高中数学数列不动点法,不动点法求数列通项高考题

  • 高中数学
  • 2025-06-21

高中数学数列不动点法?当n很大时,an其实很接近a(n+1) ,二者近似相等了,即an=a(n+1),于是(an,a(n+1))构成不动点。于是原始转化为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)),于是数列an就是以A为公比的,是首项a1-B/(1-A)的数列,于是就可以求出通项公式了。楼主,那么,高中数学数列不动点法?一起来了解一下吧。

不动点是哪里的知识点

当f(x)=x时,x的取值称为不动点,不动点是我们在竞赛中解决递推式的基本方法。

典型例子: a(n+1)=(a(an)+b)/(c(an)+d)

注:我感觉一般非用不动点不可的也就这个了,所以记住它的解法就足够了。我们如果用一般方法解决此题也不是不可以,只是又要待定系数,又要求倒数之类的,太复杂,如果用不动点的方法,此题就很容易了。

令x=(ax+b)/(cx+d) ,即 ,cx2+(d-a)x-b=0 。令此方程的两个根为x1,x2,若x1=x2 ,则有1/(a(n+1)-x1)=1/(an-x1)+p ,其中P可以用待定系数法求解,然后再利用等差数列通项公式求解。

注:如果有能力,可以将p的表达式记住,p=2c/(a+d)若x1≠x2则有(a(n+1)-x1)/(a(n+1)-x2)=q((an-x1)/(an-x2)

其中q可以用待定系数法求解,然后再利用等比数列通项公式求解。

扩展资料:

设含有n个未知数与n个方程的非线性方程组为F(x)=0,然后把方程组改为便于迭代的等价形式x=ψ(x),由此就可以构造出不动点迭代法的迭代公式为xk+1=ψ(xk),如果得到的序列{xk}满足lim(k→∞)xk=x*,则x*就是ψ的不动点,这样就可以求出非线性方程组的解。

不动点法求数列通项高考题

当f(x)=x时,x的取值称为不动点,不动点是我们在竞赛中解决递推式的基本方法。(相关网站推荐:中国知网)

推导过程: a(n+1)=(a(an)+b)/(c(an)+d)

令x=(ax+b)/(cx+d) ,即 ,cx2+(d-a)x-b=0 。

令此方程的两个根为x1,x2,

若x1=x2 ,

则有1/(a(n+1)-x1)=1/(an-x1)+p ,

其中P可以用待定系数法求解,然后再利用等差数列通项公式求解。

扩展资料:

常见类型

累加法

递推公式为

,且f(n)可以求和

例:数列{an},满足a1=1/2,an+1= an+ 1/(4n2-1),求{an}通项公式

解:an+1= an+ 1/(4n2-1)=an+[1/(2n-1)-1/(2n+1)]/2

∴an= a1+(1-1/3+1/3-1/5+……+1/(2n-3)-1/(2n-1))

∴an= 1/2+1/2 (1-1/(2n-1) )=

累乘法

递推公式为

且f(n)可求积

例:数列{an}满足

,且a1=4,求an

解:

an= 2n(n+1)

参考资料来源:百度百科--不动点法

参考资料来源:百度百科--数列通项公式

不动点法求数列的步骤

本文专为高中数学学生准备,旨在清晰解释数列的不动点法。数列与函数间的关系犹如台湾与中国的关系,不可分割。函数原理中,给定的数x经过映射后变为f(x),这就像照镜子看到自己的后背,形象地称为“不动点”,意味着函数映射后结果与原数相同。

构造函数f(x)时,通过分解和提取公因式,可以发现不动点的性质,进一步帮助我们识别数列类型。例如,若存在不动点x,则数列为等比数列;若无不动点,则数列为等差数列。

数列求通项公式时,遇到特定结构如an = f(an-1)的类型,可以考虑使用不动点法。以类型1为例,即an = c*an-1 + d,通过寻找不动点,能判断数列的性质。若存在不动点,数列为等比数列;若不存在,则为等差数列。

在具体问题中,令an = c*an-1 + d,求解不动点,得到等比数列的通项公式an = ar^n + b。对于类型2的分式结构问题,通过变形后求解不动点,能确定数列的等比性质。若不动点存在一个或两个,则数列为等比或等差数列,具体情况需要根据题设条件来判断。

以上解释中,通过举例说明,直观展示了如何应用不动点法解决高中数学中的数列问题。这一方法既简洁又高效,是解决数列求通项问题的重要技巧之一。

不动点法啥原理

二次数列递推公式不动点法是一种求解数列通项的方法,它的基本思想是:如果一个数列的第n项可以表示成另一个数列的第m项的函数,那么这个数列就有不动点。不动点是指一个数列中的某个元素,满足以下条件:对于任意的正整数n,有an=an-1[a(n-1)+b]。其中a(n-1)+b是一个常数。

使用二次数列递推公式不动点法解决问题的步骤如下:

1.构造一个递推公式;

2.找到递推公式的不动点;

3.根据不动点求出数列的通项公式。

数列中的不动点法

这个真要解释清楚需要用到大学数学中线性代数和组合数学的知识,很麻烦,高中阶段你只要会用并能证明其正确性即可……

证明如下:

特徵方程法:

a(n+2)=p*a(n+1)+q*an

其特征方程为x^2-p*x-q=0

i.若其有两个不相等的根(称作特征根)α、β

则an=A*α^n+B*β^n

其中常数A、B的值由初始值a1、a2的值确定.

ii.若其有两个相等的根α

则an=(A*n+B)*α^n

其中常数A、B的值由初始值a1、a2的值确定.

最终可得:

当{an}有两个不等的特征根为根α,β时

a(n+2)-α*a(n+1)=β^(n-1)*(a2-α*a1)

a(n+2)-β*a(n+1)=α^(n-1)*(a2-β*a1)

an=((a2-β*a1)/(α-β))*α^(n-1)-((a2-β*a1)/(α-β))*β^(n-1)

或由

A*α+B*β=a1

A*α^2+B*β^2=a2

可得

A=(a2-β*a1)/(α^2-α*β)

B=(a2-β*a1)/(β^2-α*β)

an=((a2-β*a1)/(α-β))*α^(n-1)+((a2-β*a1)/(β-α))*β^(n-1)

当特征根为重根α时

an-α*a(n-1)=α^(n-2)*(a2-α*a1)

α*a(n-1)-α^2*a(n-2)=α^(n-2)*(a2-α*a1)

α^(n-2)*a2-α^(n-1)*a1=α^(n-2)*(a2-α*a1)

an-α^(n-1)*a1=(n-1)*α^(n-2)*(a2-α*a1)

an=((a2-a1*α)*n+2*a1*α-a2)*α^(n-2)

或由

(A+B)*α=a1

(2*A+B)*α^2=a2

可得

A=(a2-a1*α)/(α^2)

A=(2*a1*α-a2)/(α^2)

((a2-a1*α)*n+2*a1*α-a2)*α^(n-2)

由于

α+β=A

α*β=-B

由韦达定理,可构造一元二次方程

x^2-p*x-q=0

此即为二阶常系数齐次线性递推数列

a(n+2)=p*a(n+1)+q*an

的特徵方程

特殊的,当二阶常系数齐次线性递推数列

a(n+2)=p*a(n+1)+q*an

的特徵根为重根α=1时

即p=2,q=-1

a(n+2)=2*a(n+1)-an

此时,二阶常系数齐次线性递推数列

a(n+2)=2*a(n+1)-an

为等差数列

不动点法:

递推式:

a(n+1)=(A*an+B)/(C*an+D)

(n∈N*,A,B,C,D为常数,C不为0,AD-BC不为0,a1与a2不等)

其特征方程为x=(A*x+B)/(C*x+D)

特征方程的根称为该数列的不动点

这类递推式可转化为等差数列或等比数列

1)若x=(A*x+B)/(C*x+B)有两个不等的根α、β,则有:

(a(n+1)-α)/(a(n+1)-β)=k*((an-α)/(an-β))

其中k=(A-α*C)/(A-β*C)

x=(A*x+B)/(C*x+D)

C*x^2+(D-A)*x-B=0

α不等于β

(D-A)^2+4*B*C不等于0

C*α^2+(D-A)*α-B=0

C*α^2-A*α=B-α*D

a(n+1)-α=(A*an+B-C*α*an-α*D)/(C*an+D)=(A*an-C*α*an+C*α^2-A*α)/(C*an+D)=(A-C*α)*(an-α)/(C*an+D)

a(n+1)-β=(A*an+B-C*β*an-β*D)/(C*an+D)=(A*an-C*β*an+C*β^2-A*β)/(C*an+D)=(A-C*β)*(an-β)/(C*an+D)

(a(n+1)-α)/(a(n+1)-β)=(A-α*C)/(A-β*C)*((an-α)/(an-β))

(an-α)/(an-β)=((A-α*C)/(A-β*C))^(n-1)*((a1-α)/(a1-β))

an=(β*(((A-α*C)/(A-β*C))^(n-1))*((a1-α)/(a1-β))-α)/(((((A-α*C)/(A-β*C))^(n-1))*((a1-α)/(a1-β))-1)

=(β*(a1-α)*(A-α*C)^(n-1)-α*(a1-β)*(A-β*C)^(n-1))/((a1-α)*(A-α*C)^(n-1)-(a1-β)*(A-β*C)^(n-1))

2)若x=(A*x+B)/(C*x+B)有重根α,则有

1/(a(n+1)-α)=1/(an-α)+k

其中k=(2*C)/(A+D)

x=(A*x+B)/(C*x+D)

C*x^2+(D-A)*x-B=0

C*α^2+(D-A)*α-B=0

α=(A-D)/(2*C)

a(n+1)-α=(A-C*α)*(an-α)/(C*an+D)

1/(a(n+1)-α)=((C*an+D)/(A-C*α))*(1/(an-α))

=1/(an-α)+(C*an+D-A+((A-D)/(2*C))*C)/((A-(A-D)/(2*C)*C)*(an-(A-D)/(2*C)))=1/(an-α)+(C*an+C*(D-A)/(2*C))/(((A+D)/2)*(an+(D-A)/(2*C)))

=1/(an-α)+(2*C)/(A+D)

1/(an-α)=(2*C*(n-1))/(A+D)+1/(a1-α)

an=1/((2*C*(n-1))/(A+D)+1/(a1-α))+α

以上就是高中数学数列不动点法的全部内容,递推式:a(n+1)=(A*an+B)/(C*an+D)(n∈N*,A,B,C,D为常数,C不为0,AD-BC不为0,a1与a2不等)其特征方程为x=(A*x+B)/(C*x+D)特征方程的根称为该数列的不动点 这类递推式可转化为等差数列或等比数列 1)若x=(A*x+B)/(C*x+B)有两个不等的根α、β,内容来源于互联网,信息真伪需自行辨别。如有侵权请联系删除。

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