本题导读

本题作为压轴题,核心考查方程根与系数的关系、二阶线性递推数列通项公式的分类讨论推导,以及差比复合数列的错位相减求和通法。

📌【题干】

Question

(2008年广东卷(理)) 已知 是实数, 为方程 的两个实根, 数列 满足 ().

(1)证明: ;

(2)求数序列 的通项公式;

(3)若 , 求 的前 项和 .

🔍【思路分析】

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  1. 第一问:直接应用一元二次方程根与系数的关系(韦达定理)进行证明。
  2. 第二问:递推式 的特征方程恰为 。通项公式的结构取决于特征根 是否相等,故需分 与 两种情况讨论求解。
  3. 第三问:代入具体数值发现属于特征根相等的情况,求出 ,这属于典型的“差比数列”,采用错位相减法求和。

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的通项公式为:$$x_n = \begin{cases} \frac{\alpha^{n+1} - \beta^{n+1}}{\alpha - \beta}, & \alpha \neq \beta \ (n + 1)\alpha^n, & \alpha = \beta

✍【详细解析】

Abstract

(1)证明: 因为 是方程 的两个实根, 由一元二次方程的根与系数的关系(韦达定理)直接可得:

(2)解: 递推关系式为 ,对应的特征方程为 。 由(1)知其特征根为 。分以下两种情况讨论:

情况①:当 时 设通项公式为 。 代入 得: 联立解得 ,。 代入可得:

情况②:当 时 此时 。设通项公式为 。 代入 得: 解得 。 故 。

综上所述, 的通项公式为:

(3)解: 若 ,方程为 ,解得 。 由(2)可知,此时通项公式为: 则前 项和为: 两边同乘 得: ① - ② 得: 两边同乘 2 得:

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:特征方程法解决二阶常系数线性递推问题;差比数列求和。
  2. 核心方法:分类讨论特征根是否重合;错位相减法化简时利用等比数列求和公式。
  3. 避坑指南:第(2)问极易漏掉特征根相等 的特殊情况导致失分;第(3)问进行错位相减时,中间等比数列项数极易数错(本题中间括号内共有 项),尾项的负号和指数也需格外小心。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 本题高等数学背景为常系数线性差分方程。在线性代数和组合数学中,斐波那契数列的通项推导即基于此公式(当 时)。
  2. 结论推广: 已知递推式 ,若初始值为 ,其通项可直接写为经典的卢卡斯序列形式 。

🔗【关联脉络】

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