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  • 数列篇之三

     这一篇说下第二种特征数列,等比数列,同样我们也应该知道它的”基本性质”,“扩充性质”和“判定方法”。

    一:基本性质

         1:通项公式:         an=a1qn-1

         2:  前n项和公式:   Sn= a1(1-qn)/(1-q)

    二: 判定方法

        1:  an+1/an=q (q是常数)          =>    {an}是等比数列。

        2:an=cqn                             =>    {an}是等比数列。

        3:  an+12=an*an+2                =>    {an}是等比数列。

    三:扩充性质   

         1:    an=am*qn-m;

         2:   若m+n=p+q 则 aman=apaq;

         3:   若{an}是等比数列,若每隔k项取出一项,那么取得的新数列仍是等比数列。

                                         比如: k=3时 a1,a4,a7。

         4: 若{an}是等比数列,则arar+1, ar+2ar+3, ar+4ar+5仍然成等比数列。

                                         比如:r=1时  则数列 a1a2,  a3a4,  a5a6成等比数列。

         5:  若{an}是等比数列,则ar+ar+1,   ar+s+ar+s+1,   ar+2s+ar+2s+1 仍成等比数列。

                                         比如:r=1,s=10 则数列 a1+a2, a11+a12, a21+a22成等比数列。

         6:  若{an}是等比数列,Sn是前n项和,则Sk,S2k-Sk,S3k-S2k仍成等比数列,公比为qk

    四:几种模型问题

        1: 我们知道an/an-1=q(常数)时就认为{an}是等比数列,当q=bn时该如何处理,其实模型为an/an-1=bn

              证明:    an/a1=(an/an-1)*(an-1/an-2)*(an-2/an-3)....*(a2/a1)

                    =>   an/a1=bn*bn-1*bn-2......b1

                    =>   an=a1*(b1b2b3...bn)

                   则:          

        2: 当数列的递推模型为an=b1an-1+b2an-2,可以看出我们现在要研究的是an,  an-1,  an-2之间的递归关系。

            这种模型可以瞬间秒杀“斐波那契数列问题”。

           求解过程如下:

           ①:  将an,an-1,an-2替换成x2,x,1

                  则得 x2=b1x+b2,该方程也就是{an}的二阶特征方程,然后解出特征根x1,x2

           ②: 

                  然后将a1,a2代入an后得到一组二元一次方程,求出c1,c2,最后得到an的通项公式。

    五:几个小实际应用 

         1: 斐波那契问题 

               具体细节就不说了,我们直接看它的递归公式,当a1=1,a2=1, an=an-1+an-2

    解答: 我们用特征方程

             首先将an,an-1,an-2替换成x2,x,1,则得到{an} 的一个二阶特征方程为:

             x2=x+1   ①

             由①得(求根公式)

                            x1=(1-√5)/2  

                            x2=(1+√5)/2

            因为x1!=x2,则

                           an=c1[(1-√5)/2]n+c2[(1+√5)/2]n   ②

             又因为a1=a2=1,则

                           c1[(1-√5)/2]+c2[(1+√5)/2]=1        ③

                           c1[(1-√5)/2]2+c2[(1+√5)/2]2=1     ④

             求解方程得

                         c1=-(√5/5)

                         c2=(√5/5)

             将c1,c2代入②式可得

           an= (-(√5/5)[(1-√5)/2])n+(√5/5)*[(1+√5)/2]n

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