高校数学 公式・解法ノート
差がつく

a_{n+1}=pa_n+(n\text{ の式})、a_{n+1}=pa_n+r^n

着眼点r^n がつくなら両辺を r^{n+1} で割る。n の1次式がつくなら「a_n+(\text{1次式})」が等比になるようにくっつける。

例題
1
a_1=2,\ a_{n+1}=2a_n+3^n の一般項を求めよ。
解答
両辺を 3^{n+1} で割る。b_n=\frac{a_n}{3^n} とおくと b_{n+1}=\frac23b_n+\frac13。
\alpha=\frac23\alpha+\frac13 より \alpha=1:b_{n+1}-1=\frac23(b_n-1)。
b_1=\frac23 なので b_n-1=-\frac13\Big(\frac23\Big)^{n-1}。
a_n=3^nb_n=3^n-3^{n-1}\Big(\frac23\Big)^{n-1}
答 a_n=3^n-2^{n-1}
(検算:a_2=4+3=7=9-2、a_3=14+9=23=27-4)
2
a_1=1,\ a_{n+1}=2a_n+n の一般項を求めよ。
解答
a_{n+1}+(n+1)+1=2(a_n+n+1) と変形できる(右辺を展開すると 2a_n+2n+2、左辺は 2a_n+n+n+2 で一致)。
\{a_n+n+1\} は初項 3、公比 2 の等比数列:a_n+n+1=3\cdot2^{n-1}。
答 a_n=3\cdot2^{n-1}-n-1
(検算:a_2=3、a_3=8 と一致)
ポイント1次式の係数が分からなければ a_{n+1}+s(n+1)+t=2(a_n+sn+t) とおいて係数比較(s=1,\ t=1 が出る)。階差をとって a_{n+2}-a_{n+1}=2(a_{n+1}-a_n)+1 にする方法もある。

「数列」の項目

  1. 等差数列の一般項と和必須
  2. 等比数列の一般項と和必須
  3. 3数が等差・等比になる条件(等差中項・等比中項)差がつく
  4. Σの公式と計算必須
  5. 分数の和は部分分数分解で消える(差の形)必須
  6. (等差)×(等比)の和は S-rS必須
  7. 階差数列・和 Sₙ から一般項必須
  8. aₙ₊₁=paₙ+q(特性方程式)必須
  9. aₙ₊₁=paₙ+(n の式)、aₙ₊₁=paₙ+rⁿ差がつく
  10. 分数型は逆数をとる差がつく
  11. 3項間漸化式 aₙ₊₂=paₙ₊₁+qaₙ必須
  12. Sₙ と aₙ が混ざった漸化式差がつく
  13. 群数列(区切りを入れた数列)差がつく
  14. 数学的帰納法必須
  15. 一般の分数型 aₙ₊₁=(paₙ+q)/(raₙ+s)・連立漸化式不要
  16. Σ k⁴ などの高次の和の公式不要

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