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1.3 数列的通项公式

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 数列中第 $n$ 项 $a_n$ 与项数 $n$ 之间的函数关系式,通常记为 $a_n = f(n)$。

从哪来 本节为高二数列章节的起点,无前置知识点记录,直接基于初中“函数”概念及“变量对应关系”的认知基础展开。

为什么 数列本质上是定义域为正整数集(或其有限子集)的函数。通项公式 $a_n = f(n)$ 揭示了离散数据背后的连续规律。掌握通项公式,能将“逐项列举”的繁琐过程转化为“直接计算”的高效过程,是研究数列性质(如单调性、极限)及求和的基础工具。

适合类型:逻辑推理型、喜欢寻找规律的学生** **核心思路:观察-猜想-验证** 1. **观察
列出数列前几项,观察相邻项或项与序号 $n$ 的关系。 - 例:$1, 3, 5, 7, \dots$ 2. 猜想:发现 $a_n$ 与 $n$ 的线性关系,猜测 $a_n = 2n - 1$。 3. 验证:代入 $n=1, 2, 3$ 检验是否成立。 4. 强调:通项公式不唯一(如 $a_n = 2n - 1$ 与 $a_n = 2(n-1) + 1$ 等价),但通常取最简形式。
适合类型:直观形象型、对抽象代数感到困难的学生** **核心思路:表格对应-函数映射** 1. **类比
将数列看作一个“自动售货机”。 - 输入:按钮 $n$(第1个、第2个……) - 输出:商品 $a_n$(第1项、第2项……) 2. 建模:通项公式就是这台机器的“内部程序”。 - 例:数列 $2, 4, 8, 16, \dots$ - 程序:输入 $n$,输出 $2^n$。 3. 操作:不需要按顺序按按钮,直接按 $n=10$,机器吐出 $2^{10}=1024$。 4. 结论:通项公式就是那个“直接算出结果”的公式。
适合类型:代数运算型、擅长公式推导的学生** **核心思路:待定系数法-结构分析** 1. **识别结构
判断数列是等差、等比还是其他类型。 - 等差数列:$a_n = a_1 + (n-1)d = dn + (a_1 - d)$,关于 $n$ 的一次函数。 - 等比数列:$a_n = a_1 \cdot q^{n-1} = \frac{a_1}{q} \cdot q^n$,关于 $n$ 的指数函数。 2. 列方程:根据已知项列方程组求解参数。 - 例:已知 $a_1=3, a_3=7$,设 $a_n = An + B$。 - $A + B = 3$ - $3A + B = 7$ - 解得 $A=2, B=1$,故 $a_n = 2n + 1$。 3. 优势:适用于已知任意两项求通项的情况,逻辑严密。
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练一道
基础题
已知数列 $\{a_n\}$ 的前几项为 $2, 4, 6, 8, \dots$,求其通项公式。
变式
已知数列 $\{a_n\}$ 满足 $a_1=1, a_2=3, a_3=7, a_4=15, \dots$,求其通项公式。
试试手自己判
检测题
数列 $\{a_n\}$ 的通项公式为 $a_n = (-1)^n \cdot n^2$,求 $a_5$ 的值。
看答案和判分标准
答案:$-25$
判对标准:
1. 正确代入 $n=5$:$a_5 = (-1)^5 \cdot 5^2$。
2. 正确计算符号:$(-1)^5 = -1$。
3. 正确计算数值:$5^2 = 25$。
4. 最终结果:$-1 \cdot 25 = -25$。
若学生答 $25$,说明忽略了 $(-1)^n$ 的符号作用;若答 $-5$,说明混淆了 $n^2$ 与 $n$。
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