用不动点法求数列通项(1)
- 格式:doc
- 大小:287.00 KB
- 文档页数:4
用不动点法求数列的通项
定义:方程x x f =)(的根称为函数)(x f 的不动点.
利用递推数列)(x f 的不动点,可将某些递推关系)(1-=n n a f a 所确定的数列化为等比数列或较易求通项的数列,这种方法称为不动点法.
定理1:若),1,0()(≠≠+=a a b ax x f p 是)(x f 的不动点,n a 满足递推关系
)1(),(1>=-n a f a n n ,则)(1p a a p a n n -=--,即}{p a n -是公比为a 的等比数列.
证明:因为 p 是)(x f 的不动点
p b ap =+∴
ap p b -=-∴由b a a a n n +⋅=-1得)(11p a a p b a a p a n n n -=-+⋅=---
所以}{p a n -是公比为a 的等比数列. 定理2:设)0,0()(≠-≠++=
bc ad c d
cx b
ax x f ,}{n a 满足递推关系1),(1>=-n a f a n n ,
初值条件)(11a f a ≠
(1):若)(x f 有两个相异的不动点q p ,,则
q a p a k q a p a n n n n --⋅=----11 (这里qc
a pc
a k --=)
(2):若)(x f 只有唯一不动点p ,则
k p a p a n n +-=--111 (这里d
a c k +=2)
证明:由x x f =)(得x d
cx b
ax x f =++=
)(,所以0)(2=--+b x a d cx
(1)因为q p ,是不动点,所以⎪⎩⎪⎨⎧=--+=--+0)(0)(2
2b q a d cq b p a d cp ⇒⎪⎪⎩
⎪
⎪⎨⎧--=--=qc a b qd q pc a b pd p ,所以 q a p
a qc a pc a qc a
b qd a p
c a b
pd a qc
a pc a qd
b a q
c a p
d b a pc a q
d
ca b aa p d ca b aa q a p a n n n n n n n n n n n n --⋅
--=------
⋅--=-+--+-=-++-++=------------1111111111)()(令qc a pc
a k --=
,则q a p a k q a p a n n n n --=----1
1
(2)因为p 是方程0)(2=--+b x a d cx 的唯一解,所以0)(2
=--+b p a d cp 所以ap cp pd b -=-2
,c
d
a p 2-=
所以 d
ca p a cp a d ca ap cp a cp a d ca pd b a cp a p d ca b aa p a n n n n n n n n n +--=
+-+-=+-+-=-++=---------111211111)
)(()()(所以
d
a c p a p a cp a cp d cp a c p a cp d p a c cp a p a d ca cp a p a n n n n n n n ++-=-⋅-++-=-++-⋅-=-+⋅-=-------211)(111111111令d
a c
k +=
2,则
k p a p a n n +-=--111 例1:设}{n a 满足*11,2
,1N n a a a a n
n n ∈+=
=+,求数列}{n a 的通项公式 例2:数列}{n a 满足下列关系:0,2,22
1
1≠-==+a a a a a a a n
n ,求数列}{n a 的通项公式
定理3:设函数)0,0()(2≠≠+++=
e a
f ex c
bx ax x f 有两个不同的不动点21,x x ,且由)(1n n u f u =+确定着数列}{n u ,那么当且仅当a e b 2,0==时,
2
2
12111)(x u x u x u x u n n n n --=--++
证明: k x 是)(x f 的两个不动点
∴f
ex c bx ax x k k k k +++=2
即k k k bx x a e f x c --=-2
)()2,1(=k
∴
2
22221
2
11222211222122111)()()()()()()()(bx x a e u ex b au bx x a e u ex b au f x c u ex b au f x c u ex b au f eu x c bu au f eu x c bu au x u x u n n n n n n n n n n n n n n n n --+-+--+-+=
-+-+-+-+=+-+++-++=--++于是,
2212111)(x u x u x u x u n n n n --=--++⇔2
2
222
1
12222221211222)()()()(x u x u x u x u bx x a e u ex b au bx x a e u ex b au n n n n n n n n +-+-=--+-+--+-+ ⇔2
2222
11222222
1
2
112
22)()(x u x u x u x u a
bx x a e u a ex b u a bx x a e u a ex b u n n n n n n n n +-+-=--+
-+--+-+