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中学数学建模方法,数列核心知识点

时间:2023-08-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:.数列是一种特殊的函数.通项公式:如果数列{an }的第n项an与项数n之间的关系可以用一个式子来表示,则这个公式称为通项公式,其中n∈N+或n∈N*(可省略).前n项和:S n =a1 +a 2+a 3+a4+…

中学数学建模方法,数列核心知识点

一、重要知识点

1.数列

(1)定义:按照一定次序排列的一列数称为数列,数列中的每一个数叫做这个数列的项,如:数列1,3,5,7,….

数列是一种特殊的函数(定义域为正整数集的函数).

(2)通项公式:如果数列{an }的第n项an与项数n之间的关系可以用一个式子来表示,则这个公式称为通项公式,其中n∈N+或n∈N*(可省略).

(3)前n项和:S n =a1 +a 2+a 3+a4+…+an ,n∈N+.

(4)an与Sn的关系:(常用来求通项公式).

2.等差数列

(1)定义:如果一个数列从第2项起,每一项与它前一项的差等于同一常数,则该数列叫做等差数列,这个常数叫做公差,常用字母d表示,即

a n-an-1=d (n≥2且n∈N*)或an+1-a n =d (n∈N+).

(2)通项公式:a n =a1+(n-1)d.(注意变式)

(3)等差中项:若x,A,y成等差数列,则称A为x与y的等差中项,即.

(4)重要性质:若m +n =p +q ,则a m+a n=a p+aq.

(5)前n项和:

3.等比数列

(1)定义:如果一个数列从第2项起,每一项与它前一项的比等于同一个非零常数,则该数列叫做等比数列,这个常数叫做公比,常用字母q表示,即

(2)通项公式:a n=a1 qn-1.(注意变式)

(3)等比中项:若x,G,y成等比数列,则称G为x与y的等比中项,即G 2=x y.

(4)重要性质:若m +n =p +q ,则a m a n=a p aq.

(5)前n项和:.

4.等差数列和等比数列的对比(见表3.1.1)

表3.1.1 等差数列和等比数列对比表

二、数列应用的模型

(1)等差模型:如果增加(或减少)的量是一个固定量,则该模型是等差模型,增加(或减少)的量就是公差.

(2)等比模型:如果后一个量与前一个量的比是一个固定的数,则该模型是等比模型,这个固定的数就是公比.

(3)混合模型:在一个问题中同时涉及等差数列和等比数列的模型.

(4)生长模型:如果某一个量,每一期以一个固定的百分数增加(或减少),同时又以一个固定的具体量增加(或减少)时,我们称该模型为生长模型.如分期付款问题、树木的生长与砍伐问题等.

(5)递推模型:如果容易找到该数列任意一项an与它的前一项an-1(或前n项)间的递推关系式,我们可以用递推数列的知识来解决此问题.

例1(2012·湖南) 某公司一下属企业从事某种高科技产品的生产.该企业第一年年初有资金2000万元,将其投入生产,到当年年底资金增长了50%,预计以后每年资金年增长率与第一年的相同.公司要求企业从第一年开始,每年年底上缴资金d万元,并将剩余资金全部投入下一年生产.设第n年年底企业上缴资金后的剩余资金为an万元.

(1)用d表示a1,a2,并写出an+1与an的关系式;(www.xing528.com)

(2)若公司希望经过m(m≥3)年使企业的剩余资金为4000万元,试确定企业每年上缴资金d的值(用m表示).

分析:(1)由第n年和第(n+1)年的资金变化情况得出an与an+1的递推关系;

(2)由an+1与an之间的关系可求出通项公式,问题便可求解.

解 (1)由题意得

(2)由(1)得

整理得

由题意知am=4000,即

解得

故该企业每年上缴资金d的值为时,经过m(m≥3)年企业的剩余资金为4000万元.

例2 某产品在不做广告宣传且每千克获利a元的前提下,可卖出b千克.若做广告宣传,广告费为n(n∈N*)千元时比广告费为(n-1)千元时多卖出千克.

(1)当广告费分别为1千元和2千元时,用b表示销售量S;

(2)试写出销售量S与n的函数关系式;

(3)当a=50,b=200时,要使厂家获利最大,销售量S和广告费n分别应为多少?

解 (1)当广告费为1千元时,销售量

当广告费为2千元时,销售量.

(2)设Sn(n∈N)表示广告费为n千元时的销售量,由题意得:

以上n个等式相加得

(3)当a=50,b=200时,设获利为Tn,则有

,则

当n≤2时,bn+1-bn>0;当n≥3时,bn+1-bn<0.所以当n=3时,bn取得最大值,即Tn取得最大值,此时Sn=375,即该厂家获利最大时,销售量和广告费分别为375千克和3千元.

反思:用数列知识解相关的实际问题,关键是合理建立数学模型——数列模型,弄清所构造的数列的首项是什么,项数是多少,然后转化为解数列问题.求解时,要明确目标,即搞清是求和,还是求通项,还是解递推关系问题,所求结论对应的是解方程问题,还是解不等式问题,还是最值问题,然后进行合理推算,得出实际问题的结果.

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