初めて質問させていただきます。
全然わからなくて困っています。
Anって書きにくいのでf(n)と書きます。
問題
bを0でない定数とし、次の漸化式で数列{f(n)}を定義する。
f(0)=1,f(1)=b,(n+1)f(n+1)+bf(n-1)=(n+b)f(n)
(1) (n+1)f(n+1)=bf(n)が成り立つことを証明し、一般項f(n)を求めよ。
(2) n
Σ{f(k+2)/f(k)}
k=0
初めて質問させていただきます。
全然わからなくて困っています。
Anって書きにくいのでf(n)と書きます。
問題
bを0でない定数とし、次の漸化式で数列{f(n)}を定義する。
f(0)=1,f(1)=b,(n+1)f(n+1)+bf(n-1)=(n+b)f(n)
(1) (n+1)f(n+1)=bf(n)が成り立つことを証明し、一般項f(n)を求めよ。
(2) n
Σ{f(k+2)/f(k)}
k=0
問1
(1)(n+1)f(n+1)=bf(n)を数学的帰納法で証明します。
①n=0のとき、
左辺=(0+1)f(0+1)=f(1)=b
右辺=bf(0)=b・1=b
∴左辺=右辺
②n=kのとき、与式が成り立つと仮定して、
(k+1)f(k+1)=bf(k)
n=k+1のときを証明する。
左辺=(k+1+1)f(k+1+1)=(k+2)f(k+2)
条件式(n+1)f(n+1)+bf(n-1)=(n+b)f(n)に、n=k+1を代入して、
(k+2)f(k+2)=-bf(k)+(k+1+b)f(k+1)
左辺=-bf(k)+(k+1+b)f(k+1)
=-bf(k)+(k+1)f(k+1)+bf(k+1)
仮定より、
左辺=-bf(k)+bf(k)+bf(k+1)
^^^^^^
=bf(k+1)
右辺=bf(k+1)
∴左辺=右辺
したがって、①②より、すべての自然数nに対して、与式が成り立つ。
(2)与式(n+1)f(n+1)=bf(n)より、一般項f(n)を求めると、
n=0のとき、(0+1)f(0+1)=bf(0) ∴f(1)=b
n=1のとき、(1+1)f(1+1)=bf(1) ∴f(2)=(\(\frac{1}{2}\))b2
n=2のとき、(2+1)f(2+1)=bf(2) ∴f(3)=(\(\frac{1}{6}\))b3
n=3のとき、(3+1)f(3+1)=bf(3) ∴f(4)=(\(\frac{1}{24}\))b4
したがって、
bn
一般項f(n)=─── ……(答)
n!
問2
bk+2
──────
n f(k+2) n (k+2)! n b2
Σ ──────=Σ ────── =Σ ──────
k=0 f(k) k=0 bk k=0 (k+2)(k+1)
───
k!
n 1 1
=b2 Σ (────-────)
k=0 k+1 k+2
1 1 1 1 1 1 1 1
=b2 {(─-─)+(─-─)+(─-─)+……+(───-───)}
1 2 2 3 3 4 n+1 n+2
1 n+1
=b2 (1-───)=───・b2 ……(答)
n+2 n+2