數列是一種特殊的函數,一種定義在正整數集(或其子集)上的函數,因此也具有單調性,可用函數的思想和方法去研究。對於數列而言,若
,則此數列為遞增數列,若 ,則其為遞減數列,若 ,則其為常數列,運用其單調性可求出一些常見數列的最值,下面舉例說明。一. 整式(一次,二次)函數為背景的數列
例1. 已知等差數列(d<0)其前n項和為,若
,問中哪一項最大?解:因為
又因為
,因為d
所以數列單調遞減,於是
最大
點評:等差數列中,當d<0時,時,
最大。公差
時,最小。
二. 無理根式函數為背景的數列
例2. 設函數數列滿足
(1)求。
(2)求的最小項
解:(1)由已知
解得
,即
可知
(2)
,可知數列是遞增數列
的最小項為
點評:注意隱含條件,否則會得出的錯誤結論,在(2)中用到了分子有理化技巧,這是根式運算常見的一種方法。
三. 以分式函數為背景的數列
例3. 已知
則在數列的前30項中最大項和最小項分別是_____。
解:
數列中的項是函數
上的一個個孤立點,而f(x)的圖象是由右移 個單位再上移1個單位得到的,因此f(x)在上是減函數。在上也是減函數,從而可知當n=9時最小,n=10時,最大。
最大項和最小項分別為。
例4. 已知,記,求數列的最小值。
解:
,
則
為遞增數列
中的最小項為
四. 以函數
為背景的數列
例5. 已知數列
,則該數列中的最大項是第幾項?
解:由得聯想函數
知函數在上為減函數。在 為增函數。當且僅當時,函數取最小值,而
。要使的值最小,應使
。通過計算驗證,可得n=12或13時,最大。
為數列中的最大項。
五. 混合型數列(由一個等差數列和一個等比數列的對應項的積組成的數列稱為)
例6. 已知無窮數列的通項公式
,試判斷此數列是否有最大項,若有,求出第幾項最大,若沒有,說明理由。
解:
時,
,即當n=8時,,即
當n>8時,,即
由函數單調性知數列存在最大項即第8,9項。
例7. 已知數列的通項公式為,其中
,數列中是否存在最大的項?若存在,指出是第幾項最大;若不存在,請說明理由。解:
(1)當時,易見,即
,所以數列中不存在最大項。(i)當
,即
時
,即
,所以數列中的第1項最大。(ii)當,即時,
。(僅在n=1時等式成立)即所以數列中的第1項和第2項最大…
(iii)當
即
時,若且為整數。
記,易知
所以數列中的第N項和第N+1項最大。
若不是整數,記N為不超過的最大整數。
易見所以數列中的第N+1項最大。