高一下🧮 代數
遞迴數列
Recursive Sequences
公式
aₙ₊₁ = p·aₙ + q → 用不動點化成等比
用前一項定義下一項。標準解法是找不動點,把它化成等比數列。
白話解釋
遞迴數列不直接給一般項,而是給「首項 + 遞推關係」,例如 a₁ = 1、aₙ₊₁ = 2aₙ + 3。
這種形式很貼近真實世界:今年的存款 = 去年的本利和 + 今年的存入、下一代的族群數 = 這一代乘以成長率。
最常考的型態是 **aₙ₊₁ = p·aₙ + q**(p ≠ 1)。標準解法是找**不動點** k,也就是滿足 k = pk + q 的那個數(解得 k = q/(1−p))。
然後把遞迴式兩邊都減 k:aₙ₊₁ − k = p(aₙ − k)。這代表 **{aₙ − k} 是公比為 p 的等比數列**!用等比的一般項就解出來了。
以 aₙ₊₁ = 2aₙ + 3 為例:不動點 k = 3/(1−2) = −3。所以 aₙ + 3 是公比 2 的等比數列,首項 a₁ + 3 = 4。因此 aₙ + 3 = 4·2ⁿ⁻¹,得 aₙ = 4·2ⁿ⁻¹ − 3。
驗算:a₁ = 4 − 3 = 1 ✓、a₂ = 8 − 3 = 5,而 2(1)+3 = 5 ✓。
另一種常見型態 aₙ₊₁ = aₙ + f(n) 用**逐項相加**(望遠鏡法):把每一項的差累加起來就好。
什麼時候用
複利與還款、族群成長、電腦演算法的遞迴分析。
最容易錯的地方
- 不動點公式的分母寫成 p − 1(應該是 1 − p)。
- 求出 aₙ − k 的通式後忘記把 k 加回去。
- p = 1 時仍找不動點(那時要用逐項相加)。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
a₁ = 1、aₙ₊₁ = 2aₙ + 3,a₂ = ?
- 2
承上,a₃ = ?
- 3
aₙ₊₁ = 2aₙ + 3 的不動點 k 是多少?