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5.1 数列与函数

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 数列是定义域为正整数集(或其有限子集)的离散函数,本质是特殊的函数。

从哪来 本节为起点,无前置知识点记录。

为什么 函数 $y=f(x)$ 中,若自变量 $x$ 取遍所有实数,图像是连续曲线;若 $x$ 仅取 $1, 2, 3, \dots$,图像就是一串孤立的点。数列 $a_n$ 就是这种“自变量只能取整数”的函数,因此具备函数的所有性质(单调性、周期性等),只是定义域受限。

类比法
把函数比作“连续的电影胶片”,数列比作“逐帧播放的幻灯片”。强调数列是函数在整数点上的“采样”,适合形象思维强、抽象思维稍弱的学生。
代数映射法
直接对比 $f(x)=x^2$ 与 $a_n=n^2$ 的表达式,指出 $n$ 是 $x$ 的离散子集,强调符号替换的等价性,适合逻辑严密、偏好代数推导的学生。
图像对比法
在同一坐标系画出 $y=x^2$ 的抛物线和 $a_n=n^2$ 的点列,直观展示“线”与“点”的关系,适合视觉学习者和空间感较好的学生。
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练一道
基础题
已知数列 $\{a_n\}$ 的通项公式为 $a_n = \frac{1}{n}$,求 $a_1, a_2, a_3$,并判断该数列的单调性。
变式
若数列 $\{a_n\}$ 满足 $a_n = (-1)^n \cdot n$,求前 4 项,并说明该数列是否有界。
试试手自己判
检测题
已知函数 $f(x) = x^2 - 2x + 3$,数列 $\{a_n\}$ 满足 $a_n = f(n)$。判断数列 $\{a_n\}$ 的单调性,并说明理由。
看答案和判分标准
答案:数列 $\{a_n\}$ 先减后增。
判对标准:
1. 正确指出 $f(x)$ 的对称轴为 $x=1$。
2. 正确说明当 $n=1$ 时取得最小值。
3. 正确得出 $n=1$ 时最小,$n \ge 2$ 时单调递增,$n=1$ 到 $n=2$ 是递减(或指出 $a_1=2, a_2=3$,故从第1项到第2项递减,之后递增)。
4. 若只答“单调递增”或“单调递减”均判错。
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