路套路把递推看成函数迭代
把 an+1=φ(an) 里的 φ 当成一个函数来研究——φ 的单调性决定数列会不会单调,φ(t)−t 的符号决定它往哪边走,φ(t)=t 的根就是它顶向的那道墙。
解题套路
递推 an+1=φ(an) 说的是:每一步都在对上一项做同一件事。
那件事是什么,全写在 φ 里。于是整条数列的走向不用逐项去猜,看 φ 就够:
- 解出 φ。 递推若是隐式给的(一个关于 an+1 的方程),先解出非负根、
写成 an+1=φ(an) 的样子。
- 看 φ 的单调性。 φ 在所涉区间上递增时,
a1<a2 就能一路传下去:an<an+1⇒φ(an)<φ(an+1),
即 an+1<an+2——单调性只要验一次首步。(φ 递减时数列不单调,而是两支交错。)
- 看 φ(t)−t 的符号。 这个差是「这一步往上走还是往下走」。
它在某段上恒正,数列在那段上就一路上升。
- 解 φ(t)=t。 根就是不动点:数列一旦碰到它就再也不动了。
若 φ 递增、φ 把某区间 [m,c) 映进自身、且在这段上 φ(t)>t,
那么从这段里出发的数列严格递增且始终小于 c——单调性与上界一次拿到。
为什么好用
逐项归纳每次只能证一句话(「单调」或「有界」),且每问都要重来一遍;
而 φ 的单调性 + 自映 + φ(t)>t 这三件事一次验完,两个结论一起出来。
更要紧的是,不动点把「这条数列最终顶到哪里」摆到了明处——
后面要放缩时,那道墙的位置就是你能用的最紧的界。
用不上的时候
- 递推里显式含 n(如 an+1=φ(an)+n),每步做的不是同一件事,φ 的图像说明不了问题;
- 递推要用到两项以上(如 an+2=φ(an+1,an))。