а1n+1n+n+1
である数列の一般項аnはどうやって求めるのですか。
а1n+1n+n+1
である数列の一般項аnはどうやって求めるのですか。
2つの解き方を考えました。
①階差数列で考える方法
а1n+1n+n+1より、
a2=2a1+1+1=4
a3=2a2+2+1=11
a4=2a3+3+1=26
a5=2a4+4+1=57
a6=2a5+5+1=120
数列を考える。
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ……n番目
1 4 11 26 57 120 an
階差 3 7 15 31 63 …… bn
第2階差 4 8 16 32 ……………… cn
したがって、
第2階差の数列は等比数列になるから、cn=4・2n-1
したがって、
n-1 n-1
bn=3+Σck=3+Σ4・2k-1
k=1 k=1
=3+4・(2n-1-1)/(2-1)
=3+4・2n-1-4
=4・2n-1-1
同様にして、
n-1 n-1
an=1+Σbk=1+Σ(4・2k-1-1)
k=1 k=1
=1+4・(2n-1-1)/(2-1)-(n-1) =1+4・2n-1-4-n+1
=4・2n-1-n-2
=2n+1-n-2……(答)
②均衡値an*を利用した差分方程式の解法
а1n+1n+n+1
変形して
аn+1-2аn=n+1
anの係数k=2が1以外なので、右辺が一次式なので、
均衡値an*=k1n+k2とおく。
an+1*-2an*=n+1
{k1(n+1)+k2}-2(k1n+k2)=n+1
(1+k1)n+(1+k2-k1)=0
すべての値nで成り立つためには
1+k1=0∴k1=-1
1+k2-k1=0∴k2=-2
したがって、
an*=-n-2
k=2より
an=C・kn+an*
=C・2n-n-2
а1
1=C・21-1-2
C=2
∴an=2・2n-n-2
=2n+1-n-2……(答)
差分方程式は大概の漸化式は解けますが、ちょっと難しいですね。
与式より
an+1+n+3=2(an+n+2)
と変形して
an+n+2=bn
とし、b11+1+2=4
bn+1n
bn1*2n-1n+1
∴ann+1-n-2
としてもできます。