1. Trang chủ
  2. » Toán

Download Bài toán tìm số hạng tổng quát của dãy số

8 22 0

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Trong chương trình Đại số giải tích lớp 11 bài toán tìm số hạng tổng quát của dãy số thường được đề cập tới với nhiều góc độ khác nhau, trong các đề thi học sinh giỏi bài toán tìm số h[r]

(1)

ONTHIONLINE.NET Phần thứ nhất:

Bài toán tìm số hạng tổng quát dãy số

Bài tốn tìm số hạng tổng qt dãy số toán hay đồng thời tốn khó Trong chương trình Đại số giải tích lớp 11 tốn tìm số hạng tổng qt dãy số thường đề cập tới với nhiều góc độ khác nhau, đề thi học sinh giỏi tốn tìm số hạng tổng qt dãy số xuất khiến khơng học sinh lao đao Trong q trình giảng dạy, ơn luyện , sưu tầm tơi xin giới thiệu số phương pháp tìm số hạng tổng quát dãy số số dạng mức độ khiêm tốn Hy vọng giúp ích cho bạn có hứng thú quan tâm

Phần thứ hai.

Một số phương pháp tìm số hạng tổng quát dãy số:

1/ Phương pháp đơn giản số hạng: 2/Phương pháp lùi dần số hạng:

3/ Phương pháp sử dụng hàm sinh( phương trình đặc trưng) 4/ Phương pháp quy nạp:

Vấn đề cụ thể:

Phương pháp 1: Phương pháp đơn giản số hạng

Từ biểu thức Un+1=f(Un , Un-1) ta đặt Vn=Un-Un-1, ta suy Vn+1=g(Vn) Khi Vn cấp số cộng cấp số nhân Từ tìm Vn

 Un=(Un-Un-1)+(Un-1-Un-2)+ …+(U1-U0) + U0

= Vn+ Vn-1+…+ V1+U0=Sn+U0

Trong Sn tổng n số hạng dãy Vn

Ví dụ1: Cho dãy (Un) thoả mãn điều kiện: Un+1- 2Un+Un-1=1 với n1 Hãy tính Un

qua U0, U1 n Giải:

Từ điều kiện toán ta suy ra: (Un+1-Un)- (Un-Un-1)=1

Đặt Vn=Un-Un-1thì Vn+1-Vn=1(n1) Khi dãy (Vn) cấp số cộng có số hạng

đầu V1=U1-U0 cơng sai d =1 nên Sn=V1+V2+…+Vn= )

(

1

1Vn Vn

V

n n

Từ đó:

Un=(Un-Un-1)+(Un-1-Un-2)+….+(U1-U0)+U0 = Vn+Vn-1+…+V1+U0 = Sn+U0=2(2V1 n 1) U0

n

 

 ( 1)

2 ) ( )

1

( 0

1 

  

(2)

Chẳng hạn với U0=1, U1=1 ta có : Un= ) ( 1n n

Ví dụ2: Cho dãy số (Un) thoả mãn: Un+1=2( );( 1)

1 

Un

Un n

Hãy biểu diễn Un qua U0, U1 n

Giải: Từ giả thiết suy ra: 2Un+1=Un+Un-1 2(Un+1-Un)=-(Un-Un-1)

Đặt Vn=Un-Un-1 ta có 2Vn+1=-Vn ; 1

1  

VnVn n

Do (Vn) cấp số nhân có số hạng đầu V1=U1- U0 cơng bội q=

Tổng n số hạng đầu (Vn) là:

Sn=

   

 

  

   

   

n

n n

n V

V q

q V V V

V )

2 ( 2

3 ) ) ( (

) (

1 1

2

Vậy:

Un=(Un-Un-1) + (Un-1- Un-2) +…+ (U1-U0) + U0

= Sn+U0= 2)

1 ( ) (

3

U U

U n

    

 

  

Nếu: U0 =1,U1 =2 Ta có Un = 2)

1 (

    

 

n

Với cặp (U0; U1) cụ thể ta tốn

Ví dụ 3: Cho dãy số (Un) xác định bởi: Un+1=(a+b)Un - abUn-1 n1

Hãy biểu diễn Un qua U0, U1 n Giải:

Giả thiết suy Un+!- aUn= b(Un - aUn-1) n1 Đặt Vn=Un-aUn-1(1) ta cóVn+1=bVn (

1

n ) ta có (Vn) cấp số nhân có số hạng đầu V1 công bội b nên: Vn= V1bn-1

n Từ ta có: U1- aU0=V1 (2) , U2- aU1=V1b (3) , U3- aU2=V1b2 (4) …. Un- aUn-1 = V1bn-1.

Nhân (2) với a cộng cho(3) : U2=a2U0+(a+b)V1

Nhân (2) với a2, (3) với a cộng vào (4) được: U3=a3U0+(a2+ab + b2)V1 Giả sử ta chứng minh được:

Un= anU0 + (an-1+an-2b+…+abn-2 + bn-1)V1 theo (1) ta có: Un+1=aUn+V1bn

= an+1U0+(an+an-1b+…+abn-1+bn)V1

Vậy Un= anU0 + (an-1+an-2b+…+ abn-2+bn-1)(U1- aU0)

(3)

Hay gọn hơn:    

 

 

 

  

 

b a nÕu na

b a nÕu

1 -n

0

0 1

) (n a U U

U b a

b a ab U b a

b a U

n n n n

n

n

Bài tập tương tự:

1 Cho dãy số (Un) thoả mãn: U0=2, U1=3, Un=3Un-2Un-1 Tìm số hạng tổng quát Un

2 Cho dãy số (Un) thoả mãn: , , ,

1

1 

   

 

 

n

b a

bU aU U

b a b

a n n

n

Biểu diễn Un qua U0 U1

Hướng dẫn:

1.Vn=Un-Un-1 Un=2n +1

Vn+1=-a bVn b

 Un= 

  

 

   

 

     

a b

b a

b b

a U U U

n

2

) (

1 ) )( ( 1 0

0

Phương pháp 2: Phương pháp lùi dần số hạng

Ví dụ1: cho dãy số(Un) thoả mãn: U0=1; Un+Un-1+6 = n1 Tìm số hạng tổng quát Un

Giải: ta có Un+Un-1+6 =  Un+3=-(Un-1+3)

 Un+3 = -(Un-1+3) = Un-2+3 = -(Un-3+3) =…=(-1)n(U0 + 3) =(-1)n.4 Vậy: Un=(-1)n.4- 3

Ví dụ2: Cho dãy số (Un) thoả mãn: U1=2, Un+1=2-Un với n1 Xác định hạng tổng

quát Un

Hướng dẫn: Un+1=2-Un  Un+1-1= - ( Un-1-1) Đáp số: Un=(-1)n-1+1

Phương pháp 3: Phương pháp sử dụng hàm sinh( phương trình đặc trưng) Cho dãy số(Un) xác định theo quy luật:

aUn+1+bUn+cUn-1= (a0) Khi Un xác định theo công thức: Un= n

n a

a1  2 Trong , hai nghiệm phương trình ax2+bx+c= 0, a1,a2 hệ số cần xác định

Chứng minh: Theo định lý Viet a

c a

b

 

 

 ,

Từ aUn+1+bUn+cUn-1=

) (

0 )

(

0 1 1 1 1

1

1     

            

n n Un Un Un Un Un Un Un Un

a c U a b

U      

Từ đó: ( ) ( 2) ( 0)(1)

2

1 U U U U U U U

U n

n n

n n

n

n               

Tương tự: U U (U1 U0)(2) n

n

n     

(4)

n n

n n

n

n n

n

a a

U U U

U U

U U U

U U

 

      

 

 

 

2

1 0

1

0

1 ) ( )

( )

(

 

   

  

 

 

2) Nếu   theo ví dụ phương pháp :

Unnn1U1 (n1)nU0 a1na2n

Ví dụ 1: cho dãy số (Un) xác định : U0=2, U1=5 Un=5Un-1- 6Un-2 ; n2

Tìm số hạng tổng quát Un

Giải: Dùng phương pháp hàm sinh, xét phương trình x2-5x+6=0 có hai nghiệm  2, 3 Una1na2na1.2na2.3n

Với: n=0 U0=a1+a2=2 Với: n=1 U1=2a1+3a2=5 

   

1

2

a a

Vậy: Un 2n 3n

Ví dụ 2: Tìm số hạng tổng quát dãy số Phibơnaxi: U0=0, U1=1, Un+1=Un+Un-1(n1)

Giải: phương trình hàm sinh x2-x-1=0 có nghiệm 2

5 ,

5

1 

 

 

Theo phương trình hàm sinh Un=a1.na2.n

Với n=0: U0=a1+a2=0 Với n=1: U1=a1. a2. 1

     

  

    

5 1

5 1

2

 

 

a a

Vậy: Un=

n

n )

2 ( )

5 (

1 

 

=  

n

n )

2 ( )

5 (

1 

 

Ví dụ 3: Cho dãy số (Un) xác định theo quy luật

U0=2, Un+1=3Un+ 8Un2 1 Hãy xác định số hạng tổng quát Un

Giải: từ giả thiết ta có: Un+1- 3Un = 8Un2 1nên

(Un1 3Un)2 8Un2 1 hay 1

2

1    

n n n

n U U U

U

Tương tự 1

2

 

nn n

n U U U

U

Trừ vế cho vế hai đẳng thức ta được: ( 1)

1

1   

  nn nn

n U U U U

(5)

Do Un+1>3Un=9Un-1+3 8Un2 1Un1 nên suy Un+1+Un-1=6Un hay

Un+1-6Un+Un-1=0 Theo phương pháp hàm sinh , xét phương trình x2-6x+1=0 Phương trình có nghiệm  3 8, 3 8 dạng tổng quát Un

Una1(3 8)na2(3 8)n

Từ U0=2 U1=6+ 33 ta suy

66 ,

66

2

  

a

a

Vậy Un=

) )( 66 (

) )( 66

( n n

 

 

Bài tập tương tự:

Xác định số hạng tổng quát Un biết: U1=1,U2=3, Un+2=4Un+1-3Un U1=a, U2=b, Un+2=-(Un+2Un+1) U1=a, U2=b, Un+2=3Un+1+2Un

Phương pháp 4: Phương pháp quy nạp

Ví dụ1: cho dãy số (Un) xác định bởi: U1=1, Un+1= 3Un+10 với n1

Tìm số hạng tổng quát Un

Giải: có U1=1, U2=13=2.32-5, U3= 49=2.33-5 Ta chứng minh Un=2.3n-5 với n1

Thật giả sử Uk=2.3k-5 ta có Uk+1= 3Uk+10= 3(2.3k-5)+10 = 2.3k+1- (đpcm)

Ví dụ 2: cho dãy số (Un) xác định : U1=2 Un+1=5Un với n1 Tìm số hạng tổng quát Un

Giải: ta có U1=2, U2=10=2.52-1, U3=50=2.53-1 Giả sử Uk=2.5k-1, ta chứng minh Uk+1=2.5k. Thật vậy: Uk+1=5Uk=5.2.5k-1=2.5k (đpcm)

Ví dụ 3: Cho dãy số xác định sau: 

     

 

  

 n 2,3,

,

) (

3

3

1

n n

n

U U

U U

Tìm U1998

Giải: ta có

3

3 cos

6 cos 12 tan

   

 

  

, viết lại biểu thức Un+1 dạng sau:

) ( 12 tan

12 tan

1 

n n n

U U U

   

đặt Un tan từ (1) suy : tan( 12)(2)    

n

(6)

Vì tan6    U

nên từ (2) theo nguyên lý quy nạp suy tan(6 ( 1)12)

     n Un Vậy: ) ( 12 tan 3 12 tan 3 ) 12 tan( ) 12 166 tan( ) 12 1997 tan( 1998                    U Do ) ( 3 3 2 3 cos cos 12 cot 12

tan  

               

Thay lại vào (3) ta U1998 (2 3)

Phần thứ ba Một số tốn hay Ví dụ 1:Cho dãy số  xn xác định sau:

       

n n

n n x x x x 2009

Tìm 1

lim      i i n i n x x

Giải: Rõ ràng xn1 xn,nN (1)

Nếu  xn bị chặn trên, ta đặt xlimxnxa

a a a  

2009

2

0

a (vơ lí)  xn

 không bị chặn (2)

Từ (1) (2)  nlimxn 

Hơn từ:

(7)

Ví dụ 2:Cho dãy số  an xác định sau:       

    

  

  

n n n

n a a

a a

4

1

2

1

Với n tự nhiên lớn 1.Chứng minh dãy số  an hội tụ tìm giới hạn dãy

số

Giải:Bằng quy nạp ta chứng minh 2 cot2

1

n n

n

a

(1) n1,2,3,

Thật vậy:

Với n1ta có: 2cot

1

1

 

a

(1) với n1.

Giả sử (1) với số tự nhiên nk 1nghĩa là: cot2

1

k k

k

a

Ta phải chứng minh (1) với nk1.Từ giả thiết quy nạp cơng thức

xác định dãy có:

    

  

  

k k k

k a a

a

4

1

1

   

 

   

 

   

 

   

 

 

 

1

1

2 sin

1

cot

1

k k

k k

a

2

1

2 cot

1

 

 

ak Kk

tức (1) với nk1 và

(1) chứng minh Ta có:

    

 2

sin

2 lim cos lim

cot

1 lim lim

1 1

1  

  

n n n

n n n

a

Vậy dãy  an hội tụ 

2 liman

Ví dụ 3: cho dãy số (Un) xác định bởi:   

 

  

 2008 ,

2009

2 1

n U U

U U

n n

n

Hãy tính    n

i i

i

n U

U

1 1

lim

Giải:

*Bằng quy nạp ta chứng minh được: Un1 Un ,nN

(8)

Từ 2009Un1 Un2 2008Un,n1 cho n  ta :

 v«lÝ viu 1

      

 

0 2008

2009 2

u u u u u u

u

 (Un)không bị chặn  nlimUn 

* giả thiết 1

1 1 2009

) ( ) (

2009 )

( 2009

1

1

1

      

  

 

 

 

 

  

 

 

n n n

n

n n n n n

n n n

U U U

U

U U U U U

U U U

 

 

  

   

    

  

 

 

 

n

i i

i n

n

i i n

i

U U

U U

U U

1

1 1

1 2009

lim

1 1 2009

Nhận xét: 2009

2009

lim

1

    

 

   

n

i i

i

n U

U

Ngày đăng: 18/02/2021, 18:41

Xem thêm:

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w