你有没有遇到过这样的数列:递推公式看着简单,比如 $ a_{n+1} = \frac{2a_n + 3}{a_n + 1} $,但求通项却像在迷宫里打转?别急,今天带你解锁一个超实用的“数学魔法”——不动点法!
Q:什么是不动点法?
不动点法,说白了就是找一个“不被改变”的值——也就是当 $ a_{n+1} = a_n $ 时的那个数。这个值就像数列的“锚点”,能帮你把复杂递推变成简单变换。
Q:为什么这个方法有效?
因为很多递推式本质上是分式线性变换(形如 $ a_{n+1} = \frac{pa_n + q}{ra_n + s} $),而这类变换在不动点附近有很好的结构。一旦找到不动点 $ x_0 $,我们就可以设新数列 $ b_n = \frac{1}{a_n x_0} $,让原数列变成等差或等比——这不就迎刃而解了吗?
Q:举个真实案例吧!
假设数列满足:$ a_1 = 1 $,且 $ a_{n+1} = \frac{2a_n + 3}{a_n + 1} $。我们先求不动点:
令 $ x = \frac{2x + 3}{x + 1} $,解得 $ x^2 + x = 2x + 3 \Rightarrow x^2 x 3 = 0 $,根为 $ x = \frac{1 \pm \sqrt{13}}{2} $。取正根 $ x_0 = \frac{1 + \sqrt{13}}{2} $。
接下来设 $ b_n = \frac{1}{a_n x_0} $,你会发现 $ b_{n+1} = b_n + c $(常数)!这就是等差数列!于是通项一目了然。
Q:我怎么知道该不该用不动点法?
如果你看到的递推是分式型、且分子分母都是一次函数,那就大胆试!它特别适合小红书/朋友圈发的“数学逆袭”类内容——比如你从不会到秒解数列题,配个图:“原来我卡住的不是脑子,是没懂不动点!”
💡小贴士:不动点法本质是“坐标系平移”——把不动点当成原点,世界瞬间变简单。学完你会爱上这种“化繁为简”的数学美感。
下次再看到类似 $ a_{n+1} = \frac{ka_n + b}{c a_n + d} $ 的题,别慌,先找不动点!这才是高手的隐藏技能~

