递推关系的求解
一 基本概念
定义: 确定的数列 称为递推数列。( 为其的阶)
二 基本解法
(1)
(2)
(3)
常系数线性齐次递推关系
将(2)称为(1)的特征方程
若 是(2)的 重根,则(1)的 个特解分别为 个特解的线性组合就是(1)的通解。
设 找到 ,使
令 可得 .从而 为 的根。
结论: ,若 有两个不动点 ,则 ,这里 。若 只有一个不动点,则 ,这里
三 常用思想:
1.不动点,特征根
2.无理化有理(取对数,化新数列)
3.多元化少元
4.高次化低次
5.高阶降低阶
6.非线性化线性
7.非齐次化齐次
8.猜想试解
P103 例6 在正项数列 中, 求通项公式。
解 对 两边取对数,得
即
这说明数列 是首项为 ,公比为 的等比数列,则有
故
P104例8 设数列 满足 且
求证: 是完全平方数。
证 由 式可得 并代入 式,得
两式相减
由方程 ,得
那么
通解为
由 ,代入上式解出 ,得
因为 为正偶数,所以, 是完全平方数.
P106 例9 数列 中, .
解 构建数列 .
故
化简得
所以
数列 是以2为首项,1/2为公比的等比数列.
所以
P107 例10已知 满足 ,且 ,求 .
解: 是二阶线性非齐次递推数列,先设法将它转化为一阶递推关系, 故条件变形为:
可见 是常数列,逐次递推得
即
P107 例11设满足 ,求 .
解: ,解方程 ,得
于是由定理10得,
则:
由已知可得 ,解得
P108 例12已知 满足 , ,且 ,求 .
解: ,故
两式相减得
即
则 ,
根据特征方程求解
.
P108 例13设正数列满足 ,求 .
解:把递推关系改写为 ①
令 ,则①为 ②
对②两边取对数,得 ③
令 ,则③为
利用不动点性质有 即
故 其中 ,
即 是以 为首项, 为公比的等比数列,由等比数列的通项公式可知 为常数数列,逆推上去,得 ,则 ,故 是以 为首项, 为公比的等比数列,由等比数列的通项公式可知 .
P109 例14数列 定义为: ,求证:对任意的自然数 , , 表示不超过 的最大整数。
证明:递推关系较为复杂,结论又未给出 的表达式,不妨通过归纳法探索 的表达式:
当 时, ,
当 时, ,
……………
由此可以猜想: . ①
问题转化为证明这一猜想,再证 可被3整除。可令
当 时, 成立;假设当 和 时①式成立,则
时,由 的递推关系及
可证: ,
又由 ,故 为正整数,
为 内的纯小数。
所以 成立。
P110 例15设 满足 ,且 ,求 .
解:令 ,则
令 且
所以 利用不动点性质,有
所以 ①,又 ,令 ,则 ,所以
把上述 代入①可得 ,即 , ,故 .
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