数列中的项。（3）数列的图象是落在 y轴右侧的一群孤立的点数列

an

f(n)的图象是以项数

n为横坐标，相应的项

an为纵坐标的一系列孤立的点

(n,an)，这些点都落在函数

y

f(x)的图象上。因为横坐标为正整数，所以这些点都在

y轴的右侧，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．（4）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

.【典型例题】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,

3,

8,

15

,⋯；2 3

4(2)1,

3,

5,

7

,⋯；4 9

16(3)9,99,999,9999,(4)6,1,6,1, ⋯.

⋯；【解析】（1）将数列改写为121，221，321，421，⋯，1234故ann21.n（2）此数列奇数项为正，偶数项为负，可用(1)n1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an(1)n12n1.n2（3）将数列改写为1011,1021,1031,1041，⋯，故an10n1.（4）将数列每一项减去6与1的平均值7得新数列5,-5,5,-5,⋯，22222故an7(1)n15或an75cos(n1).2222【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.⑤熟练掌握一些基本数列的通项公式，例如：数列-1，1，-1，1，⋯的通项公式为an(1)n；数列1，2，3，4，⋯的通项公式为ann；数列1，3，5，7，⋯的通项公式为21；ann数列2，4，6，8，⋯的通项公式为an2；n数列1，4，9，16，⋯的通项公式为ann2；数列1，1，1，1，⋯的通项公式为an1。234n举一反三：【高清课堂：数列的概念与简单表示法 379271数列知识的讲解及配套练习】【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)1,1,1,1, ⋯；(2)-1,1,-1,1,⋯；(3)1,-1,1,-1,⋯；(4)1，111⋯；，，,243(5)2，0，2，0，⋯.【答案】an1；an(1)n2；(3)a(1)n1；n(4)an(1)n11；n(5)an1(1)n1；类型二：通项公式的应用例2（2015秋奇台县校级期中）已知数列{an}的通项公式是，写出数列{an}的前5项．【思路点拨】利用数列的通项公式能写出数列{an}的前5项．【解析】∵数列{an}的通项公式是，a1=﹣1+1=0，a2=1+2=3，a3=﹣1+3=2，a4=1+4=5，a5=﹣1+5=4．【总结升华】根据数列的通项公式，可以写出数列的所有项。举一反三：【变式1】（2014秋红桥区期中）根据如图所示的程序框图，变量a每次赋值后的结果依次记作：a1、a2、⋯a⋯．如a=3⋯．a3n1=1，a2（Ⅰ）写a3、a4、a5；（Ⅱ）猜想出数列{an}的一个通项公式；（Ⅲ）写出运行该程序结束输出的a值．（写出过程）【解析】（Ⅰ）a1=1，a2=3，a3=7，a4=15，a5=31（Ⅱ）猜想： an=2n﹣1（Ⅲ）当 n=11时，a＞2014，输出a=2047.【变式2】根据下列数列 {an}的通项公式，写出它的第五项 .（1）ann；（2）annsinn，2n12【答案】（1）5；（2）5.9例3．已知数列{an}的通项公式 an 3n 2,试问下列各数是否为数列 {an}的项，若是，是第几项？(1)94 ；(2)71.【思路点拨】先假设是数列中的项， 可以列方程求解，若求解得到的脚标 n N，那么是数列中的项， 否则，不是.【解析】（1）设94 3n 2,解得n 32.故94是数列{an}的第32项.1（2）设71 3n 2，解得n 24 N.故71不是数列{an}的项.【总结升华】方程思想是解决数列中未知量的主要方法， n,an,d,Sn,a1中知三求二，就是采用了方程的思想.举一反三：【变式】已知数列{an}的通项公式an(n1)(n2),（1）若an9900，试问an是第几项？（2）56和28是否为数列{an}的项？【答案】（1）98项；（2）56是，28不是.类型三：递推公式的应用【高清课堂：数列的概念与简单表示法379271例2】例4.设数列{an}满足：a11，an112)，写出这个数列的前五项。(nan1【思路点拨】题中已给出{a}的第11，故可以依次写出下列各项.项a11和递推公式：an1nan1a11，a2112，a3131158【解析】据题意可知：a11，a4a33，a5a225故数列的前5项为:1，2，3，5，8.235【总结升华】递推公式也是给出数列的一种方法，根据数列的递推公式，可以逐次写出数列的所有项。举一反三：【变式1】已知数列{an}满足：a11，a23，an2an12an(n1)，写出前6项.【答案】a11，a23，a35，a411，a521，a643.【变式2】已知数列{a}满足：a12，an12an，写出前5项，并猜想an．n【答案】法一：a12，a22222，a322223，观察可得an2n法二：由an12an，∴an2an1an2即an1anan1an2a2n1∴an2an3a12an1∴aa2n12nn1类型四：前n项和公式Sn与通项an的关系例5．已知数列{an}的前n项和公式Sn，求通项an.（1）Sn2n2n1，(2)Snlog2(n1).【思路点拨】先由n2时，anSnSn1，求出a；再由当n1时，aS，求出a，并验证a是否符合所求n1111出的an.【解析】(1)当n2时，anSnSn1(2n2n1)[2(n1)2(n1)1]4n3，当n1时，a1S1212112413，∴an2,(n1)4n3,(n2且nN*)(2)当n2时，anSnSn1log2(n1)log2nlog2n1n，11当n1时，a1S1log2(11)1log2，1∴anlog2n1(nN)为所求.n【总结升华】已知S求出a依据的是S的定义：Saa...a，分段求解，然后检验结果能nnnn12n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】（海淀区2015年高三年级第二学期期末练习）已知数列an的前n项和为Sn，且an0(nN)，又anan1Sn,则a3a1。【答案】因为a1a2S1a1,解得a21,又a2a3S2a1a2,解得a3a11.【变式2】已知数列{an}的前n项积Snn2，求通项an【答案】当n2时，anSnn2，Sn1n1当n1时，a1S112312，113,(n1)∴an2且*.nn)n,(n2N1