递归关系求解

问题

假设:一个反应器中有两类粒子α和β,设每秒钟一个α粒子分裂成3β粒子,而每秒钟一个β粒子分裂成一个α粒子和两个β粒子。假如在t=0时:反应器中有一个α粒子,求t秒时反应器中α粒子和β粒子的数目。

根据关系列出递归关系

a(t) = b(t-1)
b(t) = 3*a(t-1) + 2*b(t-1)

参考程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define A_size 5 
int aa(int size)   //aa(t)表示t时刻α的个数
{
    if (size == 0)
        return 1;
    else
        return bb(size-1);
}
int bb(int size)   //bb(t)表示t时刻β的个数
{
    if (size == 0)
        return 0;
    else
        return 3 * aa(size-1) + 2 *  bb(size-1);
}
int main()
{
    printf("%d\n", aa(A_size) + bb(A_size));
    return 0;
}

结果:243

a(t) = b(t-1)
b(t) = 3*a(t-1) + 2b(t-1)
得:
a(t-1)=b(t-2)
b(t) = 3*a(t-1) +2*b(t-1)
      =3* b(t-2) + 2* b(t-1) (t>=2)
根据已知条件知:a(0)=1 a(1)=0   b(0)=0 b(1)=3

得到递归关系:b(t) = 2*b(t-1) + 3*b(t-2),这是一个常系数齐次线性方程。为了求解看下解常系数齐次线性方程的一般方法。

解常系数齐次线性方程的一般方法

首先区分

特征方程与特征值

 求解通解的步骤

1.根据递归关系得出特征方程,求解方程得到特征根;

2.表示出通解的一般形式(分为是否有重根);

3.代入初始值得到系数,从而得到通解。

就本题演示一般步骤

1.把递归关系b(n)=2*b(t-1) + 3*b(t-2),表示为特征方程:x2=2x+3,得到特征值-1和3;

2.没有重根,通解表示为b(t) = c1*(-1)n + c2*(3)n;

3.带入初始值,得到c1=-3/4   c2 = 3/4,

从而得到通解:b(t) = -3/4 *(-1)n + 1/4 *(3)n+1
                      a(t) = -3/4 *(-1)n-1 + 1/4 *(3)
(t>=2)

 

posted @ 2013-06-25 22:59  jihite  阅读(5453)  评论(0编辑  收藏  举报