再帰(さいき)は、あるものについて記述する際に、記述しているものそれ自身への参照が、その記述中にあらわれることをいう。 引用: Wikipedia 再帰関数 実際に再帰関数化したものは次のようになる. tousa/recursive. c /* プロトタイプ宣言 */ int an ( int n); printf ( "a[%d] =%d \n ", n, an ( n)); /* 漸化式(再帰関数) */ int an ( int n) if ( n == 1) return 1; else return ( an ( n - 1) + 4);} これも結果は先ほどの実行結果と同じようになる. 引数に n を受け取り, 戻り値に$an(n-1) + 4$を返す. これぞ漸化式と言わんばかりの形をしている. 私はこの書き方の方がしっくりくるが人それぞれかもしれない. 等比数列 次のような等比数列の$a_{10}$を求めよ. \{a_n\}: 1, 3, 9, 27, \cdots これも, 普通に書くと touhi/iterative. c #define N 10 an = 1; an = an * 3;} 実行結果は a[7] = 729 a[8] = 2187 a[9] = 6561 a[10] = 19683 となり, これもあっている. 再帰関数で表現すると, touhi/recursive. c return ( an ( n - 1) * 3);} 階差数列 次のような階差数列の$a_{10}$を求めよ. \{a_n\}: 6, 11, 18, 27, 38\cdots 階差数列の定義にしたがって階差数列$(=b_n)$を考えると, より, \{b_n\}: 5, 7, 9, 11\cdots となるので, これで計算してみる. 漸化式 階差数列. ちなみに一般項は a_n = n^2 + 2n + 3 である. kaisa/iterative. c int an, bn; an = 6; bn = 5; an = an + bn; bn = bn + 2;} a[7] = 66 a[8] = 83 a[9] = 102 a[10] = 123 となり, 一般項の値と一致する. 再帰で表現してみる. kaisa/recursive. c int bn ( int b); return 6; return ( an ( n - 1) + bn ( n - 1));} int bn ( int n) return 5; return ( bn ( n - 1) + 2);} これは再帰関数の中で再帰関数を呼び出しているので, 沢山計算させていることになるが, これくらいはパソコンはなんなくやってくれるのが文明の利器といったところだろうか.
タイプ: 難関大対策 レベル: ★★★★ 難易度がやや高く,教えるのも難しいタイプです. $f(n)$ を取り急ぎ階比数列と当サイトでは呼ぶことにします. 例題と解法まとめ 例題 2・8型(階比型) $a_{n+1}=f(n)a_{n}$ 数列 $\{a_{n}\}$ の一般項を求めよ. 漸化式 階差数列利用. $a_{1}=2$,$a_{n+1}=\dfrac{n+2}{n}a_{n}$ 講義 解法ですがなんとか, $\boldsymbol{n}$ のナンバリングの対応が揃うように変形します(ここが慣れが必要で難しい). 今回は両辺 $(n+1)(n+2)$ で割ると $\dfrac{a_{n+1}}{(n+1)(n+2)}=\dfrac{a_{n}}{n(n+1)}$ となり,右辺の $n$ のナンバリングを1つ上げたものが左辺になります. 上で $b_{n}=\dfrac{a_{n}}{n(n+1)}$ とおくと $b_{n+1}=b_{n}$ となるので,$b_{n}$,$a_{n}$ の順に一般項を出せます. 解答 両辺 $(n+1)(n+2)$ で割ると ここで $b_{n}=\dfrac{a_{n}}{n(n+1)}$ とおくと $b_{n+1}=b_{n}=b_{n-1}=\cdots=b_{1}=\dfrac{a_{1}}{1\cdot2}=1$ となるので $a_{n}=n(n+1)b_{n}$ $\therefore \ \boldsymbol{a_{n}=n(n+1)}$ 解法まとめ $a_{n+1}=f(n)a_{n}$ の解法まとめ ① なんとか $\boldsymbol{n}$ のナンバリングの対応が揃うように変形します $g(n+1)a_{n+1}=p \cdot g(n)a_{n}$ ↓ ② $b_{n}=g(n)a_{n}$ とおいて,$\{b_{n}\}$ の一般項を出す. ③ $\{a_{n}\}$ の一般項を出す. 練習問題 練習 (1) $a_{1}=2$,$na_{n+1}=\dfrac{1}{3}(n+1)a_{n}$ (2) $a_{1}=\dfrac{7}{2}$,$(n+2)a_{n+1}=7na_{n}$ (3) $a_{1}=1$,$a_{n}=\left(1-\dfrac{1}{n^{2}}\right)a_{n-1}$ $(n\geqq 2)$ 練習の解答
2021-02-24 数列 漸化式とは何か?を解説していきます! 前回まで、 等差数列 と 等比数列 の例を用いて、数列とはなにかを説明してきました。今回はその数列の法則を示すための手段としての「漸化式」について説明します! 漸化式を使うと、より複雑な関係を持つ数列を表すことが出来るんです! 漸化式をシミュレーションで理解！[数学入門]. 漸化式とは「数列の隣同士の関係を式で表したもの」 では「漸化式」とは何かを説明します。まず、漸化式の例を示します。 [漸化式の例] \( a_{n+1} = 2a_{n} -3 \) これが漸化式です。この数式の意味は「n+1番目の数列は、n番目の数列を2倍して3引いたものだよ」という意味です。n+1番目の項とn番目の項の関係を表しているわけです。このような「 数列の隣同士の関係を式で表したもの」を漸化式と言います 。 この漸化式、非常に強力です。何故なら、初項\(a_1\)さえ分かれば、数列全てを計算できるからです。上記漸化式が成り立つとして、初項が \( a_{1} = 2 \) の時を考えます。この時、漸化式にn=1を代入してみると \( a_{2} = 2a_{1} -3 \) という式が出来上がります。これに\( a_{1} = 2 \)を代入すると、 \( a_{2} = 2a_{1} -3 = 1 \) となります。後は同じ要領で、 \( a_{3} = 2a_{2} -3 = -1 \) \( a_{4} = 2a_{3} -3 = -5 \) \( a_{5} = 2a_{4} -3 = -13 \) と順番に計算していくことが出来るのです!一つ前の数列の項を使って、次の項の値を求めるのがポイントです! 漸化式は初項さえわかれば、全ての項が計算出来てしまうんです! 漸化式シミュレーター!数値を入れて漸化式の計算過程を確認してみよう! 上記のような便利な漸化式、実際に数値を色々変えて見て、その計算過程を確認してみましょう!今回は例題として、 \( a_{1} = \displaystyle a1 \) \( a_{n+1} = \displaystyle b \cdot a_{n} +c \) という漸化式を使います。↓でa1(初項)やb, cのパラメタを変更すると、シミュレーターが\(a_1\)から計算を始め、その値を使って\(a_2, a_3, a_4\)と計算していきます。色々パラメタを変えて実験してみて下さい!
今回はC言語で漸化式と解く. この記事に掲載してあるソースコードは私の GitHub からダウンロードできます. 必要に応じて活用してください. Wikipediaに漸化式について次のように書かれている. 数学における漸化式(ぜんかしき、英: recurrence relation; 再帰関係式)は、各項がそれ以前の項の関数として定まるという意味で数列を再帰的に定める等式である。 引用: Wikipedia 漸化式 数学の学問的な範囲でいうならば, 高校数学Bの「数列」の範囲で扱うことになるので, 知っている人も多いかと思う. 漸化式の2つの顔 漸化式は引用にも示したような, 再帰的な方程式を用いて一意的に定義することができる. しかし, 特別な漸化式において「 一般項 」というものが存在する. ただし, 全ての漸化式においてこの一般項を定義したり求めることができるというわけではない. 基本的な漸化式 以下, $n \in \mathbb{N}$とする. 一般項が簡単にもとまるという点で, 高校数学でも扱う基本的な漸化式は次の3パターンが存在する 等差数列の漸化式 等比数列の漸化式 階差数列の漸化式 それぞれの漸化式について順に書きたいと思います. 等差数列の漸化式は以下のような形をしています. $$a_{n+1}-a_{n}=d \;\;\;(d\, は定数)$$ これは等差数列の漸化式でありながら, 等差数列の定義でもある. 漸化式 階差数列型. この数列の一般項は次ののようになる. 初項 $a_1$, 公差 $d$ の等差数列 $a_{n}$ の一般項は $$ a_{n}=a_1+(n-1) d もし余裕があれば, 証明 を自分で確認して欲しい. 等比数列の漸化式は a_{n+1} = ra_n \;\;\;(r\, は定数) 等差数列同様, これが等比数列の定義式でもある. 一般に$r \neq 0, 1$を除く. もちろん, それらの場合でも等比数列といってもいいかもしれないが, 初項を$a_1$に対して, 漸化式から $r = 0$の場合, a_1, 0, 0, \cdots のように第2項以降が0になってしまうため, わざわざ, 等比数列であると認識しなくてもよいかもしれない. $r = 1$の場合, a_1, a_1, a_1, \cdots なので, 定数列 となる.
1 式に番号をつける まずは関係式に番号をつけておきましょう。 \(S_n = −2a_n − 2n + 5\) …① とする。 STEP. Senior High数学的Recipe『漸化式の基本9パターン』 筆記 - Clear. 2 初項を求める また、初項 \(a_1\) はすぐにわかるので、忘れる前に求めておきます。 ①において、\(n = 1\) のとき \(\begin{align} S_1 &= −2a_1 − 2 \cdot 1 + 5 \\ &= −2a_1 + 3 \end{align}\) \(S_1 = a_1\) より、 \(a_1 = −2a_1 + 3\) よって \(3a_1 = 3\) すなわち \(a_1 = 1\) STEP. 3 項数をずらした式との差を得る さて、ここからが考えどころです。 Tips 解き始める前に、 式変形の方針 を確認します。 基本的に、①の式から 漸化式(特に \(a_{n+1}\) と \(a_n\) の式)を得ること を目指します。 \(a_{n+1} = S_{n+1} − S_n\) なので、\(S_{n+1}\) の式があれば漸化式にできそうですね。 ①の式の添え字部分を \(1\) つ上にずらせば(\(n \to n + 1\))、\(S_{n+1}\) の式ができます。 方針が定まったら、式変形を始めましょう。 ①の添え字を上に \(1\) つずらした式(②)から①式を引いて、左辺に \(S_{n+1} − S_n\) を得ます。 ①より \(S_{n+1} = −2a_{n+1} − 2(n + 1) + 5\) …② ② − ① より \(\begin{array}{rr}&S_{n+1} = −2a_{n+1} − 2(n + 1) + 5\\−) &S_n = −2a_n −2n + 5 \\ \hline &S_{n+1} − S_n = −2(a_{n+1} − a_n) − 2 \end{array}\) STEP. 4 Snを消去し、漸化式を得る \(\color{red}{a_{n+1} = S_{n+1} − S_n}\) を利用して、和 \(S_{n+1}\), \(S_n\) を消去します。 \(S_{n+1} − S_n = a_{n+1}\) より、 \(a_{n+1} = −2(a_{n+1} − a_n) − 2\) 整理して \(3a_{n+1} = 2a_n − 2\) \(\displaystyle a_{n+1} = \frac{2}{3} a_n − \frac{2}{3}\) …③ これで、数列 \(\{a_n\}\) の漸化式に変形できましたね。 STEP.
ホーム 数 B 数列 2021年2月19日 数列に関するさまざまな記事をまとめていきます。 気になる公式や問題があれば、ぜひ詳細記事を参考にしてくださいね! 数列とは? 【数値解析入門】C言語で漸化式で解く - Qiita. 数列とは、数の並びのことです。 多くの場合、ある 規則性 をもった数の並びを扱います。 初項・末項・一般項 数列のはじめの数を初項、最後の項を末項といいます。 また、規則性をもつ数列であれば、一般化した式で任意の項(第 \(n\) 項)を表現でき、これを「一般項」と呼びます。 (例) \(2, 5, 8, 11, 14, 17, 20\) 規則性:\(3\) ずつ増えていく 初項:\(2\) 末項:\(20\) 一般項:\(3n − 1\) 数列の基本 3 パターン 代表的な規則性をもつ次の \(3\) つの数列は必ず押さえておきましょう。 等差数列 隣り合う項の差が等しい数列です。 等差数列とは?和の公式や一般項の覚え方、計算問題 等比数列 隣り合う項の比が等しい数列です。 等比数列とは?一般項や等比数列の和の公式、シグマの計算問題 階差数列 隣り合う項の差を並べた新たな数列を「階差数列」といいます。 一見規則性のない数列でも、階差数列を調べると規則性が見えてくる場合があります。 階差数列とは?和の公式や一般項の求め方、漸化式の解き方 数列の和(シグマ計算) 数列の和を求めるときは、数の総和を求めるシグマ \(\sum\) の記号をよく使います。 よく出る和の計算には、シグマ \(\sum\) を用いた公式があるので一通り理解しておきましょう! シグマ Σ とは?記号の意味や和の公式、証明や計算問題 その他の数列 その他、応用問題として出てくる数列や、知っておくべき数列を紹介します。 群数列 ある数列を一定のルールで群に区切ってできる新たな数列のことを「群数列」といいます。 群数列とは?問題の解き方やコツ(分数の場合など) フィボナッチ数列 前の \(2\) 項を足して次の項を得る数列を「フィボナッチ数列」といい、興味深い性質をもつことから非常に有名です。 フィボナッチ数列とは?数列一覧や一般項、黄金比の例 漸化式とは? 漸化式とは、数列の規則性を隣り合う項同士の関係で示した式です。 漸化式とは?基本型の解き方と特性方程式などによる変形方法 漸化式の解法 以下の記事では、全パターンの漸化式の解法をまとめています。 漸化式全パターンの解き方まとめ!難しい問題を攻略しよう 漸化式の応用 漸化式を利用したさまざまな応用問題があります。 和 \(S_n\) を含む漸化式 漸化式に、一般項 \(a_n\) だけではなく和 \(S_n\) を含むタイプの問題です。 和 Sn を含む漸化式!一般項の求め方をわかりやすく解説!
連立漸化式 連立方程式のように、複数の漸化式を連立した問題です。 連立漸化式とは?解き方や 3 つを連立する問題を解説! 図形と漸化式 図形問題と漸化式の複合問題です。 図形と漸化式を徹底攻略!コツを押さえて応用問題を制そう 確率漸化式 確率と漸化式の複合問題です。 確率漸化式とは?問題の解き方をわかりやすく解説! 以上が数列の記事一覧でした! 数列にはさまざまなパターンの問題がありますが、コツを押さえればどんな問題にも対応できるはずです。 関連記事も確認しながら、ぜひマスターしてくださいね!
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