约2890字 第五章 数列
一、基础知识
定义1 数列,按顺序给出的一列数,例如1,2,3,…,n,…. 数列分有穷数列和无穷数列两种,数列{an}的一般形式通常记作a1, a2, a3,…,an或a1, a2, a3,…,an…。其中a1叫做数列的首项,an是关于n的具体表达式,称为数列的通项。
定理1 若Sn表示{an}的前n项和,则S1=a1, 当n>1时,an=Sn-Sn-1.
定义2 等差数列,如果对任意的正整数n,都有an+1-an=d(常数),则{an}称为等差数列,d叫做公差。若三个数a, b, c成等差数列,即2b=a+c,则称b为a和c的等差中项,若公差为d, 则a=b-d, c=b+d.
定理2 等差数列的性质:1)通项公式an=a1+(n-1)d;2)前n项和公式:Sn= ;3)an-am=(n-m)d,其中n, m为正整数;4)若n+m=p+q,则an+am=ap+a¬q;5)对任意正整数p, q,恒有ap-aq=(p-q)(a2-a1);6)若A,B至少有一个不为零,则{an}是等差数列的充要条件是Sn=An2+Bn.
定义3 等比数列,若对任意的正整数n,都有 ,则{an}称为等比数列,q叫做公比。
定理3 等比数列的性质:1)an=a1qn-1;2)前n项和Sn,当q 1时,Sn= ;当q=1时,Sn=na1;3)如果a, b, c成等比数列,即b2=ac(b 0),则b叫做a, c的等比中项;4)若m+n=p+q,则aman=apaq。
定义4 极限,给定数列{an}和实数A,若对任意的 >0,存在M,对任意的n>M(n∈N),都有|an-A|< ,则称A为n→+∞时数列{an}的极限,记作
定义5 无穷递缩等比数列,若等比数列{an}的公比q满足|q|<1,则称之为无穷递增等比数列,其前n项和Sn的极限(即其所有项的和)为 (由极限的定义可得)。
定理3 第一数学归纳法:给定命题p(n),若:(1)p(n0)成立;(2)当p(n)时n=k成立时能推出p(n)对n=k+1成立,则由(1),(2)可得命题p(n)对一切自然数n≥n0成立。
竞赛常用定理
定理4 第二数学归纳法:给定命题p(n),若:(1)p(n0)成立;(2)当p(n)对一切n≤k的自然数n都成立时(k≥n0)可推出p(k+1)成立,则由(1),(2)可得命题p(n)对一切自然数n≥n0成立。
定理5 对于齐次二阶线性递归数列xn=axn-1+bxn-2,设它的特征方程x2=ax+b的两个根为α,β:(1)若α β,则xn=c1an-1+c2βn-1,其中c1, c2由初始条件x1, x2的值确定;(2)若α=β,则xn=(c1n+c2) αn-1,其中c1, c2的值由x1, x2的值确定。
二、方法与例题
1.不完全归纳法。
这种方法是从特殊情况出发去总结更一般的规律,当然结论未必都是正确的,但却是人类探索未知世界的普遍方式。通常解题方式为:特殊→猜想→数学归纳法证明。
例1 试给出以下几个数列的通项(不要求证明);1)0,3,8,15,24,35,…;2)1,5,19,65,…;3)-1,0,3,8,15,…。
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