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3.1 定义对比

等差数列与等比数列 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 通过比较两个数列各项的大小关系,判断其单调性(递增、递减或摆动)。

从哪来 建立在 1.1 数列的定义 和 1.3 数列的通项公式 之上。

为什么 数列本质上是定义域为正整数集 $N^*$ 的函数。判断其单调性,核心在于比较相邻两项 $a_{n+1}$ 与 $a_n$ 的大小。 若 $a_{n+1} > a_n$,则数列递增;若 $a_{n+1} < a_n$,则递减。 之所以要“对比”,是因为仅看通项公式 $a_n$ 的表达式(如 $a_n = n^2$ 或 $a_n = \frac{1}{n}$)往往无法直观看出变化趋势,必须通过代数变形(作差或作商)将“项与项的关系”转化为“常数或正负号”的判断,从而确立数列的整体走向。这是研究数列性质(如最值、收敛性)的基础。

讲法
代数作差法(通法) 适合:逻辑严密、擅长代数变形的学生 步骤: 1. 计算差值:$\Delta_n = a_{n+1} - a_n$。 2. 化简:将 $\Delta_n$ 整理为因式分解形式或易于判断符号的形式。 3. 定号:根据 $n \in N^*$ 的范围,判断 $\Delta_n$ 的正负。 - 若 $\Delta_n > 0$,则 $a_{n+1} > a_n$,数列递增。 - 若 $\Delta_n < 0$,则 $a_{n+1} < a_n$,数列递减。 - 若 $\Delta_n$ 符号不定,则数列摆动。 *强调:这是最通用、最严谨的方法,适用于绝大多数含参或复杂分式数列。*
讲法
函数图像法(直观法) 适合:几何直觉强、对函数图像敏感的学生 思路: 将数列 $a_n$ 视为函数 $f(x)$ 在 $x=n$ 处的取值。 1. 写出对应的函数 $f(x)$(定义域 $x>0$)。 2. 求导 $f'(x)$ 或利用基本初等函数图像性质判断 $f(x)$ 在 $x>0$ 时的单调性。 3. 若 $f(x)$ 在 $[1, +\infty)$ 上单调递增,则数列 $a_n$ 递增。 *注意:此法仅适用于 $a_n$ 能自然延拓为连续函数且函数单调性与数列单调性一致的情况(如 $a_n = n^2, a_n = \ln n$)。对于 $a_n = (-1)^n$ 或离散跳跃大的数列无效。*
特殊值验证+趋势分析法(快解法)** **适合:考试压力大、需要快速排除选项或定性判断的学生** 思路: 1. 计算前几项:$a_1, a_2, a_3, a_4$。 2. 观察变化: - 若 $a_1 < a_2 < a_3 < a_4$,且通项公式结构显示增长趋势(如分子次数高于分母),大概率递增。 - 若 $a_1 > a_2 > a_3 > a_4$,且结构显示衰减趋势(如指数衰减),大概率递减。 3. **关键警示
此法仅用于猜测或选择题排除,不能作为证明依据。若前几项同向,但通项中含有 $(-1)^n$ 或高次振荡项,则可能后续反转。 *适用场景:选择题中快速判断单调性,或作为作差法结果的合理性检验。*
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练一道
基础题
已知数列 $\{a_n\}$ 的通项公式为 $a_n = \frac{n}{n+1}$,判断该数列的单调性。
变式
已知数列 $\{a_n\}$ 的通项公式为 $a_n = n^2 - 5n + 6$,判断该数列的单调性。
试试手自己判
检测题
已知数列 $\{a_n\}$ 的通项公式为 $a_n = \frac{2n-1}{n+1}$,判断该数列的单调性,并说明理由。
看答案和判分标准
答案:递增数列。
判对标准:
1. 方法正确:使用了作差法 $a_{n+1} - a_n$。(2分)
2. 计算无误:正确通分并化简得到 $\frac{3}{(n+2)(n+1)}$ 或等价形式。(3分)
3. 符号判断:明确指出分母 $(n+2)(n+1) > 0$,分子 $3 > 0$,故差值恒大于0。(3分)
4. 结论清晰:得出 $a_{n+1} > a_n$,故数列递增。(2分)
*(若仅用函数法且未说明离散性风险,扣1分;若计算错误,最多得1分)
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