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常系数齐次线性递推数列

常系数齐次线性递推数列

齐次线性递推方程

H(n)a1H(n1)a2H(n2)akH(nk)=0 (1)

H(0)=b0,H(1)=b1,H(2)=b2,,H(k1)=bk1 (2)

称作k阶常系数齐次线性递推数列。

二阶,直接求解(高考)

假如能够将递推关系式改写为 (anpan1)=q(an1pan2) 的形式,就可以求出通项公式。

anpan1=q(an1pan2)=q2(an2pan3)==qn2(a2pa1)

pan1p2an2=pqn3(a2pa1)

……

pn2a2pn1a1=pn2q0(a2pa1)

anpn1a1=k=0n2p(n2)kqk(a2pa1)=(q0pn2+qpn3+q2pn4++qn2p0)(a2pa1)

离散数学结论

(1)的特征方程是

xka1xk1ak=0 (3)

特征方程的根就是特征根。

对于非零复数 qH(n)=qn 是(1)的解当且仅当 q 是它的特征根。

h1(n)h2(n) 是(1)的解,则 c1h1(n)+c2h2(n) 也是这个递推方程的解。

若(3)有k个特征根 q1,q2,,qk ,则 c1q1n+c2q2n++ckqkn 也是这个递推方程的解。

如果对于(2)中任意取的 b0,b1,,bk1 都存在一组常数\(c_1',c_2',\cdots,c_{ k }'\),使得\(c_1'q_1^n + c_2' q_n^n + \cdots + c_k' q_k^n\)使方程组(1)(2)成立,则称\(c_1'q_1^n + c_2' q_n^n + \cdots + c_k' q_k^n\)是通解。

如果 q1,q2,,qk 两两不等,则可以证明 c1q1n+c2q2n++ckqkn 就是递推方程(1)的通解。(线性方程,范德蒙德行列式)

如果存在重根, qi 的重数是 eii=1,2,,t ,则 Hi(n)=(ci1+ci2n++cieinei1)qin ,通解是 H(n)=i=1tHi(n) (没有证明)

微分方程

构造 f(x)=a0+a11!x+a22!x2++ann!xn+

根据泰勒公式, f(n)(0)=an

那么 f(n)(0)a1f(n1)(0)a2f(n2)(0)akf(nk)(0)=0

等价于 f(k)(0)a1f(k1)(0)a2f(k2)(0)akf(0)(0)=0

解高阶线性齐次微分方程 f(k)(x)a1f(k1)(x)a2f(k2)(x)akf(0)(x)=0 ,解出 f(x) ,然后求 f(n)(0) 即可。

posted on 2023-06-14 14:49  调几算方  阅读(89)  评论(0编辑  收藏  举报