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隣接3項間の漸化式
隣接3項間の漸化式の特性方程式についての質問です。
なぜa(n+2)=x²、a(n+1)=x、a(n)=1 と置き換えられるのか分かりません。もしa(n)が等比数列ではなかったら、この置き換えは成り立たないのではないですか?
回答
ぬーん ぬぬーんさん、こんばんは。
わ!特性方程式の説明ですか!解説は大変です。授業でやらなかったですか?
がんばって書いてみますね。
3項間漸化式$a_{n+2}+pa_{n+1}+qa_n=0$ …①を
$a_{n+2}-\alpha a_{n+1}=\beta (a_{n+1}-\alpha a_n)$…②
という形に変形できたらいいなぁ!!という願望から始まります。
このように変形できれば$b_n=a_{n+1}-\alpha a_n$ と置いて、数列$b_n$ を等比数列に持ち込めるからです。
で、そのようにできたとして、①と②は同じものなのだから、②を展開して整理すれば①になるはず。
②→$a_{n+2}-(\alpha + \beta)a_{n+1}+\alpha \beta a_n=0$…③
③は①と同じなんだから、係数も同じ。つまり
$-(\alpha + \beta)=p,\alpha \beta=q$ つまり $\alpha + \beta=-p,\alpha \beta=q$
これを見て、「なぁんだ!α、βって、足したらーp、かけたらqなんだから、それは
2次方程式 $x^2+px+q=0$ の解だってことじゃん!!
だから、①から変形してうまく等比数列を導く②の形のα、βって
2次方程式 $x^2+px+q=0$ を解けば求まるんだ!!」
ということなんですよ!
もし、a(n+2)の係数が1でないときは、その係数で全体を割って1にして考えますよ。すると同じことになりますので、割らずにそのまま2次方程式にしてしまえばいいのです。
それと、αとβは入れ替えても成り立つんだ、ということも、そのあとで重要になりますね。
そうなったらいいな、そんな風にしたいな、という意志から、求め方を探したら、「a(n+2)=x²、a(n+1)=x、a(n)=1 と」置き換える方法を発見したってことなんです。なぜ置き換えるのか、ではないのです。わかりますか?どちらかというと置き換えたっていうより、p,qを使って別に2次方程式$x^2+px+q=0$を作る、という感じでしょうか。
なお、元の数列が等比数列か否かは問題ないです。元の数列がどうなるかは、その後の話です。
また、2項間漸化式の特性方程式も同じ考え(こうなったらいいなぁ)で説明ができますので、考えてみてください。
これで大丈夫ですか?わかったとか、まだこのへんがわからないとか、コメント欄に返事を書いてください。よろしく。
ありがとうございます!よく理解できました!
え〜、今ごろ読んだのですか?こっちは質問された夜にがんばって書いたんですよ〜!(笑)質問したんだから、回答を待ちわびてね!