若满足方程,则称是函数的一个不动点,利用不动点可将某些由递推关系所确定的数列转化为等差、等比数列。下面举例说明。
结论1 若,为的不动点,满足,则是公比为a的等比数列。
证明:因为为的不动点,所以,所以,所以,所以数列是公比为a的等比数列。
例1. (2005年高考·北京卷)设数列的首项,且。记。判断是否为等比数列。
解:。令,求出不动点,
由结论1得:数列是公比为的等比数列。故是首项为,公比为的等比数列。
例2. (2005年高考·山东卷)已知数列的首项为,前n项和为,且,求的通项公式。
解:由已知,得
当时,,
两式相减得
当时,,即,也即
又,所以,从而+1,故对成立。
令,求出不动点。
由结论1得:数列{}是公比为2的等比数列,所以=,故。
结论2 设,数列满足,且。
(1)若有两个相异不动点,则数列是公比为的等比数列;
(2)若只有唯一不动点,则数列是等差数列。
证明:(1)因为由题设知。
同理。
所以
所以数列是公比为的等比数列。
(2)因为为的唯一不动点,所以=x,即有唯一解,所以且=。
,
所以数列是公差为的等差数列。
例3. (2005年高考·重庆卷)设数列满足(),且。求数列的通项公式及数列的前n项和。
解:由已知得,由方程,求出不动点,。
于是,
所以数列是公比为的等比数列
所以,
解得
故数列的前n项和为
例4. 已知数列满足。
解:由方程,求出唯一不动点,于是
解得。