因为快要期中考了,顺便更新一下我的博客,就讲一下我比较擅长的数列。预备知识之类的不需要太多,数学必修即可,如果是选修的更好。

写在前面:如果没有特殊说明,我们的An表示数列(注意下标),没有特殊声明默认A1=1,a^b表示a的b次方。

我里面写的都是非常基础的哦,如果看不懂,只能说明你太菜了。里面只有一道难度还可以的题目,数列的核心科技都不会告诉你们。

等差数列等比数列的基本构型

话说公式大家应该都会了吧,为了照顾大家的智商(假的),我勉强贴一下。

作为一个超懒的肥宅,这些公式我不再证明。就是提一下,等比数列我有个绝妙的证法,可惜我比较低调,就说一下大概思路:对一个多项式进行展开,就是因式分解啦。如果不会,抄十几遍自然会做啦,来自一个弱鸡的忠告。数列的入门大概就是着两个哈,没别的。这个是课本上的,大家都要会啊。

为了让你们理解,我决定随手掰一道水题:设d,q,A1为常数,An=A1+(n-1)d+A1*q^(n-1),求这个数列的前n项和,答案太水不给了。

等差数列和等比数列的变形

变形大概是司空见惯了吧?比如说中间取一个绝对值,我们分段讨论然后合并,水死了。

为了献上我的创意,我花了10秒想了一道题,然后花了5秒写出了正解,果然我的题目还是太水了。

设数列A(n+1)=An+1+n,求前n项和公式。(注意,那个括号里面的是下标)。

根据观察法,我们完成了配方把它变成了等比数列,但是为了欺骗老师,我们要写待定系数法。

再来一题:求A(n+1)=2An+n*n+3*n+2中Sn的公式(括号里面的是下标哦)。

一样的水法,我不讲了,不会的话私聊我哦。

如果我们把它拓展到多项式方程,我们可以表示为下面的形式:

设数列A(n+1)=k*An+F(n),其中k是常数,F(n)是一个关于n的多项式。就是配方啦,可以高消或者是用克莱姆法则,略。

插入一则我喜欢的表情包。

作为一个崇尚暴力的人,我今天就要高阶展开数列递推公式。。。

 

 

PS:博客园把我的图吃掉了,就不更这个了。

裂项相消法

我们小学就学过这个,嗯,然后就没有了。

这类题目很水的,大家找规律完事,找不到规律就凉凉咯。

求通项公式和前缀和的通法

我们普及一下前缀和,前缀和就是前N项和。

来道例题:A(n+1)=An+2^n,求前缀和(水字数用的),我们两边同除2^n即可。

于是我顺带一下错位相减法,这个还有一个公式叫做差分法,如果你看到有一个等比和一个等差在乱搞,差分差分,差.......

若An通项公式为n*(2^n),求前n项和公式。

用一个Sn作为前缀和,然后乘二,减去原来的前缀,过程略。

然后是推广的形式:An=n*n/(3^n),求前缀和Sn。

这一题啊,注意到这个依然是一个基本模型,数列n乘数列n除公比3的等比数列,于是水过去了。

下一题差不多,An=(n*n*n*n+n*n*n+n*n+n+1)/(3^n),求前n项和公式,和上一题大同小异,注意到牛顿二次裂项式就做出来了,这一题有点难度哦,需要用3分钟大概。

如果我们把这个问题推广到高维的形式呢?一样的哦,多么高的次数都可以做,而且都一样。

下一题真的有难度哦:设An=F(n)/(n^n),A=1,F(n)是一个恒定最高次数为n的多项式。

作者表示他不会做,问了石泉孙谌劼和林冠如都不会,我用一个复平面的级数来表示他,最后用gamma函数刚出来它的洛朗级数,并没有什么软用,说白了就是不会做啦。

嗯嗯额扯远了,我们重新回到话题上来:讲一下前缀和的相邻差等于这个数列项。大家都知道,不证明了,水笔。

这个方法是用来求已知前缀和的通项公式的,注意分类讨论,不然血崩。

哦,还有累加法和累乘法,这两个都是鸡肋,用了没用的。

基本累乘法可以枚举观察得到,上面的方法是拿来蒙骗老师的。

就是解答题用。

特征根

我们的特征根主要针对的是一般的一次多项数列,如果是二次的数列,可能需要用黎曼——阿贝尔变换来反演,这个要问老石,我不是很了解。

既然我们讲到这个,就来一道例题哈。

例题:数列中A1=1,A2=1,A(n+2)=A(n+1)+An,求通项公式。

如果求前缀和怎么办?这个太难了,需要傅里叶变换才行,估计研究生都考不了的,放心。

回到这个破题,就是斐波那契数列啊!!!你们估计都知道结论,而且方法很多,我是介绍特征根的,如果你硬要用泰勒级数,你咋不上天呢?

我们移项,得到A(n+2)-A(n+1)+A(n)=0,注意啦,我们的一般式不会有二次项,不然就是黎曼——阿贝尔变换了。

把它变成一个方程:x*x-x+1=0,解得两个根。

如果两个根不等:An必然为如此形式:a*(x1)^(n-1)+b*(x2)^(n-1),直接解方程即可哦。

如果相等,必然是a*b^(n-1)+(n-1)(A2-b*A1)*b^(n-2)的形式,同理。

下面是我造的一个例题,数据绝对良心哦,A1=1,A2=1,A3=1,A(n+3)=7*A(n+1)+6*An,求An的通项公式。

答案先不贴,差不多的做法。如果实在推不倒方程,开卡丹公式盛金定理。

特征根大概就到这里,如果递推公式有常数,我们可以升阶做,太水略过。

一些奇奇怪怪的方法

这类的方法都是笔者发明的,目前没有官方认证。大概就是奇门遁甲之术吗?

比如高中的数列全部都不能是含有数列的二次的。比如A(n+1)=3*An*An+4*An+5,就无法解决。

我的思路是把它化简成A(n+1)=a*(An+B)^2的形式,然后我们用对数法取对数即可。

这个答案,指数级别的增长率。。。

然后是不动点法,我做了这么多年的高考题,极值点偏移之类的,司空见惯。

不动点的证明和多项式差不多,你们搜索一下牛顿迭代,牛顿会告诉你们。

不动点就是列个方程就可以了。线性递推方程最好的还是配方,高考的倒二套路差不多的。

下面是非线性递推方程的不动点问题:

若A(n+1)=(a*An+b)/(c*An+d),求An的通项公式。

直接解方程x=(ax+b)/(cx+d)即可。

若x1!=x2:(An-x1)/(An-x2)是公比为(a-c*x1)/(a-c*x2)的等比数列。

若x0!=x1=x2:1/(An-x0)为公差为2c/(a+d)的等差数列。

若x0=x1=x2,数列为x0的常数列。

信手拈来一个例子:A(n+1)=(An+4)/(2An+3),A1=3求通项公式。

注意一下数列可能会失去意义,有点阴险吧。

再来一个例子:判断A(n+1)=(13*An-25)/(An+3)的有穷性,来自百度,我懒得想题。

习题推荐

若数列An单调递增(大前提),求A1已知,A(n+1)=(a*An+b)/(c*An+d)的极限。

答案很水的哈,比较长。最后一步提一下,我们洛洛洛。。。洛,洛到函数祖坟上去。

韦达定理的高阶推广

这个东西百度上有,我说一下二级结论,任意特殊形式的高次线性递推式都可以化简为某个等比数列。

听起来很吊,我就用拉格朗日插值给你们推了一个三次的例子。

若数列满足A(n+1)=An^3+6*An*An+12An+6,求数列的通项公式(你如果求前缀和我也不拦你)。

我故意造了一个卡丹的数据,嘿嘿嘿。答案很恶心,那个带一堆根号的就对了。

后面的高阶递推方程都有特殊解,其他的一般无解。

高阶数列

我很想安利一下莱布尼茨公式,不过这个高阶和我的高阶没什么关系。

这里的阶其实是原来数列的两项之差,然后构造新的数列。注意两根相等的情况。//齐次线性的高阶就是暴力解方程,考试绝壁不考。

非线性作为兴趣可以了解,核心科技我不告诉你。

完结撒花

就这么结束了?不存在的。我出一道思考题哦:如何求一个高次非线性递推数列的前缀和?如果不会没关系,想一下通项公式呗。

有的读者反映这里看不懂,其实就是说A(n+1)=(a*An*An+b*An+c)/(d*An*An+e*An+f)的高次通解啊。

对不起,我太菜了。欢迎来喷我,哪里不对改哪里。

posted on 2019-04-21 22:17  aserrrre  阅读(400)  评论(0编辑  收藏  举报