首先,我想说,数学是个很严密的东西,不是小学的推理游戏,试问光给出前5项,如何求出通项?
退而其次,楼主想要的答案,大概是菲波那契数列的通项吧
菲波那契数列:任何一项的值等于前两项相加,第一项和第二项是1
用数学语言表示就是
X1=1,X2=1,Xn=Xn-1+Xn-2
这个楼上说了。。。但是楼主想要通项的话,得继续,提醒楼主有心理准备,该通项是无理数的,不是小学推理的那种通项。。。
下面介绍两种方法:
1。正规解法
正规需要用特征根方法来解这道题:
如果允许用特征根方法直接来求解的话,相当简单
Xn=Xn-1+Xn-2
特征根方程:X方=X+1,X方-X-1=0
特征根:X=(1+根号5)/2或者(1-根号5)/2
所以,通项公式:
Xn=A*((1+根号5)/2)^n+B*((1-根号5)/2)^n ...^n代表n次方
然后代入前两项
X1=1,X2=1求出A,B
求A,B过程:
1=A*(1+根号5)/2+B*(1-根号5)/2 ...(1)
1=A*(6+2*根号5)/4+B*(6-2*根号5)/4 ...(2)
(1)式两边同乘以(6+2*根号5)*2得到(3),(2)式两边同乘以(1+根号5)*4得到(4):
2*(6+2根号5)=A*(1+根号5)(6+2根号5)+B*(1-根号5)(6+2根号5) ...(3)
4*(1+根号5)=A*(6+2根号5)(1+根号5)+B*(6-2根号5)(1+根号5) ...(4)
(3)-(4),A被消去,得到:
8=B*(6-6根号5+2根号5-10)-B*(6-2根号5+6根号5-10)
即
8=B*(-8根号5)
B=-1/根号5
然后把B带入最早的(1)式
1=A*(1+根号5)/2-(1-根号5)/2根号5
即
1+[(1-根号5)/2根号5]=A*(1+根号5)/2
即
(1+根号5)/2根号5=A*(1+根号5)/2
A=1/根号5
所以Xn=(1/根号5)*((1+根号5)/2)^n-(1/根号5)*((1-根号5)/2)^n
完毕!!!!!!!!!!
2。附上另一种通俗的解法
如果特征根方法还没有学到。。。或者不能用。。。
那得先证明一下前面用到特征根方法的那一步
即为什么已知Xn=Xn-1+Xn-2,可以得到
Xn=A*((1+根号5)/2)^n+B*((1-根号5)/2)^n,A=1/根号5,B=-1/根号5
以下便是偶自己的比较通俗容易理解的解法:
Xn=Xn-1+Xn-2
推出Xn - Xn-1*(1+根号5)/2
=Xn-1*(1-根号5)/2+Xn-2
=(1-根号5)/2 * (Xn-1 + Xn-2*2/(1-根号5))
=(1-根号5)/2 * (Xn-1 - Xn-2*(1+根号5)/2)
令Yn=Xn-Xn-1*(1+根号5)/2
则Yn=(1-根号5)/2 * Yn-1
而Y1=X1-X0*(1+根号5)/2(事实上菲波那契数列可以拓展到X0=0)
Y1=1
所以Yn=((1-根号5)/2)^(n-1)
故Xn-Xn-1*(1+根号5)/2=((1-根号5)/2)^(n-1)
推出
Xn=Xn-1*(1+根号5)/2 + ((1-根号5)/2)^(n-1) ...(5)
待定系数法
令Zn=Xn+a*((1-根号5)/2)^n,a为某常数
使得(5)是能够简化为
Zn=Zn-1*(1+根号5)/2
则Xn+a*((1-根号5)/2)^n=[Xn-1+a*((1-根号5)/2)^(n-1)]*(1+根号5)/2
则Xn=Xn-1*(1+根号5)/2 + a*((1-根号5)/2)^(n-1) *(1+根号5)/2 - a*((1-根号5)/2)^n
Xn=Xn-1*(1+根号5)/2 + a*(1-根号5/2)^(n-2) *(-1-(6-2根号5)/4) ...(6)
5,6二式比较得出
a*(-1-(6-2根号5)/4)=(1-根号5)/2
a=(1-根号5)/(-5+根号5)=1/根号5
而因为Zn=Xn+a*((1-根号5)/2)^n
Z1=1+a*((1-根号5)/2)=1+(1-根号5)/2根号5
Z1=(1+根号5)/2根号5
Zn=(1+根号5)/2 *Zn-1=((1+根号5)/2)^(n-1) *Z1
= 1/根号5 *((1+根号5)/2)^n
所以1/根号5*((1+根号5)/2)^n=Zn=Xn + 1/根号5*((1-根号5)/2)^n
推出Xn=1/根号5((1+根号5)/2)^n - 1/根号5*((1-根号5)/2)^n
得证!!!!!!!!!!!与用特征根方法求得相同
偶的第二个方法比较复杂,但其实容易理解:
因为类似Xn=Xn-1+Xn-2的,其实是个二阶的通项方程,因为有3个元参与到这个方程中,所以,最基本的,也是最傻的方法,就是通过待定系数法消元。。。先变成一阶的Xn=Xn-1*(1+根号5)/2 + ((1-根号5)/2)^(n-1)
但是这个一阶的常数项带有n,很难直接解,所以仍然用待定系数法,令Zn=Xn+a*((1-根号5)/2)^n
解出Zn,从而解出Xn
但是,论简单明了,使用特征根绝对是解这类题目的不二法门。。。
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文章来源:天狐定制
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