漸化式2
当HPがいつもお世話になっているHN「よおすけ」さんからの出題です。
(令和4年2月1日付け)
a_1=3、3a_(n+1)=a_n+3 である数列 {a_n} について、次の性質を利用して、数列 {a_n}
の一般項を求めよ。
(1) 数列 a_2-a_1,a_3-a_2,a_4-a_3,・・・ が等比数列をなす。
(2) b_n=a_n−3/2 とおくと、数列 {b_n} は等比数列をなす。
※便宜上、小問が2つありますが、上の(1)(2)の条件を使わずに解けた方の解答も歓迎。
(答) 条件(2)を意識しつつ解いてみました。
漸化式 3a_(n+1)=a_n+3 の特性方程式は、3x=x+3 より、 x=3/2
よって、 a_(n+1)−3/2=(1/3)(a_n−3/2) から、 a_n−3/2=(3/2)(1/3)n-1
すなわち、 a_n=(3/2)(1+(1/3)n-1)
(追記) 令和4年2月13日付け
2項間漸化式の解法で、特性方程式を用いる条件(2)の方法が一般的と思われるが、階
差数列の解法に繋がる条件(1)の方法も教科書的なので、解いてみた。
a_1=3、3a_(n+1)=a_n+3 より、 a_2=2
このとき、 3(a_(n+2)−a_(n+1))=a_(n+1)−a_n より、数列{a_(n+1)−a_n}は、初項−1、
公比1/3の等比数列である。
よって、 a_(n+1)−a_n=−(1/3)n-1
階差数列の公式により、 n≧2のとき、
a_n=3−Σk=1n-1 (1/3)k-1=3−(3/2)(1−(1/3)n-1)=(3/2)(1+(1/3)n-1)
この式は、n=1のときも成り立つ。
以上から、 a_n=(3/2)(1+(1/3)n-1)
以下、工事中!