不动点求数列通项的原理

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  • 求用不动点的原理,求数列通项的例子

    数列中,A1=1,A2=2,A(n+2)=-A(n+1)+2An (A后的括号代表下标)求An通项

    这道体我当时记了个方法:原式变形后 A(n+2)+A(n+1)-2An=0

    令 X^2+X-2=0 解得X=-2 或 1 所以{A(n+1)-An}为公比-2的数列;{A(n+1)+2An}为公比1的数列

    然后联立 解出来

    上述方法,应该说是特征根法和不动点法.

    特征根:

    对于多个连续项的递推式(不含常数项),可化为X的(n-1)次方程.

    即:a0*An+a1*An+1+a2*An+2+...ak*An+k可写为:

    a0+a1x+a2x^2+...akx^(k-1)=0

    然后求出根(实根虚根都可以),不同项写成C*x^(n-1),相同项写成关于n的整式,有多少同根,n的次数就是同根数减1,比如求出x1=2,x2=3,x3=3,x4=6,x5=3,通项就是:a*2^(n-1)+b*6^(n-1)+3*(cn^2+bn+d),其中abcde都是待定系数,要靠已知项联立方程求解.

    不动点:

    比如:已知a1=1,且a(n+1)=1+2/an (n大于等于1),求an

    a(n+1)=(an+2)/an(*)

    令an=x,a(n+1)=x

    x=(x+2)/x

    x^2-x-2=0

    x1=2,x2=-1

    {(an-2)/(an+1)}为等比数列

    令(an-2)/(an+1)=bn

    b(n+1)/bn=[(a(n+1)-2)/(a(n+1)+1)]/[(an-2)/(an+1)]

    (将a(n+1)用*式换成an)

    =-1/2

    b(n+1)=(-1/2)bn

    b1=-1/2

    bn=(-1/2)^n=(an-2)/(an+1)

    an=[2+(-1/2)^n]/[1-(-1/2)^n],n>=1

    注:形如:a(n+1)=(Aan+B)/(Can+D),A,C不为0的分式递推式都可用不动点法求.让a(n+1)=an=x,代入化为关于x的二次方程

    (1)若两根x1不等于x2,有{(an-x1)/(an-x2)}为等比数列,公比由两项商求出

    (2)若两根x1等于x2,有{1/(an-x1)}为等差数列,公差由两项差求出

    若无解,就只有再找其他方法了.

    并且不动点一般只用于分式型上下都是一次的情况,如果有二次可能就不行了.

    对于原理,要大学才学,是建立在对方程的研究之上的.