●金燦芳 (蕭山中學,浙江杭州 311200)
題目已知等比數列{an}的公比 q>1,且a3+a4+a5=28,a4+2 是 a3,a5的等差中項,數列{bn}滿足b1=1,數列{(bn+1-bn)an}的前n項和為2n2+n.
1)求q的值;
2)求數列{bn}的通項公式.
(2018年浙江省數學高考試題第20題)
在數列{an}中,n∈N*,其中q為常數),則稱{an}為等差比數列.
本題考查的是利用錯位相減來求等差比數列的前n項和,全省的平均分不高,只有總分的一半.本題首先要利用數列{an}的通項an與前n項和,將條件轉化成求等差比數列的前n項和,有很多學生這一關沒有轉化對;在具體求和時,錯位相減的方法也有很多學生沒有落實好.錯位相減是數列求和問題的常規方法,可以將等差比數列的求和問題轉化為利用公式求等比數列的前n項和.我們深入研究該題,還能挖掘出更多的內涵,這個數列可以利用待定系數求解,利用裂項相消求和,也可以構造成常數數列,還可以構造成等比數列,利用通項公式求解.
解1)易得 a4=8,q=2.
2)由第1)小題易得 an=2n-1,令 cn=(bn+1-bn)an,則數列{cn}的前 n項和 Sn=2n2+n.由于因此 c=4n-1,代入得n.又 b-b是“差分”的形式,即nn-1bn=(bn-bn-1)+(bn-1-bn-2)+…+(b2-b1)+b1,從而

對于數列{anbn},其中{an}為等差數列,{bn}為等比數列,設 an=a1+(n -1)d,bn=b1qn-1(其中q≠1),求數列{anbn}前n項和的關鍵是求數列{nqn-1}的前 n 項和.令

兩式錯位相減,得

移項得

綜上可知,利用錯位相減的方法,任意等差比數列的前n項和都可以轉化成求等比數列的前n項和.



事實上,在本題的已知條件下,b1的值一定滿足數列{bn}的通項公式,根據裂項相消的特點,可將 b=1 代入,得 C=15,即1

在這個解法中裂項相消的構造是重要思想.第二種構造大大地簡化了過程,并且在這樣的構造下,通項公式的主要形式已經明確,因此可以用待定系數法迅速求解,與“構造一般模型”的思想類似,但是這樣的技巧需要平時的沉淀和積累.第一種構造是從一般入手,只要等差比數列或等比數列的通項都可以去嘗試,如在等比數列中,qn=不妨令 an=(xn+y)qn,因為(n+1)qn+1-nqn=nqn(q-1)+qn+1,所以

則an就表示成了裂項相消的形式.除此之外,裂項相消的一般形式還有以下4種:



這個解法是建立在已經構造好裂項相消的基礎上,本質還是構造裂項相消,若 an-an-1=f(n)-f(n-1),則
an-f(n)=an-1-f(n-1)=…=a1-f(1),從而{an-f(n)}為常數數列,即可求出{an}的通項公式.

用構造法求數列的通項公式是數列中的重要知識點,常見的有以下3類:
1)an=pan-1+q,令 an- m=p(an-1- m),解則{a-m}是首項為 a-m、公比為pn1的等比數列.
2)an=pan-1+qn+r,令 an+xn+y=p[an-1+x(n-1)+y],解得于是構造了新的公比為p的等比數列,這就是本題的類型.
本題主要考查利用錯位相減來求等差比數列的前n項和,深入研究可知方法不止一種.除了落實錯位相減的方法,還可以向學生灌輸待定系數的方法和數列中其他的重要思想,比如從一般的、常見的裂項相消開始,能夠辨析一些復雜的裂項相消;不僅可以解決一次函數型的由遞推公式求通項公式,也能解決帶n的或指數型的由遞推公式求通項公式.
我們的教學主要是例題教學.優質的試題,通過教師的思維引導和解法展示,資源得到了充分的利用,達到了訓練的目的,也能適度減輕學生的負擔[1].在解題教學中要注重學生的解題思維,挖掘其中的知識點,讓學生在讀題、析題、解題、悟題的過程中提升自己的數學思維素養[2].
這就要求教師要充分地研究題目,分析條件,挖掘各種有效的解題方法,有些看似平凡的題解法豐富,能讓學生有效地落實各種相關知識點,在解題思維中彰顯它的不平凡.