漸化式①

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数列

漸化式とは

漸化式 … 前の項から次の項を求めるための関係式

数列において,初項と隣り合う $2$ 項間の関係(漸化式)が分かれば,すべての項が定まる

例えば

\begin{eqnarray} &[1]& a_1=1 \\\\ &[2]& a_{n+1}=2a_n (n=1,2,3,\cdots\cdots) \end{eqnarray}

 $[2]$ の式に $n=1$ を代入すると

$a_2=2a_1=2\cdot1=2$

 $[2]$ の式に $n=2$ を代入すると

$a_3=2a_2=2\cdot2=4$

 $[2]$ の式に $n=3$ を代入すると

$a_4=2a_3=2\cdot4=8$

というように,漸化式により前後の関係が分かれば,初項から次の項を順に求めることができる

漸化式の基本パターン

初項と漸化式が与えられた場合に一般項を求めてみよう!

以下の4パターンは確実に求められるように練習しよう!

漸化式の基本パターン

 ① $a_{n+1}=a_n+d$

 ② $a_{n+1}=ra_n$

 ③ $a_{n+1}=a_n+(nの式)$

 ④ $a_{n+1}=pa_n+q$

 

漸化式の形を見たら解き方が分かるようにしよう!

① $a_{n+1}=a_n+d$

 $a_1=2$,$a_{n+1}=a_n+3$ によって定められる数列 $\{a_n\}$

 $n=1$ を代入すると

$a_2=a_1+3=2+3=5$

 $n=2$ を代入すると

$a_3=a_2+3=5+3=8$

 $n=3$ を代入すると

$a_4=a_3+3=8+3=11$

 数列 $\{a_n\}$ を並べてみると

$2,5,8,11,\cdots\cdots$

 数列 $\{a_n\}$ は初項 $2$,公差 $3$ の等差数列であることがわかる

 $a_{n+1}=a_n+3$ が表しているのは

前の項に $3$ を足すと次の項が求まる

 ということ

 以上より,数列 $\{a_n\}$ の漸化式が $a_{n+1}=a_n+d$ で表されるとき

数列 $\{a_n\}$ は公差 $d$ の等差数列である

 

① $a_{n+1}=a_n+d$
 数列 $\{a_n\}$ は公差 $d$ の等差数列である

 

初項 $a$,公差 $d$ の等差数列 $\{a_n\}$ の一般項は覚えてる?

$a_n=a+(n-1)d$ だったよね!

等差数列の一般項についてはこれ↓

等差数列の一般項
数列の超入門!数列の基本と等差数列の一般項について学ぼう!

 

 次の条件によって定められる数列 $\{a_n\}$ の一般項を求めよ。

 (1) $a_1=1$,$a_{n+1}=a_n+4$

 (2) $a_1=5$,$a_{n+1}=a_n-3$

 (1) $a_1=1$,$a_{n+1}=a_n+4$

  数列 $\{a_n\}$ は初項 $1$,公差 $4$ の等差数列であるので

$a_n=1+(n-1)\cdot4=4n-3$

 (2) $a_1=5$,$a_{n+1}=a_n-3$

  数列 $\{a_n\}$ は初項 $5$,公差 $-3$ の等差数列であるので

$a_n=5+(n-1)\cdot(-3)=-3n+2$

 

② $a_{n+1}=ra_n$

 $a_1=2$,$a_{n+1}=3a_n$ によって定められる数列 $\{a_n\}$

 $n=1$ を代入すると

$a_2=3a_1=3\cdot2=6$

 $n=2$ を代入すると

$a_3=3a_2=3\cdot6=18$

 $n=3$ を代入すると

$a_4=3a_3=3\cdot18=54$

 数列 $\{a_n\}$ を並べてみると

$2,6,18,54,\cdots\cdots$

 数列 $\{a_n\}$ は初項 $2$,公比 $3$ の等差数列であることがわかる

 $a_{n+1}=3a_n$ が表しているのは

前の項に $3$ をかけると次の項が求まる

 ということ

 以上より,数列 $\{a_n\}$ の漸化式が $a_{n+1}=ra_n$ で表されるとき

数列 $\{a_n\}$ は公比 $r$ の等差数列である

 

② $a_{n+1}=ra_n$
 数列 $\{a_n\}$ は公比 $r$ の等比数列である

 

初項 $a$,公比 $d$ の等比数列 $\{a_n\}$ の一般項は覚えてる?

$a_n=ar^{n-1}$ だったよね!

等比数列の一般項についてはこれ↓

等比数列の一般項
数列の超基本!等比数列の一般項の考え方を学ぼう!

 

 次の条件によって定められる数列 $\{a_n\}$ の一般項を求めよ。

 (1) $a_1=1$,$a_{n+1}=4a_n$

 (2) $a_1=5$,$a_{n+1}=-3a_n$

 (1) $a_1=1$,$a_{n+1}=4a_n$

  数列 $\{a_n\}$ は初項 $1$,公比 $4$ の等差数列であるので

$a_n=1\cdot4^{n-1}=4^{n-1}$

 (2) $a_1=5$,$a_{n+1}=-3a_n$

  数列 $\{a_n\}$ は初項 $5$,公比 $-3$ の等差数列であるので

$a_n=5(-3)^{n-1}$

 

まとめ

● 漸化式とは

 数列において前の項から次の項を求めるための関係式

● 漸化式の基本パターン

 ① $a_{n+1}=a_n+d$ 公差 $d$ の等差数列

 ② $a_{n+1}=ra_n$  公比 $r$ の等比数列

 ③ $a_{n+1}=a_n+(nの式)$

 ④ $a_{n+1}=pa_n+q$

 

まずは,等差数列と等比数列の漸化式をマスターしよう!

数列 数学B
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