匈牙利數學家路莎·彼得說:“數學家們也往往不是對問題進行正面的攻擊,而是將它不斷地變形,直到把它轉化為能夠解決的問題。”解題的過程就是從題目的條件不斷向解題目標變形、靠近的過程。因此,利用目標導航,進行靈活轉化、化歸,是讓解題思路來得自然的重要途徑。
對于由遞推關系所確定的數列通項公式問題,通常可通過對遞推式的變形轉化,從而化歸成等差數列或等比數列,進而利用等差、等比數列以及累加、連乘的方法求出數列的通項。
遞推數列的通項求解大致有如下幾類:a=a+f(n)、a=af(n)、a=pa+f(n)、a=pa+qf(n)。事實上以上幾類都可以看成a=pa+qf(n)類來解決,而a=pa+qf(n)又可以轉化為a=a+f(n)解決。下面舉例說明。
類型1:數列{a}中a=1,a=a+(2n+1),求數列{a}的通項a。
分析:數列求通項的本質就是等差數列通項推到思想——累加法的應用,移項以后,采用累加法,就可以利用等差數列求和,得到數列的通項。
解:因為a=a+(2n+1),所以a-a=(2n+1),
從而a=(a-a)+(a-a)+…+(a-a)+a,所以a=n。
點評:本題可以看成a=a+f(n)型問題,當f(n)=c(c是常數)就是等差數列;當f(n)=cn+d(c、d是常數且c≠0)、f(n)=c(c是常數且c≠0)就可以用累加法利用等差數列、等比數列求和,問題得以解決。
類型2:數列{a}中a=1,a=2a+4,求數列{a}的通項a。
分析:本題可以采用兩種方法:法一:構造新數列a+k=2(a+k),展開與原來的表達式相同,求出k,從而化歸成等比數列的通項求解;法二:兩邊同除以2后就可以化歸為類型1的問題解決。
解:由題意可得a+k=2(a+k),展開并與原表達式比較得k=4,所以=2,令b=a+4,則b=5,從而數列{b}是以5為首項,2為公比的等比數列,即b=5·2,所以a=5·2-4。
點評:本題a=pa+f(n)型的一種情況,f(n)=4是常數,當f(n)=2,此時采用上述解法,就不如采用方法二來得快,解法如下:
a=2a+2,兩邊同除以2,得=+,令b=,則b-b=,b=,這樣就化歸為題類型1解決。如果f(n)=2n+1呢?此時仍可采用兩邊同除以2,得=+,則可化歸為令b=,則b-b=,b=。利用累加法,利用等比數列求和思想——錯位相減法,求出的和,問題就能順利得到解決。
總之,對遞推數列的求解,只要能轉化為b-b=f(n),然后利用累加法,就能求出數列{b}的通項,其他問題都能得以順利解決。