不动点法求数列的通项
惠来县第一中学方文湃
自从实施新课程标准,使用新教材以来,高考题中出现了数列的解答题的次数好象不少。如2007年普通高考广东数学理科卷压轴题第21题、2011年普通高等学校招生全国统一考试数学广东卷理科第20题,这两道题都是已知数列的递推式,求它的的通项公式,并且求法都与“不动点”有关。
记函数fx的定义域为D,若存在D,使=f成立,则称(,)
为坐标的点为函数fx图象上的不动点。以此类推,在数列a
中,a
1fa
N,若存在满足方程=f,称为不动点方程=f的根。下面介
绍的一些数列,可先求生成函数(递推式)的不动点,通过换元后,化为等差、
等比数列,再求这些数列的通项,这一方法,我们不妨称为不动点法。
一、递推式为a
1aa
ba0a1ab均为常数型的数列
由递推式a
1aa
b总可变形为
a
1-a(a
-)
…………………………(1)
(1)式中的与系数ab存在怎样的关系呢?
由(1)得a
1aa
+-a
∴b-a即=ab
…………………………(2)
关于的方程(2)刚好是递推式a
1aa
b中的aa
,
1都换成得到的不
动点方程。
令b
a
-代入(1)得b
1ab
一般来说,可先求等比数列b
的通项,再求数列a
的通项。
lim例1:在数列a
中,已知a11a
11-1a
2
N求
a。
解:令x1-1x得x2
2
3
a
1-21-1a
-2-1a
-2
3232
3
令b
a
-2,则b
1-1b
3
2
∴数列b
成首项为b1a1-21-21,公比为q=-1的等比数列,于
3
33
2
是有
惠来县第一中学方文湃
1
fb
1-1
-1即a
-2=1-1
-1
32
332
∴a
21-1-1
332
lim∴a2
3
限于篇幅,求这种类型的数列的通项,其它的解法就不说了。
二、递推式为a
1aa
b(c0abcd为常数)型的数列
ca
d
a
1-
aa
b-
=
a
ca
bd
aca
bdac
ca
d
ca
d
ca
d
令=-bd可化得ac
=abcd
…………………………(3)
关于的方程(3)刚好是递推式a
1aa
b中的a
,a
1都换成后的不
ca
d
动点方程。
○1当方程(3)有两个不同根1,2时,有
a
1-1=ac1a
1
ca
d
a
1-2=ac2a
2
ca
d
∴a
11=ac1a
1a
12ac2a
2
令
b
a
a
12
有
b
+1=
aa
c1c2
b
一般来说,可先求等比数列b
的通项,后求数列a
的通项。
lim例2:数列{a
}由
a
1
2,a
1
3a
1a
3
(
≥1)给出,求
a。
解:令x3x1得x11x21,于是有x3
惠来县第r