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4.2 数列的单调性

数列的概念、通项公式及前n项和 · 高二
讲清楚它是什么

定义 数列中相邻两项的大小关系保持恒定(递增或递减),即 $a_{n+1} > a_n$ 或 $a_{n+1} < a_n$。

从哪来 本节为高二数列章节的起点,不依赖其他前置知识点,直接基于高中数学函数与不等式的基础概念展开。

为什么 数列本质上是定义在正整数集上的离散函数。单调性揭示了数列项随项数增加而变化的趋势,是判断数列收敛性、求最值以及比较项大小的核心依据。若缺乏单调性判断,无法有效处理数列的极值问题或证明不等式。

定义法(作差法)
直接计算 $a_{n+1} - a_n$,判断其符号。
适合:基础扎实、逻辑严密,喜欢直接代数运算的学生。 操作:令 $d_n = a_{n+1} - a_n$,若 $d_n > 0$ 恒成立,则递增;若 $d_n < 0$ 恒成立,则递减。
函数图像法
将 $a_n$ 看作 $f(n)$ 在 $n \in \mathbb{N}^*$ 的取值,结合函数 $f(x)$ 的单调性判断。
适合:形象思维强,擅长数形结合,对函数性质熟悉的学生。 操作:若 $f(x)$ 在 $[1, +\infty)$ 上单调递增,则数列 $\{a_n\}$ 单调递增。注意离散点与连续曲线的区别。
比值法(适用于正项数列)
计算 $\frac{a_{n+1}}{a_n}$,判断其与 1 的大小关系。
适合:处理等比数列或指数型数列时,喜欢简化运算的学生。 操作:若 $a_n > 0$ 且 $\frac{a_{n+1}}{a_n} > 1$ 恒成立,则递增;若 $< 1$ 恒成立,则递减。
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练一道
基础题
判断数列 $a_n = 2n - 1$ 的单调性。
变式
判断数列 $a_n = \frac{n}{n+1}$ ($n \in \mathbb{N}^*$) 的单调性。
试试手自己判
检测题
已知数列 $\{a_n\}$ 满足 $a_n = n^2 - 10n + 30$,判断该数列的单调性。
看答案和判分标准
答案:先减后增(非单调)。
判对标准:
1. 学生需指出该数列不是单调数列(或先减后增)。
2. 若使用作差法:$a_{n+1} - a_n = 2n - 9$。
3. 当 $n \le 4$ 时,$2n - 9 < 0$,递减;当 $n \ge 5$ 时,$2n - 9 > 0$,递增。
4. 仅回答“递增”或“递减”均判错。
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