學習筆記 特徵根法求解數列問題

2022-05-09 16:15:08 字數 1079 閱讀 8163

聽說特徵法是數學中解常係數線性微分方程的一種通用方法。

而這裡簡單談談特徵根法的運用:用數列的遞推公式求通項公式,用通項公式求遞推公式

特徵根方法的證明需要線性代數相關知識,留坑。

斐波那契數列的公式推導

定義\(\text\)數列:\(f(0)=0,f(1)=1,f(n)=f(n-1)+f(n-2), n\geq 2\)

考慮這個遞推式:\(f(n) = f(n - 1) + f(n - 2)\),找到乙個一元二次方程與之對應(二次項對應\(f(n)\),一次項對應\(f(n-1)\),常數項對應\(f(n-2)\))

\(x^2 = x + 1\)

這個方程稱為特徵方程。

解出來特徵根:\(x_1=\frac,x_2=\frac\)

則\(f(n)=c_1 x_1^n+c_2 x_2 ^n\)。把\(f(0)=0,f(1)=1\)代入,得到了:

\(c_1 + c_2 = 0, c_1 x_1 + c_2 x_2 = 1\)

\[f(n)=\frac\right)^n-\left(\frac\right)^n}

\]一般遞推式的解法

形式化地,考慮形如\(f(n+2)=pf(n+1)+qf(n)\)的遞推式子

我們把上面的式子換成:\(f(n+2)-(x1+x2)f(n+1)+(x1x2)f(n)=0\)

顯然\(x1 + x2 = p,x1x2=-q\)。所以\(x1,x2\)是\(x^2-px-q=0\)的兩個根

\(f(n)\)就可以表示成\(c_1 x_1^n+c_2 x_2^n, c_1,c_2\)是常數

沒有實數解怎麼辦?用複數。

反求遞推式

某些時候通項公式可能不好計算,我們只能求出遞推式然後矩陣快速冪求

看乙個例子:

\(f(n)=\frac\)

令\(x_1=\sqrt a + b,x_2=\sqrt a - b\)

特徵根方程即\(x^2-2bx+(b^2-a)=0\)(韋達定理)

所以 \(f(n)=2b f(n-1)-(b^2-a)f(n-2)\)

逆波蘭法求解數學表達示(C )

主要是棧的應用,裡面有兩個函式deletespace stringtodouble 在我還有一篇部落格其中 對string的一些擴充套件函式。本程式僅僅是主要的功能實現,沒有差錯控制。include include include include include fstring.h 採用逆波蘭表示法...

迭代法求解非線性方程的根

1 求解的是非線性方程放f x 0的根 1 判斷使用全域性收斂性定理還是區域性收斂性定理 全域性收斂性 未知根,已知根的取值區間 定理1.1 1.2 區域性收斂性 已知根,即已知根的鄰域 定理1.3 1.4 2 解題步驟 根的存在性 零點存在定理 唯一性 單調性 反證法 迭代格式的收斂性 一般用 a...

3 牛頓迭代法求解方程的根

引題 用牛頓迭代法求下列方程在值等於x附近的根 2x3 4x2 3x 6 02 x3 4 x2 3 x 6 0輸入 輸入x。輸出 方程在值等於x附近的根,佔1行。輸入示例 1.5 輸出例項 2 1.牛頓迭代公式推導 設多項式f x f x 設r是f x f x 的根。選取x0x0 作為r的初始近似值...