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MPAcc聯考中的數列類難題集錦

來源:    人瀏覽    時間:2016-04-21 10:06:21

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  基本數列是等差數列和等比數列


  一、等差數列
  一個等差數列由兩個因素確定:首項a1和公差d。
  得知以下任何一項,就可以確定一個等差數列(即求出數列的通項公式):
  1、首項a1和公差d
  2、數列前n項和s(n),因為s(1)=a1,s(n)-s(n-1)=a(n)
  3、任意兩項a(n)和a(m),n,m為已知數
  等差數列的性質:
  1、前N項和為N的二次函數(d不為0時)
  2、a(m)-a(n)=(m-n)*d
  3、正整數m、n、p為等差數列時,a(m)、a(n)、a(p)也是等差數列

  例題1:已知a(5)=8,a(9)=16,求a(25)
  解: a(9)-a(5)=4*d=16-8=8
  a(25)-a(5)=20*d=5*4*d=40
  a(25)=48
  例題2:已知a(6)=13,a(9)=19,求a(12)
  解:a(6)、a(9)、a(12)成等差數列
  a(12)-a(9)=a(9)-a(6)
  a(12)=2*a(9)-a(6)=25

  二、等比數列
  一個等比數列由兩個因素確定:首項a1和公差d。
  得知以下任何一項,就可以確定一個等比數列(即求出數列的通項公式):
  1、首項a1和公比r
  2、數列前n項和s(n),因為s(1)=a1,s(n)-s(n-1)=a(n)
  3、任意兩項a(n)和a(m),n,m為已知數
  等比數列的性質:
  1、a(m)/a(n)=r^(m-n)
  2、正整數m、n、p為等差數列時,a(m)、a(n)、a(p)是等比數列
  3、等比數列的連續m項和也是等比數列
  即b(n)=a(n)+a(n+1)+。。。+a(n+m-1)構成的數列是等比數列。

  三、數列的前N項和與逐項差
  1、如果數列的通項公式是關于N的多項式,最高次數為P,則數列的前N項和是關于N的多項式,最高次數為P+1。(這與積分很相似)
  2、逐項差就是數列相鄰兩項的差組成的數列。
  如果數列的通項公式是關于N的多項式,最高次數為P,則數列的逐項差的通項公式是關于N的多項式,最高次數為P-1。
  (這與微分很相似)

  例子:
  1,16,81,256,625,1296 (a(n)=n^4)
  15,65,175,369,671
  50,110,194,302
  60,84,108
  24,24
  從上例看出,四次數列經過四次逐項差后變成常數數列。
  等比數列的逐項差還是等比數列

  四、已知數列通項公式A(N),求數列的前N項和S(N)。
  這個問題等價于求S(N)的通項公式,而S(N)=S(N-1)+A(N),這就成為遞推數列的問題。
  解法是尋找一個數列B(N),
  使S(N)+B(N)=S(N-1)+B(N-1)
  從而S(N)=A(1)+B(1)-B(N)
  猜想B(N)的方法:把A(N)當作函數求積分,對得出的函數形式設待定系數,利用B(N)-B(N-1)=-A(N)求出待定系數。

  例題1:求S(N)=2+2*2^2+3*2^3+。。。+N*2^N
  解:S(N)
  =S(N-1)+N*2^N
  N*2^N積分得(N*LN2-1)*2^N/(LN2)^2
  因此設B(N)=(PN+Q)*2^N
  則 (PN+Q)*2^N-[P(N-1)+Q)*2^(N-1)=-N*2^N
  (P*N+P+Q)/2*2^N=-N*2^N
  因為上式是恒等式,所以P=-2,Q=2
  B(N)=(-2N+2)*2^N
  A(1)=2,B(1)=0
  因此:S(N)=A(1)+B(1)-B(N)=(2N-2)*2^N+2

  例題2:A(N)=N*(N+1)*(N+2),求S(N)
  解法1:S(N)為N的四次多項式,
  設:S(N)=A*N^4+B*N^3+C*N^2+D*N+E
  利用S(N)-S(N-1)=N*(N+1)*(N+2)
  解出A、B、C、D、E
  解法2:
  S(N)/3!=C(3,3)+C(4,3)+。。。C(N+2,3)=C(N+3,4)
  S(N)=N*(N+1)*(N+2)*(N+3)/4

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