从函数眼中赏析数列

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  从函数的角度分析和研究数列,一方面使得我们对函数性质的普遍性与特殊性有了更直观地认识,另一方面也使得我们对数列的函数特殊性有了更深刻的理解。这将极大地提高我们多角度思考分析问题的能力,使得我们的解题思路及思维方式更加灵活自如。下面从函数的常用性质,分析数列所具有的特殊性。
  
  1.函数与数列的转换
  
  设函数y=f(x)的定义域为A,正整数集N+为A的子集,当我们将函数y=f(x)的定义域换成N+时,函数y=f(x)可转换成一个相应的数列,如:y=2x+1,x∈R,定义域换为x∈N+即an=2n+1为等差数列。反过来,在保证解析式有意义的前提下,我们可将一个数列转换成函数,如:Sn=2n2+n,x∈N+可变成y=2x2+x,x∈R为二次函数。通过数列与函数的转换关系,可使我们从函数的角度来求解数列的相关问题。
  
  2.抽象函数
  
  在函数中,有些函数没有解析式,我们称之为抽象函数。抽象函数问题一般会给出函数值关系式,如:f(x+y)=f(x)+f(y)。在求解时,从函数值关系式中一般解不出解析式,我们只能依据函数值关系式,利用函数的相关定义及性质直接解题。对于数列,也有类似抽象函数的给出方式。在求解时,没有通项公式,仅给出反映项与项关系的递推关系式,如:a(m+n)=am+an,这一点和抽象函数一致,而数列特殊的地方在于,有时可从递推关系式中解出通项公式。
  尽管有时可从递推关系式中解出通项公式,但在多数情况下,用递推关系式很难,甚至不能够求出an或sn来,因此不要总是试图从递推关系式中求出an或sn后才去解题。其实,递推关系式作为一种给出数列的方式,在求解数列的许多问题上,如:数列的单调性、极限、或项值的计算上,用递推关系式比用an或sn有时更有效,来得更快。
  
  3.奇偶性 由于数列的定义域关于原点不对称,所以数列没有奇偶性。
  
  4.周期性 函数的周期性表示为f(x)=f(x+T)。数列虽然没有周期性,但却有类似于函数周期性的特征,如:an=an+t,t∈N+
  
  5.单调性
  
  (1)函数单调性常用的判断方法有两个:
  定义法即利用函数单调性的定义来判断,证明函数的单调性。此方法为单调性证明的通法。
  导数法 此方法适用于有解析式且导数易求的函数。
  (2) 数列单调性 对数列的单调性,我们可从数列自身的特点上来研究,也可从函数的角度研究。
  定义法 一个数列{an},如果从第二项起,每一项都大(小)于它前面的一项,即an+1>an(an+1<an),那么这个数列叫做递增(减)数列。即数列是通过任意相邻两项的大小关系来证明单调性的。在讨论an与an+1的大小关系时,可用作差an+1-an或作商an+1÷an的办法来判断。
  函数法 通过函数与数列的转换分析,对于用定义法不好证明单调性的数列,可将其还原成函数,利用函数来判断其单调性。如判断数列an=2n2+3n+4,n∈N+的单调性,将数列还原成函数y=2x2+3x+4,x∈R利用函数性质或导数求出函数的单调区间,通过判断N+与函数单调区间是否为子集关系,证得数列的单调性。
  综上所述,从函数的角度分析和研究数列,一方面使得我们对函数性质的普遍性与特殊性有了更直观的认识,另一方面也使得我们对数列的函数特殊性有了更深刻的理解。在函数问题的求解中,若求解的结果具有数列特征时,数列的解题方式将是不错的参考。在数列问题的求解中,我们突现数列自身解题特点的同时,函数一般性解题方式也值得借鉴。
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