「漸化式」の質問と回答

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a1=a2=1, a_{n+2}-10a_{n+1}+25a_{n}=0
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a1=1 , b1=2 , a_{n+1}=2a_{n}+b_{n} , b_{n+1}=a_{n}+2b_{n}

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漸化式
はにぃぷぅさん    [Profile 関東地方に住む高校1年生の女性の方] 投稿日2002/9/24(火)22:32

a1=a2=1, a_{n+2}-10a_{n+1}+25a_{n}=0

の問題で、特性方程式を解いて重解を持つことが分かって
a_{n+1}-5a_{n}=-4・(5)のn-1乗 
というところまで、式変形できたのですが、そのあと先生は
5のn+1乗で割っていたんです。。どうやったら、このように『5のn+1乗で割る』
なんてことが思いつくのでしょうか?いきなりでちょっと理解できなかったんです。(ノ_・。)グスン

小池さん  [Profile 関東地方に住む20代の男性の方] 投稿日:2002/9/24(火)22:51

所謂2項間漸化式の解法ですね。
いろいろなパターンがあるんですが,私は基本的には『暗記物』と理解しています。
基本的には置き換えたときにうまくいくように変形するんですが。

今の場合は『an+1=Aan+B*C^n』という形です。ようするに指数乗がある場合。
基本は,先生が解いたように,C^n+1で割ります。
そうすると
an+1/C^n+1=A/c*an/C^n+B/C
となって,an/C^n=bnとおけば,bn+1=A/C*bn+B/Cとなり特性方程式を利用できるようになります。
一応うまく置き換えられるように変形というのが,考え方になります。

ありがとうございました★ 投稿者:はにぃぷぅさん  [Profile 関東地方に住む高校1年生の女性の方] 投稿日:2002/9/25(水)16:49

ありがとうございました(*^ー^*)明日数列の章末テストなので(難しい問題らしいのですが・・・泣。)頑張ります!!!

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連立漸化式
はにぃぷぅさん    [Profile 関東地方に住む高校1年生の女性の方] 投稿日2002/9/24(火)22:45

a1=1 , b1=2 , a_{n+1}=2a_{n}+b_{n} , b_{n+1}=a_{n}+2b_{n}

と言う問題で、先生が
@an+1=2an+b
Abn+1=2bn+an
@とAは対称式だから、和と差をとれ。といっていたのですが、
なぜ和と差をとるんですか?この他に違う解法はないですか?
和と差をとったときの解法も難しくてよくわかりませんでした。(ノ_・。)グスン
特に、@+A/2 と、したところが分からなかったです。なぜ、2で割っているのでしょうか・・・?(・・?)

小池さん  [Profile 関東地方に住む20代の男性の方] 投稿日:2002/9/24(火)23:04

これも置き換えをうまく考えることが重要です。
なぜそこまで置き換えにこだわるかといえば,私たちは(2項間)漸化式の解法は,
an+1=an+B (等差数列) , an+1=Aan (階差数列) , an+1=Aan+B (特性方程式利用)
のせいぜい3つ,階差数列で4つ目,一般項を類推して帰納法で証明と多くても5つのとき方しか知りません。
そのため,その解き方が使えるように変形をしなければなりません。
今の問題は,先生がおっしゃったように対称式型なので,足し算・引き算をすると容易に置き換えられることを,経験的に知っています。なので,足し算・引き算を行います。
あと,置き換えをすれば,文字を減らすことができますね?数学の問題を解く上では,非常に重要です。
以上2つの理由でそのような計算を行います。

なるほど・・・(・0・。) 投稿者:はにぃぷぅさん  [Profile 関東地方に住む高校1年生の女性の方] 投稿日:2002/9/25(水)16:55

ありがとうございました(*^ー^*)なるほど・・・。足し算引き算で置き換えられるのを先生は知っていたのですね・・・φ(..*)。。
まだまだ解けない問題ばかりでちょっとあせってます。。(;^_^A
今日は一問でも多く問題が解けるように勉強したいと思います。。o(*・・*)o

新矢(管理人)  [Profile M78星雲に住む男性の方] 投稿日:2002/9/26(木)02:20

はにぃぷぅさん、試験頑張ってください!!

漸化式には、細かく分ければ、10や20じゃきかないくらい、いろいろなパターンがあり、それらの解法が個々に違いますので、指導する側も、どこまで指導すればいいのか? 悩むところです。
現在、「回答者用掲示板」の方で、そのことが話題になっていますので、興味がおありなら、覗いてみて下さい。

さて、連立漸化式ですが、2タイプあります。
一つはご質問の問題の係数対称型
a_{n+1}=p・a_{n}+q・b_{n} …@
b_{n+1}=q・a_{n}+p・b_{n} …A
小池先生のレスにもあるように、このタイプは、『和と差をとれば、簡単に解ける』から、解法を覚えよう。ということです。

@+A を作ってみると、
a_{n+1}+b_{n+1}=(p+q)a_{n}+(p+q)b_{n}
        =(p+q)(a_{n}+b_{n})
a_{n}+b_{n} を c_{n} と置き換えてみると、左辺
a_{n+1}+b_{n+1}=c_{n+1} となるので、
c_{n+1}=(p+q)c_{n}
つまり、c_{n} は等比数列です。

○ a1=1,b1=2,an+1=2an+bn …@,bn+1=an+2bn …A
@+A
 a_{n+1}+b_{n+1}=3(a_{n}+b_{n})
c_{n}=a_{n}+b_{n} とすると、c_{1}=a_{1}+b_{1}=1+2=3
c_{n+1}=3c_{n} より、
c_{n} は、初項 3、公比3 の等比数列なので、
c_{n}=3・3^{n-1}=3^{n}
つまり、a_{n}+b_{n}=3^{n} …B

注 ― 慣れたら、c_{n} と置き換えずに、いきなりBを書いて構いません。

@−A
a_{n+1}-b_{n+1}=a_{n}-b_{n}
d_{n}=a_{n}-b_{n} とすると、d_{1}=a_{1}-b_{1}=1-2=-1
d_{n+1}=d_{n} より、
d_{n} は、初項 -1、公比1 の等比数列なので、(定数数列ともいいますね)
d_{n}=-1
つまり、a_{n}-b_{n}=-1 …C

B+C を2で割ることで、a_{n}=(3^{n}-1)/2
B−C を2で割ることで、b_{n}=(3^{n}+1)/2

====================
連立漸化式のもう一つのパターンは、係数がバラバラの

a_{n+1}=p・a_{n}+q・b_{n} …@
b_{n+1}=r・a_{n}+s・b_{n} …A

これは和と差をとってもうまくいきません。また、指導者によって(参考書によって)解法がことなります。
あくまでも私の解法ですが、
@ を b_{n}=(1/q)a_{n+1}-(p/q)a_{n} …B と変形し、さらに
Bのnをn+1に書き換えます
b_{n+1}=(1/q)a_{n+2}-(p/q)a_{n+1} …C

BとCをAに代入することにより、a_{n+2} と a_{n+1} と a_{n} の
隣接3項漸化式を作り、それを解くという解法があります。




ありがとうございます☆ 投稿者:はにぃぷぅさん  [Profile 関東地方に住む高校1年生の女性の方] 投稿日:2002/9/26(木)21:27

小池先生・新矢先生ありがとうございました☆(*^ー^*)
今日受けたテストが明日帰ってくると思うのですが、また分からない所があったら質問してもいぃですか?('-'*)
よろしくお願いします(*^ー^*)

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