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数列是离散函数

一句话

数列把第几个对应到这一项是多少。序号是自变量,项是函数值;求最值时序号只能取允许的整数。

本页是高中课程基础。学后应能区分有限与无限数列,解释通项和递推,并在整数范围内比较候选最值。

前置知识

概念与推导

有限与无限

通常从 1 编号。有限数列的定义域是 {1,2,,N},无限数列的定义域是 N;从 0 开始编号时另作说明。通项 an 给定序号求值,递推关系则说明相邻项如何连接。

1,4,9,16 可以是只有四项的有限数列;写作 an=n2 (nN) 才确定相应的无限数列。只给前四项,并不能唯一决定所有后续项。

函数不要求自变量连续变化。把数列看成函数,与初中的唯一对应观点相容;高中课标还明确强调数列与函数的联系,见引用中心

联系有条件

等差数列 an=a1+(n1)d 的点在一条直线上:d0 时对应一次函数,d=0 时是常数列。

等比数列通常约定首项与公比均非零。an=a1qn1q>0 时可延拓为实变量的指数型函数;q=1 为常数列;q<0 时各项交替变号,不能直接解释为同一条实指数曲线上的点。

对数列本身不能直接求导。若另构造一个在实区间上可导、且在整数处与数列相同的函数,可以用其性质帮助研究数列;这需要说明延拓及适用范围。

公式与适用场景

由部分和恢复数列

a1=S1,an=SnSn1 (n2)
成立条件

从1开始编号;若为有限数列,还需n不超过项数。

取等条件

这是恒等关系;n=1需按首项处理,不涉及最值取等。

从哪里来

写出 Sn=a1++anSn1=a1++an1,相减只剩aₙ。第一项直接从S₁读取。

适用场景与常见误用

可以用在

  • 由前n项和求通项,检查首项。

要防止

  • 把只对正整数给出的Sn公式代入0;遗漏n=1。

知识讲解:数列的概念(定义在正整数集上的函数)

AI辅助推导复核:Codex,2026-09-08。

查看课程依据及核验范围

线性递推的平移

c=q1p,an=c+pn1(a1c)
成立条件

递推为aₙ₊₁=paₙ+q,n为正整数;所列式取p不等于0或1。p=1、p=0见推导中的单独分支。

从哪里来

p不等于0、1时,选c=pc+q,得到aₙ₊₁−c=p(aₙ−c),逐次展开。p=1时为等差列a₁+(n−1)q;p=0时从第二项起恒为q。若a₁=c,保留常数解。

适用场景与常见误用

可以用在

  • 一次线性递推、构造乘法递推。

要防止

  • p=1仍除以1−p;p=0时不检查首项;平移后全零仍强称等比数列。

知识讲解:数列的概念(定义在正整数集上的函数)

AI辅助推导复核:Codex,2026-09-08。

查看课程依据及核验范围

典型例题

例 1(整数最值)

无限等差数列首项20、公差−3,求前n项和的最大值(n为正整数)。

解与结论

77

  1. aₙ=23−3n,Sₙ=−3n²/2+43n/2。相应实变量二次式的轴为43/6,最接近的正整数是7与8;S₇=77、S₈=76,最大值为77。也可看前7项正、从第8项开始均负,部分和先增后减。

    为什么这样做

    序号只能取正整数;二次式帮助定位,但最终要比较合法整数候选。

易错与反例
  • 不能把n=43/6当作数列的某个序号。

本例与题库共用题面、答案和解析。进入题组并选择独立练习或复测

例 2(一般相邻差)

判断 an=n/(n+1)(n为正整数)的单调性,并给出覆盖所有相邻项的理由。

解与结论

严格递增。

  1. aₙ₊₁−aₙ=(n+1)/(n+2)−n/(n+1)=1/[(n+1)(n+2)]>0;分母正是因为n≥1。

    为什么这样做

    每一对相邻项都递增,连续比较即可推出任意后项大于前项。

易错与反例
  • 不能只列前几项就把观察当成对所有项的证明。

本例与题库共用题面、答案和解析。进入题组并选择独立练习或复测

例 3(线性递推与不动点)

已知a₁=1,aₙ₊₁=2aₙ+3(n为正整数),求通项并检验。

解与结论

an=2n+13

  1. 寻找c=2c+3得到c=−3,因此aₙ₊₁+3=2(aₙ+3)。首项平移后为4,每次乘2,得aₙ+3=4·2ⁿ⁻¹,所以aₙ=2ⁿ⁺¹−3。n=1给1;代入右侧2aₙ+3得到2ⁿ⁺²−3,等于下一项。

    为什么这样做

    平移消去常数项后,再从首项逐次相乘;首项和递推都须满足。

易错与反例
  • 只找到一个常数解c=−3,不代表题给首项为1的数列就是该常数列。

本例与题库共用题面、答案和解析。进入题组并选择独立练习或复测

边界要分开:一般 an+1=pan+q 中,p=1 时直接得到等差数列 an=a1+(n1)q,不可除以 1pp=0 时从第二项起恒为 qp0,1 时取 c=q/(1p),得 anc=pn1(a1c);若 a1=c,这是常数解,不必强称平移后的全零数列为等比数列。

易错与反例

  • an=(2)n1 是合法等比数列,但不能直接对负底数作任意实数幂延拓。
  • 只看到 1,2,3,无法判定第四项一定是 4;必须说明规律。
  • SnSn1 求通项时,若没有定义 S0,需要单独验 n=1

练习

10 道题。先独立作答,答案和解析默认收起。

第 1 题 提高 · 示例(讲解中已出现)

无限等差数列首项20、公差−3,求前n项和的最大值(n为正整数)。

查看答案

77

查看逐步解析与易错点
  1. aₙ=23−3n,Sₙ=−3n²/2+43n/2。相应实变量二次式的轴为43/6,最接近的正整数是7与8;S₇=77、S₈=76,最大值为77。也可看前7项正、从第8项开始均负,部分和先增后减。

    为什么这样做

    序号只能取正整数;二次式帮助定位,但最终要比较合法整数候选。

易错与反例

  • 不能把n=43/6当作数列的某个序号。

本机记录

来源:自编。 断言已执行并通过,读取结构化答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:数列的概念(定义在正整数集上的函数) · 二次函数。一道题出错只提供候选线索。

第 2 题 提高 · 示例(讲解中已出现)

判断 an=n/(n+1)(n为正整数)的单调性,并给出覆盖所有相邻项的理由。

查看答案

严格递增。

查看逐步解析与易错点
  1. aₙ₊₁−aₙ=(n+1)/(n+2)−n/(n+1)=1/[(n+1)(n+2)]>0;分母正是因为n≥1。

    为什么这样做

    每一对相邻项都递增,连续比较即可推出任意后项大于前项。

易错与反例

  • 不能只列前几项就把观察当成对所有项的证明。

本机记录

来源:自编。 需推理复核;未自动验证展示答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:数列的概念(定义在正整数集上的函数) · 分式与分式方程。一道题出错只提供候选线索。

第 3 题 提高 · 示例(讲解中已出现)

已知a₁=1,aₙ₊₁=2aₙ+3(n为正整数),求通项并检验。

查看答案

an=2n+13

查看逐步解析与易错点
  1. 寻找c=2c+3得到c=−3,因此aₙ₊₁+3=2(aₙ+3)。首项平移后为4,每次乘2,得aₙ+3=4·2ⁿ⁻¹,所以aₙ=2ⁿ⁺¹−3。n=1给1;代入右侧2aₙ+3得到2ⁿ⁺²−3,等于下一项。

    为什么这样做

    平移消去常数项后,再从首项逐次相乘;首项和递推都须满足。

易错与反例

  • 只找到一个常数解c=−3,不代表题给首项为1的数列就是该常数列。

本机记录

来源:自编。 需推理复核;未自动验证展示答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:数列的概念(定义在正整数集上的函数) · 一元一次方程。一道题出错只提供候选线索。

第 4 题 基础 · 独立练习

数列aₙ=2n+1的序号规定为n∈{1,2,3,4,5}。依次给出项数与第五项。

查看答案

(5,11)

查看逐步解析与易错点
  1. 定义域有5个序号,所以共5项;a₅=2×5+1=11。

    为什么这样做

    项数由允许的序号范围决定,不能只看通项式。

易错与反例

  • 公式能算a₆,不表示题设已把第6项纳入这个有限数列。

本机记录

来源:自编。 断言已执行并通过,读取结构化答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:数列的概念(定义在正整数集上的函数)。一道题出错只提供候选线索。

第 5 题 基础 · 独立练习

数列aₙ=(−1)ⁿ,n为正整数。下列判断正确的是哪项?

  • A.

    它不是函数,因为函数值反复出现

  • B.

    它是函数,每个正整数序号有唯一的一项

  • C.

    它必须严格单调

  • D.

    它的定义域是全部实数

查看答案

B

查看逐步解析与易错点
  1. 每个合法序号都唯一得到1或−1,所以是函数;反复取同一值不破坏唯一对应。

    为什么这样做

    函数限制一个输入的输出个数,不要求不同输入有不同输出。

易错与反例

  • 数列的序号不是任意实数,也不能直接对该数列求实变量导数。

本机记录

来源:自编。 断言已执行并通过,读取结构化答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:数列的概念(定义在正整数集上的函数)。一道题出错只提供候选线索。

第 6 题 提高 · 独立练习

只知道数列前三项为1、4、9,能否唯一确定第四项为16?给出一个不同的规则反驳。

查看答案

不能;例如aₙ=n²+(n−1)(n−2)(n−3)的前三项相同,第四项为22。

查看逐步解析与易错点
  1. 当n=1、2、3时附加乘积为0;当n=4时附加乘积为6,得到16+6=22。规则n²则给16。

    为什么这样做

    有限个已知项通常不能唯一确定整个无限数列,需要额外的规律或递推条件。

易错与反例

  • 找到一种看起来简单的规律,不等于证明它是唯一规律。

本机记录

来源:自编。 需推理复核;未自动验证展示答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:数列的概念(定义在正整数集上的函数)。一道题出错只提供候选线索。

第 7 题 提高 · 独立练习

已知数列的前n项和Sₙ=n²+n(n为正整数),求通项。

查看答案

an=2n(n≥1)。

查看逐步解析与易错点
  1. n=1时a₁=S₁=2;n≥2时aₙ=Sₙ−Sₙ₋₁=n²+n−[(n−1)²+(n−1)]=2n。两部分一致,合并为aₙ=2n。

    为什么这样做

    相邻部分和相减消去前n−1项;题设未给S₀时,首项单独确认。

易错与反例

  • 未经说明不能把n=0代入只对正整数给出的公式。

本机记录

来源:自编。 需推理复核;未自动验证展示答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:数列的概念(定义在正整数集上的函数)。一道题出错只提供候选线索。

第 8 题 提高 · 独立练习

数列aₙ=(n−2.5)²,n为正整数。依次给出最小值,以及从小到大列出取得它的全部序号。

查看答案

(0.25,2,3)

查看逐步解析与易错点
  1. 整数2、3离2.5最近,距离均为0.5,所以最小值0.25,在n=2和3都取到。其他正整数距离更大。

    为什么这样做

    离散最值可能有两个同样近的整数候选,应逐一保留。

易错与反例

  • 不能只按四舍五入选一个序号,也不能取非法序号2.5。

本机记录

来源:自编。 断言已执行并通过,读取结构化答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:数列的概念(定义在正整数集上的函数)。一道题出错只提供候选线索。

第 9 题 基础 · 独立复测

数列a₁=2,aₙ₊₁=aₙ+3(n为正整数),求a₄。

查看答案

11

查看逐步解析与易错点
  1. 从首项开始得到a₂=5、a₃=8、a₄=11。

    为什么这样做

    从第1项走到第4项只有3次递推,而不是4次。

易错与反例

  • 不能用2+4×3作答。

本机记录

来源:自编。 断言已执行并通过,读取结构化答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:数列的概念(定义在正整数集上的函数)。一道题出错只提供候选线索。

第 10 题 提高 · 独立复测

已知Sₙ=3n−1(n为正整数),有人据Sₙ−Sₙ₋₁=3说所有aₙ都为3。请写出正确通项。

查看答案

a₁=2;n≥2时aₙ=3。

查看逐步解析与易错点
  1. 首项a₁=S₁=2。对n≥2,相邻部分和相减得3;两段不同,须分段写。检查2+3(n−1)=3n−1,与给定部分和相符。

    为什么这样做

    S₀作为空和应为0,不能用只适用于n≥1的表达式把它算成−1。

易错与反例

  • 统一写aₙ=3会让第一项和S₁不符。

本机记录

来源:自编。 需推理复核;未自动验证展示答案。 AI辅助逐题复核:Codex,2026-09-09。

回补:数列的概念(定义在正整数集上的函数)。一道题出错只提供候选线索。

后继知识

依据

课程依据:高中:数列。已定位原件主题,非全文逐字审定,核验范围与日期见引用中心。

教材版本与映射 · 纠错记录。具体学习安排须结合所用教材及已具备的能力。

递推移项、相邻差和整数最值的证明均在本页给出;等差等比求和的系统训练见后继知识。