同一骨架 2024 年山东预赛 · P006576
先寻找两个量组成封闭的一步线性递推,再找会被这一步只乘固定倍数的线性组合。二维迭代一旦这样拆开,复杂的几何作图或根式增长都可以由等比量追踪。
前题的二元量是曲线点的两个坐标,另用行列式追踪面积;后题先平移原项并引入正根式伴随量,还原时须保留正根分支。
二次根式递推数列的通项
设
求数列 的通项公式。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
先独立尝试,再展开工具说明与想法来源。
先回想这道题的想法,再试试当前题。
伴随量是为简化递推额外引入的数列;这里取 ,便恒有 。利用这一恒等式验证新根式后,必须用非负性排除负号。
想法从哪来:先试把根号内配成平方加常数,中心不在零而在一,因此平移比直接猜等比数列更自然。再把平方前的系数吸收到新变量里,根号就成为“新变量平方加一”。这个形式提示同时记录新变量与它对应的正根,而非反复把根式嵌套下去。 下一步检验这两个量能否封闭递推:若新正根仍是原两量的线性组合,复杂的单变量递推就变成简单的二元线性关系。系数对称时试和与差,恰能分别变成等比数列。整个方法只用了平方差与等比通项,关键是每次从平方等式恢复正根时都要知道符号。
根号内配方后为 。平移并乘以 后,引入根式作为伴随数列;两个量的和与差分别形成等比数列,从而可在高中代数范围内求出通项。
令
再令
则 ,且
由 ,有
其中最后一步利用了 。由 (1)、(2),
以及
注意 ,故
两式相减可得
因此
通项在 时给出 。归纳过程中 ,所以 取的是正根,没有引入负分支。将 代入通项得 ,与原递推直接计算一致。
根式递推中若出现 ,可把 作为伴随量,并利用平方差恒等式寻找封闭的二元递推。若两个量的和、差分别只差一个固定倍数,通项就归结为两个等比数列。
平移缩放后同时引入b与sqrt(1+b²),使二者的和差按2±sqrt3成等比,关键是构造封闭的两个辅助量。
同一骨架 2024 年山东预赛 · P006576
先寻找两个量组成封闭的一步线性递推,再找会被这一步只乘固定倍数的线性组合。二维迭代一旦这样拆开,复杂的几何作图或根式增长都可以由等比量追踪。
前题的二元量是曲线点的两个坐标,另用行列式追踪面积;后题先平移原项并引入正根式伴随量,还原时须保留正根分支。
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