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2.3 由递推公式求通项

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 已知数列首项及相邻两项关系,通过迭代或构造法求出 $a_n$ 关于 $n$ 的解析式。

从哪来 本节为高二数列章节的起点,无前置知识点记录,直接基于高中数学必修教材中“数列的概念与简单表示法”及“等差、等比数列”的基础认知展开。

为什么 递推公式描述了数列项与项之间的动态依赖关系,而通项公式描述了项与序号 $n$ 之间的静态函数关系。求通项的本质是将“局部依赖”转化为“全局映射”,从而实现对任意一项的快速计算和性质分析。

讲法
适合逻辑推理能力强、喜欢代数变形的学生 采用迭代累加法(针对 $a_{n+1} - a_n = f(n)$ 型)。 1. 写出 $a_2 - a_1 = f(1)$,$a_3 - a_2 = f(2)$,...,$a_n - a_{n-1} = f(n-1)$。 2. 将上述 $n-1$ 个式子左右两边分别相加。 3. 左边中间项抵消,剩 $a_n - a_1$;右边为 $f(1)+...+f(n-1)$ 的和。 4. 解出 $a_n = a_1 + \sum_{i=1}^{n-1} f(i)$。 强调:这是最本质的方法,所有线性递推都可由此推导。
讲法
适合直观思维强、擅长寻找规律的学生 采用构造等比数列法(针对 $a_{n+1} = p a_n + q$ 型)。 1. 设 $a_{n+1} + \lambda = p(a_n + \lambda)$,展开得 $a_{n+1} = p a_n + p\lambda - \lambda$。 2. 与原式对比,得 $q = p\lambda - \lambda$,解出 $\lambda = \frac{q}{p-1}$。 3. 令 $b_n = a_n + \lambda$,则 $\{b_n\}$ 是首项为 $a_1 + \lambda$,公比为 $p$ 的等比数列。 4. 求出 $b_n$ 后,回代 $a_n = b_n - \lambda$。 强调:核心思想是“化归”,把非等比转化为等比。
讲法
适合计算能力一般、容易出错的学生 采用特征方程法(针对 $a_{n+1} = p a_n + q$ 型,作为讲法B的简化记忆版)。 1. 令 $x = p x + q$,解得 $x = \frac{q}{p-1}$(即不动点)。 2. 直接套用公式:$a_n = (a_1 - x) p^{n-1} + x$。 3. 验证:当 $n=1$ 时,$a_1 = (a_1 - x) + x = a_1$,成立。 强调:此法无需推导过程,直接代入,适合快速解题,但需理解 $x$ 是极限值或平衡点。
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练一道
基础题
已知数列 $\{a_n\}$ 中,$a_1 = 2$,$a_{n+1} = a_n + 2n$,求 $a_n$。
变式
已知数列 $\{a_n\}$ 中,$a_1 = 1$,$a_{n+1} = 2a_n + 1$,求 $a_n$。
试试手自己判
检测题
已知数列 $\{a_n\}$ 满足 $a_1 = 3$,$a_{n+1} = 3a_n - 2$,求 $a_n$。
看答案和判分标准
答案:$a_n = 2 \cdot 3^{n-1} + 1$
判对标准:
1. 正确构造出 $a_{n+1} - 1 = 3(a_n - 1)$(或等价形式)。
2. 正确识别新数列首项为 $2$,公比为 $3$。
3. 最终结果化简正确,且代入 $n=1$ 得 $3$。
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