一、(一阶线性递推公式)假设已知数列的项得到满足,其中求该数列的通项公式。
用数学归纳法可以解决这个问题,但太繁琐了,而且用预测通项式容易出错。 本文将对问题中的递推关系式建立一个方程称为特征方程,提出了一种易于理解的解法——特征方程法; 利用该特征方程的根快速求解通项公式.以定理的形式阐述。
定理1 )以上述递推关系式的特征方程的根为,是当时认为常数列,即其中公比的等比数列,即。
证明:因为我们需要从特征方程中改变原则
当时,我以为数列是公比的等比数列
当时,是0数列,所以(证完) )。
列举2例说明定理1的应用。
例1 .已知的数列满足以下条件:
解:建立方程
当时,
我认为数列是公比的等比数列。 于是
例2 .已知的数列满足递推关系。 其中以虚数为单位。 取哪个值时,数列是常数数列?
解:建立方程必须是常数,也就是说
() (二次线性递推公式)定理2 )根据递推公式,对于给定的数列、方程,称为数列的特征方程。
在特征方程式的两个根的情况下,当时,数列的一般项,其中a、b由确定(即,将和代入,得到关于a、b的方程式) )。 当时,数列的一般项,其中a、b由确定(即,代入和,得到关于a、b的方程式)。
例3 )满足已知数列
,求出数列的一般公式。
解法1 (未定系数——堆栈加法) )。
是的,得
,
然后。
数列是第一项,是公比的等比数列。 于是。 赋值,得
,
,
,
……。
把以上各式相加,就可以得到。
解法二(特征根法)数列)的特征方程如下。
,
另外,所以
所以
三、)递推公式)定理3 )如果数列为已知值,且满足(但p、q、r、h均为常数,且)的条件,则特征方程是可能的。
)特征方程式中有两个相同根(称为特征根)时,
如果是这样的话
如果是,其中
特别地,当存在使用者时,无限数列不存在。
(2)特征方程有两个不同的根,(称为特征根)时,
其中
例3、已知数列满足性质:的通项式。
解:根据定理对特征方程进行变形,其根在故特征方程中有两个不同的根,使用定理2的第(2)部分,
有
也就是说
示例5 .已知的数列被满足:关于所有
)1)寻求时
)2)寻求时
)3)寻求时
)4)取什么样的值时,不存在无限数列呢?
解:变形特征方程
特征方程式中的两个相同的特征根由定理2的第(1)部分解答。
(1)对都有
2
令、得.所以数列从第5项开始就不存在,
n4、的情况。
(3) () () )
对令则
(4)、显然当时,数列从第2项开始就不存在。 从本题之第)小题的解答过程中可以看出,时、数列是存在的,当时有令可得)为2。
((其中n )2)的情况下,数列不从n项开始存在。
因此,当集合{-3或2}取值时,发现不存在无限数列。