等差(arithmetic)数列每次加同样的量,等比(geometric)数列每次乘同样的量。关键是在写公式之前先判断是哪一种。这项技能出现在增长、衰减和重复百分比变化的题目中。
怎样决定是加还是乘?
对相邻的项做两个快速测试。求差测试是用每一项减去前一项。求比测试是用每一项除以前一项。
如果所有的差都相等,是等差数列。如果所有的比值都相等,是等比数列。两者都不是,则是别的类型。
解题步骤
- 求差:算出相邻各项的差。
- 求比:算出每一项与前一项的比值。
- 判断:差固定是等差,比值固定是等比。
- 写公式:等差是 dn + c,等比是 a × r^(n − 1)。
- 检验:代入 n = 1 和一个较后面的项。
例题详解
数列 2, 6, 18, 54, … 继续下去。判断类型,写出第 n 项,并求第 6 项。
第一步,求差: 6 − 2 = 4,18 − 6 = 12,54 − 18 = 36。它们不相等,所以不是等差数列。
第二步,求比: 6 ÷ 2 = 3,18 ÷ 6 = 3,54 ÷ 18 = 3。比值固定,所以是等比数列,a = 2,r = 3。
第三步,公式: 第 n 项 = 2 × 3^(n − 1)。
第四步,检验: n = 1 得 2 × 3^0 = 2,n = 4 得 2 × 3³ = 2 × 27 = 54,两者都吻合。
第 6 项: 2 × 3^5 = 2 × 243 = 486。往后继续:54 × 3 = 162,162 × 3 = 486,结果相同。
要留意的错误
常见的失误是等比公式的指数用错。
错误答案: 第 n 项 = 2 × 3^n,所以第 6 项是 2 × 3^6 = 1458
学生把指数写成 n,而不是 n − 1。
在 n = 1 检验:2 × 3^1 = 6,但第一项是 2。第一项还没有乘过公比,所以指数比位置少 1。正确公式是 2 × 3^(n − 1),第 6 项是 486。
自我检测
先不用计算器试做,再打开答案核对。
1. 数列是 5, 10, 20, 40, … 说明它的类型,并求第 7 项。
查看答案
差:5, 10, 20,不固定。比值:2, 2, 2,固定。它是等比数列,a = 5,r = 2。
第 7 项:5 × 2^6 = 5 × 64 = 320。
2. 数列是 100, 90, 80, 70, … 说明它的类型,并求第 n 项。
查看答案
差:−10, −10, −10,固定,所以是等差数列,d = −10。−10n 给出 −10, −20, −30,所以常数项是 110。
第 n 项是 110 − 10n。检验:n = 1 得 100,n = 4 得 70。
3. 1, 4, 9, 16, … 是等差、等比,还是都不是?请给出依据。
查看答案
差:3, 5, 7,不固定。比值:4, 2.25, 约 1.78,不固定。这个数列两者都不是。它是平方数 n²。
下一步
接下来学习用二阶差探究二次公式,它涵盖像平方数这样的数列。然后用数列练习题组综合所有类型。数列与级数实验室能把两种变化并排展示出来。
数列题目看起来简单,却可能藏着选错变化类型的陷阱。数学线上一对一补习的老师可以帮你把这类问题筛出来。