高1下册北师大版数学 数列的概念 逐字稿-4,030字

  师:好,大家好,今天我们来学习数列的概念。首先,请大家看这样一列数:3、6、12、24 。从这列数中,大家能发现什么信息呢?

  生:从第二项起,每个数都是前面一个数的二倍。

  师:没错。科学家通过这列数找到了一颗小行星,那是怎么做到的呢?我们来跟随科学家的脚步探究一下。首先,在这列数前面加上一个0,接着每个数都加上4,然后再把每个数除以10 。这样处理后,看似没什么特别的。但大家知道,水星到太阳的视距离是0.39,金星到太阳的距离是0.72,地球到太阳的距离是1.0 。对比我们处理后的这列数,0.39、0.4、0.72、0.7,是不是发现它们非常接近?这是不是意味着这列数中的每个数字对应着一颗行星呢?经过比对,发现确实很接近。但科学家又发现,按照推断,这里有个2.8 ,它对应的是不是也该有一颗小行星呢?也就是说,在火星和木星之间,是不是也能找到一颗与2.8对应的小行星?经过多年寻找,科学家终于在距离2.8个单位的范围内找到了谷神星。

  小小的数列真不简单。其实在生活中有很多类似的例子。比如文学家庄子曾说过:“一尺之捶,日取其半,万世不竭。”如果把每天取完后剩余的部分依次记录下来,第一天记为1,第二天就是1/2 ,第三天是1/4 ,这样依次得到一列数据。如果把分母拿出来,就变成1、2、4、8 。同学们还可以去大自然观察,有些树木,第一年长出一根树枝,第二年还是一根树枝,第三年可能分叉变成两根树枝,第四年又得到三根树枝。把各年树枝的数量记录下来,就得到1、1、2、3、5、8 。有兴趣的同学可以查阅资料,这在数学中是很奇妙的一列数。

  再比如,某足球前锋5场比赛的进球数,第一场进了4个球,第二场进了1个球,第三场0个球,从这里能看出他的状态变化。像这4列数,都是我们今天要学习的数列。像这样按照一定次序排列的一列数,我们就称为数列。这里要注意,必须是按照一定次序,颠倒顺序意义就不同了。比如把第一场进球数1和第二场进球数4颠倒,意义就不一样了。

  在数列的定义中,按照一定次序排列的一列数,数列中的每一个数都叫做数列的项。其中第一个数就是第一项,第二个数就是第二项。根据项数的多少,我们可以把数列分成有穷数列和无穷数列。什么是有穷数列和无穷数列呢?如果项数有限,这样的数列就是有穷数列,比如刚刚足球前锋进球数的例子,只给了5项,就是有穷数列;而前面那些项数无限的数列,我们称为无穷数列。

  那数列如何表示呢?我们通常将数列写成a?,a?,a? ,…… ,也可以写成{an} 。这里要注意,a?表示数列的第一项,a?表示数列的第二项。an表示数列的第n项。每个数列的第一项我们称为首项,第二项记为a?,第三项记为a? 。数列也可以记为{bn} 、{cn}等。但要注意,不加大括号的an表示第n项,加大括号后的{an}表示整个数列。给定一个n ,就有唯一的an与之对应,这和我们之前学的函数概念很接近。如果数列{an}的第n项可以用一个式子表示,这个式子就称为数列的通项公式。此时,an = f(n) ,这和函数是一致的,所以数列也可以从函数的角度去理解。知道了数列的通项公式,把n依次取1、2、3、4、5等代入,就能找到对应的项。

  比如说,前面提到的1、1/2 、1/4 、1/8这列数,它的通项公式为什么是1 / 2??1 呢?如果给定一个数列,怎么找它的通项公式呢?比如1、2、4、8 ,这里面的数都是2的指数幂,第二项是21 ,第三项是22 ,第四项是23 ,发现项数与指数的关系是指数比项数少1,所以第n项可以写成2??1 ,第一项1也可以写成21?1 ,也满足这个规律,这样就找到了它的通项公式。

  那1、1、2、3、5、8这列数,能写出它的通项公式吗?同学们,这个是写不出来的。如果能写出来,就意味着能知道这个运动员下一场的进球数,显然我们没有这个预测能力。所以有些数列是写不出通项公式的。

  下面请同学思考这个问题:1、2、3、4、5和5、4、3、2、1,它们是同一个数列吗?第一列数的第一项是1,第二列数的第一项是5,所以这是不同的数列。这和我们前面学的集合不一样。如果给它们加上大括号,在集合里,这两个集合是相同的;但在数列里,即使不加大括号,它们也是不同的数列,这体现了数列的有序性。

  由此我们可以想到,数列和集合的区别是什么呢?刚刚讲了数列和顺序相关,而集合中不能出现重复的元素,但数列中可以,比如足球前锋两场进球数都为1,都为0 。所以数列中的项要满足有序性和可重复性。

  下面我们来看一个小例题。根据下列通项公式,分别写出这个数列的前5项。已知an = n / (n + 2) ,要求第一项,把n = 1代入,得到1 / 3;求第二项,把n = 2代入,得到2 / 4 ,即1 / 2;依次代入n = 3、4、5 ,得到3 / 5、4 / 6 。

  同理,对于an = (-1)? × cos(nπ / 4) ,求前5项。这里要注意(-1)? ,n取奇数时它为 -1 ,n取偶数时它为1 ,这个也叫调和因子或符号因子。把n = 1代入,得到 - cos(π / 4) ,即 - √2 / 2;n = 2代入,得到cos(π / 2) = 0 ;依次代入求出前5项。

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