数列的规律Shulie de guilu
数列中的数称为项, 排在第一位(或编号为1)的叫第1项,排在第n位(或编号为n)的叫第n项,也叫通项或一般项。数列的规律表现在相邻项之间的关项或者是项和它的编号的关系上。
例1: 总结以下数列的规律:
(a) 1, 2, 3, 4, 5, ……(b) 1, 4, 7, 10, 13, ……(c) 81, 77, 73, 69, 65, ……
(a)的每一项比前一项大1, (b)中数列的每一项比前一项大3, (c)中数列的每一项比前一项小4。这样的数列叫等差数列, 各项与前一项的差称为公差,(a) 中公差为1, (b) 中公差为3, (c) 中公差为-4。等差数列的一般形式为
a, a+d, a+2d, a+3d, a+4d, ……
它的一般项是an=a+(n-1)d,这一公式叫等差数列的通项公式, 通项公式体现了项和编号之间的关系。
例2: 总结以下各数列的规律:
这些数列有一个共同的特点: 后项与前项的比为一固定的值, 在 (a) 中这一比值为2, 在(b)、(c)、
而后项与前项的固定比值称为公比, 等比数列的一般形式为a1, a1q, a1q2, a1q3, a1q4 ,……, 其中q为公比,a1叫首项,其通项为a1qn-1。此例(d)中的数列所有各项都相等,它既是等比数列又是等差数列。这样的数列叫做常数列。
例3: 求以下数列的通项:
解: (a)数列可改写成12, 22, 32, 42, ……其通
例4:十三世纪初,意大利数学家伦纳德提出下面的有趣问题:兔子出生后,若每次不多不少恰好生一对(一雌一雄),假如养了初生的小兔一对,试问一年后共可有多少对兔子 (如果生下的小兔都不死的话)?
据题设, 可进行以下的推算:
第一个月, 有一对小兔。
第二个月, 仍为一对 (因小免尚不能生育)
第三个月, 有二对小兔 (小兔开始生育)
第四个月,有三对小兔(两个月前出生的小兔照常生育, 上个月出生的小兔尚不能生育)。
同样道理,第五个月将有五对小兔,第六个月将有八对小兔,第七个月将有十三对小兔,等等,于是得到下面的数列:
1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, ……
它的第n项代表第n个月小兔的对数, 相邻项之间的关系可以表示成an=an-1+an-2(n≥3)这样的关系叫递推关系, 就是说各项的值可以通过一种统一的办法由它前面若干项计算出来, 上述数列叫做斐波那契数列,它虽然出自一个趣题,但是在优选法,几何图形的黄金分割、生物数学及计算理论等诸多纯粹数学和应用数学领域都找到了应用。
例5(第一届华罗庚金杯赛决赛第二试):70个数排成一行,除了两头的两个数以外,每个数的3倍都恰好等于它两边两个数的和。这一行最左边的几个数是这样的:0, 1, 3,8,21, ……问最右边的一个数被6除余几?
解: 由题设, 可得下面的递推关系
an=3an-1-an-2 (n≥3)。
从而,an-2+an能被3整除,a1=0,a3=3都能被3整除, 因此a1、a3、a5、a7、a9, ……都能被3整除。a2=1被3除余1, a4被3除余2, 因此a2,a6,a10, ……a2+4k, ……被3除余1,a70=a2+4x17被3除余1。又若an-1,an-2都是奇数, 则an=3an-1-an-2是偶数,若an-1与an-2为一奇一偶,则an=3an-1-an-2为奇数,而a1=0为偶数,a2=1,a3=3为奇数,故a1,a4,a7,a10……都是偶数,因此a70是偶数。综上述a70被3除余1,而且是偶数, 故a70被6除余4。