已知数列 $\{a_n\}$ 中,$a_1=2,a_{n+1}=\dfrac{a_n+3}{3a_n+1}$,则数列 $\{a_n\}$ 的第 $10$ 项 $a_{10}=$ .
【难度】
【出处】
2009年第二十届“希望杯”全国数学邀请赛高二(一试)
【标注】
【答案】
$\dfrac{1537}{1535}$
【解析】
由题数列 $\{a_n\}$ 对应的不动点方程为$$x=\dfrac{x+3}{3x+1},$$解得 $x=\pm1$,对数列 $\{a_n\}$ 的递推公式,两边同时加 $1$,得$$a_{n+1}+1=\dfrac{4\left(a_n+1\right)}{3a_n+1},$$同时减 $1$,得$$a_{n+1}-1=\dfrac{-2\left(a_n-1\right)}{3a_n+1},$$两式相除,得$$\dfrac{a_{n+1}-1}{a_{n+1}+1}=-\dfrac12\cdot\dfrac{a_n-1}{a_n+1},$$所以数列 $\left\{\dfrac{a_{n+1}-1}{a_{n+1}+1}\right\}$ 是公比为 $-\dfrac12$,首项为 $\dfrac13$ 的等比数列,因此有$$\dfrac{a_n-1}{a_n+1}=\dfrac{1}{3\cdot(-2)^{n-1}},$$整理得$$a_n=\dfrac{3\cdot(-2)^{n-1}+1}{3\cdot(-2)^{n-1}-1},n\in\mathbb N^{\ast}$$因此数列 $\{a_n\}$ 的第 $10$ 项 $a_{10}=\dfrac{1535}{1537}$.
题目
答案
解析
备注