数列{An}において次の関係がある時、第n項をnの式で表せ
(1)A1=1、An+1 - An=3n
(2)A1=1、An+1=An+3n -1
数列{An}の一般項を求めよ
(1)An=1、An+1=-2An+1
(2)A1=1、2An+1 - An+2=0
数列{An}において次の関係がある時、第n項をnの式で表せ
(1)A1=1、An+1 - An=3n
(2)A1=1、An+1=An+3n -1
数列{An}の一般項を求めよ
(1)An=1、An+1=-2An+1
(2)A1=1、2An+1 - An+2=0
この問題は「線形1階差分方程式」を解く問題です。
解き方は2つあります。1つは芋づる式に展開して一般項を
求めるやり方です。2つ目は、差分方程式の公式化したやり
方です。別々に解いてみます。
問1
(1)A1=1、An+1 - An=3n
(2)A1=1、An+1=An+3n-1
こちらは(An+1-An)型です。等差数列の和に関係します。
<芋づる式のやり方>
(1)An+1-An=3nを変形して、
An+1=An+3n
={An-1+3(n-1)}+3n
=………………
=A1+3(1+2+……+n)
n(n+1)
=1+3・──────
2
したがって、
(n-1)n 3n2-3n+2
An=1+3・───────=──────── ……(答)
2 2
(2)An+1=An+3n-1
={An-1+3(n-1)-1}+3n-1
=………………
=A1+3(1+2+……+n)-1・n
n(n+1)
=1+3・──────-n
2
したがって、
(n-1)n
An=1+3・───────-(n-1)
2
2+3n2-3n-2n+2
=─────────────
2
3n2-5n+4
=──────── ……(答)
2
<差分方程式の公式を利用したやり方>
(1)等差数列の和に関係しているので、
2次式Bn=an2+bnとおく。
Bn+1-Bn=a(n+1)2+b(n+1)-an2-bn
=2an+(a+b)
An+1-An=3nより、係数を比べて、
2a=3
a+b=0
したがって、a=3/2、b=-3/2
3 3
Bn=──・n2-──・n
2 2
3n(n-1)
=───────
2
等差数列の和に関連しているときは、一般項はAn=C+Bn(公式)となる。
3n(n-1)
An=C+────────
2
A1=1より、C=1したがって、
3n(n-1) 3n2-3n+2
An=1+────────=──────── ……(答)
2 2
(2)略
問2
(1)An=1、An+1=-2An+1
(2)A1=1、2An+1 - An+2=0
こちらは(An+1-pAn)型です。等比数列の和に関係します。
<芋づる式のやり方>
(1)An+1=-2An+1
=-2(-2An-1+1)+1
=-2{-2(-2An-2+1)+1}+1
=……………………
=(-2)nA1+(-2)n-1+(-2)n-2+……+(-2)+1
1-(-2)n+1
=───────
1-(-2)
1-(-2)n
An=─────── ……(答)
3
(2)2An+1-An+2=0を変形して、
1
An+1=──An-1
2
1 1
=─(─An-1-1)-1
2 2
=………………
1 1 1 1
=(─)nA1-(─)n-1-(─)n-2-……-─-1
2 2 2 2
1
1-(─)n
1 2
=(─)n-──────
2 1
1-─
2
1 1
=(─)n-2+2(─)n
2 2
1
=3(─)n-2
2
したがって、
1
An =3(─)n-1-2
2
1
=6(─)n-2 ……(答)
2
<差分方程式の公式を利用したやり方>
(1)An+1=-2An+1を変形して、
An+1+2An=1
(An+1-pAn)型なので、等比数列の和に関係しているので、
2次式Bn=an+bとおく。
Bn+1+2Bn=a(n+1)+b+2an+2b
=3an+(a+3b)
An+1+2An=1より、係数を比べて、
3a=0
a+3b=1
したがって、a=0、b=1/3
1
Bn=──
3
等比数列の和に関連しているときは、一般項はAn=Cpn+Bn(公式)となる。
1
An=C(-2)n+─
3
1
A1=1より、C(-2)+─=1
3
1
C=-─
3
したがって、
1 1 1-(-2)n
An=-──(-2)n+─=────── ……(答)
3 3 3
(2)略
いかがでしょうか。慣れてくると、公式もやりやすいです。