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详细研读本篇数列解法和例题,可快速解决任何MBA数列问题。
基本数列是等差数列和等比数列
一、等差数列
一个等差数列由两个因素确定:首项a1和公差d. 得知以下任何一项,就可以确定一个等差数列(即求出数列的通项公式): 1、首项a1和公差d 2、数列前n项和s(n),因为s(1)=a1,s(n)-s(n-1)=a(n) 3、任意两项a(n)和a(m),n,m为已知数
等差数列的性质: 1、前N项和为N的二次函数(d不为0时) 2、a(m)-a(n)=(m-n)*d 3、正整数m、n、p为等差数列时,a(m)、a(n)、a(p)也是等差数列
例题1:已知a(5)=8,a(9)=16,求a(25) 解: a(9)-a(5)=4*d=16-8=8 a(25)-a(5)=20*d=5*4*d=40 a(25)=48
例题2:已知a(6)=13,a(9)=19,求a(12) 解:a(6)、a(9)、a(12)成等差数列 a(12)-a(9)=a(9)-a(6) a(12)=2*a(9)-a(6)=25
二、等比数列
一个等比数列由两个因素确定:首项a1和公差d. 得知以下任何一项,就可以确定一个等比数列(即求出数列的通项公式): 1、首项a1和公比r 2、数列前n项和s(n),因为s(1)=a1,s(n)-s(n-1)=a(n) 3、任意两项a(n)和a(m),n,m为已知数
等比数列的性质: 1、a(m)/a(n)=r^(m-n) 2、正整数m、n、p为等差数列时,a(m)、a(n)、a(p)是等比数列 3、等比数列的连续m项和也是等比数列 即b(n)=a(n)+a(n+1)+...+a(n+m-1)构成的数列是等比数列。
三、数列的前N项和与逐项差
1、如果数列的通项公式是关于N的多项式,最高次数为P,则数列的前N项和是关于N的多项式,最高次数为P+1。 (这与积分很相似)
2、逐项差就是数列相邻两项的差组成的数列。 如果数列的通项公式是关于N的多项式,最高次数为P,则数列的逐项差的通项公式是关于N的多项式,最高次数为P-1。 (这与微分很相似) 例子: 1,16,81,256,625,1296 (a(n)=n^4) 15,65,175,369,671 50,110,194,302 60,84,108 24,24 从上例看出,四次数列经过四次逐项差后变成常数数列。
等比数列的逐项差还是等比数列
四、已知数列通项公式A(N),求数列的前N项和S(N)。 这个问题等价于求S(N)的通项公式,而S(N)=S(N-1)+A(N),这就成为递推数列的问题。 解法是寻找一个数列B(N), 使S(N)+B(N)=S(N-1)+B(N-1) 从而S(N)=A(1)+B(1)-B(N) 猜想B(N)的方法:把A(N)当作函数求积分,对得出的函数形式设待定系数,利用B(N)-B(N-1)=-A(N)求出待定系数。
例题1:求S(N)=2+2*2^2+3*2^3+...+N*2^N 解:S(N)=S(N-1)+N*2^N N*2^N积分得(N*LN2-1)*2^N/(LN2)^2 因此设B(N)=(PN+Q)*2^N 则 (PN+Q)*2^N-[P(N-1)+Q)*2^(N-1)=-N*2^N (P*N+P+Q)/2*2^N=-N*2^N 因为上式是恒等式,所以P=-2,Q=2 B(N)=(-2N+2)*2^N A(1)=2,B(1)=0 因此:S(N)=A(1)+B(1)-B(N) =(2N-2)*2^N+2
例题2:A(N)=N*(N+1)*(N+2),求S(N) 解法1:S(N)为N的四次多项式, 设:S(N)=A*N^4+B*N^3+C*N^2+D*N+E 利用S(N)-S(N-1)=N*(N+1)*(N+2) 解出A、B、C、D、E
解法2: S(N)/3!=C(3,3)+C(4,3)+...C(N+2,3) =C(N+3,4) S(N)=N*(N+1)*(N+2)*(N+3)/4
附录: 从数列递推到N球配对问题
本篇给出求简单递推数列通项公式的通用解法,并由此思路解一个老题 以下记A(N)为数列第N项
1、已知A1=1,A(N)=2A(N-1)+1,求数列通项公式 解:由题意,A(N)+1=2[A(N-1)+1] 即 A(N)+1是以2为首项,2为公比的等比数列 因此 A(N)+1=2^N 数列通项公式为 A(N)=2^N-1
2、通用算法 已知A1=M,A(N)=P*A(N-1)+Q,P《》1,求数列通项公式 解:设 A(N)+X=P*[A(N-1)+X] 解得 X=Q/(P-1) 因此 A(N)+Q/(P-1)是以A1+Q/(P-1)为首项,P为公比的等比数列 由此可算出A(N)通项公式
3、已知A1和A2, A(N)=P*A(N-1)+Q*A(N-2),求数列通项公式 解题思路:设 A(N)+X*A(N-1)=Y*[A(N-1)+X*A(N-2)] 代入原式可得出两组解,对两组X,Y分别求出 A(N)+X*A(N-1)的通项公式 再解二元一次方程得出A(N)
注:可能只有一组解,但另有解决办法。
4、现在用上面的思路来解决一个著名的问题: N个球和N个盒子分别编号从1到N,N个球各放入一个盒子,求没有球与盒子编号相同的放法总数。
解:设A(N)为球数为N时满足条件的放法(以下称无配对放法)总数, 易知A1=0,A2=1 当N》2时,一号球共有N-1种放法,假设1号球放入X号盒子 在剩下的N-1个球和N-1个盒子中,如X号球正好放入1号盒子, 问题等价于有N-2个球的无配对放法,放法总数为:A(N-2) 在剩下的N-1个球和N-1个盒子中,如X号球没有放入1号盒子, 则可以把X号球看作1号球,问题等价于有N-1个球的无配对放法, 放法总数为:A(N-1)
因此有 A(N)=(N-1)*[A(N-1)+A(N-2)] 上式可变换为: A(N)-NA(N-1) =-[A(N-1)-(N-1)*A(N-2)] 按等比数列得出: A(N)-NA(N-1)=(-1)^N 上式除以N!得出: A(N)/N!=A(N-1)/(N-1)!+(-1)^N/N! 把 A(N)/N!当作新的数列, 把(-1)^N/N!也作为一个数列 则 A(N)等于数列 (-1)^N/N!从第二项到第N项的和再乘以N!
另外可得出: N球恰有K球与盒子配对的放法总数为:C(N,K)*A(N-K) |