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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. 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. 漸化式の基本２｜漸化式の基本の[等差数列]と[等比数列]. 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.
= C とおける。$n=1$ を代入すれば C = \frac{a_1}{6} が求まる。よって a_n = \frac{n(n+1)(n+2)}{6} a_1 である。 もしかしたら(1)~(3)よりも簡単かもしれません。 上級レベル 上級レベルでも、共通テストにすら、誘導ありきだとしても出うると思います。 ここでも一例としての問題を提示します。 (7)階差型の発展2 a_{n+1} = n(n+1) a_n + (n+1)! ^2 (8)逆数型 a_{n+1} = \frac{a_n^2}{2a_n + 1} (9)3項間漸化式 a_{n+2} = a_{n+1} a_n (7)の解 階差型の漸化式の $a_n$ の係数が $n$ についての関数となっている場合です。 これは(5)のように考えるのがコツです。 まず、$n$ の関数で割って見るという事を試します。$a_{n+1}, a_n$ の項だけに着目して考えます。 \frac{a_{n+1}}{f(n)} = \frac{n(n+1)}{f(n)} a_n + \cdots この時の係数がそれぞれ同じ関数に $n, n+1$ を代入した形となればよい。この条件を数式にする。 \frac{1}{f(n)} &=& \frac{(n+1)(n+2)}{f(n+1)} \\ f(n+1) &=& (n+1)(n+2) f(n) この数式に一瞬混乱する方もいるかもしれませんが、単純に左辺の $f(n)$ に漸化式を代入し続ければ、$f(n) = n! (n+1)! $ がこの形を満たす事が分かるので、特に心配する必要はありません。 上の考えを基に問題を解きます。( 上の部分の記述は「思いつく過程」なので試験で記述する必要はありません 。特性方程式と同様です。) 漸化式を $n! (n+1)! $ で割ると \frac{a_{n+1}}{n! (n+1)! } = \frac{a_n}{n! (n-1)! } + n + 1 \sum_{k=1}^{n} \left(\frac{a_{k+1}}{k! (k+1)! } - \frac{a_n}{n! (n-1)! } \right) &=& \frac{1}{2} n(n+1) + n \\ \frac{a_{n+1}}{n! (n+1)! 漸化式 階差数列型. } - a_1 &=& \frac{1}{2} n(n+3) である。これは $n=0$ の時も成り立つので a_n = n!
これは等比数列の特殊な場合と捉えるのが妥当かもしれない. とにかく先に進もう. ここで等比数列の一般項は 初項 $a_1$, 公比 $r$ の等比数列 $a_{n}$ の一般項は a_{n}=a_1 r^{n-1} である. これも自分で 証明 を確認されたい. 階差数列の定義は, 数列$\{a_n\}$に対して隣り合う2つの項の差 b_n = a_{n+1} - a_n を項とする数列$\{b_n\}$を数列$\{a_n\}$の階差数列と定義する. 階差数列の漸化式は, $f(n)$を階差数列の一般項として, 次のような形で表される. a_{n + 1} = a_n + f(n) そして階差数列の 一般項 は a_n = \begin{cases} a_1 &(n=1) \newline a_1 + \displaystyle \sum^{n-1}_{k=1} b_k &(n\geqq2) \end{cases} となる. これも 証明 を確認しよう. ここまで基本的な漸化式を紹介してきたが, これらをあえて数値解析で扱いたいと思う. 基本的な漸化式の数値解析 等差数列 次のような等差数列の$a_{100}$を求めよ. 漸化式 階差数列利用. \{a_n\}: 1, 5, 9, 13, \cdots ここではあえて一般項を用いず, ひたすら漸化式で第100項まで計算することにします. tousa/iterative. c #include#define N 100 int main ( void) { int an; an = 1; // 初項 for ( int n = 1; n <= N; n ++) printf ( "a[%d] =%d \n ", n, an); an = an + 4;} return 0;} 実行結果(一部)は次のようになる. result a[95] = 377 a[96] = 381 a[97] = 385 a[98] = 389 a[99] = 393 a[100] = 397 一般項の公式から求めても $a_{100} = 397$ なので正しく実行できていることがわかる. 実行結果としてはうまく行っているのでこれで終わりとしてもよいがこれではあまり面白くない. というのも, 漸化式そのものが再帰的なものなので, 再帰関数 でこれを扱いたい.
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次の6つの平面 x = 0, y = 0, z = 0, x = 1, y = 1, z = 1 で囲まれる立方体の領域をG、その表面を Sとする。ベクトル場a(x, y, z) = x^2i+yzj+zkに対してdiv aを求めよ。また、∫∫_s a・n ds を求めよ。 という問題を、ガウスの発散定理を使った解き方で教えてください。
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! 和 Sn を含む漸化式！一般項の求め方をわかりやすく解説！ | 受験辞典. 数列とは? 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!
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! 数列を総まとめ！一般項・和・漸化式などの【重要記事一覧】 | 受験辞典. 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!