不动点法解数列通项公式问题

在求出特征根后,应该怎么进行下一步。哪个网站有关于这方面的东西,推荐一下啊... 在求出特征根后,应该怎么进行下一步。
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魔幻的小dd
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当f(x)=x时,x的取值称为不动点,不动点是我们在竞赛中解决递推式的基本方法。 

典型例子: a(n+1)=(a(an)+b)/(c(an)+d) 

注:我感觉一般非用不动点不可的也就这个了,所以记住它的解法就足够了。 我们如果用一般方法解决此题也不是不可以,只是又要待定系数,又要求倒数之类的,太复杂,如果用不动点的方法,此题就很容易了。

令x=(ax+b)/(cx+d)  ,即 ,cx2+(d-a)x-b=0 。令此方程的两个根为x1,x2, 若x1=x2 ,则有1/(a(n+1)-x1)=1/(an-x1)+p ,其中P可以用待定系数法求解,然后再利用等差数列通项公式求解。 

注:如果有能力,可以将p的表达式记住,p=2c/(a+d) 若x1≠x2则有(a(n+1)-x1)/(a(n+1)-x2)=q((an-x1)/(an-x2) 

其中q可以用待定系数法求解,然后再利用等比数列通项公式求解。

扩展资料:

设含有n个未知数与n个方程的非线性方程组为F(x)=0,然后把方程组改为便于迭代的等价形式x=ψ(x),由此就可以构造出不动点迭代法的迭代公式为xk+1=ψ(xk),如果得到的序列{xk}满足lim(k→∞)xk=x*,则x*就是ψ的不动点,这样就可以求出非线性方程组的解。

不动点法(fixed point method)是解方程的一种一般方法,对研究方程解的存在性、唯一性和具体计算有重要的理论与实用价值。数学中的各种方程,诸如代数方程、微分方程和积分方程等等,均可改写成  的形式,其中  是某个适当的空间 中的点,  是从  到 的一个映射,把点  变成点  。

于是,方程的解就相当于映射  在空间  中的不动点。这一方法把解方程转化为求某个映射的不动点,故而得此名。其优点在于可以把几何、拓扑和泛函分析中较深刻的工具应用于方程论。

参考资料:百科百科-不动点法


思科网侠
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当f(x)=x时,x的取值称为不动点,不动点是我们在竞赛中解决递推式的基本方法。 

典型例子: a(n+1)=(a(an)+b)/(c(an)+d) 

注:我感觉一般非用不动点不可的也就这个了,所以记住它的解法就足够了。 我们如果用一般方法解决此题也不是不可以,只是又要待定系数,又要求倒数之类的,太复杂,如果用不动点的方法,此题就很容易了。

令x=(ax+b)/(cx+d)  ,即 ,cx2+(d-a)x-b=0 。令此方程的两个根为x1,x2, 若x1=x2 ,则有1/(a(n+1)-x1)=1/(an-x1)+p ,其中P可以用待定系数法求解,然后再利用等差数列通项公式求解。 

注:如果有能力,可以将p的表达式记住,p=2c/(a+d) 若x1≠x2则有(a(n+1)-x1)/(a(n+1)-x2)=q((an-x1)/(an-x2) 

其中q可以用待定系数法求解,然后再利用等比数列通项公式求解。 

注:如果有能力,可以将q的表达式记住,q=(a-cx1)/(a-cx2) 简单地说就是在递推中令an=x 代入 a(n+1)也等于x ,然后构造数列.(但要注意,不动点法不是万能的,有的递推式没有不动点,但可以用其他的构造法求出通项;有的就不能求出)例子:已知a(1)=m. a(n+1)=〔a*a(n)+b〕/〔c*a(n)+d〕 求an的通项a(n)和a(n+1)分别表示数列的第n项和第n+1项解:这种形式的递推式我有两种解法,待定系数法和不动点法,在此用不动点法解决此问题. 将原递推式中的a[n]与a[n+1]都用x代替得到方程x=(ax+b)/(cx+d) 即cx²+(d-a)x-b=0 记方程的根为x1,x2(为了简单起见,假设方程有两实根) 原方程可以变形为-x(a-cx)=b-dx 所以-x=(b-dx)/(a-cx),将x1,x2代入得到 :x1=(b-dx1)/(a-cx1) ,x2=(b-dx2)/(a-cx2) 

将递推式两边同时减去x1得到a[n-1]-x1=[(a-cx1)a[n]+b-dx1]/(ca[n]+d) 

即a[n-1]-x1=(a-cx1)[a[n]+(b-dx1)/(a-cx1)]/(ca[n]+d)

将-x1=(b-dx1)/(a-cx1)代入得到: a[n-1]-x1=(a-cx1)(a[n]-x1)/(ca[n]+d) 同理:a[n-1]-x2=(a-cx2)(a[n]-x2)/(ca[n]+d) 两式相除得到(a[n+1]-x1)/(a[n+1]-x2)=[(a-cx1)/(a-cx2)]*[(a[n]-x1)/(a[n]-x2)] 从而{(a[n]-x1)/(a[n]-x2)}是等比数列 (a[n]-x1)/(a[n]-x2)=[(m-x1)/(m-x2)]*[(a-cx1)/(a-cx2)]^(n-1) 所以a[n]={x2*[(m-x1)/(m-x2)]*[(a-cx1)/(a-cx2)]^(n-1)-x1}/([(m-x1)/(m-x2)]*[(a-cx1)/(a-cx2)]^(n-1)-1}

拓展资料

  • 不动点法

  • 设含有n个未知数与n个方程的非线性方程组为F(x)=0,然后把方程组改为便于迭代的等价形式x=ψ(x),由此就可以构造出不动点迭代法的迭代公式为xk+1=ψ(xk),如果得到的序列{xk}满足lim(k→∞)xk=x*,则x*就是ψ的不动点,这样就可以求出非线性方程组的解。

    例如,为求常微分方程初值问题

    的解,可以先把它化为一个等价的伏尔泰拉(Vito Volterra)型积分方程

    如果把区间

  • 上的所有连续函数x的全体在范数 

  • 下的空间记为X,从X到X的算子T定义为

    则积分方程(2)相当于算子方程

  • 。于是原初值问题(1)就转化成求 

  • 中的不动点的问题了。而后者可以利用拓扑或泛函分析中的不动点定理来解决。至于各种微分方程的边值问题可以应用格林(Green)函数化成弗雷德霍姆(Fredholm)积分算子的不动点问题。

    分析是一个一次函数,对于正比例函数的情形我们可以通过累乘法转化(即等比数列),于是我们令

    与递推公式对照得到 ,从而得到可以累乘的形式

    事实上,这里的 就是递推公式对应的函数 的不动点,即 的根.

    对于由递推公式 给出的数列,我们称 的解为此数列的不动点.若 为数列的不动点,有 ,则

    而 中有因式 .从而递推公式可以整理为

    的形式.若 为常数或者与 无关,则由累乘法问题已经得到解决.比如若递推公式为 ,( ),则 为常数,就是前面的情形.

    下面我们来看更复杂的情形,对于递推公式为

    如何求数列的通项公式,给出具体的递推公式为例:

    例2 若 ,

    , ,求 .

    解考虑递推公式对应的不动点,令

    解得 .

    于是有

    两边取倒数化简得

    得到

    于是就转化成前面的讲过的情形了.

    事实上,如果递推公式对应的不动点有两个,则可以通过不动点得到两个式子

    两式两边分别相除得

    于是得到

    解得

    在本题中 是与 相关的式子,无法直接累加累乘,但求倒数后就可以进一步整理,找到转化的方向.若特征根有两个,通过两式相除可以直接将 消去,得到一个等比数列.不管是哪种处理方式,寻找不动点都是一个很好的递推公式的整理方向,引导我们去一步步进行代数变形,将一个未知的问题转化成我们已经解决的问题.

    除了这些情形之外,如果递推公式的形式为

    也可以尝试不动点法求数列的通项公式,大家可以自行尝试.

    参考资料:

    百度百科:不动点法

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小肥肥2
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当f(x)=x时,x的取值称为不动点,不动点是我们在竞赛中解决递推式的基本方法。(相关网站推荐:中国知网) 

推导过程: a(n+1)=(a(an)+b)/(c(an)+d)

令x=(ax+b)/(cx+d)  ,即 ,cx2+(d-a)x-b=0 。

令此方程的两个根为x1,x2, 

若x1=x2 ,

则有1/(a(n+1)-x1)=1/(an-x1)+p ,

其中P可以用待定系数法求解,然后再利用等差数列通项公式求解。 

扩展资料:

常见类型

累加法

递推公式为

 

,且f(n)可以求和

例:数列{an},满足a1=1/2,an+1 = an + 1/(4n2-1),求{an}通项公式

解:an+1 = an + 1/(4n2-1)=an+[1/(2n-1)-1/(2n+1)]/2

∴an = a1 +(1-1/3+1/3-1/5+……+1/(2n-3)-1/(2n-1))

∴an = 1/2+1/2 (1-1/(2n-1) )=

累乘法

递推公式为

 

且f(n)可求积

例:数列{an }满足

 

,且a1=4,求an

解:

an = 2n(n+1)

参考资料来源:百度百科--不动点法

参考资料来源:百度百科--数列通项公式

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霜雪入酒云岫成诗
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当f(x)=x时,x的取值称为不动点,不动点是我们在竞赛中解决递推式的基本方法。 

典型例子: a(n+1)=(a(an)+b)/(c(an)+d) 

注:我感觉一般非用不动点不可的也就这个了,所以记住它的解法就足够了。
我们如果用一般方法解决此题也不是不可以,只是又要待定系数,又要求倒数之类的,太复杂,如果用不动点的方法,此题就很容易了。

令x=(ax+b)/(cx+d)  ,即 ,cx2+(d-a)x-b=0 。
令此方程的两个根为x1,x2,
若x1=x2 ,
则有1/(a(n+1)-x1)=1/(an-x1)+p ,
其中P可以用待定系数法求解,然后再利用等差数列通项公式求解。 

注:如果有能力,可以将p的表达式记住,p=2c/(a+d)

若x1≠x2则有(a(n+1)-x1)/(a(n+1)-x2)=q((an-x1)/(an-x2) 

其中q可以用待定系数法求解,然后再利用等比数列通项公式求解。 

注:如果有能力,可以将q的表达式记住,q=(a-cx1)/(a-cx2)

简单地说就是在递推中令an=x 代入 a(n+1)也等于x ,然后构造数列.(但要注意,不动点法不是万能的,有的递推式没有不动点,但可以用其他的构造法求出通项;有的就不能求出)

例子:
已知a(1)=m. a(n+1)=〔a*a(n)+b〕/〔c*a(n)+d〕 求an的通项
a(n)和a(n+1)分别表示数列的第n项和第n+1项

解:这种形式的递推式我有两种解法,待定系数法和不动点法,在此用不动点法解决此问题.
将原递推式中的a[n]与a[n+1]都用x代替得到方程x=(ax+b)/(cx+d) 即cx²+(d-a)x-b=0
记方程的根为x1,x2(为了简单起见,假设方程有两实根)
原方程可以变形为-x(a-cx)=b-dx 所以-x=(b-dx)/(a-cx),将x1,x2代入得到 :
x1=(b-dx1)/(a-cx1) ,x2=(b-dx2)/(a-cx2) 

将递推式两边同时减去x1得到a[n-1]-x1=[(a-cx1)a[n]+b-dx1]/(ca[n]+d) 

即a[n-1]-x1=(a-cx1)[a[n]+(b-dx1)/(a-cx1)]/(ca[n]+d)

将-x1=(b-dx1)/(a-cx1)代入得到: a[n-1]-x1=(a-cx1)(a[n]-x1)/(ca[n]+d)
同理:a[n-1]-x2=(a-cx2)(a[n]-x2)/(ca[n]+d)
两式相除得到(a[n+1]-x1)/(a[n+1]-x2)=[(a-cx1)/(a-cx2)]*[(a[n]-x1)/(a[n]-x2)]
从而{(a[n]-x1)/(a[n]-x2)}是等比数列
(a[n]-x1)/(a[n]-x2)=[(m-x1)/(m-x2)]*[(a-cx1)/(a-cx2)]^(n-1)
所以a[n]={x2*[(m-x1)/(m-x2)]*[(a-cx1)/(a-cx2)]^(n-1)-x1}/([(m-x1)/(m-x2)]*[(a-cx1)/(a-cx2)]^(n-1)-1}


拓展资料:

  • 不动点法

  • 设含有n个未知数与n个方程的非线性方程组为F(x)=0,然后把方程组改为便于迭代的等价形式x=ψ(x),由此就可以构造出不动点迭代法的迭代公式为xk+1=ψ(xk),如果得到的序列{xk}满足lim(k→∞)xk=x*,则x*就是ψ的不动点,这样就可以求出非线性方程组的解。

    例如,为求常微分方程初值问题

    的解,可以先把它化为一个等价的伏尔泰拉(Vito Volterra)型积分方程

    如果把区间   上的所有连续函数x的全体在范数 

    下的空间记为X,从X到X的算子T定义为

    则积分方程(2)相当于算子方程 。于是原初值问题(1)就转化成求  在 

    中的不动点的问题了。而后者可以利用拓扑或泛函分析中的不动点定理来解决。至于各种微分方程的边值问题可以应用格林(Green)函数化成弗雷德霍姆(Fredholm)积分算子的不动点问题。

    参考链接:百度百科-不动点法

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三颗猫糖果
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当f(x)=x时,x的取值称为不动点,不动点是我们在竞赛中解决递推式的基本方法。
典型例子: a(n+1)=(a(an)+b)/(c(an)+d)
注:我感觉一般非用不动点不可的也就这个了,所以记住它的解法就足够了。
我们如果用一般方法解决此题也不是不可以,只是又要待定系数,又要求倒数之类的,太复杂,如果用不动点的方法,此题就很容易了x=(ax+b)/(cx+d)
令 ,即 ,cx2+(d-a)x-b=0
令此方程的两个根为x1,x2,
若x1=x2
则有1/(a(n+1)-x1)=1/(an-x1)+p
其中P可以用待定系数法求解,然后再利用等差数列通项公式求解。
注:如果有能力,可以将p的表达式记住,p=2c/(a+d)

若x1≠x2则有(a(n+1)-x1)/(a(n+1)-x2)=q((an-x1)/(an-x2)
其中q可以用待定系数法求解,然后再利用等比数列通项公式求解。
注:如果有能力,可以将q的表达式记住,q=(a-cx1)/(a-cx2)

简单地说就是在递推中令an=x 代入
a(n+1)也等于x
然后构造数列.(但要注意,不动点法不是万能的,有的递推式没有不动点,但可以用其他的构造法求出通项;有的就不能求出)

我还是给几个具体的例子吧:
1。已知a(1)=m. a(n+1)=〔a*a(n)+b〕/〔c*a(n)+d〕 求an的通项
a(n)和a(n+1)分别表示数列的第n项和第n+1项

解:这种形式的递推式我有两种解法,待定系数法和不动点法,在此用不动点法解决此问题.
将原递推式中的a[n]与a[n+1]都用x代替得到方程x=(ax+b)/(cx+d)
即cx²+(d-a)x-b=0
记方程的根为x1,x2(为了简单起见,假设方程有两实根)
原方程可以变形为-x(a-cx)=b-dx
所以-x=(b-dx)/(a-cx),将x1,x2代入得到
-x1=(b-dx1)/(a-cx1)
-x2=(b-dx2)/(a-cx2)

将递推式两边同时减去x1得到a[n-1]-x1=[(a-cx1)a[n]+b-dx1]/(ca[n]+d)
即a[n-1]-x1=(a-cx1)[a[n]+(b-dx1)/(a-cx1)]/(ca[n]+d)
将-x1=(b-dx1)/(a-cx1)代入得到:
a[n-1]-x1=(a-cx1)(a[n]-x1)/(ca[n]+d)
同理:a[n-1]-x2=(a-cx2)(a[n]-x2)/(ca[n]+d)
两式相除得到(a[n+1]-x1)/(a[n+1]-x2)=[(a-cx1)/(a-cx2)]*[(a[n]-x1)/(a[n]-x2)]
从而{(a[n]-x1)/(a[n]-x2)}是等比数列
(a[n]-x1)/(a[n]-x2)=[(m-x1)/(m-x2)]*[(a-cx1)/(a-cx2)]^(n-1)
所以a[n]={x2*[(m-x1)/(m-x2)]*[(a-cx1)/(a-cx2)]^(n-1)-x1}/([(m-x1)/(m-x2)]*[(a-cx1)/(a-cx2)]^(n-1)-1}

2。An =2/A(n-1)+A(n-1)/2
求An通项
解:利用不动点来求通项:
设f(x)=2/x+x/2
当f(x)=x时
x=-2,2,此点为不动点
An-2=[A(n-1)-2]^2/2A(n-1)
An-(-2)=[A(n-1)-(-2)]^2/2A(n-1)
两式相除
An-2 =[A(n-1)-2]^2
—— ——————
An+2 [A(n-1)+2]^2
发现规律了吗?
此时再设{Bn}=(An-2)/(An+2 )
B1=(4-2)/(4+2)=1/3

递推式为:Bn =B(n-1)^2
所以Bn=(1/3)^[2^(n-1)]
由Bn通项和An通项的关系
解得:An={2*(1/3)^[2^(n-1)]+2} /
{1-(1/3)^[2^(n-1)] }
自己化简试一下吧

补充一下:不动点大多用于极限过程。如数学分析中的隐函数定理、反函数定理的一般形式,微分方程初值问题解的存在唯一性定理,都是利用不动点理论证明的。
可以参看任何一本组合数学的书。由于数列是分式线性变换的迭代,可以和二阶矩阵的乘幂对应,所以也可以利用线性代数的特征值得到标准形来求解,都是类似的想法。——这就是这个题目背后的数学内容
具体的内容大概写起来很长,建议你去查书,组合数学的书或数学竞赛书中讲组合数学或数列的一部分。

对于高中生,当然可以从更自然的角度去看这个问题:递推公式可以通过适当的变换,转化为(一个或两个)等比数列求解。

网上找到一篇文章,就是讲线性递推和分式线性递推数列的,会对你有帮助:
http://www.sowerclub.com/fmpic/atta3426.doc
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