Тема . Последовательности и прогрессии

Рекуррентные соотношения

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела последовательности и прогрессии
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#135284

Исследуем рекуррентное соотношение вида

an+2 = pan+1+ qan,
(1)

обычно называемое линейным рекуррентным соотношением второго порядка.

(a) Пусть характеристическое уравнение соотношения (1)  имеет два различных корня x1  и x2.  Тогда существует единственная пара чисел c1  и c2  такая, что an = c1xn1 +c2xn2.

(b) Пусть характеристическое уравнение соотношения (1  ) имеет кратный корень x0.  Тогда существует единственная пара чисел c1  и c2  такая, что an = (c1 +c2n)xn0.

Показать доказательство

(a) Подставим       n     n
an = c1x1 +c2x2  в соотношение (1):

        n+2     n+2
an+2 = c1x1  +c2x2 .

С другой стороны,

               n+1    n+1      n     n
pan+1+ qan =p(c1x1  + c2x2  )+ q(c1x1 +c2x2).

Раскроем скобки:

               n+1   n       n+1   n
pan+1 +qan = c1(px1 + qx1)+ c2(px2  +qx2).

pa   +qa = cxn(px +q)+ cxn(px +q).
 n+1    n   11   1      22   2

Так как x21 = px1+q  и x22 = px2+ q,  получаем

pan+1+ qan = c1xn1+2+ c2xn2+2 =an+2.

Значит, формула an = c1xn1 +c2xn2  действительно задаёт решение.

Теперь покажем единственность. Для n = 0,1:

a0 = c1+ c2,  a1 =c1x1+ c2x2.

Так как x1 ⁄= x2,  система очевидно имеет единственное решение (c1,c2).

Таким образом, общее решение рекуррентного соотношения (1) имеет вид

an = c1xn1 +c2xn2,

где c1,c2  однозначно определяются начальными условиями a0,a1.

(b) Подставим             n
an = (c1+ c2n)x0  в соотношение (1):

an+2 = (c1+ c2(n+ 2))xn0+2.

С другой стороны:

pan+1 +qan = p(c1+ c2(n+ 1))xn0+1+ q(c1+ c2n)xn0.

pan+1+ qan = xn0[p(c1+ c2(n+ 1))x0+ q(c1+ c2n)].

Так как x0  — кратный корень уравнения  2
x − px − q =0,  выполняются соотношения

x20 = px0+q,  2x0 = p.

Подставляем:

                                  2     2
p(c1+ c2(n+ 1))x0+ q(c1+c2n)= (c1+ c2n)x0+ 2c2x0.

Следовательно,

                        n+2
pan+1+ qan =(c1+c2(n+ 2))x0  = an+2.

Значит, формула an = (c1+ c2n)xn
            0  действительно задаёт решение.

Единственность следует из начальных условий:

a0 = c1,  a1 = (c1+ c2)x0.

Эта система, очевидно, имеет единственное решение, назовем его (c1,c2).

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!