二階常系數齊次線性遞推數列


定義

若數列 \(\{a\}\) 滿足 \(a_n=c_1a_{n-1}+c_2a_{n-2}\)\(c_1,c_2\) 為常數,就稱這種數列為二階常系數齊次線性遞推數列

求解

加入能夠將遞推關系式改寫為 \((a_n-ka_{n-1})=p(a_{n-1}-ka_{n-1})\) 的形式,就可以求出 \(a_n-ka_{n-1}\) 的通項公式。

根據韋達定理可得:\(k,p\)\(x^2-c_1x-c_2=0\) 的兩根(這個方程又稱為這個遞推式的特征方程)

因此可得:

\[a_n=\dfrac{1}{k-p}\left[\left(k^{n-1}-p^{n-1}\right)a_2\left(k^{n-2}-p^{n-2}\right)a_1\right] \]

特別的,當 \(k=p\) 時:

\[a_n=(n-1)k^{n-2}a_2-(n-2)k^{n-1}a_1 \]

\({c_1}^2+4c_2<0\) 時,通項公式是個復數,其余不變。

例題

\[F_n=F_{n-1}+F_{n-2},F_1=1,F_2=1 \]

\[x^2-x-1=0 \]

\[k=\dfrac{1+\sqrt{5}}{2},p=\dfrac{1-\sqrt{5}}{2} \]

\[F_n=\dfrac{1}{\sqrt{5}}\left(\dfrac{1+\sqrt{5}}{2}\right)^n-\dfrac{1}{\sqrt{5}}\left(\dfrac{1-\sqrt{5}}{2}\right)^n \]


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