『数列の帰納的定義』

『数列の帰納的定義』解答


◆神奈川県 わかさひ君 さんからの解答。

【質問2】に関しては、一般項は求めるのが大変だと思います。

特性方程式 k3 = k2 + k + 1 を解くのですが、まずこの解が有理数じゃないので大変です。
(三次方程式なので、カルダノの方法などを使えば解けないことはないですが)。
これを解いたとすると、三次方程式なので実根は必ずあります。
これをαとすると、

an+2 + (α-1) an+1 + (1/α) an = αn ( a2 + (α-1) a1 + (1/α) a0 )

になります。
右辺の( )内を簡単のためにβとします。
この三項間漸化式は、 bn = an / αn と置換すれば

α2 bn+2 + α(α-1) bn+1 + (1/α) bn = β

と書けます。

あとは高校で習うようにして、この漸化式を解けばよいのですが
(右辺が0じゃないのでちょっと小細工がいりますが解けますよね)、
α、βともにきれいな数ではないので・・・。
(特性方程式の解もきれいにならないし)

# 最後にはひょっとしたらきれいになるのかもしれませんが、そんなのは知られてはいないようです。おそらく。
# フィボナッチ数列でも無理数が残りますからね・・・

【質問1】に関しては、この数列の一般項は求められないような気がするのですが・・・?
少なくとも、数列サイトでは、一般項は求められていませんでした。


◆神奈川県 わかさひ君 さんからの解答。

【問題2】

n+1=an・an-1+1 1 (mod an 以下同様)
n+2=an・an+1+1 1
n+3曹Q
n+4曹R
n+5曹V
n+6曹Q2

なので、an+6−22 は anで割り切れます。
n+6 > anであり、
n≧3では an ≧ 2ですから、 an+6 は合成数になります。

したがって、 n ≧ 9 では an−22 は合成数になります。


◆大阪府 MOT さんからの解答。

【問題1】

1= 1 = 4 X 0+1
2= 1 = 4 X 0+1
3= 2 = 4 X 0+2
4= 3 = 4 X 0+3
5= 7 = 4 X 1+3
6= 22 = 4 X 5+2
7=155 = 4 X 38+3

と、なっていきますが、この数式の可能性としては,以下の組み合わせになると思います。

(4k+1)(4k+1)+1=16k2+8k+2=4(4k2+2k)+2
(4k+1)(4k+2)+1=16k2+12k+3=4(4k2+3k)+3
(4k+1)(4k+3)+1=16k2+16k+4=4(4k2+4k+1)
(4k+2)(4k+2)+1=16k2+16k+5=4(4k2+4k+1)+1
(4k+2)(4k+3)+1=16k2+20k+7=4(4k2+5k+1)+3
(4k+3)(4k+3)+1=16k2+24k+10=4(4k2+6k+2)+2
4で割り切れる結果は、4で割って3余る数と1余る数の組み合わせの時のみです。

しかし、a1=a2= 1 の時
n=3 以上では 余りが2と3になり、2と3の組み合わせでは余りが2と3の数しか続きません。

よって4で割り切れる数はこの数列にはないということです。


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