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2. 通项公式

数列的概念与等差、等比数列 · 高三
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 数列中第 $n$ 项 $a_n$ 与序号 $n$ 之间的函数关系式,即 $a_n = f(n)$。

从哪来 本节为高三第1讲起点,无前置知识点记录。基于高中数学必修课程中“数列的概念”及“函数的表示法”这一基础认知构建。

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。通项公式将离散的项 $a_n$ 转化为连续的代数表达式 $f(n)$,实现了从“逐项列举”到“整体把握”的飞跃。它揭示了数列项随序号变化的内在规律,使得求任意项、求和、证明不等式等操作从繁琐的递推计算转化为简洁的代数运算,是研究数列性质的核心工具。

适合类型:逻辑推理型、喜欢探究规律的学生** **核心思路:观察-猜想-验证** 1. **观察
列出前几项 $a_1, a_2, a_3, \dots$,观察数值变化趋势(线性、指数、分数等)。 2. 猜想:假设 $a_n$ 与 $n$ 的关系形式(如 $a_n = kn+b$ 或 $a_n = q^{n-1}$)。 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 $a_n = (-1)^{n+1}$ 与 $a_n = \cos(n\pi)$ 在整数域等价),但通常寻找最简形式。 *示例*:$1, 3, 5, 7 \dots$ 观察得 $a_n = 2n-1$。
适合类型:计算能力强、偏好公式推导的学生** **核心思路:利用基本数列模型直接套用** 1. **识别模型
- 等差数列:$a_n = a_1 + (n-1)d$ - 等比数列:$a_n = a_1 \cdot q^{n-1}$ 2. 参数确定:若已知两项或首项与公差/公比,直接代入求解参数。 3. 变形技巧:若数列由已知数列通过加减乘除或指数运算得到,直接组合通项。 *示例*:已知 $a_1=2, d=3$,则 $a_n = 2 + (n-1)3 = 3n-1$。
适合类型:空间想象力强、喜欢几何直观的学生** **核心思路:图像化与离散点拟合** 1. **作图
在坐标系中描出点 $(1, a_1), (2, a_2), \dots$。 2. 拟合: - 若点共线,则为一次函数 $a_n = kn+b$(等差)。 - 若点呈指数增长/衰减,则为指数型 $a_n = A \cdot B^n$(等比)。 - 若点呈抛物线趋势,则为二次型 $a_n = An^2+Bn+C$。 3. 求解:利用待定系数法,选取三个点解方程组求系数。 *示例*:点 $(1,2), (2,5), (3,10)$ 不在直线上,但在抛物线上,设 $a_n = An^2+Bn+C$ 解得 $a_n = n^2+1$。
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练一道
基础题
已知数列 $\{a_n\}$ 中,$a_1 = 1$,且 $a_{n+1} = a_n + 2$。求通项公式 $a_n$。
变式
已知数列 $\{a_n\}$ 满足 $a_1 = 1$,$a_{n+1} = 2a_n + 1$。求通项公式 $a_n$。
试试手自己判
检测题
已知数列 $\{a_n\}$ 的前 $n$ 项和 $S_n = n^2 + 2n$,求通项公式 $a_n$。
看答案和判分标准
答案:$a_n = 2n + 1$
判对标准:
1. 步骤完整:必须写出 $n=1$ 时 $a_1 = S_1 = 3$;$n \ge 2$ 时 $a_n = S_n - S_{n-1} = (n^2+2n) - [(n-1)^2+2(n-1)] = 2n+1$。
2. 验证环节:必须验证 $n=1$ 时,$2(1)+1=3$,与 $a_1$ 一致。
3. 结论统一:最终写出 $a_n = 2n+1$ ($n \in \mathbb{N}^*$)。
4. 扣分点:若未验证 $n=1$ 或验证错误,扣 50% 分数;若直接写 $a_n = S_n$,判错。
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