高中數(shù)學(xué)數(shù)列不動點法?當(dāng)n很大時,an其實很接近a(n+1) ,二者近似相等了,即an=a(n+1),于是(an,a(n+1))構(gòu)成不動點。于是原始轉(zhuǎn)化為x=Ax+B,解得x=B/(1-A),于是又x-B/(1-A)=A(x-B/(1-A)),即a(n+1)-B/(1-A)=A(an-B/(1-A)),于是數(shù)列an就是以A為公比的,那么,高中數(shù)學(xué)數(shù)列不動點法?一起來了解一下吧。
不動點法在求解數(shù)列通項公式時展現(xiàn)出其獨特優(yōu)勢,其核心在于通過轉(zhuǎn)化與構(gòu)造,找到數(shù)列的“不動點”,即使得數(shù)列某項值等于其前一項值的特定項。本文將詳細梳理不動點法求解數(shù)列通項公式的技巧,涵蓋多種模型與實例。
一、不動點法的基礎(chǔ)
不動點法的核心思想在于將遞推公式轉(zhuǎn)化為等差或等比數(shù)列的通項公式,或者通過待定系數(shù)法和逐步相減法求解。對于形如[公式]的遞推公式,若其滿足特定形式,則數(shù)列可以被轉(zhuǎn)化為等差或等比數(shù)列。對于形如[公式]的遞推公式,借助待定系數(shù)法和逐步相減法,通過構(gòu)造新數(shù)列實現(xiàn)求解。
二、不動點法的應(yīng)用模型
模型1:對于形如[公式]的遞推公式,首先判斷是否為等差或等比數(shù)列,然后采用待定系數(shù)法或逐步相減法求解。待定系數(shù)法中,尋找數(shù)列的不動點,即[公式],從而構(gòu)造新數(shù)列求解。逐步相減法則通過兩式相減,得到新的數(shù)列,進而求解。
模型2:針對形如[公式](其中[公式])的遞推公式,使用倒數(shù)法求解。通過取倒數(shù)構(gòu)造新數(shù)列,分析其等差或等比性質(zhì),進而求解。對于滿足特定條件的數(shù)列,采用不動點法求解,找到數(shù)列的不動點,從而簡化求解過程。
模型3:對于形如[公式]的遞推公式,通過求解特征方程[公式]找到數(shù)列的通項公式。其中,若特征方程的根為兩個不等的實數(shù),數(shù)列為等比數(shù)列;若根為一個實數(shù),數(shù)列為等差數(shù)列;若根為復(fù)數(shù),則數(shù)列可能為周期數(shù)列。
當(dāng)f(x)=x時,x的取值稱為不動點,不動點是我們在競賽中解決遞推式的基本方法。
典型例子: a(n+1)=(a(an)+b)/(c(an)+d)
注:我感覺一般非用不動點不可的也就這個了,所以記住它的解法就足夠了。
我們?nèi)绻靡话惴椒ń鉀Q此題也不是不可以,只是又要待定系數(shù),又要求倒數(shù)之類的,太復(fù)雜,如果用不動點的方法,此題就很容易了x=(ax+b)/(cx+d)
令 ,即 ,cx2+(d-a)x-b=0
令此方程的兩個根為x1,x2,
若x1=x2
則有1/(a(n+1)-x1)=1/(an-x1)+p
其中P可以用待定系數(shù)法求解,然后再利用等差數(shù)列通項公式求解。
注:如果有能力,可以將p的表達式記住,p=2c/(a+d)
若x1≠x2則有(a(n+1)-x1)/(a(n+1)-x2)=q((an-x1)/(an-x2)
其中q可以用待定系數(shù)法求解,然后再利用等比數(shù)列通項公式求解。
注:如果有能力,可以將q的表達式記住,q=(a-cx1)/(a-cx2)
簡單地說就是在遞推中令an=x 代入
a(n+1)也等于x
然后構(gòu)造數(shù)列.(但要注意,不動點法不是萬能的,有的遞推式?jīng)]有不動點,但可以用其他的構(gòu)造法求出通項;有的就不能求出)
我還是給幾個具體的例子吧:
1。
數(shù)列 {a(n)},設(shè)遞推公式為 a(n+2)=p*a(n+1)+q*a(n),則其特征方程為 x^2-px-q=0 .
若方程有兩相異根 A、B,則 a(n)=c*A^n+d*B^n (c、d可由初始條件確定,下同)
若方程有兩等根 A=B,則 a(n)=(c+nd)*A^n
以上部分內(nèi)容的證明過程:
設(shè) r、s 使 a(n+2)-r*a(n+1)=s[a(n+1)-r*a(n)]
所以 a(n+2)=(s+r)*a(n+1)-sr*a(n)
即,s+r=p,sr=-q,由韋達定理可知,r、s 就是一元二次方程 x^2-px-q=0 的兩根,也就是剛才說的特征根。
然后進一步證明那個通項公式:
如果r=s,那么數(shù)列{a(n+1)-r*a(n)} 是以 a(2)-r*a(1) 為首項、r 為公比的等比數(shù)列,根據(jù)等比數(shù)列的性質(zhì)可知:a(n+1)-r*a(n) = [a(2)-r*a(1)]*r^(n-1),
兩邊同時除以r^(n+1),得到 a(n+1)/r^(n+1)-a(n)/r^n = a(2)/r^2-a(1)/r
等號右邊的是個常數(shù),說明數(shù)列{a(n)/r^n} 是個等差數(shù)列。
本文專為高中數(shù)學(xué)學(xué)生準備,旨在清晰解釋數(shù)列的不動點法。數(shù)列與函數(shù)間的關(guān)系猶如臺灣與中國的關(guān)系,不可分割。函數(shù)原理中,給定的數(shù)x經(jīng)過映射后變?yōu)閒(x),這就像照鏡子看到自己的后背,形象地稱為“不動點”,意味著函數(shù)映射后結(jié)果與原數(shù)相同。
構(gòu)造函數(shù)f(x)時,通過分解和提取公因式,可以發(fā)現(xiàn)不動點的性質(zhì),進一步幫助我們識別數(shù)列類型。例如,若存在不動點x,則數(shù)列為等比數(shù)列;若無不動點,則數(shù)列為等差數(shù)列。
數(shù)列求通項公式時,遇到特定結(jié)構(gòu)如an = f(an-1)的類型,可以考慮使用不動點法。以類型1為例,即an = c*an-1 + d,通過尋找不動點,能判斷數(shù)列的性質(zhì)。若存在不動點,數(shù)列為等比數(shù)列;若不存在,則為等差數(shù)列。
在具體問題中,令an = c*an-1 + d,求解不動點,得到等比數(shù)列的通項公式an = ar^n + b。對于類型2的分式結(jié)構(gòu)問題,通過變形后求解不動點,能確定數(shù)列的等比性質(zhì)。若不動點存在一個或兩個,則數(shù)列為等比或等差數(shù)列,具體情況需要根據(jù)題設(shè)條件來判斷。
以上解釋中,通過舉例說明,直觀展示了如何應(yīng)用不動點法解決高中數(shù)學(xué)中的數(shù)列問題。這一方法既簡潔又高效,是解決數(shù)列求通項問題的重要技巧之一。
高中數(shù)學(xué)數(shù)列特征根的原理是韋達定理:
對于形如a(n+2)=p*a(n+1)+q*a(n)的式子,總是存在 r、s 使 a(n+2)-r*a(n+1)=s[a(n+1)-r*a(n)] ,化簡得 a(n+2)=(s+r)*a(n+1)-sr*a(n) ,即s+r=p,sr=-q,由韋達定理可知,r、s 就是一元二次方程 x^2-px-q=0 的兩根,也就是特征根。
不動點法解通項公式的原理是極限思想:
對于形如a(n+1)=Aan+B的式子,
當(dāng)n很大時,an其實很接近a(n+1) ,二者近似相等了,即an=a(n+1),于是(an,a(n+1))構(gòu)成不動點。于是原始轉(zhuǎn)化為x=Ax+B,解得x=B/(1-A),于是又x-B/(1-A)=A(x-B/(1-A)),
即a(n+1)-B/(1-A)=A(an-B/(1-A)),于是數(shù)列an就是以A為公比的,是首項a1-B/(1-A)的數(shù)列,于是就可以求出通項公式了。
樓主,原創(chuàng)思想啊,望采納??!
以上就是高中數(shù)學(xué)數(shù)列不動點法的全部內(nèi)容,遞推式:a(n+1)=(A*an+B)/(C*an+D)(n∈N*,A,B,C,D為常數(shù),C不為0,AD-BC不為0,a1與a2不等)其特征方程為x=(A*x+B)/(C*x+D)特征方程的根稱為該數(shù)列的不動點 這類遞推式可轉(zhuǎn)化為等差數(shù)列或等比數(shù)列 1)若x=(A*x+B)/(C*x+B)有兩個不等的根α、β,內(nèi)容來源于互聯(lián)網(wǎng),信息真?zhèn)涡枳孕斜鎰e。如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除。