【理解创新,学会构造】 构造法求数列通项公式的创新点

  随着新课程标准实施的不断深入,高考对考生创新意识和创新能力的要求逐步提高.要求考生能够综合运用所学的数学知识、思想方法解决创新型问题已经成为高考中的一道风景线.处理这部分试题,难度很大,具有挑战性,而构造法是解决此类题目常用的方法之一.因此,在教学中我们应该加深对构造法的认识,掌握常见的构造方法,这对高考解题很有帮助.
  1.构造函数
  著名数学家克莱因说:“一般受教育者在数学课上应该学会的重要事情是用变量和函数思考.”函数作为联系高中数学知识的主线,与不等式、数列、解析几何等内容均有很密切的联系.因此,学会构造函数,才能主动地去思考一些问题,把表面上不是函数的问题化归为函数问题,从而使问题得到解决.
  例1已知函数f(x)=+aln(x-1)其中n∈N,a为常数.
  当a=1时,证明:对任意的正整数n,当x≥2时,有f(x)≤x-1.
  解:当a=1时,f(x)=+ln(x-1).
  当x≥2时,对任意的正整数n,恒有≤1,故只需证明1+ln(x-1)≤x-1.
  令h(x)=x-1-(1+ln(x-1))=x-2-ln(x-1),x∈[2,+∞)
  则h′(x)=1-=,当x≥2时,h′(x)≥0,故h(x)在[2,+∞)上单调递增,
  因此当x≥2时,h(x)≥h(2)=0,即1+ln(x-1)≤x-1成立.
  故当x≥2时,有+ln(x-1)≤x-1.即f(x)≤x-1.
  点评:对于许多较难不等式的证明,通过构造函数,利用函数性质得以解决,该种方法备受高考命题者的青睐.
  2.构造数列
  高考试题中数列的基本问题还是等差数列和等比数列,它几乎一直围绕这两个基本数列来命题.构造数列就是根据已知条件进行变形、整理,构造一个新的等差数列或等比数列,通过新数列来解决问题.
  例2已知数列{a},{b}满足a=2,b=1,且a=a+b+1b=a+b+1(n≥2).
  (I)令c=a+b,求数列{c}的通项公式;
  (II)求数列{a}的通项公式及前n项和公式S.
  解:(I)由题设得a+b=(a+b)+2( n≥2),即c=c+2(n≥2)
  易知{c}是首项为a+b=3,公差为2的等差数列,通项公式为c=2n+1.
  (II)由题设得a-b=(a-b)(n≥2),令d=a-b,则
  d=d(n≥2).
  易知{d}是首项为a-b=1,公比为的等比数列,通项公式为d=.
  由a+b=2n+1a-b=,解得a=+n+,求和得S=-++n+1.
  点评:利用构造法求数列通项,高考解答题中经常出现,望多加注意.
  3.构造方程
  例3设数列{a}满足a+3a+3a+…+3a=,n∈N.
  (Ⅰ)求数列{a}的通项公式;(Ⅱ)设b=,求数列{b}的前n项和S.
  解:(Ⅰ)a+3a+3a+…+3a=,①
  a+3a+3a+…+3a=(n≥2),②
  ①-②,得3a=-=(n≥2).
  所以a=(n≥2).验证:当n=1时也满足上式.因此a=(n∈N).
  (Ⅱ)b=n·3,S=1·3+2·3+3·3+…+n·3③
  3S=1·3+2·3+3·3+…+n·3④
  ③-④,得-2S=3+3+3+…+3-n·3,
  从而-2S=-n·3,所以S=·3-·3+.
  点评:在解答数列问题时,经常利用数列通项与前n项和之间的关系,构造方程解决有关的问题.
  4.构造复数
  复数的应用十分广泛,对很多“非复数”问题,可以通过构造复数,利用复数的运算法则及其几何意义简洁地解决.
  例4已知θ∈(0,),求证:(1+)(1+)>5
  分析:该题证法很多,以构造复数证明最为简洁.
  解:设z=1+i,z=1-i,
  (1+)(1+)=|z||z|=|zz|
  =|1++i(-)|
  ≥|1+|≥(1+)=3+2>5
  5.构造图形
  形数转化是构造法解题中常用的方法之一.在解题过程中,可以根据已知条件的结构特征,构造出符合条件的图形,然后通过图形启发思维,找到简洁的解题思路.
  例5某几何体的一条棱长为,在该几何体的正视图中,这条棱的投影是长为的线段,在该几何体的侧视图与俯视图中,这条棱的投影分别是长为a和b的线段,则a+b的最大值为 .
  分析:该题缺少解题必要的图形,比较抽象,所以采用构造图形的方法来解答.
  解:结合长方体的对角线在三个面的投影来理解计算.如图,设长方体的长,宽,高分别为m,n,k,由题意得=,=?圯n=1
  =a,=b,所以(a-1)+(b-1)=6?圯a+b=8,
  ∴(a+b)=a+2ab+b=8+2ab≤8+a+b=16.
  ?圯a+b≤4.当且仅当a=b=2时,取等号.
  通过对以上几道高考试题的解析,我们很容易发现,构造法在函数、数列、不等式等方面都有着广泛的运用,特别是对中高档高考试题的解答大有帮助.因此,我们在平时的复习中应多关注构造法,使学生更好地掌握构造法,开阔学生解题的视野,争取在高考中取得好成绩.

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