⏳ 読み込み中… この表示が消えないときは、ページを再読み込みしてください

← マップ

漸化式を解く(特性方程式で等比型へ)

📖 言葉で読む:漸化式と一般項 →
漸化式を解く(特性方程式で等比型へ)全3問
13715
① 考えてみよう

漸化式「次=前の2倍たす1」だよ。初項1から作ると 1, 3, 7, 15。前のレッスンでやったね。今日はこの数列の「n番目の項」を一発で出す式(一般項)を見つけたいんだ。

テキストで読む

アニメを見なくても、このページの流れを最後まで文章で追えるよ。

  1. ① 考えてみよう
  2. 1

    漸化式「次=前の2倍たす1」だよ。初項1から作ると 1, 3, 7, 15。前のレッスンでやったね。今日はこの数列の「n番目の項」を一発で出す式(一般項)を見つけたいんだ。

  3. 2

    この数列の n番目の項を、一発で出せる式は作れるかな? まずは、どこがやっかいなのか見ていこう。

  4. ② 考え方
  5. 3

    まず比をきちんと見てみよう。3÷1=33 \div 1=3、7÷37 \div 3≈2.3…とやっぱりばらばら。このままでは式にしにくいから、なんとか等比に変えたいね。

  6. 4

    そこで魔法の一手。「次=前の2倍+1」の「次の項」と「前の項」を、同じ文字 xx に置きかえてみる。x=2x+1x = 2x + 1 を解くと x=−1x = -1。これが特性方程式だよ。

  7. 5

    この −1-1 を使って、全部の項に1を足してみる(−1-1を引くのと同じ)。1→2、3→4、7→8、15→16。新しい数列(お祝い色のぶん)ができたね。

  8. 6

    新しい数列は 2, 4, 8, 16。となりとくらべると、4÷2=24 \div 2=2、8÷4=28 \div 4=2、16÷8=216 \div 8=2。ぴったり2倍ずつ!ばらばらだったのが、きれいな等比数列になったね。

  9. 7

    等比数列なら一発で書ける。初項2・公比2 だから、新しい数列の n番目は 2 を n回かけた「2のn乗」。たとえば4番目は 2×2×2×2=162 \times 2 \times 2 \times 2=16 だね。

  10. ③ 解答
  11. 8

    新しい数列は「もとの項+1」だったから、1を引いてもどす。もとの数列の n番目は「2のn乗ひく1」。検算すると4番目は 16−1=1516 - 1 = 15。さいしょの棒の高さとぴったり!

  12. 9

    そのままでは解けない漸化式も、特性方程式の解(ここは −1-1)だけずらすと等比数列に化ける。あとは等比の公式で一般項が出せる。これが使いどころだよ。

答案の書き方(記述例)

解き方がわかったら、次は答案に書く番。テストの解答用紙には、こんなふうに書けば伝わるよ。

a1=1a_1 = 1、an+1=2an+1a_{n+1} = 2a_n + 1 ……(*) で定まる数列 {an}\{a_n\} の一般項を求める。

特性方程式 α=2α+1\alpha = 2\alpha + 1 を解くと α=−1\alpha = -1

(*) から −1=2×(−1)+1-1 = 2 \times (-1) + 1 を辺々ひくと、an+1+1=2(an+1)a_{n+1} + 1 = 2(a_n + 1)

bn=an+1b_n = a_n + 1 とおくと bn+1=2bnb_{n+1} = 2b_n、b1=a1+1=2b_1 = a_1 + 1 = 2

よって {bn}\{b_n\} は初項 22、公比 22 の等比数列なので、bn=2×2n−1=2nb_n = 2 \times 2^{n-1} = 2^n

an=bn−1a_n = b_n - 1 より an=2n−1a_n = 2^n - 1

(確かめ)a4=24−1=15a_4 = 2^4 - 1 = 15 で、1,3,7,151, 3, 7, 15 の4番目と一致する。

答え an=2n−1a_n = 2^n - 1

減点されやすいポイント

特性方程式の α=−1\alpha = -1 を出したら、「(*) から辺々ひいて an+1+1=2(an+1)a_{n+1} + 1 = 2(a_n + 1)」と変形の理由まで書こう。そのうえで bn=an+1b_n = a_n + 1 の初項と公比を示すと、等比数列だと言える根拠になるよ。1,3,71, 3, 7 の3項だけを見て n2−n+1n^2 - n + 1 としてしまうと、4番目が 1313 になって 1515 と合わないね。

友だちに教えるLINEで送るXに投稿

関連するコンテンツ

もとになる考え方(レッスン)

関連する使いどころ

言葉で読む(定理辞典)