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漸化式の型と方針-基本演習md 2d6ca6d
exercise/math/sequence/recurrence-types-and-strategies.exercise.n.md

漸化式ぜんかしきrecurrence relationかた方針ほうしん-基本演習きほんえんしゅう

date2026-07-14document_iddoc_eb930e3ca79c255dbc71afe0a40c02f0description漸化式の型判定、固定点、階差、特性方程式、連立化、帰納法を確認する基本演習である。prerequisites漸化式の型と方針 / シフト作用素と漸化式 / 等差数列と等比数列type問題演習content_typeexercisestatusactiverelateddata/lecture/math/sequence/recurrence-types-and-strategies.lecture.n.md / data/lecture/math/sequence/shift-operators-and-recurrences.lecture.n.md / data/lecture/math/sequence/first-order-recurrences.lecture.n.md / data/lecture/math/algebra/congruences-and-remainders.lecture.n.md / data/lecture/math/algebra/euclidean-algorithm-and-linear-diophantine-equations.lecture.n.md / data/lecture/math/linear-operator/polynomial-operators-and-eigenvalue-problems.lecture.n.md
mathsequencerecurrenceexercise
data/lecture/math/sequence/recurrence-types-and-strategies.lecture.n.md data/lecture/math/sequence/shift-operators-and-recurrences.lecture.n.md

1演習えんしゅう方針ほうしん

かく問題もんだいで、最初さいしょに「るのか、るのか、固定点こていてんくのか、階差かいさくのか、連立れんりつするのか、帰納法きのうほうえるのか」を明示めいじする。


2問題もんだい 1:固定点こていてん

an+1=3an+7,a1=1

一般いっぱんこうもとめよ。

2.1解答例かいとうれい

定数ていすうつき一次いちじかたなので、固定点こていてんさがす。

α=3α+7

より α=-7/2 である。したがって

an+1-α=3(an-α)

である。よって

an-α=3n-1(a1-α)

となる。a1=1α=-7/2 より

an=-72+92·3n-1

である。


3問題もんだい 2:階差かいさ

an+1-an=2n+1,a1=0

一般いっぱんこうもとめよ。

3.1解答例かいとうれい

差分さぶんかたなので、両辺りょうへんす。

an=a1+k=1n-1(2k+1)

である。したがって

an=k=1n-1(2k+1)=2(n-1)n2+(n-1)=n2-1

である。


4問題もんだい 3:等比とうひてき

an+1=2an+n,a1=0

一般いっぱんこうもとめよ。

4.1解答例かいとうれい

一次いちじ同次どうじかたである。p=2 なので

bn=an2n-1

く。すると

bn+1-bn=n2n

である。よって

bn=k=1n-1k2k

であり、

an=2n-1k=1n-1k2k

である。さらに

k=1mk2k=2-m+22m

もちいて m=n-1 とすると、

an=2n-1(2-n+12n-1)=2n-n-1

である。


5問題もんだい 4:階差かいさあたらしい数列すうれつにする

an+2-an+1=3(an+1-an),a1=1,a2=4

一般いっぱんこうもとめよ。

5.1解答例かいとうれい

bn=an+1-anくと、bn+1=3bn である。b1=a2-a1=3 なので

bn=3n

である。したがって

an=a1+k=1n-1bk=1+k=1n-13k=1+3(3n-1-1)2

である。


6問題もんだい 5:隣接りんせつ 3 こうかん特性とくせい方程式ほうていしき

an+2=5an+1-6an,a0=1,a1=2

一般いっぱんこうもとめよ。

6.1解答例かいとうれい

定数ていすう係数けいすう隣接りんせつ 3 こうなので、P(E)a=0る。特性とくせい方程式ほうていしき

r2-5r+6=0

である。よって

(r-2)(r-3)=0

であり、かい

an=C2n+D3n

かたちである。初期条件しょきじょうけんから

C+D=1,2C+3D=2

である。これをくと D=0C=1 である。したがって

an=2n

である。


7問題もんだい 6: Sn

Sn=a1++an とし、

an+1=2Sn+1,a1=1

とする。anもとめよ。

7.1解答例かいとうれい

Snるので、1 つすすめてる。

an+2=2Sn+1+1

である。したがって

an+2-an+1=2(Sn+1-Sn)=2an+1

より

an+2=3an+1

である。a2=2S1+1=3 なので、n[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"ge\")")]2

an=3n-1

である。a1=1 もこのしき一致いっちする。


8問題もんだい 7:連立れんりつする

\begin{cases} a_{n+1}=2a_n+b_n\\ b_{n+1}=a_n+2b_n \end{cases}

とする。un=an+bnvn=an-bn漸化式ぜんかしきもとめよ。

8.1解答例かいとうれい

ると

un+1=an+1+bn+1=3an+3bn=3un

である。ると

vn+1=an+1-bn+1=an-bn=vn

である。したがって、連立れんりつ漸化式ぜんかしきunvn分離ぶんりされる。


9問題もんだい 8:帰納法きのうほう性質せいしつしめ

an+1=an+2an+1,a1>0

さだまる数列すうれつについて、すべての nan>0しめせ。

9.1解答例かいとうれい

性質せいしつ証明しょうめいなので数学的帰納法すうがくてききのうほう使つかう。n=1 では仮定かていより a1>0 である。

an>0仮定かていする。このとき an+2>0 かつ an+1>0 である。したがって

an+1=an+2an+1>0

である。よって帰納法きのうほうにより、すべての nan>0 である。


10問題もんだい 9:合同ごうどうしきあまりを

an+1=3an+2,a1=0

さだまる数列すうれつについて、an を 5 でったあまりの遷移せんいもとめよ。

10.1解答例かいとうれい

あまりだけをうので、合同ごうどうしきる。

an+13an+2[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"pmod\")")]5

である。rnan の 5 でったあまりとすると、

rn+13rn+2[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"pmod\")")]5

である。r1=0 からじゅん計算けいさんすると

r22,r33,r41,r50

である。したがってあまりは

0,2,3,1,0,2,3,1,

周期しゅうき 4 でかえす。


11問題もんだい 10:最大公約数さいだいこうやくすうを 1 だんもど

an+1=an+an-1

さだまる整数列せいすうれつについて、

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](an+1,an)=[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](an,an-1)

しめせ。

11.1解答例かいとうれい

互除ごじょほうかたなので、最大公約数さいだいこうやくすうあまりへとす。

an+1=an+an-1

より

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](an+1,an)=[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](an+an-1,an)

である。任意にんい整数せいすう x,y について

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](x+y,x)=[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](y,x)

成立せいりつするので、x=any=an-1 とすれば

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](an+an-1,an)=[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](an-1,an)=[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"gcd\")")](an,an-1)

である。

12関連講義かんれんこうぎ

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