浅谈特征根法在求递推数列通项中的运用.docVIP

浅谈特征根法在求递推数列通项中的运用 高三数学组 徐朝生 以往浙江每年高考理科数学都会考数列，而且往往以压轴题出现，难度都比较大， 09年浙江高考理科没有考数列大题，文科考了等差数列，题目相对简单，但在全国其它省市中（如安徽、山东、广东、宁夏、海南、天津、江西等）经常考数列大题，题目有难有易，比如广东和江西的较难。而各种数列问题在很多情形下，就是对数列通项公式的求解。特别是在一些综合性比较强的数列问题中，数列通项公式的求解问题往往是解决数列难题的瓶颈。如： （08年广东高考）设p、q为实数，α、β是方程x2-px+q=0的两个实数根，数列{xn}满足x1=p,x2=p2-q,xn=pxn-1-qxn-2(n=3,4,5……) 1）…………… 2）求数列{xn}的通项公式。 3）若，，求数列{xn}的前n项的和sn (09年江西高考)各项均为正数的数列 中，， 1）当。 像上述两道题，如果不能顺利求出数列的通项公式，就不能继续做后面的题，想得高分就难，对于那些有可能上重点大学的绩优学生来说重点大学之梦就可能是两个字——遗憾。本文就一、两种题型进行探讨，重点强调求解数列通项公式的方法之一——特征根法的运用，希望能对部分同学有帮助。 类型一、递推公式为（其中p，q均为非零常数）。 先把原递推公式转化为，其中满足，显然是方程的两个非零根。 如果，则，成等比，很容易求通项公式。 如果，则{}成等比。公比为， 所以，转化成： ， ( I )又如果，则{}等差，公差为， 所以， 即： 可以整理成通式： Ii)如果，则令，，,就有 ，利用待定系数法可以求出的通项公式 所以，化简整理得： ， 小结特征根法：对于由递推公式，给出的数列，方程，叫做数列的特征方程。若是特征方程的两个根，当时，数列的通项为，其中A，B由决定（即把和，代入，得到关于A、B的方程组）；当时，数列的通项为，其中A，B由决定（即把和，代入，得到关于A、B的方程组）。 简例应用（特征根法）：数列：， 的特征方程是：, 。又由，于是故 下面再看特征根法在08年广东高考题中的应用： 设p、q为实数，α、β是方程x2-px+q=0的两个实数根，数列{xn}满足x1=p,x2=p2-q,xn=pxn-1-qxn-2(n=3,4,5……) 1）…………… 2）求数列{xn}的通项公式。 3）若，，求数列{xn}的前n项的和sn 解：2）显然xn=pxn-1-qxn-2(n=3,4,5……)的特征根方程就是x2-px+q=0，而α、β是方程x2-px+q=0的两个实数根，所以可以直接假设： 当α=β时，设，因为x1=p,x2=p2-q，所以 解得 当时，设，因为x1=p,x2=p2-q，所以 解得， + 3），时，，由第2）小题的⑴项可以直接得到 ，可以用错位相减法求和顺利拿下第3）小题。 本题是08年广东高考真题，开始前两问均以字母的形式出现，给考生设置了接题障碍，如果在考前曾经学过特征根法，记住公式，那本题对这同学来说无疑是几分种的事情，或对特征根法有一定的了解，也许是多花点时间的问题，至少是接题思路和方向明确，绝不会象无头苍蝇一样乱撞。知道特征根法的来龙去脉、公式、以及运用也是学生能力拓展的一种表现。特征根法还能应用于下面一种数列题型的解答： 类型二、 解法：如果数列满足下列条件：已知的值且对于，都有（其中p、q、r、h均为常数，且），那么，可作特征方程,当特征方程有且仅有一根时,如果则；如果则是等差数列。当特征方程有两个相异的根、时，则是等比数列。（证明方法如同类型一，从略） 例：已知数列满足性质：对于且求的通项公式. 解: 数列的特征方程为变形得其根为故特征方程有两个相异的根，则有 ∴ ∴ 即 例：已知数列满足：对于都有（1）若求（2）若求（3）若求（4）当取哪些值时，无穷数列不存在？ 解：作特征方程变形得 特征方程有两个相同的特征根 (1)∵对于都有 (2)∵ ∴ 令，得.故数列从第5项开始都不存在， 当≤4，时，. (3)∵∴ ∴ 令则∴对于∴ (4)、显然当时，数列从第2项开始便不存在.由本题的第（1）小题的解答过程知，时，数列是存在的，当时，则有令则得且≥2. ∴当（其中且N≥2）时，数列从第项开始便不存在。 于是知：当在集合或且≥2}上取值时，无穷数列都不存在。 变式:（2005，重庆,文,22,本小题满分12分）数列记 （Ⅰ）求b1、b2、b3、b4的值；（Ⅱ）求数列的通项公式及数列的前n项和 解：由已知,得,其特征方程为解之得,或 , , 下面再欣赏用特征根法解决09年江西高考真题 各项均为正数的数列 中，， 1）当