高中數學:變係數遞推式的解法

與常係數遞推式相比,變係數遞推式的解法更為靈活。

一、一階遞推式

對於一階遞推式

高中數學:變係數遞推式的解法

,雖然有公式求

高中數學:變係數遞推式的解法

,但使用起來並不方便,不如用如下解法更好。

1. 猜想歸納法

例1. 數列

高中數學:變係數遞推式的解法

前n項的和為

高中數學:變係數遞推式的解法

,已知

高中數學:變係數遞推式的解法

,寫出

高中數學:變係數遞推式的解法

,並求

高中數學:變係數遞推式的解法

關於n的表達式。

解:

高中數學:變係數遞推式的解法

時,

高中數學:變係數遞推式的解法

,可得

高中數學:變係數遞推式的解法

高中數學:變係數遞推式的解法

,故可猜想

高中數學:變係數遞推式的解法

以下不難用數學歸納法證之(略)。

2. 不動點法

若遞推式

高中數學:變係數遞推式的解法

存在不動點,則可藉助不動點構造新數列求解。

例2. 已知

高中數學:變係數遞推式的解法

,求

高中數學:變係數遞推式的解法

解:令

高中數學:變係數遞推式的解法

(不動點),原數列化為

高中數學:變係數遞推式的解法
高中數學:變係數遞推式的解法

從而

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3. 等價轉換法

可考慮將變係數遞推式轉化為常係數遞推式來解。

例3. 解遞推式

高中數學:變係數遞推式的解法

,其中

高中數學:變係數遞推式的解法

解:令

高中數學:變係數遞推式的解法

,則原數列化為

高中數學:變係數遞推式的解法

其中

高中數學:變係數遞推式的解法

,①式的特徵根為

高中數學:變係數遞推式的解法

且①的特解為

高中數學:變係數遞推式的解法

,代入①中得

高中數學:變係數遞推式的解法

,得

高中數學:變係數遞推式的解法

,故①的通解為

高中數學:變係數遞推式的解法

,由

高中數學:變係數遞推式的解法

高中數學:變係數遞推式的解法

所以

高中數學:變係數遞推式的解法

從而

高中數學:變係數遞推式的解法

高中數學:變係數遞推式的解法

例4. 解遞推式

高中數學:變係數遞推式的解法

解:原式變為

高中數學:變係數遞推式的解法

高中數學:變係數遞推式的解法

,則①化為

高中數學:變係數遞推式的解法

所以

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二、二階遞推式

對於二階遞推式

高中數學:變係數遞推式的解法

(1)

若滿足下列情形,可用特殊方法解。

1. 降價法

當(1)可化為

高中數學:變係數遞推式的解法

,其中

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,可用遞推法解。

例5. 設

高中數學:變係數遞推式的解法

,對一切自然數n有

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,求所有能被11整除的

高中數學:變係數遞推式的解法

值。

解:令

高中數學:變係數遞推式的解法

原數列化為

高中數學:變係數遞推式的解法

高中數學:變係數遞推式的解法

,原數列又化為

高中數學:變係數遞推式的解法

,所以

高中數學:變係數遞推式的解法

,所以

高中數學:變係數遞推式的解法
高中數學:變係數遞推式的解法

,由此得

高中數學:變係數遞推式的解法
高中數學:變係數遞推式的解法

,當

高中數學:變係數遞推式的解法

時,因為

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能被11整除,故

高中數學:變係數遞推式的解法

也能被11整除,所以所求答案為

高中數學:變係數遞推式的解法

高中數學:變係數遞推式的解法

高中數學:變係數遞推式的解法

例6. 已知

高中數學:變係數遞推式的解法

,求

高中數學:變係數遞推式的解法

解:由

高中數學:變係數遞推式的解法
高中數學:變係數遞推式的解法

,原數列可化為

高中數學:變係數遞推式的解法

從而

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高中數學:變係數遞推式的解法

,所以

高中數學:變係數遞推式的解法

例7. 已知

高中數學:變係數遞推式的解法

解:由

高中數學:變係數遞推式的解法
高中數學:變係數遞推式的解法

,原數列可化為

高中數學:變係數遞推式的解法

。所以

高中數學:變係數遞推式的解法
高中數學:變係數遞推式的解法

,設

高中數學:變係數遞推式的解法

,用累加法可得

高中數學:變係數遞推式的解法
高中數學:變係數遞推式的解法

所以

高中數學:變係數遞推式的解法

2. 化為常係數遞推式

例8. 解遞推式

高中數學:變係數遞推式的解法

,求

高中數學:變係數遞推式的解法

解:原數列即

高中數學:變係數遞推式的解法

可化為

高中數學:變係數遞推式的解法

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,則①化為

高中數學:變係數遞推式的解法

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或令

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,則②又可化為

高中數學:變係數遞推式的解法

,即

高中數學:變係數遞推式的解法

,解得

高中數學:變係數遞推式的解法

所以

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從而

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例9. 求方程

高中數學:變係數遞推式的解法

的通項,

高中數學:變係數遞推式的解法

解:原方程即為

高中數學:變係數遞推式的解法

高中數學:變係數遞推式的解法

,則①又可化為

高中數學:變係數遞推式的解法

②的特徵方程為

高中數學:變係數遞推式的解法

,其特徵根為

高中數學:變係數遞推式的解法

高中數學:變係數遞推式的解法

②的解為

高中數學:變係數遞推式的解法

,又

高中數學:變係數遞推式的解法
高中數學:變係數遞推式的解法

從而

高中數學:變係數遞推式的解法

所以

高中數學:變係數遞推式的解法
高中數學:變係數遞推式的解法

三、分式遞推式

對於分式遞推式

高中數學:變係數遞推式的解法

,若

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,可用倒數法化為

高中數學:變係數遞推式的解法

表示的數列來解。

例10. 已知

高中數學:變係數遞推式的解法

滿足

高中數學:變係數遞推式的解法
高中數學:變係數遞推式的解法
高中數學:變係數遞推式的解法

,求

高中數學:變係數遞推式的解法

通項。

解:將原式兩邊取倒數化為

高中數學:變係數遞推式的解法

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為等比數列,首項是

高中數學:變係數遞推式的解法

,公比是

高中數學:變係數遞推式的解法

,所以

高中數學:變係數遞推式的解法

,解得

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類似地對

高中數學:變係數遞推式的解法

也可同法解之。

四、高考綜合題分析

用上述所講方法來考察高考中的綜合題有關變係數遞推式的解法是十分有益的,下面分析如下。

例11. 數列

高中數學:變係數遞推式的解法

滿足

高中數學:變係數遞推式的解法
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,(I)用數學歸納法證明

高中數學:變係數遞推式的解法

;(II)已知不等式

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成立,證明:

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,其中

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分析:本題遞推式屬於

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,用數學歸納法可很方便地解決(I),而第(II)部份為利用題設中

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,需將

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放大(利用

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然後尋找對應數列的不動點來構造新數列便可計算出

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的上界。

解:(I)略。

(II)用數學歸納法易證

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,故

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。利用

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的不動點

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,可令

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,上述不等式可化為

高中數學:變係數遞推式的解法

所以

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,從2到n求和可得

高中數學:變係數遞推式的解法

從而

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,即

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,故

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,顯然

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,從而有

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都成立。

例12. 已知數列

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滿足

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(I)求數列

高中數學:變係數遞推式的解法

的通項公式;

(II)若數列

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滿足

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,證明

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是等差數列;

(III)證明

高中數學:變係數遞推式的解法

分析:本題第一部分用不動點法很方便,第二部分利用(I)結論得變係數遞推式後可用階差法、不動點法或猜想歸納法之一便可解之,第三部分應用放縮法可證之。

解:(I)由

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(II)解法1(階差法),由已知得

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所以

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,②

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可得

高中數學:變係數遞推式的解法

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,④

高中數學:變係數遞推式的解法

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所以

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為等差數列。

解法2(不動點法)

解法1中③的不動點為

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,③可化為

高中數學:變係數遞推式的解法
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由③令

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,得

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,所以

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,所以

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為常數數列,即為等差數列。

(III)首先

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所以

高中數學:變係數遞推式的解法

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求和可得

高中數學:變係數遞推式的解法

所以

高中數學:變係數遞推式的解法
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▍ 編輯:Wulibang(ID:2820092099)


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