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数列

数列

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按一定次序排列的一列数称为数列(sequence of number)。数列中的每一个数都叫做这个数列的项。排在第一位的数称为这个数列的第1项(通常也叫做首项),排在第二位的数称为这个数列的第2项……排在第n位的数称为这个数列的第n项。

目录

概念
表示方法
等差数列
等比数列
等和数列
一般有
特别的
特殊数列的通项的写法
展开

编辑本段概念

  数列的函数理解。
  ①数列是一种特殊的函数。其特殊性主要表现在其定义域值域上。数列可以看作一个“定义域为正整数集N*或其有限子集{1,2,3,…,n}"的函数,其中的”{1,2,3,…,n“不能省略。②用函数的观点认识数列是重要的思想方法,一般情况下函数有三种表示方法,数列也不例外,通常也有三种表示方法:a.列表法;b。图像法;c.解析法。其中解析法包括以通项公式给出数列和以递推公式给出数列。③函数不一定有解析式,同样数列也并非都有通项公式
  数列的一般形式可以写成
  a1,a2,a3,…,an,a(n+1),…
  简记为{an},
  项数有限的数列为“有穷数列”(finite sequence),
  项数无限的数列为“无穷数列”(infinite sequence)。
  数列的各项都是正数为正项数列从第2项起,每一项都大于它的前一项的数列叫做递增数列;如:1,2,3,4,5,6,7从第2项起,每一项都小于它的前一项的数列叫做递减数列;如:8,7,6,5,4,3,2,1
  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叫做摆动数列
  各项呈周期性变化的数列叫做周期数列(如三角函数
  各项相等的数列叫做常数列。如:2,2,2,2,2,2,2,2,2
  通项公式:数列的第N项an与项的序数n之间的关系可以用一个公式表示,这个公式就叫做这个数列的通项公式。(注:通项公式不唯一)
  递推公式:如果数列{an}的第n项与它前一项或几项的关系可以用一个式子来表示,那么这个公式叫做这个数列的递推公式
  数列中数的总数为数列的项数。特别地,数列可以看成以正整数集N*(或它的有限子集{1,2,…,n})为定义域的函数an=f(n)。
  如果可以用一个公式来表示,则它的通项公式是a(n)=f(n).
  并非所有的数列都能写出它的通项公式。例如:π的不同近似值,根据精确的程度,可形成一个数列3,3.1,3.14,3.141,…它没有通项公式。
  数列中的项必须是数,它可以是实数,也可以是复数
  用符号{an}表示数列,只不过是“借用”集合的符号,它们之间有本质上的区别:1.集合中的元素是互异的,而数列中的项可以是相同的。2.集合中的元素是无序的,而数列中的项必须按一定顺序排列,也就是必须是有序的。

编辑本段表示方法

  如果数列{an}的第n项与序号n之间的关系可以用一个式子来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式。如an=(-1)^(n+1)+1。
  数列通项公式的特点:(1)有些数列的通项公式可以有不同形式,即不唯一。(2)有些数列没有通项公式
  如果数列{an}的第n项与它前一项或几项的关系可以用一个式子来表示,那么这个公式叫做这个数列的递推公式。如an=2a(n-1)+1 (n>1)
  数列递推公式的特点:(1)有些数列的递推公式可以有不同形式,即不唯一。(2)有些数列没有递推公式

编辑本段等差数列

定义

  一般地,如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的差等于同一个常数,这个数列就叫做等差数列(arithmetic sequence),这个常数叫做等差数列的公差(common difference),公差通常用字母d表示,前N项和用Sn表示。

缩写

  等差数列可以缩写为A.P.(Arithmetic Progression)。

等差中项

  由三个数a,A,b组成的等差数列可以堪称最简单的等差数列。这时,A叫做a与b的等差中项(arithmetic mean)
  有关系:A=(a+b)/2

通项公式

  an=a1+(n-1)d
  an=Sn-S(n-1) (n≥2)
  an=kn+b(k,b为常数)

前n项和

  倒序相加法推导前n项和公式:
  Sn=a1+a2+a3······+an
  =a1+(a1+d)+(a1+2d)+······+[a1+(n-1)d] ①
  Sn=an+(an-d)+(an-2d)+······+[an-(n-1)d] ②
  由①+②得2Sn=(a1+an)+(a1+an)+(a1+an)(n个)=n(a1+an)
  固 Sn=n(a1+an)/2
  等差数列的前n项和等于首末两项的和与项数乘积的一半:
  Sn=n(a1+an)/2=n*a1+n(n-1)d/2
  Sn=(d/2)*n^2+(a1-d/2)n

性质

  且任意两项am,an的关系为:
  an=am+(n-m)d
  它可以看作等差数列广义的通项公式。
  从等差数列的定义、通项公式,前n项和公式还可推出:
  a1+an=a2+an-1=a3+an-2=…=ak+an-k+1,k∈{1,2,…,n}
  若m,n,p,q∈N*,且m+n=p+q,则有
  am+an=ap+aq
  S2n-1=(2n-1)an,S2n+1=(2n+1)an+1
  Sk,S2k-Sk,S3k-S2k,…,Snk-S(n-1)k…成等差数列,等等。
  和=(首项+末项)×项数÷2
  项数=(末项-首项)÷公差+1
  首项=2和÷项数-末项
  末项=2和÷项数-首项
  设a1,a2,a3为等差数列。则a2为等差中项,则2倍的a2等于a1+a3,即2a2=a1+a3。

应用

  日常生活中,人们常常用到等差数列如:在给各种产品的尺寸划分级别
  时,当其中的最大尺寸与最小尺寸相差不大时,常按等差数列进行分级。
  若为等差数列,且有an=m,am=n.则a(m+n)=0。
  其于数学的中的应用,可举例:
  快速算出从23到132之间6的整倍数有多少个
  算法不止一种,这里介绍用数列算
  令等差数列首项a1=24(24为6的4倍),等差d=6,;
  于是令an = 24+(n-1)*6<=132即可解出n=19

编辑本段等比数列

定义

  一般地,如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的比等于同一个常数,这个数列就叫做等比数列(geometric sequence)。这个常数叫做等比数列的公比(common ratio),公比通常用字母q表示。

缩写

  等比数列可以缩写为G.P.(Geometric Progression)。

等比中项

  如果在a与b中间插入一个数G,使a,G,b成等比数列,那么G叫做a与b的等比中项
  有关系:G^2=ab;G=±(ab)^(1/2)
  注:两个非零同号的实数的等比中项有两个,它们互为相反数,所以G^2=ab是a,G,b三数成等比数列的必要不充分条件。

通项公式

  an=a1q^(n-1)
  an=Sn-S(n-1) (n≥2)

前n项和

  当q≠1时,等比数列的前n项和的公式为
  Sn=a1(1-q^n)/(1-q)=(a1-an*q)/(1-q) (q≠1)
  当q=1时,等比数列的前n项和的公式为
  Sn=na1

性质

  任意两项am,an的关系为an=am·q^(n-m)
  (3)从等比数列的定义、通项公式、前n项和公式可以推出: a1·an=a2·an-1=a3·an-2=…=ak·an-k+1,k∈{1,2,…,n}
  (4)等比中项:aq·ap=ar^2,ar则为ap,aq等比中项。
  记πn=a1·a2…an,则有π2n-1=(an)2n-1,π2n+1=(an+1)2n+1
  另外,一个各项均为正数的等比数列各项取同底数数后构成一个等差数列;反之,以任一个正数C为底,用一个等差数列的各项做指数构造幂Can,则是等比数列。在这个意义下,我们说:一个正项等比数列与等差数列是“同构”的。
  性质:
  ①若 m、n、p、q∈N*,且m+n=p+q,则am·an=ap·aq;
  ②在等比数列中,依次每 k项之和仍成等比数列。
  “G是a、b的等比中项”“G^2=ab(G≠0)”.
  (5) 等比数列前n项之和Sn=a1(1-q^n)/(1-q)
  在等比数列中,首项a1与公比q都不为零。
  注意:上述公式中a^n表示A的n次方。

应用

  等比数列在生活中也是常常运用的。
  如:银行有一种支付利息的方式---复利。
  即把前一期的利息和本金价在一起算作本金,
  再计算下一期的利息,也就是人们通常说的利滚利。
  按照复利计算本利和的公式:本利和=本金*(1+利率)^存期
  如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的比等于同一个常数,这个数列就叫做等比数列。这个常数叫做等比数列的公比,公比通常用字母q表示(q≠0)。
  (1)等比数列的通项公式是:An=A1*q^(n-1)
  若通项公式变形为an=a1/q*q^n(n∈N*),当q>0时,则可把an看作自变量n的函数,点(n,an)是曲线y=a1/q*q^x上的一群孤立的点。
  (2)求和公式:Sn=nA1(q=1)
  Sn=A1(1-q^n)/(1-q)
  =(a1-a1q^n)/(1-q)
  =a1/(1-q)-a1/(1-q)*q^n ( 即A-Aq^n)
  (前提:q不等于 1)
  任意两项am,an的关系为an=am·q^(n-m)
  (3)从等比数列的定义、通项公式、前n项和公式可以推出: a1·an=a2·an-1=a3·an-2=…=ak·an-k+1,k∈{1,2,…,n}
  (4)等比中项:aq·ap=ar^2,ar则为ap,aq等比中项。
  记πn=a1·a2…an,则有π2n-1=(an)2n-1,π2n+1=(an+1)2n+1
  另外,一个各项均为正数的等比数列各项取同底数后构成一个等差数列;反之,以任一个正数C为底,用一个等差数列的各项做指数构造幂Can,则是等比数列。在这个意义下,我们说:一个正项等比数列与等差数列是“同构”的。

编辑本段等和数列

定义

  “等和数列”:在一个数列中,如果每一项与它的后一项的和都为同一个常数,那么这个数列叫做等和数列,这个常数叫做该数列的公和。
  对一个数列,如果其任意的连续k(k≥2)项的和都相等,我们就把此数列叫做等和数列

性质

  必定是循环数列

练习

  1、下面一列整数中(每个字母或括号都代表一个整数),任意相临的3个整数的和都是20,则x+y+z=? x,2,(),(),(),4,(),y,(),(),z
  2.(2004年湖南省理科实验班联合招生考试数学卷第2试第三题) 圆周上放着120个正数(不一定是整数),今知其中任何相连的35个数的和都是200.证明:这些数中的每一个数都不超过30.(旁注:题目中“相连”即“相临”之意) 答案: 第1题 : x=14,y=2,z=2 , 故: x+y+z=18 ; 第2题 : (120,35)=5 ,使5个数为一组,每7组的和是200,那么每组有 200/7<30 所以每一个数都不超过30。列的通项求法

编辑本段一般有

  an=Sn-Sn-1 (n≥2)
  累和法(an-an-1=... an-1 - an-2=... a2-a1=...将以上各项相加可得an)。
  逐商全乘法(对于后一项与前一项商中含有未知数的数列)。
  化归法(将数列变形,使原数列的倒数或与某同一常数的和成等差或等比数列)。

编辑本段特别的

  在等差数列中,总有Sn S2n-Sn S3n-S2n
  2(S2n-Sn)=(S3n-S2n)+Sn
  即三者是等差数列,同样在等比数列中。三者成等比数列
  不动点法(常用于分式的通项递推关系)
  不动点法求数列通项
  对于某些特定形式的数列递推式可用不动点法来求
  
  

不动点法求数列通项公式的证明

幂次数列表:
  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
  2 2 4 8 16 32 64 128 256512 1024
  3 3 9 27 81 243 729
  4 4 16 64 2561024
  5 5 25 125 625
  6 6 36 2161296

编辑本段特殊数列的通项的写法

  1,2,3,4,5,6,7,8....... ---------an=n
  1,1/2,1/3,1/4,1/5,1/6,1/7,1/8......-------an=1/n
  2,4,6,8,10,12,14.......-------an=2n
  1,3,5,7,9,11,13,15.....-------an=2n-1
  -1,1,-1,1,-1,1,-1,1......--------an=(-1)^n
  1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,1......--------an=(-1)^(n+1)
  1,0,1,0,1,0,1,01,0,1,0,1....------an=[(-1)^(n+1)+1]/2
  1,0,-1,0,1,0,-1,0,1,0,-1,0......-------an=cos(n-1)π/2=sinnπ/2
  9,99,999,9999,99999,......... ------an=(10^n)-1
  1,11,111,1111,11111.......--------an=[(10^n)-1]/9
  衍生n,nn,nnn,nnnn,nnnnn......---------an=[(10^n)-1]*n/9,n为1-9的整数
  1,4,9,16,25,36,49,.......------an=n^2
  1,2,4,8,16,32......--------an=2^(n-1)

编辑本段数列前N项和公式的求法

  (一)1.等差数列:
  通项公式an=a1+(n-1)d 首项a1,公差d, an第n项数
  ak=ak+(n-k)d ak为第k项数
  若a,A,b构成等差数列 则 A=(a+b)/2
  2.等差数列前n项和:
  设等差数列的前n项和为Sn
  即 Sn=a1+a2+...+an;
  那么 Sn=na1+n(n-1)d/2
  =dn^2(即n的2次方) /2+(a1-d/2)n
  还有以下的求和方法: 1,不完全归纳法 2 累加法 3 倒序相加法
  (二)1.等比数列:
  通项公式 an=a1*q^(n-1)(即q的n-1次方) a1为首项,an为第n项
  an=a1*q^(n-1),am=a1*q^(m-1)
  则an/am=q^(n-m)
  (1)an=am*q^(n-m)
  (2)a,G,b 若构成等比中项,则G^2=ab (a,b,G不等于0)
  (3)若m+n=p+q 则 am×an=ap×aq
  2.等比数列前n项和
  设 a1,a2,a3...an构成等比数列
  前n项和Sn=a1+a2+a3...an
  Sn=a1+a1*q+a1*q^2+....a1*q^(n-2)+a1*q^(n-1)(这个公式虽然是最基本公式,但一部分题目中求前n项和是很难用下面那个公式推导的,这时可能要直接从基本公式推导过去,所以希望这个公式也要理解)
  Sn=a1(1-q^n)/(1-q)=(a1-an*q)/(1-q);
  注: q不等于1;
  Sn=na1 注:q=1
  求和一般有以下5个方法: 1,完全归纳法(即数学归纳法) 2 累乘法 3 错位相减法 4 倒序求和法 5 裂项相消法

编辑本段著名的数列

  等差数列典型例题:
  1/(1x(1+1))+1/(2x(2+1))+1/(3x(3+1))+1/(4x(4+1))+1/(5x(5+1))...............1/(n(n+1)) 求Sn
  解析:
  Sn=(1-1/2)+(1/2-1/3)+(1/3-1/4)+(1/4-1/5).............[1/n-1/(n+1)]
  =1-1/(n+1)
  大衍数列 0、2、4、8、12、18、24、32、40、50------
  通项式:
  an=(n×n-1)÷2 (n为奇数)
  an=n×n÷2 (n为偶数)
  前n项和公式:
  Sn = (n-1)(n+1)(2n+3)÷12 (n为奇数)
  Sn = n(n+2)(2n-1)÷12 (n为偶数)
  大衍数列来源于《乾坤谱》,用于生原理。
  斐波那契数列 1、1、2、3、5、8、13、21、……
  递推公式为:F(1)=1,F(2)=1,F(n)=F(n-1)+F(n-2)
  通项式
  F(n)=(1/√5)*{[(1+√5)/2]^n - [(1-√5)/2]^n}
  这样一个完全是自然数的数列,通项公式居然是用无理数来表达的。
  还可以发现 F(n-1)*F(n+1)=F(n)^2-1 (n为奇数,且n>2)
  F(n-1)*F(n+1)=F(n)^2+1 (n为偶数,且n>1)
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