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涉及数列类的归纳推理,常常考查二阶等差数列已知数列\(\{a_n\}\),不是等差数列,但是\((a_{n+1}\)\(-\)\(a_n)\)\(-\)\((a_n\)\(-\)\(a_{n-1})\)\(=\)\(d\),\(d\)为常数,则数列\(\{a_{n+1}\)\(-\)\(a_n\}\)相对于数列 \(\{a_n\}\),就可以称为二阶数列,且其为等差数列,故称为二阶等差数列。\(\quad\),或二阶等比数列已知数列\(\{a_n\}\),不是等比数列,但是\(\cfrac{a_{n+1}-a_n}{a_n-a_{n-1}}\)\(=\)\(q\),\(q\)为常数,则数列\(\{a_{n+1}\)\(-\)\(a_{n}\}\)为原数列\(\{a_n\}\)的二阶等比数列;\(\quad\),或斐波那契数列斐波那契数列指的是数列 \(1\),\(1\),\(2\),\(3\),\(5\),\(8\),\(13\),\(\cdots\),其中\(a_{n+1}=a_n+a_{n-1}\),\(n\geqslant 2\)\(\quad\);
分析:本题目涉及到的数列为“斐波那契数列”,其构成规律为:\(a_1\),\(a_2\)已知,其他项由递推公式\(a_{n+2}\)\(=\)\(a_{n+1}\)\(+\)\(a_n\),\(n\in N^*\)得到,
故\(a_6=8\),\(a_7=13\),\(a_8=21\),\(a_9=34\),\(a_{10}=55\),\(a_{11}=89\),故选\(D\)。
法1:注意到蜂巢个数所成的数列是二阶等差数列,我们可以这样做:
\(1\stackrel{+6}{\longrightarrow}7\); \(7\stackrel{+2\times 6}{\longrightarrow}19\);\(19\stackrel{+3\times 6}{\longrightarrow}37\);\(37\stackrel{+4\times6}{\longrightarrow}61\);\(61\stackrel{+5\times6}{\longrightarrow}91\);\(91\stackrel{+6\times6}{\longrightarrow}127\);故选\(C\)。
法2:利用二阶等差数列和累加法求解;令蜂巢个数为\(f(n)\),则\(f(1)=1\),\(f(2)=7\),\(f(3)=19\),\(f(4)=37\),由于
\(f(2)-f(1)=7-1=1\times 6\);
\(f(3)-f(2)=19-7=2\times 6\);
\(f(4)-f(3)=37-19=3\times 6\);
\(f(5)-f(4)=61-37=4\times 6\);
$\cdots $,
\(f(n)-f(n-1)=6\times (n-1)\);
因此,当\(n\ge 2\)时,由累加法可知,
\(f(n)-f(1)=6\times [1+2+3+\cdots+(n-1)]=3n(n-1)\);
故\(f(n)=3n^2-3n+1\);
当\(n=1\)时,\(f(1)=1=3\times1^2-3\times1+1\),符合上式,
故蜂巢个数为\(f(n)=3n^2-3n+1\),
故可以计算\(f(6)=91\),当然也可以得到\(f(10)=271\);
求\(f(1)\),\(f(2)\),\(f(3)\),\(f(4)\),\(f(5)\)的值;并总结\(f(n)\)的表达式。
解析:由题意知,则\(f(1)=2\),\(f(2)=4\),\(f(3)=7\),\(f(4)=11\),\(f(5)=16\),
\(f(2)-f(1)=4-2=2\);
\(f(3)-f(2)=7-4=3\);
\(f(4)-f(3)=11-7=4\);
\(f(5)-f(4)=16-11=5\);
$\cdots $,
\(f(n)-f(n-1)=n\);
因此,当\(n\ge 2\)时,由累加法可知,
\(f(n)-f(1)=2+3+\cdots+n=\cfrac{(n+2)(n-1)}{2}\)
即\(f(n)=\cfrac{n^2+n+2}{2}\)
当\(n=1\)时,\(f(1)=2\),也满足上式,
故\(f(n)=\cfrac{n^2+n+2}{2}\)。
(1)求出\(f(2)\),\(f(3)\),\(f(4)\),\(f(5)\);
分析:由题意可知,
\(f(1)=3\),
\(f(2)=f(1)+3+3\times 2=12\),
\(f(3)=f(2)+3+3\times 4=27\),
\(f(4)=f(3)+3+3\times 6=48\),
\(f(5)=f(4)+3+3\times 8=75\),
(2)找出\(f(n)\)与\(f(n+1)\)的关系,并求出\(f(n)\)的表达式.
分析:由题意及(1)可知,
\(f(n+1)=f(n)+3+3\times 2n=f(n)+6n+3\),
即\(f(n+1)-f(n)=6n+3\),
则\(f(2)-f(1)=6\times 1+3\),
\(f(3)-f(2)=6\times 2+3\),
\(f(4)-f(3)=6\times 3+3\),
\(\cdots\),\(\cdots\),
\(f(n)-f(n-1)=6\times (n-1)+3\),
利用累加法可知,当\(n\ge 2\)时,
\(f(n)-f(1)=6[1+2+\cdots+(n-1)]+3(n-1)=6\times \cfrac{n(n-1)}{2}+3(n-1)=3n^2-3\),
即\(f(n)=3n^2\),当\(n=1\)时,满足上式,
故\(f(n)=3n^2(n\in N^*)\)。
则 \(n\) 级分形图中共有__________条线段.
分析:由此分形图的制作过程我们可以得到以下的表达式,用\(f(n)\)表达\(n\)级分形图的线段条数,则有
\(f(1)=3\);
\(f(2)=3+6\);
\(f(3)=3+1\times 6+2\times 6\);
\(f(4)=3+1\times 6+2\times 6+4\times 6\);
\(f(5)=3+1\times 6+2\times 6+4\times 6+8\times 6\);
\(\cdots\),\(\cdots\),
对以上数据做加工,得到
\(f(2)-f(1)=1\times 6=2^0\times 6\);
\(f(3)-f(2)=2\times 6=2^1\times 6\);
\(f(4)-f(3)=4\times 6=2^2\times 6\);
\(f(5)-f(4)=8\times 6=2^3\times 6\);
\(\cdots\),\(\cdots\),
\(f(n)-f(n-1)=? \times 6=2^{n-2}\times 6\);
以上\(n-1\)个式子累加,得到
\(f(n)-f(1)=[2^0+2^1+2^2+\cdots+2^{n-2}]\times 6=6\times \cfrac{2^{n-1}-1}{2-1}=6(2^{n-1}-1)\),
解得, \(f(n)=6\cdot 2^{n-1}-6+3=3\times 2^n-3\);
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