命題1:在數(shù)列{a}中a,已知首項(xiàng)a,且n≥2時(shí),a=pa+q(p≠1,q≠0),則稱方程x=px+q為數(shù)列{a}的一階特征方程,其特征根為x=,數(shù)列{a}的通項(xiàng)公式為a=(a-x)p+x.
由以上命題可知,對于遞推關(guān)系形如a=pa+q(p≠1,q≠0)的數(shù)列可以通過解特征方程x=px+q,構(gòu)造等比數(shù)列{a-x},求{a}的通項(xiàng).
當(dāng)p=1時(shí),數(shù)列{a}為等差數(shù)列,當(dāng)q=0(p≠0)時(shí),數(shù)列{a}為等比數(shù)列.
例1:(2007.全國Ⅱ.21)設(shè)數(shù)列{a}的首項(xiàng)a∈(0,1),a=,n=2,3,4…,
?。?)求{a}的通項(xiàng)公式x=;
(2)設(shè)b=a,證明b<b,其中n為正整數(shù).
解:(1)解方程x=,得x=1,
所以a=,
可化為a=-(a-1),
于是a=(-)(a-1),
a=-()(a-1)+1(n≥2)
當(dāng)n=1時(shí),a=(a-1)+1=a.
所以數(shù)列{a}的通項(xiàng)公式為a=(-)(a-1)+1.
?。?)證明:由(1)可知0<a<,故b>0.
那么,b-b=a(3-2a)-a(3-2a)
=()?(3-2×)-a(3-2a)
PSzmk6y0oyjbJDL7SvbYyKInm+xLKz7nZbd3QdEZc74= =(a-1).
又由(1)知a>0且a≠1,故b-b>0,
因此b<b,n為正整數(shù).
命題2:在數(shù)列{a}中,a、a均已知,當(dāng)n≥3時(shí),a=pa+qa,(p,q為非零常數(shù))則該方程x=px+q為數(shù)列{a}的二階特征方程,其根x,x(x,x均不為零)稱為特征根,此時(shí)有以下結(jié)論:
?。?)當(dāng)x=x時(shí),有a=[a+(n-1)d]x;
?。?)當(dāng)x≠x時(shí),有a=cx+cx.
其中c,c,d由初始條件中a,a來確定.
由以上命題可知,對于遞推關(guān)系形如a=pa+qa,(p,q為非零常數(shù))的數(shù)列可以通過解特征方程x=px+q,構(gòu)造等比數(shù)列{a-xa},把問題轉(zhuǎn)化為命題1的形式求數(shù)列的通項(xiàng)公式.
例2:已知數(shù)列{a}中,a=0,a=1,且n≥3時(shí),a=2a-a,求a.
解:數(shù)列{a}的特征方程為x=2x+1,特征根為x=x=1.
所以a=[a+(n-1)d]x
=a+(n-1)d,
將a=0,a=1代入上式得d=1,
所以a=n-1,
于是a=2007.
例3:已知數(shù)列中,a=a=1,且a>2時(shí),a=a+a,求數(shù)列{a}的通項(xiàng)公式.
解:由特征方程x=x+1解得
x=,x=
∵x≠x
∵通項(xiàng)a=c()+c()
把a(bǔ)=a=1代入上式得
c=-,c=
于是a=[()-()].