特征方程

这里尤指数列的特征方程。

参考至:点击此处 、以及此处

一个数列: x n + 2 = c 1 x n + 1 + c 2 x n x_{n+2}=c_1x_{n+1}+c_2x_{n} xn+2=c1xn+1+c2xn
假如存在 r r r s s s使得 x n + 2 − r x n + 1 = s ( x n + 1 − r x n ) x_{n+2}-rx_{n+1}=s(x_{n+1}-rx_{n}) xn+2rxn+1=s(xn+1rxn)

x n + 2 = ( s + r ) x n + 1 − s r x n x_{n+2}=(s+r)x_{n+1}-srx_n xn+2=(s+r)xn+1srxn
c 1 = s + r ; c 2 = − s r c_1=s+r;c_2=-sr c1=s+r;c2=sr

消去 s s s得到特征方程: r 2 = c 1 r + c 2 r^2=c_1r+c_2 r2=c1r+c2
可以发现这就是原来的数列简单的变化。

这里针对二阶线性递推数列,我们详细讲一下。
对于: x n = a 1 x n − 1 − a 2 x n − 2 x_n=a_1x_{n-1}-a_2{x_{n-2}} xn=a1xn1a2xn2
特征方程为 x 2 − a 1 x + a 2 = 0 x^2-a_1x+a_2=0 x2a1x+a2=0

首先可以发现,如果等比数列的公比是解的话, q n q^n qn显然是一组解。
但是并不可能变成通项,但是如果是线性无关的两组解,就可以构造出通项了。
所以 x n = A q 1 n + B q 2 n x_n=Aq_1^n+Bq_2^n xn=Aq1n+Bq2n
但前提是 q 1 和 q 2 q_1和q_2 q1q2不同。

如果相同的话, x n = ( A + B n ) q n x_n=(A+Bn)q^n xn=(A+Bn)qn[并不知道为何]

这样就可以求出通项了,实际用途中,我们会得到通项,但是通项精度不够(并不能保证求出精确解)。但是如果我们发现满足上述的通项的时候。
我们可以提出两个解,从而求解 a 1 a_1 a1 a 2 a_2 a2。得到递推式。
进行矩阵快速幂求解。

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