数列的前几项分别是3,6,11,18,27,38。若计算相邻两数的差值,依次得到3,5,7,9,11——它们构成了一串连续的奇数。更关键的是,这些差值本身也以2为固定步长递增。这说明原始数列的二阶差分(差值的差值)是常数2,符合二次函数的特征,即通项公式应为形如an²+bn+c的二次函数。
假设第n项为an²+bn+c,代入前三个已知项(n=1,2,3),可建立方程组:
1. a + b + c = 3
2. 4a + 2b + c = 6
3. 9a + 3b + c = 11
通过消元法求解,最终得到a=1、b=0、c=2,因此通项公式为n² + 2。这一模型简洁地揭示了数列与自然数平方的深层关联。
具体求解时,先用第二个方程减去第一个方程,得到3a + b = 3;再用第三个方程减去第二个方程,得到5a + b = 5。联立这两个新方程,解得a=1、b=0,最后代入求出c=2。整个过程像解锁密码,每一步都严谨而富有逻辑,最终拼凑出数列的“基因图谱”。
将n=4代入公式,得16+2=18;n=5时,25+2=27;n=6时,36+2=38,均与实际数列完全吻合。甚至可预测后续项:第7项为7²+2=51,第8项为8²+2=66。这种验证如同数学的“试金石”,确保公式的普适性与准确性。
n²+2的公式不仅是一个答案,更揭示了数列的二次增长本质。它在数学中广泛存在,例如抛物线轨迹、面积计算等。这一规律还暗示了自然数与平方数的深刻联系——每个数都是“平方的根基上再添砖加瓦”,展现出数学结构的对称之美。
通过观察差值、构建模型、求解方程与严格验证,我们揭示了数列3,6,11,18,27,38的通项公式为n²+2。这一过程不仅是数学思维的训练,更展示了如何从表象中提炼本质规律。无论是学习还是应用,掌握这类规律都能让我们更高效地解码世界背后的数学语言。正如这个数列所证明的:看似无序的数字,往往藏着最简洁的真理。
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